книги из ГПНТБ / Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием
.pdfСоставляющие силы резания
Рис. 105. Зависимость сил резания Р и Ру от переднего угла резца, скорости резания и глубины резания при обработке полипропилена
91
а) |
6) |
Рис. 106. Зависимость критического переднего угла от глубины (а) и скорости резания (б) при обработке полипропилена
Т а б л и ц а 13
о
Передний критический угол укр при обработке полипропилена
Скорость
V°p при глубине резания
резания t, мм м/мин
|
0,05 |
0,10 |
0,15 |
50 |
21 |
18 |
17 |
100 |
20 |
17 |
16 |
200 |
19 |
14 |
13 |
400 |
18 |
13 |
12 |
Передний угол
Непрерывная стружка:
®прозрачная
О скалывания
®с легкими складками
Прерывистая стружка:
Д скалывания
А С трещинами U оплавленная
ния стружка становится пре рывистой с трещинами. Сила резания Ру (штриховые ли нии) увеличивается с увели чением глубины резания при работе резцом с отрицатель ным передним углом или равным нулю. Уменьшение силы Ру при большой глу бине резания, когда у=40°, также вызвано изменением процесса стружкообразования.
Рис. 107. Типы стружки, образующей ся при резании полипропилена в зави симости от условий обработки
92
Зависимость между силами резания Рг (сплошные линии) и Ру (штриховые линии) и передним углом резца представлена на рис. 105. Установлено, что силы Рг и Ру уменьшаются при изменении переднего угла от отрицательного до положительного. Внезапные колебания силы резания при больших положительных передних углах и большой глубине резания, когда v = 150 и 400 м/мин, вызваны изменениями процесса образования стружки.
Как и в описанных выше случаях, при обработке резанием полипропилена существует критический передний угол, который можно определить по графикам, представленным на рис. 106. Критический передний угол уменьшается при увеличении ско рости и глубины резания (рис. 106), как это наблюдается и для других пластмасс. Значения критического переднего угла резца для обработки полипропилена приведены в табл. 13.
Диапазон режимов резания, при которых образуется непре рывная и прозрачная стружка полипропилена, достаточно широк (рис. 107). Не следует выбирать большую глубину резания для резца с большим положительным передним углом или малую глу бину резания при отрицательном переднем угле и высокой ско рости резания, так как это приводит к образованию прерывистой стружки.
Удельная сила резания уменьшается при увеличении глубины резания и изменении переднего угла от отрицательного до поло жительного. Следовательно, чтобы свести к минимуму удельную силу резания, надо выбирать возможно большую глубину и ско рость резания и резец с положительным передним углом. Значе ния удельной силы резания полипропилена лежат в интервале значений для полиэтилена и ацеталя, если сравнивать их при одинаковых режимах резания. Обрабатываемость полипропилена очень хорошая или от очень хорошей до хорошей. Особое вни мание надо уделять выбору режимов резания, чтобы избежать образования прерывистой стружки с трещинами или оплавленной.
ГЛАВА 4
РЕЗАНИЕ РЕАКТОПЛАСТОВ ОДНОЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Слоистые реактопласты
Слоистые реактопласты состоят из смол и основного материала или наполнителя. В числе первых могут быть фенольные смолы, мочевина, меламин, эпоксидные, кренийорганические, полиэфир ные смолы. В качестве наполнителей могут быть использованы бумага, ткань, асбест, стекло и др. Имеется более 300 различных видов слоистых реактопластов.
Эти слоистые пластмассы имеют в основном промышленное назначение и не применяются для отделки изделий ввиду мало привлекательного зрительного эффекта. С наступлением косми ческой эры слоистые пластики применяются в возрастающем масштабе в электронном приборостроении, в частности для спут ников, используемых для изучения космического пространства. Варьируя различными типами наполнителей и связующими смо лами, можно получить широкое разнообразие слоистых пласт масс.
