【編者按】由于塑料復合材料種類繁多鲸嫁，每種材料對切削工藝的反應都不盡相同煤率。本文是對加工塑料的切削刀具的應用的講述嗜闻。

　　許多精通金屬切削的加工車間在需要加工塑料或塑料復合材料時，往往會變得不知所措典勇，這是完全可以理解的劫哼。塑料復合材料種類繁多，每種材料對切削工藝的反應都不盡相同割笙。除了不同材料的物理特性以外权烧，其他一些不那么明顯的因素（如工件顏色的變化）也可能會顯著改變一種塑料材料對切削刀具的反應方式。

　　許多精通金屬切削的加工車間在需要加工塑料或塑料復合材料時溅蓖，往往會變得不知所措鹤仲，這是完全可以理解的攘调。塑料復合材料種類繁多剥讼，每種材料對切削工藝的反應都不盡相同。除了不同材料的物理特性以外拾哈，其他一些不那么明顯的因素（如工件顏色的變化）也可能會顯著改變一種塑料材料對切削刀具的反應方式乞芳。

在塑料零件和成品的制造中，鏤銑和修邊已成為最常見的切削加工方式染痊。成功實現(xiàn)塑料工件切削加工的關鍵细抠，是刀具的幾何形狀必須與工件材料的加工特性相互匹配。當然组救，雖然本文重點介紹切削刀具與材料特性的匹配問題喧丛，但其他一些因素（如加工編程和工件夾持技術）也同樣重要。

　　過去辰车，鏤銑是一種對木材和鋁材進行快速成形和切削的加工方式缔直，只是偶爾才用于塑料和塑料復合材料的加工。如今博其，塑料加工已經(jīng)完全改變了鏤銑刀具的設計和應用前景套才。CNC數(shù)控鏤銑已將這種加工方式提升到一個新的水平迂猴，并使塑料產(chǎn)品制造商能夠通過鏤銑獲得過去需要進一步加工才能達到的高光潔邊緣。

　　根據(jù)塑料材料對切削加工的反應方式對其進行分類背伴，是理解塑料加工對刀具幾何形狀要求的一種不錯的方式沸毁。

　　切削軟塑料的刀具幾何形狀

　　對軟塑料進行鏤銑加工時，會從被加工材料表面切除卷曲的長切屑傻寂。一般來說息尺，切屑的去除相當容易，很少會產(chǎn)生加工邊緣發(fā)毛或出現(xiàn)毛刺的情況疾掰。切削軟塑料時掷倔，刀具的磨料磨損和沖擊磨損都不會成為問題，因此刀具可以采用大前角个绍，從而使切屑更容易從材料上切離勒葱，同時，大前角刀具允許采用更快的進給率巴柿，并使工件不容易在切削壓力下發(fā)生滑移凛虽。

　　刀具采用大前角的代價是使其變得 “沖勁十足”。如果有誰曾在手動鏤銑床上使用過專用CNC塑料加工刀具栓属，他們就可以證實礁懂，這種刀具很容易“往前沖”，有時可能會使操作者很難控制周矢。解決這一問題的方法是同時改變軟塑料切削刀具后刀面的角度和型式锣石。對刀具后角進行小角度徑向（或偏心）鏟磨，可以降低刀具的“沖擊性”沟赏，使其既能實現(xiàn)大前角自由切削浆酝，同時又能保持對刀具的控制。

　　采用這種徑向后角是為了減小沿切削表面產(chǎn)生的摩擦力提钟，并為刀具提供某種穩(wěn)定性和爽。但是，如果后角過大（1°或2°）锻转，刀具就會開始顫振儡簿。由此產(chǎn)生沿切削刃分布的刀痕會使工件表面光潔度惡化。如果后角過谢帷（1°或2°）侍瑟，則會增大刀具的摩擦力，從而產(chǎn)生會使工件材料熔融的高溫丙猬。

　　在設計軟塑料切削刀具時涨颜，需要考慮的其他因素還包括：當切屑從工件上被切離后，如何將其順暢排出淮悼。如果切屑阻塞了排屑通道咐低，溫度就會迅速升高揽思，從而導致工件表面光潔度惡化，刀具也會過快磨損见擦。解決方案是：通過減少刀具槽數(shù)（從而增大允許的刀槽空間）钉汗，并采用O型刀槽幾何形狀，來增大可供切屑流動的刀槽面積鲤屡。O型刀槽使切屑能順著刀具幾何形狀自然形成和自然流動损痰，而不需要“急轉(zhuǎn)彎”，因為過大的轉(zhuǎn)角可能會減緩切屑從切削通道排出的速度酒来。

