塑料的切削加工.doc

塑料的切削加工1 前言 塑料制件一般采用直接成型的方法生產(chǎn)，但有些塑件直接成型困難或?qū)ζ渚纫蟾邥r(shí)，必須進(jìn)行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金屬的設(shè)備。由于塑料的性能和金屬相差較大，且塑料品種繁多，其種類不同性能也有較大差異，所以塑件的切削加工有它自身的特點(diǎn)。 2 塑料的性能對(duì)切削加工的影響 熱性能 和金屬相比，塑料的熱容量小，導(dǎo)熱性差(其導(dǎo)熱系數(shù)只有金屬的千分之三或更小)，熱膨脹系數(shù)大(比金屬大1.520倍)。故在切削過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量主要傳給刀具。即使少量熱量傳給塑件，因難以傳入塑件內(nèi)部，極易產(chǎn)生局部過熱，引起塑件變色、熔融、甚至燃燒。而且溫度過高，塑件的彈性變形加劇，影響塑件的表面質(zhì)量和尺寸精度，嚴(yán)重時(shí)引起工件彈跳，甚至造成事故。因此，加工中常采用冷卻劑(一般用壓縮空氣)降低溫度。 彈性模量 塑料的彈性模量只有金屬的1/101/16,切削加工時(shí)，若刀具和夾具對(duì)它施加壓力過大，會(huì)引起較大的彈性變形，影響塑件的加工精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成加工困難。因此在切削加工時(shí)，刀具的參數(shù)要合理，刃口要鋒利，切削用量應(yīng)適當(dāng)，以減小切削力。夾緊力不可過大。 塑料切屑的特點(diǎn) 在高速切削時(shí)，被切下來的塑料碎屑呈膠熔狀態(tài)，遇冷即硬化。在加工過程中，碎屑極易粘附在刀具上，從而改變刀具的角度，增大切削深度，影響塑件的加工精度，因此應(yīng)及時(shí)除去切屑。此外塑料制件在切削加工過程中，會(huì)產(chǎn)生大量切屑粉塵，必須采取有效的通風(fēng)除塵措施，使空氣中的粉塵含量符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 3 刀具材料的選擇 刀具的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、金剛石等。切削一般的塑料，可選用前兩種刀具材料。相比較而言，高速鋼的磨利性較好，選用高速鋼刀具并仔細(xì)刃磨，能使刀具刃口更鋒利，但其耐用度低于硬質(zhì)合金刀具。加工玻璃鋼宜選用金剛石刀具。因玻璃鋼由塑料和玻璃纖維兩種材料組合而成，切削時(shí)軟硬相間，斷續(xù)切削，每分鐘的沖擊達(dá)百萬次以上，刀具比切削純硬質(zhì)材料還要容易磨鈍，因此應(yīng)選用耐磨性極好的金剛石刀具。 4 刀具幾何參數(shù)的選擇 在選擇刀具幾何參數(shù)時(shí)應(yīng)盡量減小切削力，降低切削溫度，以保證塑件的加工質(zhì)量，并盡可能提高生產(chǎn)率和刀具耐用度，降低加工成本。下面著重討論車刀幾何參數(shù)選擇原則。 前角 車刀前角的大小直接影響切削效果。前角選大些可減小切削變形、切削力，減少切削熱的產(chǎn)生，降低切削溫度，減小刀具刃口鈍圓半徑，使刀刃鋒利；同時(shí)能提高塑件加工質(zhì)量。但前角過大會(huì)削弱刀具強(qiáng)度，散熱條件變差，切削溫度反而升高，使刀具耐用度和塑件加工質(zhì)量下降。因此合理選擇刀具的前角很重要。選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮塑件材料、刀具材料及加工性質(zhì)三方面的因素。 實(shí)驗(yàn)證明，加工塑件時(shí)，隨刀具前角的增大，切削阻力會(huì)減小。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)塑料的抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度(一般大23倍)，從力學(xué)的角度分析，杜蘭萍28刀具前角愈大愈有利于塑料發(fā)生拉伸斷裂。