Методы механической обработки различных слоистых пласт масс изменяются в зависимости от вида пластика. Описанные в этой главе методы обработки резанием гетинакса, текстолита — фенопласта и аминопласта (на основе меламина) и стеклотексто лита являются характерными для технологии производства пластмасс промышленного назначения. При обработке слоистых реактопластов следует уделять особое внимание выбору режимов резания и геометрии инструмента, так как необходимо учитывать упругость, анизотропию, тепловые и другие характеристики этих материалов.
В процессе резания в направлении, перпендикулярном напра влению слоев материала, образуется стружка нескольких видов. При различных значениях глубины резания и переднего угла резца и малой скорости резания в некоторых случаях получается непрерывная стружка, с завитками или без них, а в других — прерывистая. Непрерывная стружка образуется при малых глу бинах резания и больших передних углах. С увеличением глубины резания и при отрицательном переднем угле стружка становится прерывистой.
При более высоких скоростях резания стружка становится прерывистой, даже если глубина резания небольшая. С увеличе-
94
Как и для других пластмасс, при обработке слоистых фено
пластов существует |
критический передний угол. Он изменяется |
в зависимости от |
глубины и скорости резания (рис. 112, |
табл. 14). |
|
Передний угол |
Передний угол |
а) |
6) |
Рис. ПО. Зависимость сил резания Р и Ру от переднего угла резца при обработке слои стых фенопластов:
а — для фенопластов на основе ткани, ширина срезаемого слоя 6 = 2 мм; б — для фено пластов на основе бумаги (А) 6 = 2; б мм
На рис. 113 дана классификация типов стружки, образующейся
впроцессе резания слоистых фенопластов на основе бумаги, в за висимости от условий обработки. Приведенные данные свидетель ствуют о том, что с увеличением глубины резания и скорости реза ния стружка становится прерывистой. Диапазон режимов резания,
впределах которого образуется непрерывная стружка, довольно
широк |
на низких скоростях резания; не следует назначать t > |
Д> 0,01 |
мм при v ^ 120 м/мин. |
4 А. Кобаяши |
97 |
Удельная сила резания при обработке слоистых фенопластов по сравнению с другими пластмассами достаточно велика. Она изменяется в зависимости от условий обработки. На рис. 114 видно, что она уменьшается с увеличением глубины резания и изменением переднего угла резца от отрицательного значения до положительного. Поэтому чтобы свести удельную силу к мини-
0 |
0,02 0.00 |
0,06 0,081,мм |
Глубина |
резания |
||
|
Глубина |
резания |
|
|||
|
а) |
|
|
б) |
|
|
Рис. |
111. Зависимость сил резания |
Р2 и Ру от глубины резания при обра |
||||
|
ботке слоистых фенопластов |
со |
скоростью резания |
150 |
м/мин: |
|
а — для фенопластов на основе ткани, ширина срезаемого слоя |
b = 2,2 мм; |
|||||
|
б — для |
фенопластов на |
основе бумаги b = |
6 мм |
||
муму, лучше выбирать большие значения глубины и скорости резания. Однако при таких режимах резания стружка становится прерывистой, а обработанная поверхность грубой.
Ряд исследований по определению шероховатости обработан ной поверхности прутков из слоистого фенопласта на основе бумаги алмазными (штриховая линия) и твердосплавными рез цами (сплошная линия) (рис. 115) провели Okoshi и Kamogawa. Установлено, что скорость резания и передний угол резца не влияют на шероховатость; однако она уменьшается с уменьшением подачи при ортогональном резании. Шероховатость также умень шается с увеличением радиуса закругления при вершине резца. Например, при радиусе закругления 2,0 мм высота микронеров ностей 1,7 мкм, в то время как при радиусе 0,5 мм она равна
98
Т а б л и ц а 14
|
Значения критического переднего угла у°р |
|
|
|||
|
при обработке слоистых фенопластов |
|
|
|||
|
|
|
о |
|
|
|
Глубина |
Основа пластика |
|
уКр при скорости резания v м/мин |
|||
резания, мм |
|
50 |
100 |
200 |
400 |
|
|
|
|
||||
|
Бумага |
А |
36 |
32 |
28 |
26 |
0,05 |
В |
V 31 |
27 |
24 |
22 |
|
|
С |
24 |
21 |
18 |
16 |
|
|
|
D |
34 |
32 |
29 |
27 |
|
Ткань |
|
26 |
22 |
20 |
18 |
|
Бумага |
А |
25 |
20 |
18 |
16 |
0,10 |
В |
21 |
17 |
16 |
14 |
|
|
С |
17 |
15 |
13 |
11 |
|
|
|
D |
23 |
21 |
18 |
15 |
|
Ткань |
|
18 |
14 |
11 |
10 |
3,6 мкм (v = 118 м/мин, s = 0,05 мм/об, t = 0,05 мм, обрабаты ваемый материал — прутки из слоистого фенопласта на основе бумаги; режущий инструмент— твердосплавный).