　　切削硬塑料的刀具幾何形狀

　　硬塑料的切削加工與軟塑料有很大不同卢未。最大的區(qū)別在于切屑的產(chǎn)生。加工木材详鲜、鋁材或軟塑料時躏宗，會產(chǎn)生比較大的切屑，這些切屑很容易從鏤銑刀的刀槽中排出丹蛀。而硬塑料的切屑看起來完全不同根爆，通常都是非常小的碎片，類似于晶體碎链郝剑或粉塵英鸵。與軟塑料的切屑不同，硬塑料的切屑是通過從基體材料上不斷切碎一些小的怠写、單獨的塊狀材料而形成的酿边。因此，切削硬塑料需要采用與切削軟塑料不同的刀具幾何形狀竟恩。

　　與加工軟塑料類似恶恨，硬塑料刀具也能通過增大前角而獲益，較大的前角使工件材料更容易被切離苹动。不過柬乓，與軟塑料刀具不同的是攘活，沒有必要大幅增大前角蠢涝，因為在遇到鋒利的切削刃時，大部分硬塑料都很容易與其結合劑分離阅懦，通常和二，只需適度增大前角就能獲得最佳加工效果。此外耳胎，也不需要為了控制刀具而大幅減小后角惯吕，通常，采用平后角即足以控制刀具和防止顫振怕午。

　　與軟塑料一樣废登，切削硬塑料時同樣會遇到顫振和材料熔融的問題淹魄，而且也必須通過對前角和后角的精確控制來解決。加工硬塑料時還會出現(xiàn)“月牙洼”—— 一種加工軟塑料時很少出現(xiàn)的切削現(xiàn)象堡距。由于硬塑料的加工方式甲锡，如果前角過大，工件材料破碎并與結合劑分離的傾向就會顯著增大羽戒，切屑會從切削邊緣拔出一些額外的材料缤沦，從而在加工邊緣表面留下月牙洼或凹坑。在合理的切削速度范圍內(nèi)巷况，通過嚴格控制刀具的切入角赎冶，通常就能防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。

　　與軟塑料最適合用O型刀槽鏤銑刀加工不同诵捏，硬塑料通常最適合用經(jīng)過修改的O型刀槽或具有平前刀面幾何形狀的鏤銑刀加工幌舍。這種刀具幾何形狀，加上產(chǎn)生的較小切屑罕鞭，使多槽螺旋刃刀具能有效加工硬塑料记浸，并能獲得良好的表面光潔度和排屑性能

　　切削增強型塑料的刀具幾何形狀

　　增強型塑料通常是由聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂基體與為了增強復合材料剛性而織入（或嵌入）其中的纖維或玻璃材料組成曙惋。雖然加入纖維或玻璃材料可以顯著提高復合材料的強度裸悟，但也會使其變得非常難以加工。

　　為了解決與加工高磨蝕性塑料相關的刀具設計問題妙声，可以采取兩種不同的方法绕时。第一種方法是采用大前角和大后角，使刀具能自由而強力地進行切削年铝，并減少切削過程中產(chǎn)生的熱量株捌。在切削增強型塑料時，切削熱是加快刀具磨損的主要影響因素蟀架。這種方法的缺點是：形成的切入角非常小瓣赂，與增強型塑料持續(xù)接觸的切削刃強度不足，從而可能導致刀具崩刃片拍，并造成整個切削刃提前失效煌集。

　　設計復合材料加工刀具可以采用的另一種方法是，通過大幅減小前角和略微減小后角捌省，顯著增加切削刃的強度苫纤。這種方法可以減少切削刃的崩刃，但可能會導致切削溫度升高纲缓。使用這種刀具時卷拘，需要降低主軸轉(zhuǎn)速，以減少材料發(fā)熱祝高，但這可能會導致切削力增大栗弟，并造成工件移位污筷。

