塑料的单刃切削

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承,单刃切削 用单刃刀具加工塑料称塑料的单刃切削，主要有车、刨、刮、无齿锯加工等。单刃切削各种塑料工件所使用的刀具类型和用途见表1。刀具的刀杆部分的材料为普通结构钢，而切削部分可用碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷材料或金刚石等制造。表1 车刀的基本类型及用途名称简图和用途名称简图和用途直头外圆车刀[img]http://www.c-cnc.com/news/file/2008-10/2008108155711.jpg[/img]镗 刀[img]http://www.jinkouzc.com/0903152210324823.bmp[/img]车外圆、倒角镗孔，多用于镗盲孔；切轴肩、凸台等弯头外圆车刀[img]http://www.c-cnc.com/news/file/2008-10/2008108155731.jpg[/img]切断刀[img]http://www.c-cnc.com/news/file/2008-10/2008108155756.jpg[/img]车外圆、车端面、倒角断刀、切槽900偏刀[img]http://www.c-cnc.com/news/file/2008-10/200810815588.jpg[/img]精车刀[img]http://www.jinkouzc.com/0903152210403167.bmp[/img]车外圆、车台阶，多用于细长轴精车外圆(一) 热塑性塑料的单刃加工 常用的热塑性塑料有聚酯树脂、酚醛树脂、氨基树脂和环氧树脂等，它们大多具有类似玻璃和陶瓷的高脆性，切削时常常形成挤裂切屑和单元切屑，在切削时极易产生裂纹和表面凹坑。因此，为避免裂纹和凹坑的出现，希望获得连续的切屑。连续的切屑表现为切屑长度较长、透明且表面无断口，它仅在小进给量、零前角或小的负前角以及中等以上的切削速度下获得。 1．切削工艺特点 与其它材料相比，热塑性塑料的切削特点如下： (1) 切削力小 实验证明，在相同的切削条件下，切削45钢的主切削力Fz是切削热塑性塑料的14倍，切削热固性塑料的主切削力Fz是切削热塑性塑料的2倍。 (2) 导热系数小，切削区域温度低 由于切削力小，所以切削所消耗的功也少，产生的热量少。但由于塑料的导热系数仅是钢材的1/175～1/458，相应的，切削区域温度有所提高，但和钢材的切削比起来是很低的。 (3) 断屑难 在车削热塑性塑料时，通常形成带状切屑，它往往缠绕在工件和刀具上，有时会挤压成硬团，在车刀由刀架伸出量较小的情况下它将压向工件，影响加工精度，甚至使切削工作不能进行，因而必须及时排出。 (4) 弹性模量小 热塑性塑料的弹性模量仅是普通碳钢的1%，是热固性塑料的80%，切削时在切削力的作用下产生的弹性变形较大。 (5) 线膨胀系数大 热塑性塑料的线膨胀系数是热固性塑料和钢材的四倍。在高速切削时，必须考虑加工后的工件收缩量，尤其是用尺寸刀具切削时。 (6) 熔点低 热塑性塑料熔点低，切削时，切削区域内的温度达不到熔点时就开始变软，使被加工材料粘附于刀具的前刀面和后刀面上，影响正常切削；同时，由于材料的软化，造成材料的涂抹现象，影响表面的光滑程度并有时使已加工表面产生裂纹。 为了提高刀具的使用寿命和降低切削温度，最好是研磨刀具的前刀面和后刀面，或者在前、后刀面上涂耐热耐磨材料。经过研磨的前刀面和后刀面，不但减少了摩擦、降低了切削温度，而且可以使切屑顺利排出。 2．刀具前角的选择 切削各种塑料的合理前角(Front rake angle)应根据下述原则来选择： (1) 首先要保证已加工表面质量 如果被切削的塑料熔点低时，则应采用较大的前角。否则由于前角小，切削区域内的温度高，被切削的材料容易软化，致使已加工表面产生抹糊现象而降低加工质量。 (2)不同的加工要求时合理前角不同 精加工时，要求刀具刃口锋利，振动小，为此应选择较大的前角。粗加工时，由于切除切屑的截面积较大，产生的切削力相对也大，应选择较小的前角，一般为0o～10o。 (3) 不同塑料品种的刀具前角应有区别 车削热塑性塑料时，尽管它们的品种不同，但前角变化不大。一般塑料的切削，如要形成不连续切屑，则选择较小的前角。 (4)成形车刀要选择较小的前角 用成形车刀车削成型塑料工件时，为了防止车刀刃形畸变，必须取较小的前角才能保证加工精度。 车削热塑性塑料的刀具前角取临界前角值。临界前角值一般为15o～20o。 3．后角α0的选择 后角(relief angle)α0的选择原则： (1)首先考虑加工表面质量。后角越大，表面质量越好，在其他因素允许的情况下，应尽量选取较大的后角。 (2)被加工塑料线膨胀系数越大，选用的后角α0应越大，这样可以避免由于加工表面膨胀而与后刀面摩擦严重。 (3)粗加工时，为了提高刃口强度和散热面积应选用较小的后角，精加工则选用较大的后角。 4．切削用量的选择 选择合理的切削用量，要考虑被加工材料性质，加工性质（粗加工或精加工），工件的刚性，刀具材料的性质等。 (二) 热固性塑料的单刃加工 车削酚醛、环氧、氨基等热固性塑料时，其工艺过程和基本规律和车削热塑性塑料大致相同。但是热固性塑料有其独特的特性，尤其是有玻璃纤维基材的塑料，其强度近于金属，所以又有些不同于热塑性塑料的车削，具有如下特点： (1) 一般情况下热固性塑料比热塑性塑料耐热温度高，并且受压不变形。 (2) 热固性塑料的线膨胀系数仅是热塑性塑料的1/5，所以加工过程中可以不考虑切削热对工件加工精度的影响。 (3) 纤维增强的塑料在切削时刀具受力大，使刀具寿命下降，限制了切削速度的提高。 (4) 热固性塑料强度大、硬度高、磨料磨损严重和热导率低，切削区域的温度比热塑性的高。 (5) 车削某些热固性塑料时，由于切削区域的温度非常高，切削时除了采用高速钢、硬质合金刀具材料外，还要根据被加工材料性质，利用金刚石或陶瓷刀具。但陶瓷材料弯曲强度和抗冲击性能差，为了增强刀具的刃口强度，其前角和后角都要取小值，一般取γ0=0o～5o，α0=12o。 车削热固性塑料可选如下切削用量：进给量f40m/min，背吃刀量αP=0.5─0.8mm；刀具前角γ0=0°-5°，主偏角kr≥45°，后角α0=3°-6°，刀具磨钝标准VB＝0.2-0.3mm。车削的经验性数据见表2。表2 车削塑料用切削参数参考表工作材料刀具材 料前角γ（o）后角α（o）表面切削速度m/min进给量(mm/r)背吃刀量(mm)酚醛或氨基塑料K类14121000.11～5硬质聚氯乙烯K类20106000.2～0.51～5硝化纤维K类0152000.1～0.61～5聚酰胺P类0～58～15150～2000.1～0.21～5聚碳酸酯K类0～515150～4500.3～0.51～5胶纸板K类15850～800.2～0.41～5胶布板K类154～850～1500.1～0.61～5P类20630～500.2～0.31～5车削热固性塑料时，由于切屑和前刀面的接触面积小，正压力也小，摩擦力小，并且为了提高刀具的刃口强度，所以采用的γ0通常要比车削热塑性塑料小些。前角γ0对刀具耐用度T的影响如图1所示。[img]http://www.jinkouzc.com/0903152210567965.bmp[/img]图1 前角γ0对耐用度T的影响 图2 后角α0对车刀耐用度T的影响后角α0的大小影响加工表面质量和刀具耐用度。后角小时，后刀面对加工表面摩擦大，使已加工表面质量恶化，在切削酚醛胶纸、棉布和玻璃纤维层压塑料时，有起毛的现象；同时，由于加工表面对刀具的磨损大，刀具耐用度也下降。图2是后角α0对车刀耐用度T的影响。【MechNet】

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