книги из ГПНТБ / Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием

обрабатывающей промышленности. Однако технологические ме­ тоды обработки резанием древесины не являются, как показал опыт, вполне удовлетворительными для обработки пластмасс ни с экономической точки зрения, ни в отношении качества продукции. Большей частью они основаны на использовании механи­ ческой ножовки, дисковой, ленточной или других типов пил. Эксперименты показали, что резание пилами не является наи­ лучшим методом резки пластмассовых листов; такие факторы, как обширный износ инструмента, грубая поверхность обработки, образование тепла трения и неточность линии реза привели к тому, что распиловка, как метод обработки резанием пласт­ массовых листов, в значительной мере утратил свою эффектив­ ность. Для того чтобы получить обработанную поверхность высо­ кого качества, необходима отделочная операция, опиливание или шлифование. При этом увеличивается стоимость детали.

В этой главе будут критически рассмотрены достоинства нескольких различных методов отрезки, включая процессы резки пилами, и будет показано преимущество абразивного метода резки при обработке пластмассовых листов, в особенности листов, изготовленных из более твердых и хрупких термореактивных пластмасс.

тельно грубая поверхность реза (кромка), наблюдается большой износ инструмента, особенно при резании пластмасс, содержащих абразивные наполнители; образующееся тепло трения и расход энергии велики.

Из методов распиловки, показанных на рис. 127, как правило, наименее желательный — распиловка ручной или механической ножовкой. В результате возвратно-поступательного движения ножовочного полотна образуется очень грубая поверхность реза со значительным количеством трещин. Отсюда возникает необхо­ димость применения дополнительной, очень трудоемкой, обработки полированием. Кроме того, этот метод рассчитан на низкие ско­ рости резания, непроизводителен и поэтому редко применяется

для обработки пластмасс.

При резании ленточной пилой получается поверхность лучшего качества, чем ножовкой, но шероховатость поверхности реза значительная. Обработанные поверхности некоторых пластмасс после распиловки ленточной пилой необходимо дополнительно отделывать. Прямолинейность и точность реза также неудовлетво­ рительны из-за изгиба тонкого полотна пилы. Еще одним недо-

Ш

Ленточной пилой целесообразно разрезать листовые пласт­ массы без наполнителей большой толщины. Из трех упомянутых инструментов только ленточная пила позволяет легко вести фа­ сонную распиловку, однако достичь высокой точности реза и чи­ стоты обработанной поверхности не удается.

112

Т а б л и ц а 15

Сравнительные характеристики методов резки пластмасс

дается

Продолжение табл. 15

Качество поверхности при резке пластмасс дисковой пилой несколько лучше, чем ленточной. При этом поверхность реза более гладкая. Шероховатость обработанной поверхности можно уменьшить (до высоты неровностей около 0,01 мм), если использо­ вать для резки дисковую пилу с числом зубьев на линейный дюйм (питч) 5,3 вместо 2,4 * с хорошо отшлифованными торцами с под­ нутрением и неразведенными зубьями. Работая такой пилой, можно получить поверхность с высотой неровностей 0,01 мм без дальнейшей отделочной обработки. Таким образом, распиловка дисковой пилой часто служит самым экономичным методом выпол­ нения отрезных операций при обработке пластмасс и широко применяется в промышленности (табл. 15). Дисковая пила наи­ более пригодна для прямой резки пластмассовых листов. Недо­ статок этого метода — быстрое изнашивание зубьев пилы и частые переточки.

Резка абразивами. Существуют три метода выполнения отрез­ ных операций с использованием абразивов: резка абразивными кругами, резка абразивными частицами (абразивными порошками), приводимыми в состояние вибрации ультразвуковыми колеба­ ниями; обдувка абразивными зернами (см. рис. 127, д).

Резка абразивным кругом, как правило, позволяет получать поверхности исключительно высокого качества, с высотой неров­ ностей менее 0,01 мм, отпадает необходимость в какой-либо до­ полнительной отделке, поэтому этот метод очень экономичен. В процессе обработки металлов сумма затрат на зарплату, инстру­ мент и электроэнергию при резке абразивным кругом в 12— 20 раз меньше, чем в случае резки дисковой пилой. Подобный же экономический эффект достигается и при обработке пластмасс.

