塑料的單刃切削
用單刃刀具加工塑料稱塑料的單刃切削弟蚀,主要有車坤邪、刨惭蹂、刮伞插、無齒鋸加工等。單刃切削各種塑料工件所使用的刀具類型和用途見表1盾碗。刀具的刀桿部分的材料為普通結(jié)構(gòu)鋼媚污,而切削部分可用碳素工具鋼舀瓢、合金工具鋼、高速鋼皿掂、硬質(zhì)合金瓣车、陶瓷材料或金剛石等制造。
(一) 熱塑性塑料的單刃加工
常用的熱塑性塑料有聚酯樹脂般供、酚醛樹脂菠贡、氨基樹脂和環(huán)氧樹脂等,它們大多具有類似玻璃和陶瓷的高脆性栅告,切削時常常形成擠裂切屑和單元切屑睛至,在切削時極易產(chǎn)生裂紋和表面凹坑。因此域抚,為避免裂紋和凹坑的出現(xiàn)治部,希望獲得連續(xù)的切屑。連續(xù)的切屑表現(xiàn)為切屑長度較長涵蔓、透明且表面無斷口沧蛉,它僅在小進(jìn)給量、零前角或小的負(fù)前角以及中等以上的切削速度下獲得滋遗。
1.切削工藝特點(diǎn)
與其它材料相比蟀思,熱塑性塑料的切削特點(diǎn)如下:
(1) 切削力小 實驗證明,在相同的切削條件下溉跃,切削45鋼的主切削力Fz是切削熱塑性塑料的14倍村刨,切削熱固性塑料的主切削力Fz是切削熱塑性塑料的2倍。
(2) 導(dǎo)熱系數(shù)小喊积,切削區(qū)域溫度低 由于切削力小烹困,所以切削所消耗的功也少,產(chǎn)生的熱量少乾吻。但由于塑料的導(dǎo)熱系數(shù)僅是鋼材的1/175~1/458,相應(yīng)的拟蜻,切削區(qū)域溫度有所提高绎签,但和鋼材的切削比起來是很低的。
(3) 斷屑難 在車削熱塑性塑料時酝锅,通常形成帶狀切屑诡必,它往往纏繞在工件和刀具上,有時會擠壓成硬團(tuán)搔扁,在車刀由刀架伸出量較小的情況下它將壓向工件爸舒,影響加工精度,甚至使切削工作不能進(jìn)行遇冶,因而必須及時排出材又。
(4) 彈性模量小 熱塑性塑料的彈性模量僅是普通碳鋼的1%枫须,是熱固性塑料的80%,切削時在切削力的作用下產(chǎn)生的彈性變形較大药屠。
(5) 線膨脹系數(shù)大 熱塑性塑料的線膨脹系數(shù)是熱固性塑料和鋼材的四倍新俗。在高速切削時,必須考慮加工后的工件收縮量崇旺,尤其是用尺寸刀具切削時都鸳。
(6) 熔點(diǎn)低 熱塑性塑料熔點(diǎn)低,切削時设哀,切削區(qū)域內(nèi)的溫度達(dá)不到熔點(diǎn)時就開始變軟猪楣,使被加工材料粘附于刀具的前刀面和后刀面上,影響正常切削甥迷;同時象掖,由于材料的軟化,造成材料的涂抹現(xiàn)象晓言,影響表面的光滑程度并有時使已加工表面產(chǎn)生裂紋认扼。
為了提高刀具的使用壽命和降低切削溫度,最好是研磨刀具的前刀面和后刀面重贺,或者在前骑祟、后刀面上涂耐熱耐磨材料。經(jīng)過研磨的前刀面和后刀面气笙,不但減少了摩擦次企、降低了切削溫度,而且可以使切屑順利排出潜圃。
2.刀具前角的選擇
切削各種塑料的合理前角(Front rake angle)應(yīng)根據(jù)下述原則來選擇:
(1) 首先要保證已加工表面質(zhì)量 如果被切削的塑料熔點(diǎn)低時缸棵,則應(yīng)采用較大的前角。否則由于前角小谭期,切削區(qū)域內(nèi)的溫度高堵第,被切削的材料容易軟化,致使已加工表面產(chǎn)生抹糊現(xiàn)象而降低加工質(zhì)量隧出。
(2)不同的加工要求時合理前角不同 精加工時踏志,要求刀具刃口鋒利,振動小胀瞪,為此應(yīng)選擇較大的前角针余。粗加工時,由于切除切屑的截面積較大领明,產(chǎn)生的切削力相對也大标宪,應(yīng)選擇較小的前角腾誉,一般為0o~10o颠放。
