Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс, преимущественно из капролона.

Известно устройство 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 известное устройство 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 устройство для обработки заготовок из пластмасс, содержащее расположенный на основании станка корпус с установленным на нем механизмом поверхностного деформирования обрабатываемой поверхности заготовки посредством ролика со сферической поверхностью, и режущий инструмент (Патент РФ на изобретение №2497670, B29C 37/00, опубл. 10.11.2013).

Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую производительность и получать высокое качество обрабатываемой поверхности. Во-первых, за счет действия растягивающих напряжений, во-вторых, - из-за отсутствия регулировки давления ролика на обрабатываемую поверхность.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении производительности обработки заготовки и качества обработанной поверхности.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в увеличении скорости обработки заготовки, а также повышении чистоты поверхности.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки заготовок из пластмасс, содержащем расположенные на основании станка корпус с установленным на нем механизмом поверхностного деформирования обрабатываемой поверхности заготовки посредством ролика со сферической поверхностью, и режущий инструмент, согласно изобретению, механизм поверхностного деформирования выполнен в виде двух, или трех, или четырех подпружиненных телескопических штанг, соединенных друг с другом корпусом подшипника с возможностью продольного перемещения внутри заготовки из пластмассы, при этом на консолях подпружиненных телескопических штанг установлены подвижно ролики со сферической поверхностью. Кроме того, на телескопических штангах установлены по резьбе гайки с возможностью регулирования жесткости пружин. Кроме того, на корпусе подшипника установлено тормозное фрикционное устройство.

Выполнение механизма поверхностного деформирования в виде двух, или трех, или четырех подпружиненных телескопических штанг, соединенных друг с другом корпусом подшипника с возможностью продольного перемещения внутри заготовки из пластмассы с установленными на консолях подпружиненных телескопических штанг подвижно роликов со сферической поверхностью повышает качество обрабатываемой поверхности и при этом возникают предпосылки для увеличения скорости резания, производительности техпроцесса.

Использование на телескопических штангах, установленных по резьбе гаек с возможностью регулирования жесткости пружин позволяет производить одним устройством обработку различных размеров заготовок.

Количество телескопических штанг определяют исходя из требуемой точности отработки и физических свойств пластмассы (чем тверже пластмасса и больше габариты заготовки, тем применяют большее количество телескопических штанг).

Установка на корпусе подшипника тормозного фрикционного устройства позволяет регулировать скорость обработки заготовок, что повышает качество резания.

На чертеже приведен общий вид устройства.

Устройство для обработки заготовок из пластмасс содержит расположенный на основании станка корпус 1 с установленным на нем механизмом поверхностного деформирования обрабатываемой поверхности заготовки 2 посредством ролика 3 со сферической поверхностью, и режущий инструмент (не показан). Механизм поверхностного деформирования выполнен в виде двух, или трех, или четырех подпружиненных телескопических штанг 4, соединенных друг с другом корпусом подшипника 5 с возможностью продольного перемещения внутри заготовки 2 из пластмассы, при этом на консолях подпружиненных телескопических штанг 4 установлены подвижно ролики 3 со сферической поверхностью. Кроме того, на телескопических штангах 4 установлены по резьбе гайки 6 с возможностью регулирования жесткости пружин 7, а на корпусе подшипника 5 установлено тормозное фрикционное устройство 8, с возможностью регулировки скорости вращения телескопических штанг 4 с роликами 3, за счет ограничения скорости вращения корпуса подшипника 5.

Пример реализации способа

Заготовку 2 из пластмассы (например, капролона) закрепляют в станке (например, токарном) известным способом. Затем производят предварительную обработку внутренней поверхности заготовки 2 деформированием путем обкатывания роликом 3 со сферической поверхностью.

При этом образуется такая структура материала, в которой часть связей разрушена, а часть напряжена и имеет низкую энергию активации связей, что способствует разрыву части возбужденных связей в полимерных цепях тепловыми флуктуациями. Затем производят резание заготовки обычным инструментом. При взаимодействии поверхностного слоя капролона с режущим клином инструмента облегчается процесс деформирования срезаемого слоя за счет образования зоны предразрушения. Магистральная трещина приобретает более устойчивое направление развития вдоль линии среза, что является предпосылкой повышения качественных показателей обработанной поверхности, так как снижается вероятность образования вырывов, сколов и подобных дефектов обрабатываемого резанием материала капролона. При этом режимы обкатывания роликом 3 и резания устанавливают экспериментально, в зависимости от размеров заготовки 2. В процессе поверхностного деформирования ролики 3 прижимают с помощью пружин 7 посредством телескопических штанг 4 к обрабатываемой поверхности заготовки 2. При переходе на другой размер изменяют жесткость пружин 7 посредством гаек 6, что позволяет устанавливать необходимое для деформирования поверхностного слоя давления, обеспечиваемого роликом 3. При максимальном прижиме роликов 3 пружинами 7 к обрабатываемой поверхности заготовки 2 скорость вращения заготовки равна скорости вращения телескопических штанг 4, что не позволит вращаться роликам 3 и производить воздействие на заготовку 2. При минимальном прижиме роликов 3 - вращение телескопических штанг 4 прекратится и ролики 3 тоже перестанут воздействовать на обрабатываемую поверхность. Поэтому усилие прижатия пружин 7 должно быть оптимальным и обеспечивать разную скорость вращения заготовки 3 относительно вращения телескопических штанг 4.

При необходимости регулирования скорости обработки роликами 3 поверхности заготовки используют тормозное фрикционное устройство 8, которое притормаживает вращение телескопических штанг 4 с роликами 3 и тем самым увеличивает силу воздействия (за счет увеличения времени касания роликами 3 обрабатываемой поверхности) роликами 3 на обрабатываемую поверхность заготовки 2. Усилие прижима (торможения) зависит от материала заготовки, ее шероховатости и настройки жесткости пружин 7 и устанавливается экспериментально.

В отличие от аналогов предлагаемое устройство повышает производительность обработки заготовки и качество обработанной поверхности за счет технологического разупрочнения поверхностного слоя обрабатываемой заготовки из пластмассы путем обкатывания роликом изнутри заготовки при оптимальном давлении, обеспечиваемом регулируемой жесткостью пружин посредством гаек и тормозным устройством.