Ультразвуковой метод резки с использованием абразивных частиц обычно применяется для относительно более хрупких пластмасс. Этот метод, однако, редко применяют при обработке пластмасс из-за низкой скорости процесса резки и больших оста­ точных напряжений, создающихся в результате воздействия выде­ ляющегося тепла. По тем же причинам малопригоден для резки пластмасс метод обдувки абразивными зернами, который к тому же малопроизводителен.

Таким образом, только абразивные круги широко приме­ няются при резке пластмасс. Использование абразивных кругов подробно рассмотрено ниже при сравнении с дисковой пилой, как инструментов для резки пластмасс.

Резка на ножницах. Методы простой резки на ножницах и вырубки на прессе широко применяются на операциях перера­ ботки пластмасс. Однако, если не принимаются необходимые меры предосторожности, наблюдаются значительные выкрашива­ ния и растрескивания обработанных поверхностей. Нагревая обрабатываемый материал или выбирая его с надлежащими рео­

* Шаги примерно 15 мм вместо 33. (Перев.)

115

Т а б л и ц а lg

зоны реза, они не получили широкого распространения. Исклю­ чение составляет резка полиметилметакрилата или пенополисти­ рола раскаленной проволокой.

Выбор инструмента

При оценке затрат на тот или иной вид инструмента необхо­ димо учитывать его первоначальную стоимость, срок его службы, стоимость переточек или ремонта инструмента. Абразивные круги обычно требуют меньших затрат, чем дисковые пилы. Обыкновен­ ные стальные дисковые пилы значительно дешевле, чем пилы с наварными твердосплавными пластинками. Однако срок службы пил с твердосплавными зубьями значительно больше, чем сталь­ ных пил, и это обстоятельство надо принимать в расчет при сравне­

циальной силы резания, характеризующей износ режущего ин­ струмента— абразивного круга и дисковой пилы, от длины резки при обработке слоистого полиэфира толщиной 6 мм, армирован­ ного стеклотканью. Резка производилась без охлаждения. Сле­ дует обратить внимание на резкое увеличение износа дисковой пилы уже после прохода 1,5 м. Износ пилы обусловлен снижением твердости инструмента, вызванным действием тепла, образу­ ющегося в процессе резания (см. рис. 28). Благодаря высокой твердости абразива износ круга незначительный.

Стоимость переточки пилы также необходимо учитывать при оценке экономичности обоих методов резки. Заточка дисковой пилы намного сложнее и дороже, чем правка абразивного круга.

117

При рациональном подборе абразивного круга можно избежать появления клейкости и засаливания круга с тем, тобы свести время правки к минимуму.

Рассмотрим как фактор выбора инструмента шероховатость поверхностей (табл. 17), полученных при резке абразивными кру­ гами двух типов С36К (/) и А36К (II) и дисковыми пилами двух типов при одинаковых режимах резания (v = 2500 м/мин).

Длина резка

Рис. 129. Зависимость тангенциальной силы резания от длины резки, производимой абразивным кругом

идисковой пилой:

/— абразивный круг на органической связке, типа С36К; 2 — дисковая пила диаметром 300 мм, толщи­

ной 1,4 мм, с числом зубьев 120, с поднутрением, без развода (скорость резания в обоих случаях 2250 м/мин, продольная подача 0,56 м/мин; резание по подаче; наибольшая высота резки 142 мм)

Т а б л и ц а 17

Шероховатость поверхностей пластмасс при резке абразивными кругами и дисковыми пилами

118

Диаметр дисковых пил 300 мм, толщина 2 мм; число зубьев на дюйм (25,4 мм) — 5,8; главный передний угол (как и попереч­ ный передний угол) равен нулю; задний угол 60°; торцы прошли­ фованы с поднутрением. Они отличаются только тем, что у одной из них (II) зубья разведены (0,2 мм), а у другой (/) не разведены. Хотя показатели работы дисковой пилы без развода зубьев равно­ ценные, а при резке некоторых пластмасс даже лучше, чем абразив­ ных кругов, последние по сравнению с разведенными дисковыми пилами всегда дают лучшие результаты. Дисковыми пилами без развода зубьев всегда получают более гладкую поверхность реза, чем такими же пилами с разведенными зубьями.