故加工塑件時(shí)，刀具前角應(yīng)選大些；但加工玻璃鋼等材料時(shí)，沖擊力較大，為保證刀具強(qiáng)度，前角應(yīng)取小些，甚至取負(fù)值。 刀具材料不同，前角的選擇也不相同。高速鋼的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較大，可承受較大的切削力，前角可取更大的數(shù)值，以減小切削力。加工性質(zhì)不同，前角的選擇也不同。粗加工時(shí)，切削深度和進(jìn)給量都較大，切削力大，為減小切削力，前角應(yīng)取大些；精加工時(shí)，切削速度一般較高，產(chǎn)生的切削熱較多，為改善刀具散熱條件，降低切削溫度，前角可取小些。 后角 角的大小對(duì)切削效果的影響也較大。后角取大值可減少刀具后刀面與塑件之間的摩擦，并能使刀具刃口鈍圓半徑減小，刃口鋒利，易切入工件。但后角過大也使刀刃強(qiáng)度降低，刀具散熱能力下降。選擇刀具后角主要考慮切削厚度。切削厚度大(如粗加工)切削力大，為減小切削力并保證刀具有足夠的強(qiáng)度，前角應(yīng)取大值，后角應(yīng)取小值；切削厚度薄(如精加工)，摩擦及刀具磨損主要發(fā)生在后刀面上，且切削力不大，刀具強(qiáng)度足夠，后角應(yīng)取大些以減小后刀面的摩擦，減少切削熱，并使刀刃鋒利。切削常用塑料的車刀前、后角值參見表1。表1 切削常用塑料的車刀參考角度 塑料材料 前角() 后角() 硬聚氯乙烯 1015 1015 聚烯烴聚四氟乙烯 015 1530 聚甲醛 015 1025 聚丙烯酸酯 010 1025 聚酰胺 515 510 聚碳酸酯 010 25 聚苯乙烯 0 05 酚醛層壓板 0 15 玻璃鋼 -50 818 4.3 其它 參數(shù)車刀的主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑等參數(shù)也會(huì)對(duì)刀具傳熱、塑件表面粗糙度、切削力等方面產(chǎn)生影響。減小主、副偏角，增大刀尖圓弧半徑，可改善刀具散熱條件，使刀具磨損減?。凰芗砻娲植诙葴p小。但主、副偏角過小或刀尖圓弧半徑過大，致使切削阻力，特別是工件切深方向的切削分力增大，容易引起塑件變形。因此在塑件剛度允許的條件下，才能取較小的主、副偏角和較大的刀尖圓弧半徑。 5 切削用量的選擇 切削速度 提高切削速度可以縮短切削時(shí)間，提高生產(chǎn)率，且切削力不會(huì)增大，塑件表面粗糙度也幾乎不受切削速度的影響。但切削速度增加會(huì)使切削溫度明顯升高，塑件會(huì)產(chǎn)生熱膨脹和熱變形，甚至變色，影響加工質(zhì)量，且刀具磨損加劇、耐用度降低(切削速度提高10%,刀具耐用度會(huì)縮短為原來的40%60%)，這樣使換刀、磨刀、對(duì)刀調(diào)整等輔助時(shí)間增加，生產(chǎn)率反而有所下降，因此要控制切削速度。常用塑料加工時(shí)的切削速度參見表2。表2 切削常用塑料的切削用量塑料材切削速進(jìn)給切削深度量度料(mm) 塑料材料 切削速度(mm/min) 進(jìn)給量(mm/r) 切削深度(mm) 聚甲醛 120180 0.10.25 0.120.5 聚酰胺 150180 0.050.38 0.120.5 聚碳酸脂 150300 0.120.5 0.120.5 聚烯烴、聚四氟乙烯 90225 0.050.25 0.120.5 聚苯乙烯 230300 0.030.1 - 酚醛層壓塑料 150600 0.10.25 -0.250.75 玻璃纖維酚醛層壓塑料 4560 0.25 - 有機(jī)玻璃 1580 0.10.25 -0.150.2 進(jìn)給量和切削深度 進(jìn)給量和切削深度增大時(shí)也使切削加工時(shí)間縮短，且因改善了散熱條件，切削溫度和刀具耐用度下降不大，不會(huì)使換刀、磨刀等輔助時(shí)間明顯增加，故可提高生產(chǎn)率。但隨著進(jìn)給量和切削深度的增加，切削力會(huì)顯著增大(進(jìn)給量增大一倍，切削力約增大70%80%，切削深度增大一倍，切削力幾乎成倍增加)，易使塑件產(chǎn)生變形而影響加工質(zhì)量，甚至使工件報(bào)廢。塑件表面粗糙度值還會(huì)隨進(jìn)給量的增大而增大，因此加工時(shí)應(yīng)選擇合適的進(jìn)給量和切削深度。切削常用塑