книги из ГПНТБ / Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием

метром 10 мм из полиметилметакрилата. Установлено, что сила резания возрастает прямо пропорционально глубине резания и незначительно уменьшается при увеличении скорости резания, а также при изменении переднего угла от отрицательного до поло­ жительного значения. Зависимости между силами резания Рг (сплошные линии) и Ру (штриховые линии) и передним углом резца, полученные при скорости резания 0,2 м/мин и ширине срезаемого слоя 2 мм, показаны на рис. 56. Точки, в которых силы резания равны нулю, соответствуют критическому значению пе­ реднего угла.

р е з а н и я

При резании полиметилметакрилата с относительно высокой скоростью резания стружка становится прерывистой, если слиш­ ком большой положительный передний угол.

Ниже даны значения критического переднего угла для обра­ ботки полиметилметакрилата со скоростью резания 0,8 м/мин:

Зависимость типа стружки от глубины резания, переднего угла и температуры резания при обработке полиметилметакри­ лата с малой скоростью резания приведена на рис. 57. Непрерыв­ ная стружка получается при малой глубине резания и малом поло­ жительном или отрицательном переднем угле резца. Влияние скорости резания и глубины резания на тип стружки при постоян­ ных переднем угле и температуре резания показано на рис. 58.

51

В случае возрастания скорости резания полиметилметакрилат надо обрабатывать с малой глубиной резания.

На рис. 59 показано влияние переднего угла и глубины реза­ ния на тип стружки при высокой скорости резания. Зоны опти-

-00-20 О 20 fyQf'

Передний угол Типы стружки

о непрерывная скалывания

мальных режимов резания на рис. 57—59 заштрихованы. Когда скорость резания меньше 1 м/мин, а глубина резания меньше 0,1 мм, оптимальное значение переднего угла лежит в интервале от 0 до 40°. При высоких ско­ ростях резания (50—700 м/мин)

и для глубины резания меньше

52

дальнейшей отделочной обработки. Интервал оптимальных режи­ мов резания, на которых образуется непрерывная стружка, ста­ новится шире, когда температура резания повышается. Стружка меняется от непрерывной до прерывистой с трещинами, когда глубина резания или подача увеличивается. Следует избегать работы с очень большой глубиной резания, чтобы не допускать образования грубых поверхностей, даже если при этом дости­

Удельная сила резания при обработке полиметилметакрилата зависит от глубины резания, переднего угла резца и температуры резания. Для уменьшения удельной силы резания необходимы следующие условия: большая глубина резания, положительный передний угол и высокая температура резания. Некоторые экспе­ рименты по обработке резанием полиметилметакрилата проведены на прецизионном токарном станке Boley алмазными и твердосплав­ ными резцами. При обработке алмазными резцами скорость реза­ ния и глубина резания мало или совсем не влияли на шерохова­ тость обработанных поверхностей, потому что стружка не при­ липала к вершине резца. Когда работали твердосплавными рез­ цами, скорость резания влияла на шероховатость, так как стружка прилипала к резцу. Результаты этих экспериментов приведены на рис. 60. В заключение следует сказать, что обрабатываемость полиметилметакрилата колеблется от очень хорошей до хорошей.

Полистирол

По сравнению с полиметилметакрилатом или другими термо­ пластами полистирол относительно трудно обрабатывается реза­ нием. Однако при правильном выборе режимов резания можно обеспечить успешную его обработку.

53

Стружка, образующаяся в процессе резания полистирола, сходна со стружкой, снимаемой при обработке полиметилмета­ крилата; с уменьшением глубины резания она приобретает форму туго свернутой спирали, а при отрицательном переднем угле становится элементной.

Типы стружки полистирола, снятые с помощью скоростной восьмимиллиметровой кинокамеры, показаны на рис. 61. При обработке резцом с передним углом в интервале от 0 до 20° наблю­ дается образование непрерывной стружки скалывания (см. рис. 54, а). Однако она становится прерывистой с трещинами, когда глубина резания слишком большая или велик положитель­ ный передний угол резца (см. рис. 54, б). Если же обработку вести резцом, у которого слишком велик отрицательный передний угол, непрерывная стружка переходит в прерывистую сложную скалывания (см. рис. 54, в).

Сила резания Рг уменьшается при переходе от отрицательного переднего угла к положительному; составляющая Ру уменьшается, когда передний угол становится положительным (рис. 62, а, б). Резец с отрицательным передним углом в процессе резания сжи­ мает обрабатываемый материал, в то время как резец с положи­ тельным передним углом растягивает его (рис. 63). Значения критического переднего угла, которые определяются по зависимо­ стям, приведенным на рис. 62, уменьшаются с увеличением глу­ бины резания:

Как показано на рис. 64, непрерывная стружка образуется при значениях переднего угла, лежащих в интервале 0—20°, и обычно получается, когда глубина и скорость резания умень­ шаются, а температура повышается.

Оптимальные режимы резания полистирола: скорость резания меньше 1 м/мин, глубина резания меньше 0,3 мм и передний угол резца в пределах от — 10 до +30°. Прерывистая стружка с тре­ щинами образуется при более высоких скоростях резания. Следо­ вательно, при обработке полистирола глубину и скорость резания надо выбирать возможно более малыми.

Зона образования непрерывной стружки при обработке поли­ стирола ограничена. Поэтому обрабатываемость полистирола может быть оценена только как удовлетворительная (наихудшая по сравнению с другими термопластами), несмотря на малые зна­ чения удельной силы резания.

