RU2722543C1

RU2722543C1 - Method of thermoplastic polymer materials turning

Info

Publication number: RU2722543C1
Application number: RU2019137168A
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Еренков; Даниил Олегович Яворский; Андрей Михайлович Каленский
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-06-01

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to machining of materials and may be used for machining of plastic workpieces, mainly, from thermoplastic polymer materials. In method, including treatment of workpieces from thermoplastic polymer materials, note here that billet and cutting tool are interconnected by relative motion of shaping while feed is performed discretely. In compliance with this invention, billet surface is evacuated simultaneously with cutting.EFFECT: improved physical and mechanical properties of articles.1 cl, 1 dwg

Description

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

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 (VN Poduraev. Cutting of hard-to-work materials: Textbook for high schools. - 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 that adversely 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 (патент РФ №2317196, В29С 37/00, БИ №6, 2008).The closest analogue is the method of processing blanks from caprolon, in which the relative motion of shaping is reported to the blank and the cutting tool, and the feed is carried out discretely (RF patent No. 2317196, B29C 37/00, BI No. 6, 2008).

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

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение физико-механических свойств изделий.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the physical and mechanical properties of products.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем обработку заготовок из термопластичных полимерных материалов, при котором заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, а подачу осуществляют дискретно, согласно изобретения, одновременно с резанием производят опережающее вакуумирование поверхности заготовки.The problem is achieved in that in a method comprising processing workpieces from thermoplastic polymeric materials, in which the workpiece and the cutting tool are informed of the relative motion of the forming process, and the feed is carried out discretely, according to the invention, simultaneously evacuating the workpiece surface is evacuated.

Применение операции опережающего вакуумирования поверхности заготовки из термопластичных полимерных материалов позволяет удалить свободную и связанную влагу, находящуюся внутри заготовки, и тем самым предотвратить процесс образования и развития микротрещин в структуре обрабатываемого материала.The application of the advanced evacuation of the surface of the workpiece from thermoplastic polymeric materials allows you to remove free and bound moisture inside the workpiece, and thereby prevent the formation and development of microcracks in the structure of the processed material.

На фиг. 1 приведена схема реализации способа токарной обработки заготовки из термопластичных полимерных материалов.In FIG. 1 shows a diagram of an implementation of a method for turning a workpiece from thermoplastic polymeric materials.

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. Для вращения заготовки имеется привод 3 и устройство подачи 4 режущего инструмента 2. Токарный станок оборудован отсасывающим элементом, в качестве которого используют насадку 5, установленную подвижно перед резцом 2 и соединенную с источником вакуума, например вакуумным насосом (на рисунке не показан). Рабочие поверхности насадки 5 образуют герметичный контакт с поверхностью заготовки 1.A blank 1 of caprolon is installed in a lathe with a cutting tool 2. For rotation of the workpiece, there is a drive 3 and a feed device 4 of the cutting tool 2. The lathe is equipped with a suction element, which is used as a nozzle 5 mounted movably in front of the cutter 2 and connected to a vacuum source e.g. vacuum pump (not shown). The working surfaces of the nozzle 5 form a tight contact with the surface of the workpiece 1.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Заготовку 1 из капролона закрепляют в токарном станке известным способом. Затем режущему инструменту 2 и насадке 5 сообщают движение, при котором производят вакуумирование поверхности заготовки 1 перед резцом и одновременно производят механическую обработку заготовки 1 режущим инструментом 2 с образованием стружки. В качестве материала заготовки 1 могут использоваться следующие термопласты: капролон, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен и др. Режимы токарной обработки и параметры вакуумирования устанавливают экспериментально.The blank 1 of caprolon is fixed in a lathe in a known manner. Then, the cutting tool 2 and the nozzle 5 are informed of a movement in which the surface of the workpiece 1 is evacuated in front of the cutter and the workpiece 1 is mechanically machined by the cutting tool 2 to form chips. The following thermoplastics can be used as the material of preform 1: caprolon, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene, etc. Turning modes and evacuation parameters are established experimentally.

В структуре термопластичных материалов имеются поверхностные и внутренние микротрещины, обусловленные спецификой технологии получения данных материалов. По этим трещинам происходит диффузия влаги в полимер из окружающей среды. Наличие влаги в структуре полимерного материала приводит к снижению степени межмолекулярного взаимодействия, и, следовательно, к снижению комплекса физико-механических свойств (прочность при растяжении и сжатии, твердость, прочность при статическом изгибе).The structure of thermoplastic materials has surface and internal microcracks due to the specific technology of obtaining these materials. On these cracks, moisture diffuses into the polymer from the environment. The presence of moisture in the structure of the polymer material leads to a decrease in the degree of intermolecular interaction, and, consequently, to a decrease in the complex of physico-mechanical properties (tensile and compressive strength, hardness, and strength under static bending).

При точении происходит сжатие материала заготовки 1 под действие резца 2. Это является причиной развития новых и распространения имеющихся внутренних микротрещин за счет вынужденной диффузии влаги, что является причиной снижения физико-механических свойств обрабатываемого материала и впоследствии изделия из него изготовленного.When turning, the material of the workpiece 1 is compressed under the action of the cutter 2. This is the reason for the development of new and propagation of existing internal microcracks due to the forced diffusion of moisture, which causes a decrease in the physicomechanical properties of the processed material and subsequently the product made of it.

Применение операции опережающего вакуумирования поверхности заготовки 1 из термопластичных полимерных материалов позволяет удалить свободную и связанную влагу, находящуюся внутри заготовки, непосредственно перед резанием и тем самым предотвратить процесс образования и развития микротрещин в структуре обрабатываемого материала, что является необходимым условием для получения конечного изделия с высокими физико-механическими свойствами.The application of the advanced evacuation of the surface of the workpiece 1 from thermoplastic polymeric materials allows you to remove free and bound moisture inside the workpiece immediately before cutting and thereby prevent the formation and development of microcracks in the structure of the processed material, which is a necessary condition for obtaining the final product with high physical -mechanical properties.

В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает производство изделий из термопластичных материалов с высокими физико-механическими свойствами за счет предупреждения развития и распространения микротрещин в структуре материала на основе опережающего вакуумирования поверхности заготовки.Unlike analogues, the proposed method provides for the production of products from thermoplastic materials with high physical and mechanical properties by preventing the development and propagation of microcracks in the structure of the material based on anticipating evacuation of the workpiece surface.

Claims

A method of processing workpieces from caprolon, in which the relative motion of forming is reported to the workpiece and the cutting tool, and the feed is carried out discretely, characterized in that, simultaneously with the cutting, advance evacuation of the workpiece surface is performed.