СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КАПРОЛОНА
METHOD OF PROCESSING 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 (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 данный 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.
Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем обработку заготовок из капролона, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно, согласно изобретению одновременно с резанием производят процесс термообработки заготовки, при этом в качестве нагревательного элемента используют кольцо, установленное подвижно перед резцом с возможностью копирования внутренней поверхностью рельефа заготовки. Кроме того, возможность копирования внутренней поверхностью рельефа заготовки осуществляют за счет конструкции кольца, которую изготавливают из разрезных элементов, связанных между собой пружинами.
При этом одновременная обработка заготовки резанием и термообработкой способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение энергии ее связи. Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению разрушения или распространению трещины, увеличению дефектных тест, т.е. его разрыхлению и охрупчиванию и, следовательно, к снижению механической прочности материала.
Возможность копирования кольцом рельефа заготовки обеспечивает применение способа для заготовок сложной конструкции с изменяющимся наружным диаметром. Пружины обеспечивают изменение внутреннего диаметра кольца и тем самым обеспечивают качество прогрева заготовки.
На чертеже приведена схема реализации способа обрабогки заготовки из капролона.
Для реализации способа обработки заготовок из капролона используют следующее оборудование.
Заготовка 1 из капролона установлена в токарном станке с режущим инструментом 2 (резцом). Для вращения заготовки имеется привод 3 и устройство подачи 4 режущего инструмента 2. Токарный станок оборудован нагревательным элементом, в качестве которого используют кольцо 5, установленное подвижно перед резцом 2 с возможностью копирования внутренней поверхностью рельефа заготовки 1.
Возможность копирования внутренней поверхности рельефа заготовки осуществляют за счет конструкции кольца 5, которую изготавливают из разрезных элементов, связанных между собой пружинами 6.
Пример реализации способа
Заготовку 1 из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем режущему инструменту 2 и кольцу 5 сообщают движение, при котором производят термообработку заготовки перед резцом и одновременно производят механическую обработку заготовки 1 режущим инструментом 2 с образованием стружки. Режимы термообработки и токарной обработки устанавливают экспериментально.
При этом термообработка способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение энергии ее связи. Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и, таким образом, способствует разрыву цепи, возникновению разрушения или распространению трещины, увеличению дефектных тест, т.е. его разрыхлению и охрупчиванию и, следовательно, к снижению механической прочности материала. В процессе обработки заготовки 1 с изменяющимся наружным диаметром происходит копирование внутренней поверхностью кольца 5, контактирующей поверхности заготовки за счет изменения внутреннего диаметра кольца 5 обеспечиваемого деформацией пружин 6.
Это позволяет увеличить скорость резания и величину подачи, повысить производительность обработки полимера.
Качество обработанной поверхности значительно улучшается, кроме того, получаются высокие физико-механические свойства изделий (прочность при растяжении, твердость, прочность при статическом изгибе), которые зафиксированы и подтверждены длительными эксплуатационными испытаниями.
В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности обработки, а также прочности, жесткости, модуля упругости изделий на основе капролона в процессе эксплуатации за счет повышения качества поверхностной зоны материала, обработанной наносекундными электромагнитными импульсами и обычной токарной операцией.