При обработке резанием может происходить оплавление, растрескивание и выкрашивание полистирола. Так как оплавле­ ние вызывается образующимся теплом, следует выбирать макси­ мально допустимую глубину резания на зуб (режущую кромку) и применять охлаждающую жидкость. Если жидкость не соответ­ ствует требованиям процесса, полистирол может растрескиваться

5 4

Рис. 62. Зависимость между силами резания р z и р , передним углом резца и глубиной резания при обработке полистирола (у — 0,8 м/мин)

5кгс

56

после обработки. Однако трещины могут появляться и в том слу­ чае, когда глубина резания на зуб становится слишком большой. Вследствие вибрации обрабатываемой детали может происходить выкрашивание материала. Следовательно, целесообразно исполь­ зовать соответствующие зажимные устройства типа цанг или ре­ зиновые прокладки при зажиме.

Сополимеры стирола

Модифицированные полистиролы с повышенными ударопроч­ ностью и теплостойкостью широко применят в машиностроении. Обычно это сополимеры стирола с акрилонитрилом и бутадиеном. Пластмасса AS является сополимером акрилонитрила и стирола, a ABS представляет собой смесь акрилонитрила, бутадиена и сти­ рола. Три вида пластмассы (ABS-L, ABS-M, ABS-H) с различной ударопрочностью испытывали с целью определения их характе­ ристик в условиях ортогонального резания. (Буквы L, М и Н означают соответственно низкая, средняя и высокая ударопроч­ ность).

При обработке пластмассы AS резцами с передним углом от —20 до +40°, со скоростью резания 0,4—400 м/мин и глуби­ ной резания от 0,013 до 0,105 мм образуется стружка пяти типов: непрерывная скалывания, простая прерывистая скалывания, сложная прерывистая скалывания, прерывистая с трещинами и прерывистая оплавленная. Стружка последнего типа получается под воздействием тепла, возникающего в процессе резания, хотя по существу она прерывистая. Непрерывная стружка при обра­ ботке пластмассы AS образуется при низких скоростях резания или малой глубине резания, если скорость резания увеличивается. При больших положительных передних углах наблюдается пре­ рывистая с трещинами стружка, особенно когда резание произво­ дится с завышенными глубиной и скоростью резания. Оплавлен­ ная стружка образуется обычно, когда работают резцом с отри­ цательным передним углом при относительно малой глубине ре­ зания. Это можно объяснить тем, что на единицу объема срезаемой стружки приходится затрачивать большое количество работы.

Такая же стружка встречается и при резании пластмассы ABS-L- Однако прерывистая стружка образуется в более узком интервале режимов резания, чем при обработке пластмассы AS. Напротив, при резании пластмасс ABS-М и ABS-Н образуется только непрерывная скалывания и оплавленная стружка, причем последняя только при обработке с большой скоростью резания (400 м/мин) резцом с передним углом у = — 20°.

Сила резания в процессе обработки пластмасс AS и ABS изме­ няется в зависимости от режимов резания так же, как и при обработке других пластмасс.

На рис. 65 показана зависимость составляющих сил резания Ру (штриховые линии) и Рг (сплошные линии) от глубины

57

резания при обработке сополимеров стирола. При этих условиях резания всегда образуется непрерывная стружка. Силы резания возрастают почти в прямой пропорциональности к глубине реза­ ния. Разница в величине сил резания, наблюдающихся при обра­ ботке пластмасс AS, ABS-L, ABS-M, ABS-H, невелика. При обра­ ботке этих же пластмасс резцами с передним углом 40 и 20° и ско­ ростью резания соответственно 400 и 150 м/мин сила резания

в случае обработки пластмасс AS и ABS подобна зависимости для других термопластов при образовании непрерывной стружки. Однако если получается прерывистая стружка, то зависимости подобны наблюдающимся при резании ацеталя (см. рис. 102). Влияние скорости резания на силы резания при обработке сополи­ меров невелико.

При обработке пластмасс AS и ABS существует критический передний угол, который изменяется в зависимости от глубины резания и скорости резания (табл. 9).

На рис. 66 указаны типы стружки сополимеров стирола при различных условиях обработки. Согласно приведенным данным

58

Типы стружки

онепрерывная скалывания

апростая прерывистая скалывания

□сложная прерывистая скалывания

■прерывистая оплавленная

л прерывистая с трещинами

Рис. 66. Типы стружки, образующейся в процессе резания сополимеров сти­ рола типа AS и ABS. в зависимости от глубины резания, скорости резания и переднего угла резца

59

образование прерывистой стружки (см. темные знаки) при опреде­ ленных режимах резания наименее характерно для пластмасс ABS-М и ABS-H и наиболее характерно для AS; в последнем случае тенденция к образованию прерывистой стружки стано­ вится особенно ясной при увеличении глубины резания и скорости резания. Однако если резание производится резцом с отрицатель­ ным передним углом при малой глубине резания, стружка опла­ вляется вследствие образования избыточного тепла.

Рис. 67. Зависимость процентного отношения количества непрерывной стружки и общего количества всей образую­ щейся стружки от скорости резания для сополимеров сти­ рола

Удельные силы резания при обработке сополимеров четырех видов мало отличаются друг от друга; абсолютные значения не сопоставимы с характеристиками других пластмасс, они лежат в диапазоне значений для поликарбоната и полипропилена, если определены при одинаковых режимах резания.

На рис. 67 представлена зависимость отношения количества непрерывной стружки и общего количества всех видов стружек,

60