武漢現(xiàn)代精工幾種常見(jiàn)的熱固性塑料的車削
Date：2020/3/6 10:12:14 / Read： / Source：本站
（1）熱固性塑料層壓板 熱固性塑料由樹(shù)脂和基礎(chǔ)材料或填充物組成。前者可以是酚醛、尿素、環(huán)氧、聚硅氧烷或聚酯樹(shù)脂，后者可以是紙、纖維、石棉、玻璃或尼龍?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)有超過(guò)300種的層www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線壓板。這些層壓工業(yè)塑料的外表視覺(jué)缺乏美感。因此，總是用來(lái)裝飾電視機(jī)的殼內(nèi)或是汽車的內(nèi)部。隨著空間技術(shù)的發(fā)展，它們?cè)陔娮觾x器上的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，特別是用在人造衛(wèi)星和外部空間探測(cè)器上。采用幾種不同的填充物和不同的樹(shù)脂膠合劑，可以得到很多的層壓塑料。不同層壓板的加工方法隨它的組成而不同。本節(jié)將討論酚醛紙基、酚醛布基、蜜胺布基和酚醛玻璃基層壓板，這幾種層壓板在工業(yè)中的應(yīng)用較多。許多常見(jiàn)的加工方法，可用來(lái)加工塑料板、棒料和管材。這里將通過(guò)正交切削實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇加工條件和加工刀具的幾何形狀，特別是選擇加工層壓板的加工條件和www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線刀具幾何參數(shù)。層壓板這種材料由于具有彈性變形、非均質(zhì)性和熱特性，所以具有復(fù)雜的物理特點(diǎn)。直角切削層壓板時(shí)產(chǎn)生幾種切屑。用低速加工，采用不同的切削深度和刀具前角時(shí)，有的切屑是連續(xù)的，或彎曲或不彎曲；有的切屑是不連續(xù)的。當(dāng)切削深度小，前角大時(shí)產(chǎn)生連續(xù)切屑。隨著切削深度的增加和前角變負(fù)，切屑變?yōu)椴贿B續(xù)。當(dāng)采用高速切削時(shí)，切削深度小，切屑從連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)。隨著切削速度的增加，切屑變?yōu)獒槧罨蚍勰?。高速切削布基層壓板時(shí)，切屑一般是不連續(xù)的，呈粉末狀。在v=0.11m/min的低速下加工紙基層壓板時(shí)，切屑表面的形態(tài)如圖2-32所示。前角和切削深度的作用可從圖中看出。在切屑表面可以觀察到好多剪切痕跡，還可以發(fā)現(xiàn)伴隨著剪切產(chǎn)生的斷裂使連續(xù)切屑斷開(kāi)，變成了不連續(xù)切屑。因此，可得結(jié)論：在低速切削時(shí)，切屑的產(chǎn)生主要由剪切作用決定。相反，在高速切削時(shí)，切屑截面有許多垂直的裂紋，并且裂紋距離較大，如圖2-33所示，切削速度v=400m/min。因此可以說(shuō)，高速切削時(shí)切屑的產(chǎn)生由復(fù)雜的剪切www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線作用決定，一些情況下還伴隨著脆性斷裂。很多實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)熱固性塑料因填料、樹(shù)脂、切削速度v和切削深度ap的不同，可能產(chǎn)生各種形態(tài)的切屑。有的情況不僅是刀具對(duì)工件材料的剪切作用，同時(shí)伴隨著工件材料的崩碎情況，所以使剪切變得復(fù)雜。[插圖]圖2-33 采用幾種不同刀具前角和切削深度時(shí)，加工紙基酚醛層壓板形成的切屑的表面形態(tài)同其他塑料一樣，切削www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線酚醛層壓板時(shí)也存在合理前角，合理前角隨切削深度和切削速度變化，其具體數(shù)值可在表2-9中查得。很顯然，刀具的合理前角不僅隨層壓板的種類變化，也隨切削條件，如切削深度、切削速度等變化。