СПОСОБ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА
METHOD OF TURNING OF CAPROLON BLANKS

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс, преимущественно из капролона.
Известен способ механической обработки, например токарной, заготовок из пластмасс, для осуществления которого применяют специальный режущий инструмент, оснащенный твердыми сплавами (Подураев В.Н. 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, при этом заготовку из капролона подвергают предварительной обработке (патент РФ №2317196, В29С 37/00, 2008, БИ №6).
Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую производительность и получать высокие физико-механические свойства изделий (прочность при растяжении, твердость, прочность при статическом изгибе).
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности обработки заготовки и физико-механических свойств изделий.
Указанная задача решается тем, что в способе, включающем обработку заготовок из капролона, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно, при этом заготовку из капролона подвергают предварительной обработке, согласно изобретению предварительную обработку заготовки из капролона производят путем выполнения в поверхностном слое заготовки микроповреждений в виде глухих отверстий диаметром 3 мм, глубиной от 1 до 3 мм и расположенных с шагом 9 мм, а обработка проводится при глубине резания от 1 до 3 мм, продольной подаче 0,16 мм/об, скорости резания 150 м/мин.
Кроме того, токарную обработку проводят при глубине резания, величина которой составляет 1,1-1,3 от глубины микроповреждений.
Наличие микроповреждений заданной формы и размеров, расположенных в требуемом порядке приводит к разрушению структуры поверхностного слоя заготовки, что является предпосылкой к ее последующей эффективной токарной обработке за счет обеспечения стабильной траектории развития опережающей трещины при движении режущего инструмента в материале заготовки.
Предлагаемые режимы токарной обработки и геометрические параметры микроповреждений в виде глухих отверстий являются оптимальными для обработки капролона.
Пример реализации способа. Заготовку из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем заготовку предварительно обрабатывают с применением известных устройств (например, устройство по патенту №2438872) путем выполнения микроповреждений в виде глухих отверстий диаметром 3 мм, глубиной от 1 до 3 мм и расположенных с шагом 9 мм.
При этом образуется такая структура материала, в которой часть связей разрушена, а часть напряжена и имеет низкую энергию активации. Это приводит к разрыву части возбужденных связей в полимерных цепях тепловыми флуктуациями, что в свою очередь обеспечивает эффект технологического разупрочнения поверхностного слоя. Затем производят резание заготовки режущим инструментом. При взаимодействии поверхностного слоя капролона с режущим клином инструмента облегчается процесс деформирования срезаемого слоя за счет образования зоны предразрушения благодаря эффекту технологического разупрочнения. Магистральная трещина приобретает более устойчивое направление развития вдоль линии среза, что является предпосылкой повышения качественных показателей обработанной поверхности, так как снижается вероятность образования вырывов, сколов и подобных дефектов обрабатываемого резанием материала капролона. При этом токарную обработку проводят режущим инструментом при глубине резания от 1 до 3 мм, продольной подаче 0,16 мм/об, скорости резания 150 м/мин. Реализация данных режимов резания обеспечивает высокое качество обработанной точением поверхности капролона, что подтверждается данными экспериментальных исследований (Еренков О.Ю. Обработка полимерных материалов резанием на основе обеспечения стабильности технологической системы и предварительных внешних воздействий на заготовки/ О.Ю. Еренков, А.Г. Ивахненко., Ри Хосен, А.В. Гаврилова. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - с. 141).
Кроме того, токарную обработку проводят при глубине резания, величина которой составляет 1,1-1,3 от глубины микроповреждений, так как выполнение данного условия при токарной обработке заготовок из капролона обеспечивает повышение производительности процесса за счет увеличения толщины срезаемого слоя, а также достижение более высокого качества обработанной поверхности, что подтверждается данными экспериментальных исследований (Еренков О.Ю. Обработка полимерных материалов резанием на основе обеспечения стабильности технологической системы и предварительных внешних воздействий на заготовки/ О.Ю. Еренков, А.Г. Ивахненко., Ри Хосен, А.В. Гаврилова. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - с. 212-219).
В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает повышение качества обработанной точением поверхности капролона и физико-механических свойств (прочности, жесткости, модуля упругости) изделий на основе капролона в процессе эксплуатации за счет снижения шероховатости рабочих поверхностей деталей на основе за счет технологического разупрочнения поверхностного слоя обрабатываемой заготовки из капролона путем выполнения на поверхностном слое материала заготовки микроповреждений в виде глухих отверстий.