Для резки пластмасс наиболее широко применяются дисковые пилы с поднутрением торцов или с разводом зубьев, так как они позволяют уменьшить трение между боковыми сторонами пилы и обрабатываемым материалом. Хотя пила с поднутрением без развода дает более гладкую поверхность реза, ее недостатком является повышенный износ из-за малого бокового зазора в про­ цессе резания. С этим связан и другой недостаток, заключающийся в том, что, когда появляются признаки износа пилы, количество тепла, образующегося в процессе резания, также возрастает. Вследствие появления клейкости и оплавления поверхности обра­ батываемой пластмассы (а иногда и термической деструкции) шероховатость поверхности реза увеличивается по мере изнаши­ вания пилы. В силу этого дисковые пилы с поднутрением торцов, без развода, малопригодны для резки пластмасс, хотя в начале процесса резки они обеспечивают малую шероховатость поверх­ ностей реза.

Существуют два метода развода зубьев дисковых пил для резки пластмасс: развод зубьев в обе стороны поочередно и осадка зубьев, как показано на рис. 130. Пилы с осаженными зубьями образуют более широкий пропил; при резании выделяется малое количество тепла.

Пилы с разводом зубьев в обе стороны образуют рез с малой шероховатостью поверхности и относительно узким пропилом. Так как обычно зубья разводят вручную, отклонения зубьев в радиальном и осевом направлениях довольно велики, даже при точном изготовлении пилы. Кроме того, в процессе эксплуатации пилы отклонения разведенных зубьев увеличиваются и это при­ водит к ухудшению поверхности реза. Таким образом, работая дисковой пилой (с разводом зубьев или без него), трудно обеспе­ чить гладкую поверхность реза, если не следить тщательно за состоянием диска пилы.

Скорость резания дисковой пилы, необходимая для получения чистой поверхности реза, должна быть малой, чтобы не допустить образования тепла трения в избыточном количестве, которое приводит к ухудшению качества поверхности реза. Скорость резки абразивным кругом может быть высокой, при этом не появляются заметные прижоги или оплавление поверхности реза, наблюдается

119

значительно меньшее выкрашивание и получается более чистая

поверхность резов.

Установлено, что в процессе распиловки обычно образуется в 2—3 раза больше тепла, чем при резке абразивами (рис. 131).

Таким образом, если при резке листов требуется получить чистую поверхность реза в один проход, т. е. без дальнейших отделочных операций, то рекомендуется пользоваться отрезными

круг II типа А36К, а также дисковые пилы двух типов. Диаметр пил 300 мм, толщина диска 2 мм, число зубьев на дюйм (25,4 мм) 5,8; торцы прошлифованы с боковым поднутрением, зубья пилы не разведены. Геометрические параметры зубьев следующие: передний угол у = 0°, задний угол а = 60°. Пила II отличается от пилы I только тем, что ее зубья выполнены с разводом 0,2 мм.

Установлено, что сила резания возрастает почти прямо про­ порционально минутной подаче. При обработке реактопластов сила резания абразивным кругом при большой подаче меньше, чем сила резания, развивающаяся в процессе резки дисковой пилой. Однако, в случае обработки термопластов наблюдается обратное соотношение. Следовательно, метод резки абразивным кругом при больших подачах экономичен только для обработки реактопластов.

Скорость резки. При решении вопроса, какой инструмент (абразивный круг или дисковую пилу) следует выбрать при резке, важное значение имеет сравнение скоростей обработки. Допу­ стимая скорость резки (минутные подачи), как функция длины

120