通過(guò)研究用金剛石刀具加工酚醛紙基層壓棒料時(shí)，發(fā)現(xiàn)其表面粗糙度基本不受切削速度和刀具前角的影響，然而，粗糙度值隨進(jìn)給量f的下降而降低（在車削中），如圖2-34所示，圖中切削速度v=118m/min，切削深度ap=0.05mm，空心點(diǎn)為金剛石刀具切削，實(shí)心點(diǎn)為硬質(zhì)合金刀具，粗糙度值隨刀尖圓弧半徑的加大也有所下降，例如，用硬質(zhì)合金刀具加工酚醛紙基層壓塑料時(shí)，其切削條件v=118m/min，f=0.05m/r，當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑r=2.0mm時(shí)，Ra=1.7μm，當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑r=0.5mm時(shí)，Ra=3.6μm。切削玻璃基層壓板與加工其他層壓板相比，刀具的磨損比較大，如圖2-35所示，當(dāng)使用陶瓷刀具和硬質(zhì)合金刀具時(shí)也是一樣。圖中切削深度ap=3mm，進(jìn)給速度f(wàn)=0.3mm/r，刀具前角γ0=6°（YG類刀具前角為15°），刀尖圓弧半徑為0.5mm。加工玻璃基層壓板的表面粗糙度也最大。所以在所有熱固性塑料中，玻璃基層壓板的機(jī)械加工性最差，盡量用金剛石刀具來(lái)加工。減少玻璃基層壓板的切削速度比加工其他層壓板時(shí)更重要。玻璃層壓板通常是干加工。壓縮空氣的冷卻非常有效，但產(chǎn)生的玻璃粉塵會(huì)落在人的皮膚上。皮膚刺激可通過(guò)使用乳化液和洗滌劑來(lái)消除，然而清潔的加工條件是最重要的。為改善基本的衛(wèi)生條件和減輕皮膚的刺激，應(yīng)提供多種粉塵處理的途www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線徑。最好的辦法是采用吸塵系統(tǒng)。（2）鑄塑熱固性樹(shù)脂 一些種類的熱固性塑料，諸如酚醛聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂，以鑄塑的形式被廣泛應(yīng)用。切削鑄塑塑料的方法主要通過(guò)聚酯和環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)說(shuō)明。簡(jiǎn)略地說(shuō)，這些樹(shù)脂在加工中非常容易碎裂，像玻璃和陶瓷一樣。但如果選擇了最佳切削條件，就能很容易地加工出沒(méi)有裂紋、具有很小公差的工件。加工聚酯樹(shù)脂時(shí)產(chǎn)生獨(dú)特的切屑。一種形式是不連www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線續(xù)的、不透明的、并且表面比較粗糙；另一種類似的切屑也是不連續(xù)的，但是透明的，表面光滑有些裂紋。在切削鑄塑聚酯樹(shù)脂時(shí)，只有采用小切削深度時(shí)才產(chǎn)生連續(xù)切屑。當(dāng)切削速度和切削深度都增加時(shí)，切屑才變?yōu)椴贿B續(xù)。前角對(duì)切屑形成的影響較大，前角為正值時(shí)產(chǎn)生連續(xù)切屑；前角為負(fù)值（-20°）時(shí)，則切屑呈有裂www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線紋的不連續(xù)切屑。通過(guò)研究切削溫度對(duì)切屑種類的形成的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，切屑從不連續(xù)變?yōu)檫B續(xù)。因此，高溫將改善切屑的形成。而且，切削力隨切削溫度的升高而降低。例如，在切削速度v=0.8m/min，切削深度ap=0.05mm時(shí)，100℃時(shí)的切削力是它在25℃時(shí)的60%。如前所述，鑄塑聚酯樹(shù)脂的合理前角不存在，因?yàn)榧词故褂么笄敖菚r(shí)，由于材料的易碎性，切屑也總是不連續(xù)斷裂型的。切削條件對(duì)切屑www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線的影響如圖2-36所示。陰影部分指出了最佳切削條件。加工鑄塑聚酯樹(shù)脂時(shí)連續(xù)切屑的范圍相當(dāng)窄，因此在選擇加工條件時(shí)比較嚴(yán)格。