26. augustil kell 12.00 tuleb kaitsmisele Eesti Maaülikooli tehnikainstituudi doktorandi Marten Madissoo doktoritöö „Modifitseeritud lõikuriga raskesti töödeldavate materjalide pinnakvaliteedi parandamine viimistleval treimisel” filosoofiadoktori kraadi taotlemiseks tootmistehnika erialal.

„Masinatööstus on tänapäeval väga nõudlik ja järjest kõrgemaid nõudeid esitatakse tootmise kvaliteedile – üheks oluliseks probleemiks kvaliteedi tagamisel on seada mõõtmed ja tolerantsid masina elementide pindadele, mis peavad koos töötama. Kõrvalekalded asendi ja kujuhälvetest võivad suurendada rikete esinemist ning kaasa tuua enneaegse masina purunemise,“ rääkis Eesti Maaülikooli doktorant Marten Madissoo. „Just seetõttu on väga oluline saavutada võimalikult stabiilne lõikeprotsess, et oleks võimalik toota kvaliteetseid masina elemente ja pikendada maksimaalselt lõikeinstrumendi eluiga.“ Raskesti töödeldavatest materjalidest detailide lõikamisel võib tekkida vibratsioon, mis põhjustab lõikeinstrumendi suurenenud kulumist ja vähendab masinate eluiga ning tootlikkust. Samal ajal halveneb töödeldavate masinaosade kvaliteet ja täpsus, mis omakorda vähendab toodetud masinaosade eluiga ja ei ole vastuvõetav ka keskkonnasäästlikkuse vaatenurgast.

Doktoritöö eesmärgiks oli välja töötada vibratsioone summutav lõikeinstrumendi hoidik, mis võimaldaks vähendada esinevaid vibratsioone raskesti töödeldavate materjalide treimisel ning aitaks parandada töödeldavate detailide kvaliteeti ja tootlikust. Tulenevalt eesmärgist oli esimeseks ülesandeks analüüsida lõikeprotsessi olemust ning vibratsioonide tekke põhjuseid. Lahenduse väljatöötamisel anti ülevaade vibratsioonide summutamise teooriast ning lõikeprotsessi olemusest. Väljatöötatud lõikeinstrumendi hoidikuga on läbiviidud katsetused, kus on uuritud sellega töödeldud detailide pinnakaredust ning esinevaid vibratsioone. Hoidik on arendatud kasutamiseks CNC tüüpi treipinkides viimistlevaks töötlemiseks, kuid seda on võimalik kasutada ka manuaalsetes pinkides.

„Kuna lõikeinstrumendi hoidiku materjali omadustel võib olla suur mõju töödeldava detaili pinna kvaliteedile ja täpsusele ning lõikuri elueale, võib väita, et passiivsete summutavate elementide integreerimisel lõikeinstrumendi hoidiku keha sisse on võimalik selle omadusi mõjutada,“ rääkis Madissoo. „Väljatöötatud meetod stabiilsuse suurendamiseks treimisel põhineb valtsitud terase anisotroopsetel omadustel.“ Töös loodi lahendus treitera stabiilsuse tagamiseks, mis saavutati terahoidikusse lisatud eri materjalist varraste abil: „Sellisel viisil muudetud terahoidik võimaldab muuta stabiilse lõikamise piirkonda ning aitab vältida vibratsioone, mis omakorda parandab töötlemise täpsust ja suurendab tootlikust.“ Katseandmetete analüüs põhineb vibratsioonide, mõõdetud pinnakareduste, mõõdetud lõikejõudude ja materjalispetsiifiliste katsetulemuste omavahelisel võrdlusel. Katsete läbiviimisel saadud tulemused võimaldavad hinnata modifitseeritud terahoidiku mõju treimisel esinevatele vibratsioonidele. Katsete käigus mõõdeti treimisprotsessis esinevaid vibratsioone, saavutatud pinnakvaliteeti ning lõikejõudusid, lisaks mõõdeti terahoidikute omavõnkesagedusi ning materjalispetsiifilisi parameetreid. Töö käigus teostatud katsetest selgus, et vibratsioonide spektraalne jaotumine treimisprotsessis on suur ning esindatud on lai sageduspiirkond. Vibratsioonide mõõtmisel saadud tulemustest järeldub, et terahoidiku modifitseerimine vibratsioonide summutamise eesmärgil õnnestus. Pinnakareduse katsetulemustest selgus, et ühelgi juhul ei saavutatud originaalhoidikuga töödeldud pinnast halvema kvaliteediga pinnakaredust.

Vibratsiooniandmete analüüsil järeldus, et terahoidiku modifitseerimisega on suudetud summutada vibratsioone üle 4000 Hz sagedustel. Materjalide analüüs ning kõvaduskatsete tulemused kinnitasid valitud lisadetailide materjaliomaduste erinevust. „Siiski on summutamise täielikku efektiivsust raske hinnata, kuna põhjalikumate järelduste tegemine nõuab tunduvalt suuremal hulgal katsete läbiviimist,“ lisas Madissoo. „Katseandmete põhjal võib järeldada, et passiivsed vibratsioonisummutamise meetodid on väga keskkonna- ja parameetrispetsiifilised ning antud lahendus vajaks kindlasti edasi uurimist, mis tähendaks tunduvalt suuremat ja mahukamaid katsetöid.“ Edasise uurimise käigus oleks oluline teostada treimise tootmiskatseid erinevatest materjalidest lisadetailidega ning läbi viia suuremas mahus materjalispetsiifilist analüüsi. Lisaks tuleks analüüsida veelgi kõrgematel sagedustel esinevaid vibratsioone, katsetada erinevaid terikuid, terahoidikuid ja töödeldavaid materjale. Võrdluse saamiseks oleks tarvilik teostada ka treimise tootmiskatseid erinevatel tööpinkidel nende omaduste mõju väljaselgitamiseks. Lisaks oleks oluline antud laheduse mõju uurimine lõikeinstrumendi kulumisele.

Avalik kaitsmine toimub Tartus Kreutzwaldi tn 56 (Tehnikamaja) ruumis B136. Doktoritöö juhendaja on prof. Jüri Olt, oponendid on prof. Vytautas Ostaševičius (Kaunas University of Technology, Institute of Mechatronics; Lithuania) ja Dr Artis Kromanis (Riga Technical University, Department of Material Processing, Latvia).