Способ токарной обработки термопластичных полимерных материалов
METHOD OF THERMOPLASTIC POLYMER MATERIALS TURNING

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс, преимущественно из термопластичных полимерных материалов.
Известен способ механической обработки, например токарной, заготовок из пластмасс, для осуществления которого применяют специальный режущий инструмент, оснащенный твердыми сплавами (В.Н. Подураев. Резание труднообрабатываемых материалов: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1974, с. 574).
Однако, реализация такого способа не обеспечивает получение качественной поверхности после обработки ввиду наличия существенных отличий в физико-химических свойствах металлов и пластмасс. При этом образуется значительная шероховатость поверхности, элементы которой создают концентраторы напряжений, негативно влияющие на прочностные характеристики готовой детали в целом.
Ближайшим аналогом является способ обработки заготовок из капролона, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно (патент РФ №2317196, В29С 37/00, БИ №6, 2008).
Однако известный способ не позволяет получать высокие физико-механические свойства изделий (прочность при растяжении и сжатии, твердость, прочность при статическом изгибе).
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение физико-механических свойств изделий.
Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем обработку заготовок из термопластичных полимерных материалов, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно, согласно изобретения, одновременно с резанием производят опережающее вакуумирование поверхности заготовки.
Применение операции опережающего вакуумирования поверхности заготовки из термопластичных полимерных материалов позволяет удалить свободную и связанную влагу, находящуюся внутри заготовки, и тем самым предотвратить процесс образования и развития микротрещин в структуре обрабатываемого материала.
На фиг. 1 приведена схема реализации способа токарной обработки заготовки из термопластичных полимерных материалов.
Для реализации способа обработки заготовок из капролона используют следующее оборудование.
Заготовка 1 из капролона установлена в токарном станке с режущим инструментом 2. Для вращения заготовки имеется привод 3 и устройство подачи 4 режущего инструмента 2. Токарный станок оборудован отсасывающим элементом, в качестве которого используют насадку 5, установленную подвижно перед резцом 2 и соединенную с источником вакуума, например вакуумным насосом (на рисунке не показан). Рабочие поверхности насадки 5 образуют герметичный контакт с поверхностью заготовки 1.
Пример реализации способа.
Заготовку 1 из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем режущему инструменту 2 и насадке 5 сообщают движение, при котором производят вакуумирование поверхности заготовки 1 перед резцом и одновременно производят механическую обработку заготовки 1 режущим инструментом 2 с образованием стружки. В качестве материала заготовки 1 могут использоваться следующие термопласты: капролон, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен и др. Режимы токарной обработки и параметры вакуумирования устанавливают экспериментально.
В структуре термопластичных материалов имеются поверхностные и внутренние микротрещины, обусловленные спецификой технологии получения данных материалов. По этим трещинам происходит диффузия влаги в полимер из окружающей среды. Наличие влаги в структуре полимерного материала приводит к снижению степени межмолекулярного взаимодействия, и, следовательно, к снижению комплекса физико-механических свойств (прочность при растяжении и сжатии, твердость, прочность при статическом изгибе).
При точении происходит сжатие материала заготовки 1 под действие резца 2. Это является причиной развития новых и распространения имеющихся внутренних микротрещин за счет вынужденной диффузии влаги, что является причиной снижения физико-механических свойств обрабатываемого материала и впоследствии изделия из него изготовленного.
Применение операции опережающего вакуумирования поверхности заготовки 1 из термопластичных полимерных материалов позволяет удалить свободную и связанную влагу, находящуюся внутри заготовки, непосредственно перед резанием и тем самым предотвратить процесс образования и развития микротрещин в структуре обрабатываемого материала, что является необходимым условием для получения конечного изделия с высокими физико-механическими свойствами.
В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает производство изделий из термопластичных материалов с высокими физико-механическими свойствами за счет предупреждения развития и распространения микротрещин в структуре материала на основе опережающего вакуумирования поверхности заготовки.