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層壓熱固性塑料的鉆削加工及質(zhì)量保證
資源天下 2013/8/4 8:46:18
摘要：本文分析了在加工層壓熱固性塑料時(shí)產(chǎn)生的起層、剝落、縮孔、毛邊等現(xiàn)象的原因，得出了避免這些缺陷的最佳切削用量方案和改善鉆孔質(zhì)量的有效措施。
關(guān)鍵詞：層壓熱固性塑料；鉆削；鉆削速度和進(jìn)給量；刀具的幾何參數(shù)
前 言
塑料是近些年發(fā)展起來的新型材料。它與其他工程材料相比其主要特點(diǎn)是：質(zhì)輕（相對(duì)密度為0.8～2.4）；大部分塑料耐環(huán)境穩(wěn)定性 好，對(duì)酸、堿、鹽溶液抵抗力強(qiáng)，可以不加保護(hù)的長(zhǎng)期在潮濕空氣或腐蝕氣氛中工作。這是一般金屬所無法比擬的。而且塑料為優(yōu)良的電絕緣材料，又因熱導(dǎo)率低亦可用作熱絕緣材料。塑料的主要缺點(diǎn)是力學(xué)性能不如金屬材料好，耐熱性低（長(zhǎng)期使用溫度為70～150℃），導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)比金屬大3～8倍。故尺寸穩(wěn)定性受溫度影響大，表面硬度低，蠕變大，高溫下尤為顯著。
層壓熱固性塑料是一種復(fù)合材料。它是以玻璃纖維、紙和棉布為填料，以熱固性樹脂為粘結(jié)劑而制成的。其特點(diǎn)是剛性大，冷流性小，工作溫度在100～130℃，即使在非常高的溫度下，它亦不軟化變形，僅在表面發(fā)生燒焦現(xiàn)象而保持其原有的形狀。這種材料由于價(jià)廉易得，又有較好的耐熱性、力學(xué)性能和優(yōu)良的電絕緣性而應(yīng)用很廣�，F(xiàn)在軍工產(chǎn)品上最常用的酚醛層壓玻璃布板和玻璃布棒，俗稱玻璃鋼，該材料具有很高的機(jī)械性能、介電性能和耐水性，適用于電器設(shè)備中做絕緣結(jié)構(gòu)零部件，適用于潮濕環(huán)境條件下使用，并可在變壓器油中使用。已成為其他材料無法替代的最物美價(jià)廉的材料，因而被廣泛應(yīng)用。從各種機(jī)器的護(hù)罩到形狀復(fù)雜的構(gòu)件；從電機(jī)、電器設(shè)備中的絕緣構(gòu)件到電子儀器、計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備及高檔民用電器的設(shè)備等。而在這些零部件上鉆孔，其質(zhì)量好壞將直接影響產(chǎn)品的使用性能。
當(dāng)用鉆頭鉆削層壓熱固性塑料時(shí)，由于塑料的導(dǎo)熱性較差，熱膨脹系數(shù)較大（比金屬大了3～8倍），軟化溫度低和彈性恢復(fù)性能好等特點(diǎn)，所以在鉆削后的孔壁上產(chǎn)生涂抹現(xiàn)象，孔的入端和出端易產(chǎn)生開裂、起層、發(fā)白、毛刺等缺陷。
缺陷分析及解決的主要途徑：
本文作者以立式鉆床做鉆孔實(shí)驗(yàn)，用鋒角2φ=120°，螺旋角β=30°，以各種不同直徑的高速鋼鉆頭，鉆削厚度為10mm酚醛層壓塑料，分析了產(chǎn)生上述缺陷的原因。通過實(shí)驗(yàn)，得出了避免上述缺陷的最佳切削用量方案和改善鉆孔在質(zhì)量的有效措施。供從事塑料機(jī)械加工的工人和技術(shù)人員參考。
一、 產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象
在鉆削酚醛層壓塑料時(shí)，由于塑料的彈性恢復(fù)大，熱膨脹系數(shù)大，在鉆削的徑向力Fy的作用下，使孔徑加大，鉆后由于彈性恢復(fù)和冷卻使孔縮小。我們通過對(duì)不同孔的加工實(shí)驗(yàn)，把孔的縮小值限定在更具體的范圍內(nèi)，以便在加工時(shí)，選擇合適的鉆頭，保證孔的尺寸精度�？椎目s小值見附表1：
表1
鉆頭直徑（mm） 6～10 10～18 18～30
孔收縮量（mm） 0.06 0.085 0.15
二、鉆削速度，進(jìn)給量對(duì)孔壁質(zhì)量的影響
試驗(yàn)中，改變鉆削速度和進(jìn)給量，把鉆好的孔剖開，可看到孔壁有嚴(yán)重的或輕微的剝落現(xiàn)象，有的孔壁還有裂紋。當(dāng)鉆削用量適當(dāng)時(shí)，也有好的孔區(qū)。經(jīng)過試驗(yàn)得出：鉆削速度、進(jìn)給量對(duì)孔壁質(zhì)量的出入端的缺陷和影響如下：
1）在加工深孔時(shí)，其切削速度ν（米/分）要小，進(jìn)給量S（毫米/轉(zhuǎn)）可適當(dāng)增大。其原因是其切削速度ν越大，切削力就大，產(chǎn)生的摩擦熱量亦增加，而散熱面積不變，因此切削溫度上升較快，而塑料因?qū)嵝圆�，不耐熱，所以�?nèi)表面質(zhì)量就差。加工深孔時(shí)：
高速鋼ν：40～50米/分； S：0.2～0.5毫米/轉(zhuǎn)
硬質(zhì)合金鋼ν：90～120米/分； S：0.2～0.4毫米/轉(zhuǎn)
2）在薄板上鉆孔時(shí)，可采用較大的切削速度及較小的進(jìn)給量：
40米/分＜ν＜90米/分 0.1毫米/轉(zhuǎn)＜S＜0.3毫米/轉(zhuǎn)
3）在锪孔或孔口倒角時(shí)，切削速度要大，進(jìn)給量要小。
在進(jìn)行類似工件加工時(shí)可根據(jù)不同加工情況來調(diào)整鉆削用量范圍，以保證被加工孔的質(zhì)量。
三、刀具幾何參數(shù)對(duì)孔加工質(zhì)量的影響
加工層壓熱固性塑料時(shí)，要求采用高速鋼，硬質(zhì)合金等相應(yīng)的切削工具。為了有效的防止缺陷的產(chǎn)生，刀具刃口要鋒利，使切削力盡可能小，使后刃面和加工表面之間的摩擦小。為滿足此要求在刃磨鉆頭時(shí)，改變刀具的幾何參數(shù)，可提高孔的加工質(zhì)量。
鋒角2φ：鋒角小可使刀具刃口鋒利，減少摩擦，一般鉆頭的2φ為118°，而加工層壓塑料時(shí)2φ取50～90°。
前角γ：前角大小決定著切除切屑難易程度和切屑在前面的摩擦情況。前角越大，切削越省力，反之切削（未完，下一頁(yè)）
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