工程塑料主要包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酰胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚甲醛(Polyacetal,Polyoxy Methylene,POM)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide,PPO)、聚酯(PET,PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、聚芳基酯等。與金屬材料切削加工相比,工程塑料硬度低、強(qiáng)度低,感覺上是比較好加工的材料,但其實(shí)中會(huì)遇到很多問題,變形變色問題多,加工精度也不易保證。今天就和大家分享一些關(guān)于工程塑料如何實(shí)現(xiàn)高效切削加工的經(jīng)驗(yàn)。
極易產(chǎn)生局部過熱,而耐熱溫度卻很低,引起塑料件變形(嚴(yán)重時(shí)工件彈跳)、變色、熔化,甚至產(chǎn)生燃燒
通用工程塑料熱容量很小,導(dǎo)熱性極差,只有金屬的0.3%,線倍。 因此在切削過程中產(chǎn)生的熱量主要傳給了刀具,即便有少量的熱量傳給塑料切屑,也很難傳入到塑料件的內(nèi)部,局部過熱由此產(chǎn)生。
切削加工時(shí)切削力或夾緊力過大,會(huì)引起較大的彈性變形, 影響塑料件的加工精度
通用工程塑料彈性模量約為金屬的,其本身由多種成分組成,組織不均勻,同時(shí)填料條層(或纖維)方向在切削時(shí)也影響加工表面質(zhì)量。
部分工程塑料被切下的粉末或顆粒相當(dāng)于磨料,有很強(qiáng)的磨削作用(如電木),使切削刀具的刃口比切削同等強(qiáng)度,硬度的其它塑料磨損大得多。切削加工的難易程度與填料種類有關(guān),玻璃織物的填料難加工其后依次是礦物性填料、不銹鋼加工件棉花填料、纖維織物填料、木粉填料。
熱固性工程塑料時(shí),切屑為高速脫落的崩碎切屑。在刀具切入切出工件表面會(huì)出現(xiàn)崩落現(xiàn)象。車削力或刀尖圓弧半徑較大時(shí)易開裂,工件表面出現(xiàn)銀絲裂紋;
加工熱塑性工程塑料時(shí),由于切削熱使其具有一定的塑性,從而形成帶狀切屑,易纏繞在工件或車刀上,有時(shí)擠壓成硬團(tuán),影響加工,甚至?xí)茐囊准庸け砻娴馁|(zhì)量;
市場上的原料供應(yīng)商層次不一,提供的材料質(zhì)量存在差異,運(yùn)輸儲(chǔ)藏過程中也容易受到磕碰劃傷。
高速鋼刀具一般可加工不加增強(qiáng)劑的熱塑性工程塑料,如尼龍(Nylon)、聚碳酸酯(PC )、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龍, PTFE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,價(jià)格便宜。
硬質(zhì)合金刀具(K類/YG類)與其它類硬質(zhì)合金相比,其熱膨脹系數(shù)低,導(dǎo)熱性高,因此對材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的破壞相對來說不敏感。用于加工添加了增強(qiáng)劑的熱塑性工程塑料,更有效率。
PCD刀具的導(dǎo)熱性比硬質(zhì)合金高得多,特別適于加工對熱敏感的熱塑性塑料,也更耐磨,使用壽命長,但價(jià)格相對較高,多用于精加工或大批量加工。
涂層使刀刃的刃口圓弧半徑增大,而使切削區(qū)的熱量增多,但金剛石涂層刀具導(dǎo)熱好可以使用;
被加工的塑料越軟,刀具的前角和后角應(yīng)越大。但后角和前角大小的選擇是有一定限度的,必須要保證刀具強(qiáng)度。
粗加工時(shí),切削深度和進(jìn)給量都較大,切削力大,為減小切削力,應(yīng)取大前角,小后角。反之精
刀具刃口粗糙度等級(jí)要低,有利于刀刃鋒利,有時(shí)可磨出圓弧斷屑槽;采用較大刀刃傾角,可避免工件表面起毛,開裂、剝落;鉆頭修磨橫刃,減小軸向力,磨出中心頂,易定心;棱邊背光,磨成帶有副后角,減少與孔壁的摩擦;頂角小,有利于雙重頂角。
高速切削能縮短加工表面的摩擦?xí)r間,產(chǎn)生的熱量少。切屑在刀具前面流出呈下跌傾向,減少了塑料導(dǎo)熱性差對切削的不利影響。塑料的抗開裂性差,切削往往是切裂,開裂越長加工質(zhì)量越差。進(jìn)刀量小,切屑厚度小,切屑細(xì)且薄,開裂長度就短,加工質(zhì)量就好。不銹鋼加工件比如鉆孔時(shí),少量多次給進(jìn)。切削量對材料回彈性和不均勻性影響較大,切削深度大切削速度小會(huì)造成加工實(shí)際尺寸大于名義尺寸。不銹鋼加工件
填料條層(或纖維)方向?qū)庸べ|(zhì)量有影響,在頂向切削、橫向切削、縱向切削、順向切削、逆向切削中,一般逆向切削的表面質(zhì)量較好。
2、保持刀具的鋒利(鈍的刀具不是在切削而是在擠壓,零件易沿纖維方向開裂);
4、車削層壓塑料零件的螺紋時(shí),必須用負(fù)刃傾角的螺紋車刀才能防止螺牙層層脫落;
各類工程塑料有各自適合的加工溫度(上圖舉例了一些),要注意加工溫度的控制。部分玻璃纖維增強(qiáng)塑料加工時(shí)甚至還需要預(yù)熱。
冷卻通常使用壓縮空氣降溫即可,少數(shù)情況才使用冷卻液,但要注意塑料吸水性,而且要避免切削液與塑料表面產(chǎn)生反應(yīng)(如聚碳酸酯PC不能使用含有氯代烴或芳烴的冷卻液)。用鍍銅的長刀桿可增加散熱效果;采用斷續(xù)切削,如旋風(fēng)切削、飛刀、多次進(jìn)給鉆削、銑切等,也能達(dá)到較好的散熱效果。
注意防止工件變形,夾緊力要小,可使用專業(yè)夾具,多點(diǎn)夾緊或壓緊,避免直接使用臺(tái)虎鉗裝夾。如果是薄板件,銑周邊建議多點(diǎn)輕壓,且貼近加工邊緣,可以防止薄板邊緣因切削力引起跳動(dòng)。
薄板件加工邊緣時(shí)為防止振動(dòng),盡量采用順銑,選用小直徑銑刀,降低進(jìn)給速度,側(cè)吃刀量小于銑刀直徑的一半,立銑刀螺旋角要小。
如果是專門做工程塑料加工的話,其實(shí)還是建議大家使用專門的工程塑料加工中心。這種設(shè)可以算是廣告行業(yè)或木工行業(yè)中升配上來,齒條機(jī)速度快,在保證加工精度范圍的基礎(chǔ)上對不必須的部分做了精簡優(yōu)化,更適配工業(yè)領(lǐng)域的工程塑料CNC加工,價(jià)格上比通用加工中心就更具優(yōu)勢。
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