(3) 不同塑料品種的刀具前角應(yīng)有區(qū)別 車削熱塑性塑料時霹糜,盡管它們的品種不同饶粪,但前角變化不大。一般塑料的切削示奉,如要形成不連續(xù)切屑升诡,則選擇較小的前角。
(4)成形車刀要選擇較小的前角 用成形車刀車削成型塑料工件時皇铝,為了防止車刀刃形畸變页函,必須取較小的前角才能保證加工精度。
車削熱塑性塑料的刀具前角取臨界前角值锡胡。臨界前角值一般為15o~20o庭四。
3.后角α0的選擇
后角(relief angle)α0的選擇原則:
(1)首先考慮加工表面質(zhì)量。后角越大绘雁,表面質(zhì)量越好橡疼,在其他因素允許的情況下,應(yīng)盡量選取較大的后角庐舟。
(2)被加工塑料線膨脹系數(shù)越大欣除,選用的后角α0應(yīng)越大,這樣可以避免由于加工表面膨脹而與后刀面摩擦嚴(yán)重挪略。
(3)粗加工時历帚,為了提高刃口強(qiáng)度和散熱面積應(yīng)選用較小的后角,精加工則選用較大的后角杠娱。
4.切削用量的選擇
選擇合理的切削用量挽牢,要考慮被加工材料性質(zhì),加工性質(zhì)(粗加工或精加工)摊求,工件的剛性禽拔,刀具材料的性質(zhì)等。
(二) 熱固性塑料的單刃加工
車削酚醛室叉、環(huán)氧睹栖、氨基等熱固性塑料時,其工藝過程和基本規(guī)律和車削熱塑性塑料大致相同茧痕。但是熱固性塑料有其獨(dú)特的特性钮药,尤其是有玻璃纖維基材的塑料,其強(qiáng)度近于金屬逼读,所以又有些不同于熱塑性塑料的車削,具有如下特點(diǎn):
(1) 一般情況下熱固性塑料比熱塑性塑料耐熱溫度高捻奉,并且受壓不變形青先。
(2) 熱固性塑料的線膨脹系數(shù)僅是熱塑性塑料的1/5,所以加工過程中可以不考慮切削熱對工件加工精度的影響。
(3) 纖維增強(qiáng)的塑料在切削時刀具受力大委鸯,使刀具壽命下降脓大,限制了切削速度的提高。
(4) 熱固性塑料強(qiáng)度大菲国、硬度高过桌、磨料磨損嚴(yán)重和熱導(dǎo)率低,切削區(qū)域的溫度比熱塑性的高射屿。
(5) 車削某些熱固性塑料時诚摹,由于切削區(qū)域的溫度非常高,切削時除了采用高速鋼殴胧、硬質(zhì)合金刀具材料外渗稍,還要根據(jù)被加工材料性質(zhì),利用金剛石或陶瓷刀具团滥。但陶瓷材料彎曲強(qiáng)度和抗沖擊性能差竿屹,為了增強(qiáng)刀具的刃口強(qiáng)度,其前角和后角都要取小值灸姊,一般取γ0=0o~5o拱燃,α0=12o。
車削熱固性塑料可選如下切削用量:進(jìn)給量f<0.05mm/r力惯,切削速度v>40m/min碗誉,背吃刀量αP=0.5─0.8mm;刀具前角γ0=0°-5°夯膀,主偏角kr≥45°诗充,后角α0=3°-6°,刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB=0.2-0.3mm诱建。
車削熱固性塑料時蝴蜓,由于切屑和前刀面的接觸面積小,正壓力也小武骆,摩擦力小榛舍,并且為了提高刀具的刃口強(qiáng)度,所以采用的γ0通常要比車削熱塑性塑料小些硝锨。
后角α0的大小影響加工表面質(zhì)量和刀具耐用度耽慌。后角小時,后刀面對加工表面摩擦大储佣,使已加工表面質(zhì)量惡化辅任,在切削酚醛膠紙、棉布和玻璃纖維層壓塑料時位蓉,有起毛的現(xiàn)象立漏;同時,由于加工表面對刀具的磨損大,刀具耐用度也下降聪戳。圖2是后角α0對車刀耐用度T的影響危劫。
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