СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD TO PROCESS WORKPIECES FROM POLYMER MATERIAL

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из полимерных материалов.
Известен способ механической обработки резины, для осуществления которого на внутренней и внешней боковой поверхности полой цилиндрической заготовки производят установку армирующих тел с последующей их фиксацией клеевым соединением (Патент JPH 03184730, МПК B23P 25/00, опубл. 1991-08-12).
Недостатком такого способа является длительность технологического процесса, вследствие необходимости осуществления дополнительных операций, связанных с креплением и съемом армирующих тел. Способ ограничивает технологические возможности механической обработки резины, поскольку применим лишь при токарной обработке. Способ вводит значительные ограничения, связанные с толщиной стенки обрабатываемой заготовки, вследствие проявления резиной высокоэластических свойств.
Известен способ механической обработки резины, для осуществления которого предварительно производят заморозку резиновой заготовки путем распыления на ее поверхности сжиженного азота (Патент JPS 6130344, МПК B23B 1/00, B23P 25/00, опубл. 1986-02-12).
Недостатком такого способа является значительное усложнение технологического процесса, вследствие необходимости применения криооборудования. Осуществление способа ведет к увеличению времени технологического процесса, связанного с замораживанием заготовки и преждевременному износу режущего инструмента.
Наиболее близким является способ механической обработки заготовок из пластмасс, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, подачу детали осуществляют дискретно и производят предварительную обработку поверхности заготовки химическими реагентами (Патент РФ №2328374, МПК B29C 37/00, опубл. 10.07.2008).
3
Недостатком данного способа является то, что метод значительным образом увеличивает время технологического процесса, вследствие необходимости длительной выдержки материала в химическом реагенте и последующей повторной механической обработки. Реализация описываемого метода сопряжена с технологическими трудностями, связанными с необходимостью нанесения на поверхность обрабатываемой заготовки микроповреждений в виде отверстий глубина, диаметр и шаг которых индивидуальны и определяются типом применяемого химического агента, плотностью материала заготовки, а также параметрами механической обработки. Помимо этого шаг отверстий должен быть постоянным на всей длине обрабатываемой поверхности, а также должен обеспечивать перекрытие зон действия химического агента. Кроме того, способ описывает использование в качестве химического агента токсичных веществ с максимальным разовым ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является изготовление деталей с высоким качеством поверхности.
Техническим результатом является упрощение и повышение производительности механической обработки заготовок из полимерных материалов.
Поставленный технический результат достигается в способе обработки заготовок из полимерных материалов, при котором производят обработку химическим реагентом, заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, подачу осуществляют дискретно и производят механическую обработку заготовки режущим инструментом, при этом для получения заготовки в качестве химического реагента используют коллоидный раствор нанодисперсного порошка нитрида бора с размером частиц от 25 нм до 80 нм в пластификаторе, который смешивают с резиновой смесью на основе бутадиен-нитрильного каучука с последующим формованием и вулканизацией.
Применяемый химический реагент представляет собой коллоидный раствор нанодисперсного порошка нитрида бора (ТУ 2-036-707-77) в пластификаторе, который смешивают с резиновой смесью на основе бутадиен-нитрильных каучуков, например СКН-18, СКН-26, СКН-40, СКН-50.
В качестве дисперсионной среды возможно применение пластификаторов углеводородного происхождения, например: диоктилфталат, диметилфталат, дибутилфталат (ДБФ), сложные эфиры ортофосфорной кислоты.
Наличие в вулканизате нанодисперсного порошка нитрида бора с одной стороны позволяет повысить максимальную скорость резания за счет увеличения теплопроводности материала, с другой стороны высокая удельная поверхность и морфологические особенности вновь образованных агломератов диспергированных частиц нитрида бора оказывают воздействие на время релаксации материала, увеличивая последнее. За счет совместного влияния вышеописанных эффектов при контакте фрезы с заготовкой происходит хрупкое разрушение материала под действием режущего инструмента. Благодаря модификации резиновой смеси добавками обеспечивается изменение релаксационных свойств материала, что в дальнейшем позволяет при скоростях резания доступных металлорежущему оборудованию вести механическую обработку эластомеров в условиях хрупкого разрушения материала под действием режущего инструмента. Следовательно, предотвращается образование дефектов, присущих немодифицированным материалам, связанных с растяжением, истиранием, а также отрывом поверхностных слоев материала в процессе механической обработки. Отсутствие подобного рода взаимодействий, вызванных высокоэластической деформацией материала, является предпосылкой для снижения шероховатости поверхности обработанной детали и как следствие улучшения качества поверхности изделия.
Способ осуществляется следующим образом.
На стадии изготовления заготовки в резиновую смесь на основе СКН-18 (100,0 м.ч.) вводили нанодисперсный порошок нитрида бора (0,4 м.ч.), диспергированный в 5,0 м.ч. ДБФ. Средний размер частиц применявшегося нанодисперсного порошка нитрида бора составлял от 25 нм до 80 нм. Остальные ингредиенты резиновой смеси соответствовали рецептурной карте: N,N-дитиодиморфолин (1,0 м.ч.), Тиурам Д (1,5 м.ч.), Сульфенамид Ц (1,5 м.ч.), Белила цинковые (10,0 м.ч.), Ацетонанил H (2,0 м.ч.), Сантогард PVI (1,0 м.ч.), ТУ П-324 (10,0 м.ч.), ТУ П-803 (40,0 м.ч.). Смешение вели на вальцах при температуре 40-50°C в течение 30-40 минут, далее осуществляли операцию формования и вулканизации с получением заготовки. Заготовке и режущему инструменту сообщали относительное движение формообразования, подачу осуществляли дискретно и производили механическую обработку заготовки режущим инструментом.
Введение химического реагента в резиновую смесь на стадии изготовления заготовки позволяет достичь равномерного распределения химического реагента во всем объеме заготовки, за счет чего способ позволяет отказаться от технологических операций, связанных с предварительной механической и химической обработкой поверхности заготовки. Таким образом, достигается упрощение и повышение производительности механической обработки заготовок из полимерных материалов.