RU2494864C1

RU2494864C1 - Method of processing plastic blanks

Info

Publication number: RU2494864C1
Application number: RU2012107300/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Еренков; Анатолий Петрович Богачев; Святослав Олегович Еренков; Денис Витальевич Щербина
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-10-10
Also published as: RU2012107300A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machining and may be used for machining of plastic articles, mainly of Caprolon. In compliance with proposed method, blank and cutting tool are displaced relative to each other for shaping purposes. Feed is performed in discrete manner after Caprolon blank preprocessing. Note here that said Caprolon blank is preprocessed by nanosecond electromagnetic pulses.

EFFECT: higher efficiency of processing and physical-mechanical properties.

2 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс, преимущественно из капролона.The invention relates to the processing of materials by cutting and can be used in the machining of plastic blanks, mainly from caprolon.

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).There is a method of mechanical processing, for example turning, of plastic blanks, for the implementation of which a special cutting tool equipped with hard alloys is used (V.N. Poduraev. Cutting of hard-to-work materials: Textbook for universities. - M.: Higher School, 1974, p. 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.However, the implementation of this method does not provide a high-quality surface after processing due to the presence of significant differences in the physicochemical properties of metals and plastics. In this case, a significant surface roughness is formed, the elements of which create stress concentrators, which negatively affect the strength characteristics of the finished part as a whole.

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 №23171967, В29С 37/00, БИ №6, 2008).The closest analogue is the method of processing blanks from caprolon, in which the relative motion of forming is reported to the blank and the cutting tool, and the feed is carried out discretely, while the blank from caprolon is subjected to preliminary processing (RF patent No. 23171967, B29C 37/00, BI No. 6, 2008) .

Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую производительность и получать высокие физико-механические свойства изделий (прочность при растяжении, твердость, прочность при статическом изгибе).However, the known method does not allow to provide high performance and to obtain high physical and mechanical properties of products (tensile strength, hardness, strength under static bending).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности обработки заготовки и физико-механических свойств изделий.The technical problem to which the invention is directed is to increase the productivity of processing the workpiece and the physicomechanical properties of the products.

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 наносекундными электромагнитными импульсами. Кроме того, при этом используют наносекундные электромагнитные импульсы длительностью 1 нс, амплитудой от 8 до 12 кВ, мощность в одном импульсе от 1 до 2 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц, продолжительность обработки от 25 до 35 минут.This problem is solved in that in a method involving the processing of blanks from caprolon, in which the blank and the cutting tool are informed of the relative movement of the shaping, and the feed is carried out discretely, while the blank from caprolon is subjected to preliminary processing, according to the invention, the preliminary processing of blanks from caprolon is carried out nanosecond electromagnetic pulses. In addition, nanosecond electromagnetic pulses with a duration of 1 ns, an amplitude of 8 to 12 kV, a power in a single pulse of 1 to 2 MW, a pulse repetition rate of 1000 Hz, a processing time of 25 to 35 minutes are used.

При этом обработка наносекундными электромагнитными импульсами 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.In this case, treatment with nanosecond electromagnetic pulses promotes the excitation of polymer chains, which causes a decrease in its binding energy. This effect leads to a decrease in the mechanical stability of the loaded polymer network and thus contributes to the breaking of the chain, the occurrence of fracture or propagation of a crack, and the increase in defective tests, i.e. its loosening and embrittlement and, therefore, to reduce the mechanical strength of the material.

Предлагаемые режимы заготовки обработки наносекундными электромагнитными импульсами являются оптимальными для обработки капролона.The proposed modes of preparation processing nanosecond electromagnetic pulses are optimal for processing caprolon.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Для осуществления способа используют генератор наносекундных электромагнитных импульсов (ГНИ-01-1-6), изготовленный Южно-Уральским государственным университетом, имеющим следующие параметры:To implement the method, a nanosecond electromagnetic pulse generator (GNI-01-1-6) is used, manufactured by the South Ural State University, having the following parameters:

- полярность импульсов - положительная;- pulse polarity is positive;

- амплитуда импульсов более 8 кВ;- pulse amplitude of more than 8 kV;

- длительность импульсов - 1 нс;- pulse duration - 1 ns;

- мощность одного импульса более 1 МВт;- power of one pulse is more than 1 MW;

- максимальная допустимая частота следования генерирующих импульсов - 1000 Гц;- the maximum permissible repetition rate of the generating pulses is 1000 Hz;

- максимальный ток, потребляемый генератором во всем диапазоне питающих напряжений, не более 1,7 А при частоте 61 кГц.- the maximum current consumed by the generator in the entire range of supply voltages, not more than 1.7 A at a frequency of 61 kHz.

Заготовку из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем к торцам заготовки с помощью электродов подключают генератор наносекундных электромагнитных импульсов и производят обработку импульсами длительностью 1 нс, амплитудой от 8 до 12 кВ, мощностью в одном импульсе от 1 до 2 МВт, частотой повторения импульсов 1000 Гц, продолжительностью обработки от 25 до 35 минут.The blank of caprolon is fixed in a lathe in a known manner. Then, a generator of nanosecond electromagnetic pulses is connected to the ends of the workpiece using electrodes and they are treated with pulses of 1 ns duration, an amplitude of 8 to 12 kV, a pulse power of 1 to 2 MW, a pulse repetition rate of 1000 Hz, a processing time of 25 to 35 minutes .

При этом обработка наносекундными электромагнитными импульсами 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.In this case, treatment with nanosecond electromagnetic pulses promotes the excitation of polymer chains, which causes a decrease in its binding energy. This effect leads to a decrease in the mechanical stability of the loaded polymer network and thus contributes to the breaking of the chain, the occurrence of fracture or propagation of a crack, and the increase in defective tests, i.e. its loosening and embrittlement and, consequently, to reduce the mechanical strength of the material.

После обработки заготовки капролона наносекундными электромагнитными импульсами ее отсоединяют от генератора и обрабатывают механически на токарном станке обычными резцами. При этом экспериментально устанавливают режимы резания, которые за счет увеличения скорости резания и величины подачи повышают 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.After processing the caprolon preform with nanosecond electromagnetic pulses, it is disconnected from the generator and machined mechanically on a lathe with conventional cutters. At the same time, cutting conditions are experimentally established, which, by increasing the cutting speed and the feed rate, increase the polymer processing productivity. The quality of the treated surface is significantly improved, in addition, high physical and mechanical properties of the products (tensile strength, hardness, strength under static bending) are obtained, which are fixed and confirmed by long-term operational tests.

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.Unlike analogs, the proposed method provides an increase in processing productivity, as well as strength, stiffness, modulus of elasticity of products based on caprolon during operation by improving the quality of the surface zone of the material processed by nanosecond electromagnetic pulses and conventional turning operations.

Claims

1. A method of processing blanks from caprolon, in which the relative motion of forming is reported to the blank and the cutting tool, and feeding is carried out discretely, while the blank from caprolon is subjected to preliminary processing, characterized in that the preliminary processing of the blank from caprolon is carried out by nanosecond electromagnetic pulses.

2. The method of processing blanks from caprolon according to claim 1, characterized in that nanosecond electromagnetic pulses of 1 ns duration, an amplitude of 8 to 12 kV are used, the power in a single pulse is from 1 to 2 MW, the pulse repetition rate is 1000 Hz, the processing time is from 25 to 35 minutes.