　　加工增強型塑料時，必須仔細考慮應從這兩種類型刀具中選擇哪一種乍赫，此外颓屑，主軸轉(zhuǎn)速和進給率必須與所選的刀具相匹配，因為要獲得最佳切削性能灰深，每種刀具所要求的切削能力和發(fā)熱特性都不相同饵卸。通常，刀具包括螺旋刃和平前刀面銑刀彰饭，它們或者具有適合低速切削和堅固切削刃的徑向后刀面驻奇，或者具有適合高速自由切削的平后刀面。

　　切屑負荷的重要性

　　如果被加工零件夾持牢固肤贮，選擇的刀具與工件材料匹配恰當峰抽，則主軸轉(zhuǎn)速和進給率就成為決定成品零件質(zhì)量的主要因素。對于不同的機床功率搭艺、切削刀具和工件材料成分榛开，主軸轉(zhuǎn)速和進給率可能會有很大差異。但是啤兆，仍然可以對二者的恰當比率進行有根據(jù)的推測姚锥，然后進行精確調(diào)整。

　　確定了主軸轉(zhuǎn)速與進給率組合的比率桶棍，也就確定了切屑負荷——切削刃每轉(zhuǎn)切除切屑的厚度凉逛。其關系式為：切屑負荷＝進給率（ipm）/[主軸轉(zhuǎn)速（rpm）×刀槽數(shù)]。

　　實際上群井，增大切屑負荷會使切除的切屑體積增大状飞。而切除的切屑越大，它帶走的熱量就越多书斜，刀具壽命也越長诬辈。增大切屑負荷的主要方式是增大進給率，這樣做的好處是可以增加每小時加工完成的工件數(shù)量荐吉。如果進給率已經(jīng)達到了最大值焙糟，還可以通過降低主軸轉(zhuǎn)速來增大切屑負荷。減小切屑負荷意味著增加切削刃切削工件的次數(shù)稍坯，而每個刀具切削刃只能使用有限的次數(shù)就會變鈍酬荞。因此，為了延長刀具壽命瞧哟，應該采用能加工出可接受表面光潔度的最大切屑負荷。

　　一些經(jīng)驗法則對于確定進給率非常有用枪向。對于以下例子勤揩，假設主軸轉(zhuǎn)速為18,000r/min猎蚀。用具有專門設計幾何形狀的整體硬質(zhì)合金螺旋槽鏤銑刀切削軟塑料時，可以采用大約7,600mm/min的切削速度产掂。為了清除切屑竖杂，整體硬質(zhì)合金O型刀槽鏤銑刀也應該采用同樣高的切削速度。如果工件表面光潔度開始惡化辅及，為了保持相同的生產(chǎn)率雕乃，可以提高主軸轉(zhuǎn)速。高速鋼O型刀槽鏤銑刀則需要采用較慢的進給率朴蛔，以防止刀具撓曲變形和引起會產(chǎn)生刀痕的顫振侯旬。

　　用小螺旋角鏤銑刀加工硬塑料效果很好，采用小螺旋角設計是為了將切屑整齊地切離工件盼靠。這些刀具加工時的切削速度大約為7,600mm/min擂冷。雙刃V型刀槽鏤銑刀的切削速度范圍為3,170－6,350mm/min（取決于刀具型式和材料成分），它也能加工出極佳的表面光潔度曹略。在任何情況下砂裹，了解需要加工的是硬塑料還是軟塑料都非常重要，其附帶產(chǎn)物必須是切屑踢故，而不是粉塵文黎。較大的切屑不會重焊到切削表面，有利于延長刀具壽命殿较。如果切削產(chǎn)生的是粉塵臊诊，則意味著切屑被重切了許多次，或切屑負荷太小斜脂，這會導致刀具壽命和切削刃光潔度下降抓艳。

　　纖維增強型塑料與其他類型的塑料不同，很難確定加工所產(chǎn)生切屑的類型帚戳。由于纖維材料（如玻璃纖維玷或、Aramid纖維、碳纖維復合材料等）結構的原因片任，在切削過程中無法形成切屑偏友。在這種情況下，刀具的切削速度越快越好对供。完成加工時刀具的溫度越低位他，預期的刀具壽命就越長。

　　如果無論如何調(diào)節(jié)切削速度和進給量产场，在最佳切削條件下刀具仍然過熱亡谭，或者偶爾會造成切屑重焊現(xiàn)象，就應該采用壓縮空氣來輔助排屑∧潭拢　

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