Обработка труднообрабатываемых материалов резанием является для многих отечественных машиностроительных производств проблемой, которая сопровождается материальными затратами и низкой производительностью. К ряду таких материалов относятся и титановые сплавы. Исследование вопроса механической обработки титановых сплавов в условиях отечественных машиностроительных производств показали, что наиболее существенной проблемой является низкая производительность и высокая интенсивность изнашивания режущего инструмента. Также известно, что титановые сплавы обладают очень существенным недостатком – плохой обрабатываемостью резанием, которая объясняется следующими особенностями характеристики материала: - низкая теплопроводность из-за чего в процессе резания основной часть тепла передается на режущий инструмент; - высокая склонность к налипанию и задиранию; - появление рывков при фрезеровании, которые приводят к повреждению обрабатываемой поверхности; - низкая виброустойчивость при обработке ввиду нестабильности процесса пластической деформации. Для решения данной проблемы предлагается обработка титановых сплавов способом высокоскоростного фрезерования. Идея проекта заключается в повышении эффективности использования способа высокоскоростного фрезерования при обработке титановых сплавов путем создания справочной базы по выбору режимов резания, режущего инструмента и материала его режущей части.

Цель проекта – повышение качества изготовления деталей из титановых сплавов за счет совершенствования технологии высокоскоростной обработки

2025 г. - Будут выявлены проблемы механической обработки титановых сплавов. Будут выявлены недостатки существующих способов и металлорежущих инструментов, а также определены требования, предъявляемые к ним производством. Будут определены физико-механические свойства титановых сплавов. Для популяризации науки, распространения информации о результатах, повышения вероятности их внедрения и коммерциализации для проекта будет создана веб-страница на сайте Карагандинского индустриального университета, на которой будет указана вся краткая информация о проекте и ссылками на соответствующие профили, список публикаций (со ссылками на них) и патентов; информация для потенциальных пользователей. Информация на сайте будет регулярно обновляться, не реже 2 раз в год по мере появления новой информации о проекте. 2026 г. - Будут рассмотрены предполагаемые режимы резания с их влиянием на показатели качества и приведена матрица планирования Будут установлены оптимальные режимы резания и закономерности их влияния на показатели качества. Будут определены твердость и глубина упрочненного слоя. Будет опубликовано не менее 1 (одного) обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО. 2027 г. - Будут установлены закономерности влияния температуры на показатели качества. Будет выявлена самая нагруженная часть конструкции. В результате выполнения проекта будет усовершенствована технология высокоскоростной обработки для повышения качества изготовления деталей из титановых сплавов, будут установлены оптимальные режимы резания и влияние на показатели качества, будет создана справочная база по выбору режимов резания, режущего инструмента и материала его режущей части при обработки титана и его сплавов. Будут разработаны методики компьютерного моделирования показателей качества при обработке способом высокоскоростного фрезерования титановых сплавов, а также исследование напряженно-деформированного состояния деталей, конструкции рабочих фрез, а также их режущей части в процессе обработки. Информация о результатах работы среди потенциальных пользователей, сообщества ученых и широкой общественности будет, прежде всего, распространятся посредством личного участия исполнителей на престижных международных научных конференциях, где всегда присутствуют представители ведущих компаний отрасли и есть возможность для эффективного диалога на месте. Полученные результаты исследований будут использоваться бакалаврами, магистрантами и докторантами PhD в учебном процессе и при проведении своих научных исследований в направлении обработки материалов. Риски получения некачественных изделий при совершенствовании технологии обработки будут минимальны, так как имеется хороший задел, позволяющий прогнозировать получение необходимого результата. Непосредственное участие в качестве частного партнера будет принимать ТОО «Конструкторское бюро STEP», внося финансирование в размере 1% от суммы проекта и безвозмездно помогая в реализации проекта. Будут подготовлены рекомендации по использованию технологии высокоскоростного фрезерования титановых сплавов и подписаны протокола апробации. Будут опубликованы: - не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом научном издании, индексируемом в Science Citation Index Expanded и входящем в 1 (первый) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 80 (восьмидесяти); - не менее 1 патента на изобретение и(или) полезную модель (включая положительное решение по нему); - не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО. При этом одна из статей должна быть с категорией - multidisciplinary (мультидисциплинарного или междисциплинарного практического применения) по задачам предприятий из реального сектора экономики Казахстана, а также результаты проекта должны включать проектно-конструкторскую документацию, подготовленную по Единой системе конструкторской документаций (далее - ЕСКД). Для отечественных журналов из списка 1 КОКНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются журналы из списков 1 и 2 КОКНВО, которые индексируются в двух и более категориях. Также по итогам реализации проекта будет осуществлена подготовка не менее 1 (одного) доктора философии (PhD) или доктора по профилю, при этом защита диссертации не позднее 2 (двух) лет после завершения проекта

Выявлены проблемы механической обработки титановых сплавов. Анализ современного состояния изготовления деталей и узлов из титановых сплавов на отечественных машиностроительных предприятиях показал, что их применение продолжает расширяться благодаря сочетанию таких их свойств, как, малая плотность, высокая коррозионная стойкость и прочностные характеристики. Подобные материалы требуют больших затрат и приводят к снижению темпов выпуска продукции, серьезному ее удорожанию. Выявлены недостатки существующих способов и металлорежущих инструментов, а также определены требования, предъявляемые к ним производством. Обзор отечественных и зарубежных публикаций показал, что механическая обработка титановых сплавов остаётся одной из наиболее трудоёмких задач современного машиностроения. В связи с чем дальнейшее исследование по совершенствованию конструкций режущих инструментов и оптимизация режимов механической обработки титановых сплавов остается актуальным, не только на отечественных предприятиях. Определены физико-механические свойства титановых сплавов, наиболее распространенных в отечественном машиностроении. Полученные данные создают основу для выбора оптимальных технологических режимов механической обработки и позволяют корректно обосновать требования к инструментам и оборудованию для производства деталей из титановых сплавов.