СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС Российский патент 2008 года по МПК B29C37/00 B26D7/27 

Описание патента на изобретение RU2317196C1

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс.

Известен способ механической обработки, например токарной, заготовок из пластмасс, для осуществления которого применяются обычные резцы, используемые в металлообработке (А.А.Степанов. Обработка резанием высокопрочных композиционных материалов. - Л.: Машиностроение, 1987, с.12).

Однако реализация такого способа не обеспечивает получение качественной поверхности после обработки ввиду наличия существенных отличий в физико-химических свойствах металлов и пластмасс. Процесс резания сопровождается значительным износом инструмента, что приводит к появлению на обработанной поверхности ряда дефектов, а именно: отслоения, сколы, прижоги и др. Образуется значительная шероховатость поверхности, элементы которой создают концентраторы напряжений, негативно влияющие на прочностные характеристики готовой детали в целом.

Известен способ механической обработки деталей из пластмасс, осуществляемый с применением специального режущего инструмента, оснащенного твердыми сплавами (В.Н.Подураев. Резание труднообрабатываемых материалов: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1974, с.574).

Реализация данного способа обеспечивает повышенную производительность процесса обработки за счет повышения стойкости режущего инструмента, однако одновременное действие высоких температур, окислительных процессов и динамических нагрузок вызывает термическое разложение поверхностного слоя пластмассовой заготовки, что резко снижает эксплутационные свойства обработанной поверхности.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение технологических возможностей обработки заготовок из пластмасс за счет обеспечения изменений напряженно-деформированного состояния материала заготовки.

Поставленная задача решается согласно изобретению тем, что предварительно осуществляют комплексное термомеханическое воздействие на обрабатываемую заготовку, обеспечивающее изменение напряженно-деформируемого состояния материала, а затем осуществляют механическую обработку поверхности заготовки режущим инструментом, при этом предварительное механическое воздействие на материал осуществляется посредством растяжения и предшествует тепловой обработке.

Пример реализации способа.

Заготовку из пластмассы, например из капролона, первоначально подвергают растяжению (например, в разрывной машине, применяющейся для прочностных испытаний различных материалов). Величина прикладываемой нагрузки выбирается из следующего соотношения

σпр=0,8σв

где σв - временное сопротивление материала, МПа, в частности, для капролона σв=80 МПа.

Приложенное напряжение, уменьшая потенциальные барьеры, снижает энергию активации частиц материала, что создает возможность накопления флуктуации и тем самым обеспечивает направленность процесса разрыва химических связей полимера.

После снятия растягивающей нагрузки заготовку нагревают, например погружением в масло, до температуры tH, значение которой находится в диапазоне

txp<tH<tст

где txp - температура хрупкости материала, °С; tст - температура стеклования, °С. (Значение температуры нагрева tH для капролона, например, tH=60°С).

Под воздействием тепла при температуре tH, в полимере снижаются силы межмолекулярного взаимодействия. Межмолекулярные связи при этом ослабевают, возрастает подвижность молекулярных цепей, облегчается перемещение внутри кристаллических образований, одновременно происходит разрыв химических связей между волокнами и отдельными цепями полимера.

Предварительное термомеханическое воздействие на заготовку перед ее механической обработкой обуславливает кооперативность процесса разрушения, обеспечивая концентрацию напряжений вблизи разрушенных полимерных цепей и структурных элементов, перераспределение напряжений в процессе накопления повреждений, взаимодействие и слияние микротрещин, а также изменение напряжений на связях, что приводит к снижению прочности поверхностного слоя материала.

Затем осуществляют механическую обработку поверхности детали режущим инструментом, сопровождающуюся динамическим воздействием режущих кромок инструмента на обрабатываемую поверхность. В процессе резания происходит взаимодействие режущего инструмента с материалом, и, в результате снижения упругопластической деформации поверхностного слоя заготовки, качественно меняется характер процесса стружкообразования - отделение материала срезаемого слоя происходит преимущественно в результате хрупкого разрушения, энергия которого значительно меньше энергии, необходимой для пластического разрушения. Благодаря этому снижается сила резания, уменьшается тепловыделение, что является предпосылкой повышения производительности механической обработки и получения качественной обработанной поверхности.

Похожие патенты RU2317196C1

название год авторы номер документа
КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ГЕТИНАКСА 2007
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Еренков Святослав Олегович
  • Гаврилова Анна Владимировна
RU2361727C2
Способ токарной обработки термопластичных полимерных материалов 2019
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Яворский Даниил Олегович
  • Каленский Андрей Михайлович
RU2722543C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2014
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Козлова Мария Андреевна
RU2584207C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2013
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Богачев Анатолий Петрович
  • Еренков Святослав Олегович
RU2526974C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2012
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Еренков Святослав Олегович
  • Ри Хосен
  • Богачев Анатолий Петрович
  • Ри Виталий Эрнстович
RU2503538C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС 2012
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Богачев Анатолий Петрович
  • Еренков Святослав Олегович
  • Щербина Денис Витальевич
RU2494864C1
СПОСОБ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2014
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Козлова Мария Андреевна
RU2574764C1
СПОСОБ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2016
  • Еренков Олег Юрьевич
RU2616705C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА 2012
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Еренков Святослав Олегович
  • Ри Хосен
  • Богачев Анатолий Петрович
  • Ри Виталий Эрнстович
RU2518595C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС 2006
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Гаврилова Анна Владимировна
  • Ивахненко Александр Геннадьевич
RU2328374C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс. В способе обработки заготовок из капролона заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно. Заготовку из капролона предварительно механически нагружают путем растяжения, а затем проводят последовательно тепловую и механическую обработки. Способ позволяет расширить технологические возможности обработки заготовок из пластмасс за счет обеспечения изменений напряженно-деформированного состояния материала. 2 з.п ф-лы.

Формула изобретения RU 2 317 196 C1

1. Способ обработки заготовок из капролона, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно, отличающийся тем, что заготовку из капролона предварительно механически нагружают путем растяжения, а затем проводят последовательно тепловую и механическую обработки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовку нагружают до величины напряжений не более 0,8 σв или 64 МПа.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре выше температуры хрупкости и ниже температуры стеклования для капролона - 60°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2317196C1

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС 2001
  • Еренков О.Ю.
RU2203183C2
Способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов 1981
  • Шевченко Эдуард Федорович
  • Шалыгин Виктор Николаевич
  • Лайкин Евгений Константинович
  • Алексеев Геннадий Валентинович
SU979132A1
Способ обработки материалов 1985
  • Князев Вячеслав Иванович
  • Тарасов Сергей Николаевич
  • Евстюхин Николай Александрович
SU1413147A1
DE 3844338 А1, 05.07.1990
Способ резки заготовок 1985
  • Яркович Владимир Михайлович
SU1316796A1

RU 2 317 196 C1

Авторы

Еренков Олег Юрьевич

Гаврилова Анна Владимировна

Даты

2008-02-20Публикация

2006-04-03Подача