книги из ГПНТБ / Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием

Обрабатываемость пластмасс

Под обрабатываемостью понимают степень легкости, с которой может быть обработана резанием данная пластмасса.

Существуют три главных критерия измерения обрабатывае­ мости: стойкость режущего инструмента, качество обработанной поверхности и мощность резания. Следовательно, хорошая обра­ батываемость означает низкий расход энергии, небольшой износ режущего инструмента и высокий класс чистоты обработанной поверхности. В количественном измерении обрабатываемость выражается следующей формулой:

где Лс — коэффициент обрабатываемости; Км — объем материала, снимаемого за единицу времени, мм3/мин; Кизн — износ режущего

обработанной поверхности, мкм.

Коэффициент обрабатываемости т]с увеличивается и соответ­ ственно улучшается обрабатываемость, когда износ резца, расход энергии и шероховатость поверхности уменьшаются.

Если параметр Sf не влияет на обрабатываемость формула

Кроме того, можно пренебречь износом резца (выбрав надле­ жащий материал резца), тогда выражение коэффициента обраба­ тываемости сводится к виду

Поскольку мощность Л^рез в кВт равна произведению главной составляющей силы резания, т. е. Рг, на скорость резания в м/мин, то

При точении

VM= 2я Rts,

где R — радиус обрабатываемой заготовки, мм; t — глубина резания, мм; s —подача инструмента, мм, поэтому уравнение (19) можно представить в виде

41

ГЛАВА 3

РЕЗАНИЕ ОДНОЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ТЕРМОПЛАСТОВ

Полиэтилен

Этот термопласт обладает хорошей обрабатываемостью и может обрабатываться на обычных металлорежущих станках. В про­ цессе резания необходимо учитывать влияние образующегося тепла.

Рис. 46. Зависимость сил резания от глубины резания при обработке полиэтилена рез­ цами с различными значениями v (v = 414 м/мин); отрицательные значения означают растягивающую силу

При резании полиэтилена всегда образуется непрерывная стружка. Если обработка производится с высокими скоростями резания, образуется непрерывная стружка скалывания; при низких скоростях — непрерывная сливная стружка. Силы реза­ ния по сравнению с наблюдающимися при обработке пластмасс других видов невелики. Обычно составляющая Рг прямо пропор­ циональна принятой глубине резания и возрастает с уменьшением переднего угла инструмента. Ру прямо или обратно пропорцио­ нальна глубине резания в зависимости от переднего угла резца.

43

Это значит, что сила Ру возрастает с увеличением глубины реза­ ния, когда используется резец с отрицательным передним углом, и уменьшается при увеличении глубины резания, если передний угол резца положительный. При обработке резцом с у = 0° Ру не зависит от глубины резания (рис. 46).

Опытные данные указывают на существование критического переднего угла, который следует учитывать при конструировании резцов для обработки полиэтилена (табл. 7). Этот материал обла­

ном случае возможно упругое восстановление (вспучивание) обработанной поверхности и, следовательно, ее размерная не­ точность.

Благодаря относительно малым силам резания, а также тому, что при обработке в широком диапазоне режимов резания может быть получена непрерывная стружка, полиэтилен обладает очень хорошей обрабатываемостью (рис. 47).

Для получения наилучших результатов полиэтилен следует обрабатывать резцами с большими передним и задним углами

идостаточным радиусом закругления при вершине, с высокой скоростью резания, малой подачей и большой глубиной резания (рис. 47). При таких условиях можно получить детали с гладкими

иточно обработанными поверхностями.

Жесткий поливинилхлорид

Жесткий поливинилхлорид относительно легко обрабатывается резанием, исключая те случаи, когда глубина и скорость реза­ ния или положительный передний угол резца слишком велики.

4 4

/

редним углом. Необходимо, однако, при этом учитывать и шеро­ ховатость обработанных поверхностей.

Шероховатость обработанных поверхностей исследовали Okoshi и Kamogawa, используя прутки из жесткого поливинил­ хлорида и алмазные и твердосплавные резцы. Они определили, что при резании алмазными резцами шероховатость не зависит от скорости резания, но с увеличением скорости резания твердо-

сплавными резцами шероховатость уменьшается. Шероховатость снижается также в результате уменьшения подачи при точении алмазными и твердосплавными резцами (рис. 52) *. В случае токарной обработки при ортогональном резании подача эквива­ лентна глубине резания **. Шероховатость обработанных поверх­ ностей изделий из жесткого поливинилхлорида относительно мала; это значит, что, подобрав надлежащий режим резания, можно получить точные и гладкие поверхности.

Исследуя износ резцов, Anmi с сотрудниками произвели замеры по задним поверхностям резцов, оснащенных твердым сплавом марок КЮ и Р40, с передним углом 20° при резании трех видов

*Для большей части числовых значений шероховатости, приведенных на рис. 52, применительно к ГОСТу 2789—59 основной может служить шкала Ra. (Перев.)

**В отечественной технической литературе за глубину резания при попе­

речной подаче обычно принимают ширину срезаемого слоя материала, измерен­ ную в направлении, параллельном продольной оси обрабатываемой заготовки. (Перев.)

47

пластмасс со скоростью резания 100 м/мин, глубиной резания 1,0 мм и подачей 0,06 мм/об. Результаты замеров сведены в табл. 8.

Износ по задней поверхности возрастает с увеличением подачи, глубины резания и скорости резания. На рис. 53 показана зави-

Передний угол

а)

Д — прерывистая скалывания; А — прерывистая с трещинами

симость износа от длины резания, которая пропорциональна объ­ ему срезаемого материала.

Проведены детальные исследования процесса износа резцов из быстрорежущей стали от времени. Установлено увеличение износа режущей кромки резцов при увеличении переднего угла.

48

сто сжимается под резцом без образования стружки. Когда глубина резания больше радиуса скругления, начинается стружкообразование. Как процесс нарастания износа, так и режущее действие резца со скругленной режущей кромкой могут быть объяснены реологическими свойствами поливинилхлорида.

Обрабатываемость поливинилхолрида можно оценить в интер­ вале от хорошей до превосходной благодаря малой удельной силе

сР,мм

0,020

Длина резания

резания, чистоте обработанной поверхности, а также относительно широкому диапазону режимов резания, при которых образуется непрерывная стружка.

Поли метилметакрилат

Полиметилметакрилат широко применяется как машинострои­ тельный материал и часто обрабатывается на металлорежущих станках. Хотя он легко поддается обработке резанием, необходимо тщательно подбирать режимы резания.

На рис. 54 показана стружка пяти типов, образующаяся при обработке полиметилметакрилата. Под воздействием плавного сдвига образуется непрерывная стружка (рис. 54, а, б), а при хрупком изломе— прерывистая (рис. 54, г, д). На рис. 54, а показано отделение стружки в плоскости простого сдвига, на рис. 54, б — в общей зоне сдвига. В обоих случаях поверхность относительно гладкая и точно обработанная. Для получения опти­ мальных результатов надо использовать режимы резания, спо­ собствующие образованию этих типов стружки. Однако предпочти­ телен процесс с образованием стружки в плоскости сдвига, так как в этом случае обрабатываемые поверхности испытывают меньшее воздействие напряжения и деформации.

На рис. 54, в показана прерывистая стружка скалывания с об­ разованием трещин. На грубо обработанной поверхности остаются многочисленные трещины, поэтому необходима дополнительная чистовая обработка. Стружка с трещинами (рис. 54, д) обусловлена

49