RU2574764C1

RU2574764C1 - Method of turning of caprolon blanks

Info

Publication number: RU2574764C1
Application number: RU2014142224/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Еренков; Мария Андреевна Козлова
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: according to the method of turning of caprolon blanks a blank and a cutting tool are provided with relative shaping movement, and feed is ensured discretely. The pre-treatment of the blank is performed by ultrasound oscillations of 22-25 kHz, amplitude of 0.1-100 micron, intensity of 1-3*10^-3 W/m². Longitudinal feed of the work tool of the ultrasound system is equal to the longitudinal feed of the cutting tool.

EFFECT: increased accuracy of dimensions and shape of the treated surface, increased capacity of blank treatment.

1 dwg, 1 tbl, 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 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 токарной 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, БИ № 6, 2008).The closest analogue is the method of turning the 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 (RF patent No. 2317196, ВС 37/00, BI No. 6, 2008 )

Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую точность размеров и форм обработанной поверхности и производительность обработки заготовки, так как при его реализации имеет место эффект упругого восстановления капролона после обработки режущим инструментом за счет действия остаточных растягивающих напряжений.However, the known method does not allow to provide high accuracy of the sizes and shapes of the machined surface and the processing performance of the workpiece, since during its implementation there is an effect of elastic recovery of caprolon after processing with a cutting tool due to the action of residual tensile stresses.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности размеров и форм обработанной поверхности и повышение производительности обработки заготовки.The technical problem to which the invention is directed is to increase the accuracy of the dimensions and shapes of the machined surface and to increase the productivity of processing the workpiece.

Указанная задача решается тем, что в способе, включающем токарную 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 производят ультразвуковыми колебаниями, при этом величина продольной подачи рабочего инструмента ультразвуковой системы равна продольной подаче режущего инструмента. Кроме того, используют ультразвуковые колебания частотой 22-25 кГц, амплитудой 0,1-100 мкм, интенсивностью 1-3*10^-3 Вт/м².This problem is solved in that in a method comprising turning the caprolon workpieces, in which the workpiece and the cutting tool are informed of the relative shaping movement, and the feed is carried out discretely, while the caprolon workpiece is subjected to preliminary processing, according to the invention , the workpiece is pretreated by ultrasonic vibrations, the longitudinal feed of the working tool of the ultrasound system is equal to the longitudinal feed of the cutting tool. In addition, ultrasonic vibrations with a frequency of 22-25 kHz, an amplitude of 0.1-100 μm, an intensity of 1-3 * 10 ^-3 W / m ^{2 are used} .

Предварительная обработка заготовки из капролона ультразвуковыми колебаниями способствует разрыву атомных и межмолекулярных химических связей в структуре капролона, что приводит к образованию сети микротрещин, зарождающихся в наиболее слабых и перенапряженных местах. Трещины, пересекаясь между собой, формируют механически ослабленный слой, сравнительно легко разрушающийся при последующем воздействии режущего инструмента.Pretreatment of a caprolon preform with ultrasonic vibrations contributes to the breaking of atomic and intermolecular chemical bonds in the caprolon structure, which leads to the formation of a network of microcracks originating in the weakest and most stressed places. Cracks intersecting each other form a mechanically weakened layer, which is relatively easily destroyed by the subsequent action of the cutting tool.

Предлагаемые режимы обработки заготовки ультразвуковыми колебаниями являются оптимальными для обработки капролона, так как обеспечивают наиболее эффективное воздействие на структуру материала, что подтверждается экспериментально.The proposed modes of processing the workpiece by ultrasonic vibrations are optimal for processing caprolon, as they provide the most effective effect on the structure of the material, which is confirmed experimentally.

Для реализации способа обработки заготовок из капролона используют следующее оборудование.To implement the method of processing blanks from caprolon use the following equipment.

Заготовка 1 из капролона установлена в токарном станке с режущим инструментом 2 (резцом), закрепленным в резцедержателе (не показан). Для вращения заготовки имеется привод 3, а для подачи режущего инструмента 2 предназначено устройство 4 . Токарный станок оборудован A blank 1 of caprolon is installed in a lathe with a cutting tool 2 (cutter) fixed in a tool holder (not shown). There is a drive 3 for rotating the workpiece, and a device 4 is intended for feeding the cutting tool 2. The lathe is equipped

ультразвуковой колебательной системой, состоящей из генератораultrasonic oscillatory system consisting of a generator

ультразвуковых колебаний 5, электромеханического преобразователя 6, концентратора-усилителя амплитуды колебаний 7 и рабочего инструмента 8 в виде, например, конического наконечника. При этом ультразвуковая колебательная система прикреплена известным образом к резцедержателю.ultrasonic vibrations 5, an electromechanical transducer 6, a hub-amplifier of the amplitude of vibrations 7 and a working tool 8 in the form, for example, of a conical tip. In this case, the ultrasonic oscillatory system is attached in a known manner to the tool holder.

