RU2203183C2

RU2203183C2 - Plastic articles machining method

Info

Publication number: RU2203183C2
Application number: RU2001111309A
Authority: RU
Inventors: О.Ю. Еренков
Original assignee: Хабаровский государственный технический университет
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2003-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to machining of materials by cutting and it can be used for machining of plastic articles. According to proposed method relative shape forming motion is imparted to plastic blank and cutting tool with discrete feeding of workpiece. Prior to machining, surface of workpiece is treated with chemical reagents providing structural changes of material of blank to depth of allowance of material to be removed by one pass. Workpiece is exposed to chemical and mechanical machining at time interval required to provide structural transformations of blank material. Treatment of part surface with chemical reagent provides wedging of polymer macromolecules, thus decreasing energy of intermolecular interaction which, in its turn, leads to considerable reduction of strength of workpiece surface layer machined to definite depth and guarantees high quality of machined surface of plastic workpiece and increases capacity of machining process. EFFECT: enlarged operating capabilities at machining of plastic workpieces.

Description

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке деталей из пластмасс. The invention relates to the processing of materials by cutting and can be used in the machining of plastic parts.

Известен способ механической обработки, например токарной, деталей из пластмасс, для осуществления которого применяются обычные резцы, используемые в металлообработке (А.А. Степанов. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов. - Л.: Машиностроение, 1987, с. 12). A known method of machining, for example turning, plastic parts, for the implementation of which conventional cutters used in metalworking are used (A. A. Stepanov. Cutting by high-strength composite polymer materials. - L .: Engineering, 1987, p. 12).

Однако реализация такого способа не обеспечивает получение качественной обработанной поверхности ввиду наличия существенных отличий в физико-химических свойствах металлов и пластмасс. Процесс резания пластмасс сопровождается значительным износом инструмента, что приводит к появлению на обработанной поверхности ряда дефектов, а именно отслоения, сколов, прижогов и др. Образуется значительная шероховатость поверхности, элементы которой создают концентраторы напряжений, негативно влияющих на прочностные характеристики детали в целом. However, the implementation of this method does not provide a high-quality treated surface due to the presence of significant differences in the physicochemical properties of metals and plastics. The process of cutting plastics is accompanied by significant wear of the tool, which leads to the appearance of a number of defects on the treated surface, namely peeling, chips, burns, etc. A significant surface roughness is formed, the elements of which create stress concentrators that adversely affect the strength characteristics of the part as a whole.

Известен способ обработки деталей из пластмассы, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, подачу детали осуществляют дискретно и осуществляют обработку поверхности детали химическими реагентами (В.Н. Подураев. Резание труднообрабатываемых материалов. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1974, с. 9, 12, 13, 165, 416, 475, 574). A known method of processing plastic parts, in which the relative shape movement is reported to the workpiece and cutting tool, the parts are fed discretely and the surface of the part is treated with chemical reagents (V.N. Poduraev. Cutting of hard-to-work materials. Textbook for high schools. - M .: Higher School, 1974, p. 9, 12, 13, 165, 416, 475, 574).

Реализация данных способов обеспечивает повышенную производительность процесса механической обработки за счет повышения стойкости режущего инструмента, однако одновременное действие высоких температур, окислительных процессов и динамических нагрузок вызывает термическое разложение поверхностного слоя пластмассовой детали, что резко снижает эксплуатационные свойства обработанной поверхности. The implementation of these methods provides increased productivity of the machining process by increasing the resistance of the cutting tool, however, the simultaneous action of high temperatures, oxidation processes and dynamic loads causes thermal decomposition of the surface layer of the plastic part, which sharply reduces the operational properties of the treated surface.

Техническая задача - расширение технологических возможностей обработки деталей из пластмасс за счет обеспечения структурных изменений материала детали. The technical task is to expand the technological capabilities of processing plastic parts by providing structural changes to the material of the part.

