武汉现代精工几种常见的热固性塑料的车削

Date:2020/3/6 10:12:14 / Read: / Source:本站

(1)热固性塑料层压板 热固性塑料由树脂和基础材料或填充物组成。前者可以是酚醛、尿素、环氧、聚硅氧烷或聚酯树脂,后者可以是纸、纤维、石棉、玻璃或尼龙。现在国内有超过300种的层www.zaojiao128.com 中空板生产线压板。这些层压工业塑料的外表视觉缺乏美感。因此,总是用来装饰电视机的壳内或是汽车的内部。随着空间技术的发展,它们在电子仪器上的应用不断扩展,特别是用在人造卫星和外部空间探测器上。采用几种不同的填充物和不同的树脂胶合剂,可以得到很多的层压塑料。不同层压板的加工方法随它的组成而不同。本节将讨论酚醛纸基、酚醛布基、蜜胺布基和酚醛玻璃基层压板,这几种层压板在工业中的应用较多。许多常见的加工方法,可用来加工塑料板、棒料和管材。这里将通过正交切削实验来选择加工条件和加工刀具的几何形状,特别是选择加工层压板的加工条件和www.zaojiao128.com 中空板生产线刀具几何参数。层压板这种材料由于具有弹性变形、非均质性和热特性,所以具有复杂的物理特点。直角切削层压板时产生几种切屑。用低速加工,采用不同的切削深度和刀具前角时,有的切屑是连续的,或弯曲或不弯曲;有的切屑是不连续的。当切削深度小,前角大时产生连续切屑。随着切削深度的增加和前角变负,切屑变为不连续。当采用高速切削时,切削深度小,切屑从连续变为不连续。随着切削速度的增加,切屑变为针状或粉末状。高速切削布基层压板时,切屑一般是不连续的,呈粉末状。在v=0.11m/min的低速下加工纸基层压板时,切屑表面的形态如图2-32所示。前角和切削深度的作用可从图中看出。在切屑表面可以观察到好多剪切痕迹,还可以发现伴随着剪切产生的断裂使连续切屑断开,变成了不连续切屑。因此,可得结论:在低速切削时,切屑的产生主要由剪切作用决定。相反,在高速切削时,切屑截面有许多垂直的裂纹,并且裂纹距离较大,如图2-33所示,切削速度v=400m/min。因此可以说,高速切削时切屑的产生由复杂的剪切www.zaojiao128.com 中空板生产线作用决定,一些情况下还伴随着脆性断裂。很多实验表明,对热固性塑料因填料、树脂、切削速度v和切削深度ap的不同,可能产生各种形态的切屑。有的情况不仅是刀具对工件材料的剪切作用,同时伴随着工件材料的崩碎情况,所以使剪切变得复杂。[插图]图2-33 采用几种不同刀具前角和切削深度时,加工纸基酚醛层压板形成的切屑的表面形态同其他塑料一样,切削www.zaojiao128.com 中空板生产线酚醛层压板时也存在合理前角,合理前角随切削深度和切削速度变化,其具体数值可在表2-9中查得。很显然,刀具的合理前角不仅随层压板的种类变化,也随切削条件,如切削深度、切削速度等变化。通过研究用金刚石刀具加工酚醛纸基层压棒料时,发现其表面粗糙度基本不受切削速度和刀具前角的影响,然而,粗糙度值随进给量f的下降而降低(在车削中),如图2-34所示,图中切削速度v=118m/min,切削深度ap=0.05mm,空心点为金刚石刀具切削,实心点为硬质合金刀具,粗糙度值随刀尖圆弧半径的加大也有所下降,例如,用硬质合金刀具加工酚醛纸基层压塑料时,其切削条件v=118m/min,f=0.05m/r,当刀尖圆弧半径r=2.0mm时,Ra=1.7μm,当刀尖圆弧半径r=0.5mm时,Ra=3.6μm。切削玻璃基层压板与加工其他层压板相比,刀具的磨损比较大,如图2-35所示,当使用陶瓷刀具和硬质合金刀具时也是一样。图中切削深度ap=3mm,进给速度f=0.3mm/r,刀具前角γ0=6°(YG类刀具前角为15°),刀尖圆弧半径为0.5mm。加工玻璃基层压板的表面粗糙度也最大。所以在所有热固性塑料中,玻璃基层压板的机械加工性最差,尽量用金刚石刀具来加工。减少玻璃基层压板的切削速度比加工其他层压板时更重要。玻璃层压板通常是干加工。压缩空气的冷却非常有效,但产生的玻璃粉尘会落在人的皮肤上。皮肤刺激可通过使用乳化液和洗涤剂来消除,然而清洁的加工条件是最重要的。为改善基本的卫生条件和减轻皮肤的刺激,应提供多种粉尘处理的途www.zaojiao128.com 中空板生产线径。最好的办法是采用吸尘系统。(2)铸塑热固性树脂 一些种类的热固性塑料,诸如酚醛聚酯或环氧树脂,以铸塑的形式被广泛应用。