Повышение качества токарной обработки полимерных материалов посредством предварительной механической деструкции поверхностного слоя

• Автор: Ковальчук, Светлана Анатольевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 140 с.

1 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ЛЕЙЗВИЙНОГО
РЕЗАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Обзор существующих методов формообразования изделий
из пластмасс
1.2 Экспериментальные исследования влияния конструктивных и технологических параметров процесса резания полимерных материалов на качество обработанной поверхности
1.3 Зависимости для определения параметров процесса резания
полимерных материалов
1.4Анализ существующих методов предварительной подготовки
обрабатываемых поверхностей к механической обработке
1.5 Выводы по главе Постановка задач исследования
2. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С НАЧАЛЬНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ДЕФЕКТАМИ ПРИ РЕЗАНИИ
2.1 Влияние первоначальных технологических дефектов -микротрещин - на напряженно-деформированное состояние
полимерных материалов
2.2 Напряженно-деформированное состояние полимерных материалов
при резании с учетом взаимодействия трещин
2.3 Выводы по главе
3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
3.1 Обоснование выбора экспериментальных образцов
3.2 Метод и устройство для предварительной механической
обработки образцов из полимерных материалов
3.3 Выбор инструментального материала и геометрии режущей части
инструмента
3.4 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА
ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЗАДАННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
4.1 Описание методики проведения экспериментальных исследований
4.2 Исследование токарной обработки текстолита марки ПТ
4.3 Исследование процесса токарной обработки капролона
4.4 Исследование токарной обработки фторопласта-4 марки ПН
4.5 Исследование токарной обработки оргстекла
4.6 Исследование токарной обработки гетинакса марки
4.7 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Повышение качества изделий машиностроения существенным образом связано с применением деталей из пластмасс благодаря наличию у этих материалов ряда положительных свойств: небольшой плотности, удовлетворительной прочности, высоких антифрикционных свойств, хороших теплоизоляционных качеств, высоких электроизоляционных, оптических, шумопоглощающих и вибропоглощающих свойств.
Несмотря на многообразие способов получения деталей из пластмасс, обработка резанием является необходимой, распространенной и одной из ответственных операций. Эффективность методов обработки резанием в основном зависит от используемого оборудования, инструмента и режимов обработки. Однако режущих инструментов, оборудования и технологических методов, специально предназначенных для пластмасс, недостаточно и они имеют невысокую эффективность. Получаемые при токарной обработке параметры шероховатости поверхности зачастую не соответствуют значениям, установленным в технических требованиях, что приводит к необходимости дополнительной обработки. В связи с этим задача повышения качества токарной обработки полимерных материалов, в том числе с помощью новых технологических решений, является актуальной.
Цель работы: разработка нового подхода к проблеме обеспечения качества обработки резанием полимерных материалов.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние предварительной механической деструкции поверхностного слоя полимерных материалов на качество токарной обработки;
2. Предложить методику предварительной механической обработки поверхностного слоя полимерных материалов для улучшения качества поверхности обрабатываемых деталей;
Как видно из рис. 2.2 деформациям подвергается не только срезаемый слой, но и слои основной массы материала, от которых производится отделение стружки, то есть поверхность резания и обработанная поверхность. Нормальные давления как выражения сопротивления материала разрушению могут быть представлены в виде сосредоточенных сил (наибольшие давления- у вершины резца). Сила Лп, действующая на обрабатываемую поверхность со стороны передней поверхности инструмента представлена как равнодействующая силы упругой деформации Руп, силы пластической деформации Рпл и силы трения Т. Сила действующая на обработанную поверхность со стороны задней поверхности инструмента представлена соответственно силами Р'уп, Р'пл и силой трения Ть действующей по задней поверхности.
В материале, как правило, имеются первоначальные дефекты, которые ориентированы случайным образом - это объясняется технологией получения полимеров. Эти дефекты считаются микротрещинами [57], при действии нагрузок являются концентраторами напряжений, и при достаточно высоких значениях напряжений данные микротрещины могут расти и вызвать разрушение материала.
Раскрытие трещины в твердом теле может быть осуществлено тремя различными путями, как показано на рис. 2.3 [56].
Рис. 2.3. Схема основных макромеханизмов распространения трещин [56]
Как показывают проведенные исследования [56, 57], распределение напряжений в изотропном вязкоупругом теле с трещиной не зависит от реологических характеристик и будет таким же, как и в упругом теле.