Поставленная задача решается согласно изобретению тем, что в способе обработки деталей из пластмасс, в котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, подачу детали осуществляют дискретно и осуществляют обработку поверхности химическими реагентами, при этом осуществляют обработку поверхности детали химическими реагентами предварительно для обеспечения структурных изменений материала заготовки на глубину снимаемого припуска за один проход, при этом химическую и механическую обработку ведут с интервалом времени, величина которого определяется временем, необходимым для структурных превращений материала заготовки. The problem is solved according to the invention by the fact that in the method of processing plastic parts, in which the relative shape formation is reported to the workpiece and cutting tool, the component is fed discretely and the surface is treated with chemical reagents, while the surface of the part is treated with chemical reagents in advance to ensure structural changes the material of the workpiece to the depth of the removed allowance in one pass, while the chemical and mechanical processing of They come with a time interval, the value of which is determined by the time necessary for the structural transformations of the workpiece material.

Пример реализации способа. An example implementation of the method.

Деталь из пластмассы, например из однонаправленного стеклопластика, закрепляют в патроне токарного станка и придают ей вращательное движение. Поверхность вращающейся детали предварительно обрабатывают химическим агентом - растворителем, например диметилформамидом, этиленгликолем, гидроокисью калия или смесью ацетона и 70%-ной азотной кислоты. Данную обработку поверхности осуществляют, например, путем контакта наружной поверхности детали с капиллярно-пористым элементом, размещенным в специальной оправке и соединенным с линией подачи химических реагентов, а ее продолжительность рассчитывается по следующей зависимости:

где t - продолжительность обработки, с; ρ - плотность материала заготовки, кг/м³; δ - глубина снимаемого припуска за один проход, м; v - скорость процесса растворения материала детали в растворителе, кг/м²с, определяется опытным путем.A plastic part, for example, of unidirectional fiberglass, is fixed in a lathe chuck and gives it a rotational movement. The surface of the rotating part is pretreated with a chemical agent — a solvent, for example, dimethylformamide, ethylene glycol, potassium hydroxide, or a mixture of acetone and 70% nitric acid. This surface treatment is carried out, for example, by contacting the outer surface of the part with a capillary-porous element placed in a special mandrel and connected to the chemical supply line, and its duration is calculated according to the following relationship:

where t is the processing time, s; ρ is the density of the workpiece material, kg / m ³ ; δ is the depth of the removed allowance in one pass, m; v is the speed of the process of dissolution of the material of the part in the solvent, kg / m ² s, is determined empirically.

Затем осуществляют механическую обработку поверхности детали режущим инструментом. Then carry out the machining of the surface of the part with a cutting tool.

Обработка поверхности детали химическими реагентами обеспечивает расклинивание макромолекул полимера, снижая тем самым энергию межмолекулярного взаимодействия. Это, в свою очередь, приводит к значительному снижению прочности обработанного слоя материала детали, т.е. имеет место эффект "локального охрупчивания" поверхностного слоя на определенную глубину. Processing the surface of the part with chemical reagents ensures the wedging of the polymer macromolecules, thereby reducing the energy of intermolecular interaction. This, in turn, leads to a significant decrease in the strength of the treated layer of the material of the part, i.e. there is the effect of "local embrittlement" of the surface layer to a certain depth.

При последующей механической обработке поверхности детали отделение материала срезаемого слоя происходит в значительной степени в результате хрупкого разрушения. Как известно, энергия хрупкого разрушения значительно меньше энергии, необходимой для пластического разрушения. Поэтому этот вид разрушения характеризуется значительно меньшим тепловыделением, что является предпосылкой получения качественной обработанной поверхности детали и повышения производительности процесса механической обработки. In the subsequent mechanical treatment of the surface of the part, the separation of the material of the sheared layer occurs to a large extent as a result of brittle fracture. As is known, the energy of brittle fracture is much less than the energy required for plastic fracture. Therefore, this type of destruction is characterized by significantly lower heat release, which is a prerequisite for obtaining a high-quality machined surface of the part and increasing the productivity of the machining process.

Claims

A method of processing plastic parts, in which the relative motion of shaping is reported to the workpiece and the cutting tool, the supply of the part is carried out discretely and the surface is treated with chemical reagents, characterized in that the surface of the part is treated with chemical reagents in advance to ensure structural changes in the workpiece material to the depth of the removed stock for one pass, then the surface is machined with a cutting tool, while th and mechanical treatment is carried at a time interval whose magnitude is determined by the time required for the structural transformation of the blank material.