切削铸塑塑料的方法主要通过聚酯和环氧树脂来说明。简略地说,这些树脂在加工中非常容易碎裂,像玻璃和陶瓷一样。但如果选择了最佳切削条件,就能很容易地加工出没有裂纹、具有很小公差的工件。加工聚酯树脂时产生独特的切屑。一种形式是不连www.zaojiao128.com 中空板生产线续的、不透明的、并且表面比较粗糙;另一种类似的切屑也是不连续的,但是透明的,表面光滑有些裂纹。在切削铸塑聚酯树脂时,只有采用小切削深度时才产生连续切屑。当切削速度和切削深度都增加时,切屑才变为不连续。前角对切屑形成的影响较大,前角为正值时产生连续切屑;前角为负值(-20°)时,则切屑呈有裂www.zaojiao128.com 中空板生产线纹的不连续切屑。通过研究切削温度对切屑种类的形成的影响,发现随着温度的增加,切屑从不连续变为连续。因此,高温将改善切屑的形成。而且,切削力随切削温度的升高而降低。例如,在切削速度v=0.8m/min,切削深度ap=0.05mm时,100℃时的切削力是它在25℃时的60%。如前所述,铸塑聚酯树脂的合理前角不存在,因为即使使用大前角时,由于材料的易碎性,切屑也总是不连续断裂型的。切削条件对切屑www.zaojiao128.com 中空板生产线的影响如图2-36所示。阴影部分指出了最佳切削条件。加工铸塑聚酯树脂时连续切屑的范围相当窄,因此在选择加工条件时比较严格。[插图]图2-36 加工铸塑聚酯树脂时,在不同的切削速度下,切削深度和前角对切屑形成的影响[插图]—连续剪切型;[插图]—不连续复杂型;[插图]—不连续简单剪切型;[插图]—不连续断裂型简言之,取刀具前角γ0=0°或很小的负值,切削深度ap<0.02mm,才能得到连续切屑和较好的加工表面。如图2-37所示,在切削铸塑环氧树脂时,切削深度ap增大一定值时,表面粗糙度Ra值突然增大。其切削条件为:切削速度v=56m/min,刀具前角γ0=10°。这说明铸塑环氧树脂机械加工性能差。(3)玻璃纤维强化塑料(FPRT) 玻璃纤维强化塑料在工业领域的应用不断拓展。加工玻璃纤维强化塑料最重要的问题是刀具磨损。当刀具有磨损时,使切削深度发生了变化,加工精度下降。切削力的增加导致产生切削热,使加工表面烧伤。所以要经过精加工来去除这些表面缺陷。当加工玻璃纤维强化塑料时,刀具经常要刃磨,这使加工费用增加。图2-38指出刀具材料对后刀面磨损量VB的影响,工件材料是玻璃纤维强化环氧树脂,切削速度是100m/min,前角γ0=20°,切前深度ap=0.034mm。在几种不同的切削速度下VB与实际切削时间的关系如图2-39所示,图中刀具材料YT5,前角20°,切削深度为0.034mm。很显然,加工5min后或加工工件材料体积200cm3之后,刀具磨损相当惊人。切削速度增加,VB的值增大。随着刀具的磨损,切屑的种类发生变化,刀具磨损后产生粉末状切屑。通过在很宽范围的切削速度来分析刀具磨损问题,可知在切削玻璃纤维增强塑料时产生3种刀具磨损:第1种刀具磨损发生在低速切削时,只依赖于工件和刀具的接触长度;第2种刀具磨损在高速切削时发生,刀具磨损的值随速度的增加而增加;第3种刀具磨损发生在速度更高时www.zaojiao128.com 中空板生产线,刀具磨损的值相当大,不依赖于切削速度和接触长度。这3种刀具磨损的过程可用流变学模型来解释。玻璃纤维强化塑料的切削一般使用硬质合金或单晶金刚石刀具,但如前所述,硬质合金的磨损相当大,只能用于切削速度非常低的场合。虽然单晶金刚石刀具的寿命长,但加工条件受限制。通过加工含有玻璃质量60%的玻璃纤维强化环氧树脂,进行两种刀具材料即金刚石复合刀具和硬质合金刀具的比较。发现金刚石复合刀具能够在切削速度为426m/min时切削玻璃纤维强化环氧树脂,而在此切削速度下,硬质合金刀具只加工了5mm的长度就磨钝了。因此,大批加工时硬质合金的加工速度应选择38m/min。加工15个工件,加工长度总计为32mm时,硬质合金的加工时间为1.627min,金刚石刀具为0.267min。复合金刚石刀具加工8000件后需要重磨,硬质合金刀具加工5000件后需重磨。若详细计算刀具成本并将刀具成本均分到每个零件的加工上,发现使用金刚石刀具要经济些。www.zaojiao128.com 中空板生产线

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