[插圖]圖2-36 加工鑄塑聚酯樹(shù)脂時(shí)，在不同的切削速度下，切削深度和前角對(duì)切屑形成的影響[插圖]—連續(xù)剪切型；[插圖]—不連續(xù)復(fù)雜型；[插圖]—不連續(xù)簡(jiǎn)單剪切型；[插圖]—不連續(xù)斷裂型簡(jiǎn)言之，取刀具前角γ0=0°或很小的負(fù)值，切削深度ap<0.02mm，才能得到連續(xù)切屑和較好的加工表面。如圖2-37所示，在切削鑄塑環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，切削深度ap增大一定值時(shí)，表面粗糙度Ra值突然增大。其切削條件為：切削速度v=56m/min，刀具前角γ0=10°。這說(shuō)明鑄塑環(huán)氧樹(shù)脂機(jī)械加工性能差。（3）玻璃纖維強(qiáng)化塑料（FPRT） 玻璃纖維強(qiáng)化塑料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展。加工玻璃纖維強(qiáng)化塑料最重要的問(wèn)題是刀具磨損。當(dāng)?shù)毒哂心p時(shí)，使切削深度發(fā)生了變化，加工精度下降。切削力的增加導(dǎo)致產(chǎn)生切削熱，使加工表面燒傷。所以要經(jīng)過(guò)精加工來(lái)去除這些表面缺陷。當(dāng)加工玻璃纖維強(qiáng)化塑料時(shí)，刀具經(jīng)常要刃磨，這使加工費(fèi)用增加。圖2-38指出刀具材料對(duì)后刀面磨損量VB的影響，工件材料是玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂，切削速度是100m/min，前角γ0=20°，切前深度ap=0.034mm。在幾種不同的切削速度下VB與實(shí)際切削時(shí)間的關(guān)系如圖2-39所示，圖中刀具材料YT5，前角20°，切削深度為0.034mm。很顯然，加工5min后或加工工件材料體積200cm3之后，刀具磨損相當(dāng)驚人。切削速度增加，VB的值增大。隨著刀具的磨損，切屑的種類發(fā)生變化，刀具磨損后產(chǎn)生粉末狀切屑。通過(guò)在很寬范圍的切削速度來(lái)分析刀具磨損問(wèn)題，可知在切削玻璃纖維增強(qiáng)塑料時(shí)產(chǎn)生3種刀具磨損：第1種刀具磨損發(fā)生在低速切削時(shí)，只依賴于工件和刀具的接觸長(zhǎng)度；第2種刀具磨損在高速切削時(shí)發(fā)生，刀具磨損的值隨速度的增加而增加；第3種刀具磨損發(fā)生在速度更高時(shí)www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線，刀具磨損的值相當(dāng)大，不依賴于切削速度和接觸長(zhǎng)度。這3種刀具磨損的過(guò)程可用流變學(xué)模型來(lái)解釋。玻璃纖維強(qiáng)化塑料的切削一般使用硬質(zhì)合金或單晶金剛石刀具，但如前所述，硬質(zhì)合金的磨損相當(dāng)大，只能用于切削速度非常低的場(chǎng)合。雖然單晶金剛石刀具的壽命長(zhǎng)，但加工條件受限制。通過(guò)加工含有玻璃質(zhì)量60%的玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂，進(jìn)行兩種刀具材料即金剛石復(fù)合刀具和硬質(zhì)合金刀具的比較。發(fā)現(xiàn)金剛石復(fù)合刀具能夠在切削速度為426m/min時(shí)切削玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂，而在此切削速度下，硬質(zhì)合金刀具只加工了5mm的長(zhǎng)度就磨鈍了。因此，大批加工時(shí)硬質(zhì)合金的加工速度應(yīng)選擇38m/min。加工15個(gè)工件，加工長(zhǎng)度總計(jì)為32mm時(shí)，硬質(zhì)合金的加工時(shí)間為1.627min，金剛石刀具為0.267min。復(fù)合金剛石刀具加工8000件后需要重磨，硬質(zhì)合金刀具加工5000件后需重磨。若詳細(xì)計(jì)算刀具成本并將刀具成本均分到每個(gè)零件的加工上，發(fā)現(xiàn)使用金剛石刀具要經(jīng)濟(jì)些。www.gyhnb.com 中空板生產(chǎn)線
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