Режущий инструмент при обработке слоистых фенопластов подвержен интенсивному износу, особенно быстро изнашивается инструмент из быстрорежущей стали. На рис. 116 показаны изме нения силы резания Рг в зависимости от продолжительности реза ния (пути резания) при точении прутков из слоистого фенопласта на основе бумаги твердосплавными резцами и из быстрорежущей стали. Видно, что износ резцов из быстрорежущей стали намного больше, чем твердосплавных. Однако Anmi и сотрудники наблю дали следы износа на передней и задней поверхностях твердо сплавных резцов. Необходимо тщательно выбирать материал режущего инструмента, особенно в крупносерийном и массовом производствах. Наиболее экономичной является обработка слои стых фенопластов алмазными резцами, несмотря на их высокую стоимость.
Оценивая обрабатываемость слоистых фенопластов, надо учи тывать большую удельную силу резания, значительную шеро ховатость обработанной поверхности, большой износ режущего инструмента и малый процент непрерывной стружки, снимаемой при различных режимах резания. Тем не менее, слоистые фено пласты можно легко обрабатывать, выдерживая необходимые допуски и достигая хорошего качества обработанной поверхности, если режимы резания оптимальные. Приведенные здесь режимы резания и геометрия режущего инструмента совпадают с реко мендациями других исследователей и применимы не только для
4* |
99 |
точения, но и для строгания (продольного и поперечного), фре зерования, а также для других процессов механической обработки.
При резании слоистых пластиков необходимо учитывать та кие факторы, как охлаждение, величина заднего угла режущего инструмента и возможность расслаивания обрабатываемого мате риала. Охлаждение воздушной струей, направленной на вершину
|
1кр |
-------!----- |
|
|
..у, м / м и н |
||
|
|
||
|
30 |
x |
V 4 |
|
|
||
|
20 |
|
|
Сэ |
|
|
k i 1 ( Г ^ |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
'Ъ |
|
|
|
«о |
|
ОМ ОМ |
ОМ inti W |
Cl |
|
||
С: |
|
Г л у б и н а р е з а н и я |
|
г =5 £ — -л
—— 01 '92 —
50 100 |
500v,m/muh |
ом |
ОМ |
OMtm Ю |
50 |
100 |
500W /пин |
Г л у б и н а р е з а н и я |
С п о р о с т ь р е з а н и я |
|
|||
|
|
|
в) |
|
|
Рис. 112. Изменение критического переднего |
угла резца в |
зависимости от |
скорости и |
||
глубины резания при обработке слоистых |
фенопластов: |
|
|||
а |
— д л я |
гетинаксов; б |
— д л я текстолитов |
|
|
режущего инструмента, следует предпочитать охлаждению жидко стями. Слоистые пластики испытывают достаточно большие упру гие деформации и упругое восстановление, следовательно задний угол режущего инструмента должен быть большим. В качестве меры против возможного при обработке фрезерованием расслаи вания попутное фрезерование имеет преимущество перед встреч ным. При фрезеровании поперек слоев важно также правильно закрепить заготовку с помощью зажимных планок, препятству ющих ее расслаиванию. При токарной обработке заготовку из трубы, выполненной из слоистого материала, следует устанавли-
100