Для осуществления способа используют генератор 5 ультразвуковых колебаний, электромеханический преобразователь 6 и концентратор 7 которые обеспечивают, будучи объединенными в одну систему, следующие параметры ультразвуковых колебаний:To implement the method, a generator 5 of ultrasonic vibrations, an electromechanical transducer 6 and a concentrator 7 are used that provide, when combined into one system, the following parameters of ultrasonic vibrations:

частота 22 -25 кГц;frequency 22 -25 kHz;

амплитуда 0,1-100 мкм;amplitude of 0.1-100 microns;

интенсивность 1-3*10^-3 Вт/м². intensity 1-3 * 10 ^-3 W / m ² .

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Заготовку 1 из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем с помощью механизма поперечной подачи, например винтового (не обозначен) прижимают рабочий инструмент 8 к заготовке 1 с небольшим усилием (до 30-50 Н). После прижима рабочего инструмента 8 подключают генератор 5 ультразвуковых колебаний, благодаря чему ультразвуковые колебания частотой 22-25 кГц, амплитудой 0,1-100 мкм, интенсивностью 1-3*10^-3Вт/м² передаются в конечном итоге в материал заготовки 1 посредством рабочего инструмента 8. Затем, по мере перемещения рабочего инструмента 8 вдоль заготовки 1, производят механическую обработку заготовки 1 режущим инструментом 2 с образованием стружки. Режимы токарной обработки устанавливаются экспериментально. При этом величина продольной подачи рабочего инструмента 8 ультразвуковой системы равна продольной подаче режущего инструмента 2 за счет установки их на резцедержателе.The blank 1 of caprolon is fixed in a lathe in a known manner. Then, using a transverse feed mechanism, for example a screw (not indicated), the working tool 8 is pressed against the workpiece 1 with a small force (up to 30-50 N). After pressing the working tool 8, the ultrasonic oscillation generator 5 is connected, due to which the ultrasonic vibrations with a frequency of 22-25 kHz, an amplitude of 0.1-100 μm, an intensity of 1-3 * 10 ^-3 W / m ² are ultimately transferred to the workpiece 1 material by working tool 8. Then, as the working tool 8 moves along the workpiece 1, the workpiece 1 is machined with a cutting tool 2 to form chips. Modes of turning are established experimentally. The magnitude of the longitudinal feed of the working tool 8 of the ultrasound system is equal to the longitudinal feed of the cutting tool 2 due to their installation on the tool holder.

Это, в свою очередь, приводит к снижению остаточных напряжений, снижению силы резания и сведению к минимуму проявления эффекта упругого последействия после точения, что является причиной снижения шероховатости обработанной впоследствии поверхности детали из капролона (см. табл. 1).This, in turn, leads to a decrease in residual stresses, a decrease in cutting force, and minimization of the manifestation of the effect of elastic aftereffect after turning, which causes a decrease in the roughness of the subsequently machined surface of a caprolon component (see Table 1).

В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает высокое качество обработанной поверхности детали из капролона, а также повышенную производительность процесса обработки и стойкость режущего инструмента за счет увеличения глубины снимаемого при точении припуска и снижения силы резания благодаря образованию механически ослабленного слоя в результате предварительной обработки заготовки из капролона ультразвуковыми колебаниями.Unlike analogs, the proposed method provides high quality of the machined surface of a caprolon part, as well as increased productivity of the machining process and the resistance of the cutting tool by increasing the depth of the stock removed during turning and reducing the cutting force due to the formation of a mechanically weakened layer as a result of preliminary processing of the caprolon workpiece by ultrasonic fluctuations.

Claims

A method of turning 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 pre-treatment, characterized in that the blank is pre-processed by ultrasonic vibrations with a frequency of 22-25 kHz, amplitude 0 , 1-100 microns, intensity 1-3 * 10 ^-3 W / m ² , while the longitudinal feed of the working tool of the ultrasound system is equal to the longitudinal feed of the cutting tool but.