工程塑料主要包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酰胺(尼龙,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。与金属材料切削加工相比,工程塑料硬度低、强度低,感觉上是比较好加工的材料,但其实中会遇到很多问题,变形变色问题多,加工精度也不易保证。今天就和大家分享一些关于工程塑料如何实现高效切削加工的经验。
极易产生局部过热,而耐热温度却很低,引起塑料件变形(严重时工件弹跳)、变色、熔化,甚至产生燃烧
通用工程塑料热容量很小,导热性极差,只有金属的0.3%,线倍。 因此在切削过程中产生的热量主要传给了刀具,即便有少量的热量传给塑料切屑,也很难传入到塑料件的内部,局部过热由此产生。
切削加工时切削力或夹紧力过大,会引起较大的弹性变形, 影响塑料件的加工精度
通用工程塑料弹性模量约为金属的,其本身由多种成分组成,组织不均匀,同时填料条层(或纤维)方向在切削时也影响加工表面质量。
部分工程塑料被切下的粉末或颗粒相当于磨料,有很强的磨削作用(如电木),使切削刀具的刃口比切削同等强度,硬度的其它塑料磨损大得多。切削加工的难易程度与填料种类有关,玻璃织物的填料难加工其后依次是矿物性填料、不锈钢加工件棉花填料、纤维织物填料、木粉填料。
热固性工程塑料时,切屑为高速脱落的崩碎切屑。在刀具切入切出工件表面会出现崩落现象。车削力或刀尖圆弧半径较大时易开裂,工件表面出现银丝裂纹;
加工热塑性工程塑料时,由于切削热使其具有一定的塑性,从而形成带状切屑,易缠绕在工件或车刀上,有时挤压成硬团,影响加工,甚至会破坏易加工表面的质量;
市场上的原料供应商层次不一,提供的材料质量存在差异,运输储藏过程中也容易受到磕碰划伤。
高速钢刀具一般可加工不加增强剂的热塑性工程塑料,如尼龙(Nylon)、聚碳酸酯(PC )、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龙, PTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,价格便宜。
硬质合金刀具(K类/YG类)与其它类硬质合金相比,其热膨胀系数低,导热性高,因此对材料内部组织结构的破坏相对来说不敏感。用于加工添加了增强剂的热塑性工程塑料,更有效率。
PCD刀具的导热性比硬质合金高得多,特别适于加工对热敏感的热塑性塑料,也更耐磨,使用寿命长,但价格相对较高,多用于精加工或大批量加工。
涂层使刀刃的刃口圆弧半径增大,而使切削区的热量增多,但金刚石涂层刀具导热好可以使用;
被加工的塑料越软,刀具的前角和后角应越大。但后角和前角大小的选择是有一定限度的,必须要保证刀具强度。
粗加工时,切削深度和进给量都较大,切削力大,为减小切削力,应取大前角,小后角。反之精
刀具刃口粗糙度等级要低,有利于刀刃锋利,有时可磨出圆弧断屑槽;采用较大刀刃倾角,可避免工件表面起毛,开裂、剥落;钻头修磨横刃,减小轴向力,磨出中心顶,易定心;棱边背光,磨成带有副后角,减少与孔壁的摩擦;顶角小,有利于双重顶角。
高速切削能缩短加工表面的摩擦时间,产生的热量少。切屑在刀具前面流出呈下跌倾向,减少了塑料导热性差对切削的不利影响。塑料的抗开裂性差,切削往往是切裂,开裂越长加工质量越差。进刀量小,切屑厚度小,切屑细且薄,开裂长度就短,加工质量就好。不锈钢加工件比如钻孔时,少量多次给进。切削量对材料回弹性和不均匀性影响较大,切削深度大切削速度小会造成加工实际尺寸大于名义尺寸。不锈钢加工件
填料条层(或纤维)方向对加工质量有影响,在顶向切削、横向切削、纵向切削、顺向切削、逆向切削中,一般逆向切削的表面质量较好。
2、保持刀具的锋利(钝的刀具不是在切削而是在挤压,零件易沿纤维方向开裂);
4、车削层压塑料零件的螺纹时,必须用负刃倾角的螺纹车刀才能防止螺牙层层脱落;
各类工程塑料有各自适合的加工温度(上图举例了一些),要注意加工温度的控制。部分玻璃纤维增强塑料加工时甚至还需要预热。
冷却通常使用压缩空气降温即可,少数情况才使用冷却液,但要注意塑料吸水性,而且要避免切削液与塑料表面产生反应(如聚碳酸酯PC不能使用含有氯代烃或芳烃的冷却液)。用镀铜的长刀杆可增加散热效果;采用断续切削,如旋风切削、飞刀、多次进给钻削、铣切等,也能达到较好的散热效果。
注意防止工件变形,夹紧力要小,可使用专业夹具,多点夹紧或压紧,避免直接使用台虎钳装夹。如果是薄板件,铣周边建议多点轻压,且贴近加工边缘,可以防止薄板边缘因切削力引起跳动。
薄板件加工边缘时为防止振动,尽量采用顺铣,选用小直径铣刀,降低进给速度,侧吃刀量小于铣刀直径的一半,立铣刀螺旋角要小。
如果是专门做工程塑料加工的话,其实还是建议大家使用专门的工程塑料加工中心。这种设可以算是广告行业或木工行业中升配上来,齿条机速度快,在保证加工精度范围的基础上对不必须的部分做了精简优化,更适配工业领域的工程塑料CNC加工,价格上比通用加工中心就更具优势。
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