Механическая обработка изделий из пластмасс

Механическая обработка изделий из пластмасс

Министерство образования и науки Украины

ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет»

Кафедра переработки пластмасс и фото-, нано- и полиграфических материалов

Курсовая работа

по дисциплине: «Спецтехнология переработки полимерных материалов»

Механическая обработка изделий из пластмасс

Выполнила: ст. гр.4-ППт-12

Бездетная И.В.

Проверил: доц. Баштаник П.И.

Днепропетровск, 2013

1. Особенности обработки пластмасс

Обработка необходима в основном для придания детали надлежащего внешнего вида, изменения конфигурации, полученной в процессе формообразования, получения более точных ответственных размеров.

Механическая обработка, как правило, применяется в тех случаях, когда требуется изготовить изделия сложной формы, трудно поддающиеся прессованию, например: шестерни, детали подшипников, панели, корпуса различных механизмов и др.; а также в случаях, когда партия заказа невелика и изготовление литьевой формы или пресс-формы экономически нерационально, или когда выполнение какого-либо изделия или его части в пресс-форме невозможно.

Выбор вида обработки зависит от конструкции и назначения детали, конструкции формующего инструмента, характера технологического процесса и др.

На процесс механической обработки деталей из пластмасс и др. материалов влияет множество факторов, главными из которых являются: станок - тип, размеры, мощность, состояние; режущий инструмент - его конструкция и размеры, состояние, материал и геометрия режущей части; режимы резания - скорость и глубина резания, подача, количество проходов; форма, размеры и жесткость обрабатываемой детали.

Особенности структуры и физико-механических свойств пластмасс существенно отличают их механическую обработку от аналогичной обработки металлов.

Низкие плотность и твёрдость, невысокая теплостойкость, крайне низкая теплопроводность, высокое сопротивление воздействию вибраций, интенсивное истирающее воздействие на режущий инструмент - всё это необходимо учитывать при назначении режимов резания и выборе геометрических параметров инструмента.

2. Механическое разрезание пластмасс

.1 Разрезание приводными ножницами

Такой способ применяется в основном для разрезания листовых термопластов и реактопластов. При производстве таких пластмасс в виде непрерывных лент применяются специальные устройства. Листы определенного размера можно получать за счет прерывистого вертикального движения (типа ножниц) или вращения режущего элемента.

Рис. Схема устройства ротационной синхронной резки пластмасс

Обработка путём вращения режущего элемента обеспечивает наибольшую производительность по сравнению с применением устройств, имеющих конструкцию ножниц. Наиболее эффективным является так называемое ротационное синхронное поперечное разрезание. На рис.1 показана схема устройства для поперечного разрезания пластика.

Для обеспечения разрезания полотна пластика определенной длины L скорость движения материала к режущему элементу должна быть равномерной. Тогда можно записать уравнение

=v/n

где v - скорость движения полотна пластика, м/мин;- число разрезов по длине полотна пластика в минуту.

Для безукоризненности процесса разрезания пластика необходима синхронность движения ножа и ленты.

Рис. Схема взаимного расположения верхнего нижнего ножей

Для пояснения конструкции ножей рассмотрим расположение их в устройстве для поперечной резки листов пластика (рис.2). Данная схема наглядно показывает необходимые условия для безукоризненной синхронизации движения ножей и верхнего и нижнего ножей полотна пластика. Причем расположение ножей, верхнего и нижнего, должно быть таким, чтобы создавался принцип разрезания ножницами на всей длине разреза. Оба ножа, и особенно их режущие кромки, должны быть расположены относительно друг друга так, чтобы во время процесса резания ножи прокатывались друг по другу без обгона. Добиться исполнения такого условия довольУстановлено, что при алмазной обработке (например, по сравнению с резкой стальными фрезами) производительность процесса повышается до 10 раз, уменьшается количество отходов, а стойкость инструмента увеличивается в 2500 раз.

Во время интенсивной обработки стеклопластиков алмазный инструмент способен противостоять абразивному действию стекловолокон.

Установлено, что с увеличением высоты выступания алмазных зёрен (от 5 до 50 мкм) температура значительно снижается. При дальнейшем увеличении высоты выступания зёрен (до 60 мкм) её изменение незначительно.

При обработке стеклопластиков алмазными отрезными кругами необходимо периодически вскрывать зерна с тем, чтобы высота зёрен над связкой находилась в пределах 40-60 мкм.

Как видно требуется сравнительно небольшое усилие резания для разрезания пластмасс при допустимых скоростях резания в случаях применения алмазного инструмента с охлаждением.но трудно.

.2 Разрезание абразивным инструментом

Одним из эффективных методов разрезания различных пластмасс является разрезание с помощью абразивных кругов, обеспечивающих высокую производительность и качество обработанных поверхностей.

Хороший результат даёт абразив из крошки твёрдого сплава, пригодный для прорезания пазов, снятия облоя и обработки плоскостей при n=200-3000 об/мин.

Заслуживает внимания конструкция абразивного круга, обеспечивающая отвод теплоты. Такой абразивный круг предназначен в основном для резки термопластов любых видов, когда особенно интенсивно требуется отводить теплоту во избежание коробления обрабатываемого материала. По производительности он во много раз превосходит круги других конструкций.

Абразивные круги применяются для разрезания стержней, трубок и других профилей из пластмасс; при этом обеспечивается хорошее качество разреза. Получаемая незначительная шероховатость говорит о практической приемлемости полученной продукции и об отсутствии необходимости в дальнейшей обработке.

Однако абразивная обработка требует обильного охлаждения, что, конечно, в ряде случаев ограничивает применение абразивного инструмента. Применение охлаждающе-омывающей жидкости при разрезании пластмасс абразивным инструментом является необходимым условием, предупреждающим засаливание круга и выход из его строя. В качестве охлаждающей жидкости применяется вода. Расход воды составляет около 3 л/мин, что вполне достаточно для захватывания абразивной пыли и очистки пор.

Обработка пластмасс абразивным инструментом имеет некоторые преимущества по сравнению, например, с обработкой дисковыми пилами. В начальной стадии поверхность абразивных зерен покрыта цементирующей связкой, поэтому с обрабатываемой пластмассой кроме режущих граней абразивных зерен соприкасается еще и цементирующая связка, что вызывает дополнительно довольно большое трение. По мере исчезновение слоя цементирующей связки и выпадения изношенных абразивных зерен обнажаются новые зерна с острыми режущими гранями, т.е. происходитпроцесс самозатачивания круга.

.3 Разрезание дисковыми фрезами

Разрезание пластмасс дисковыми фрезами производится на горизонтально-фрезерных станках. Диаметр фрез D=200-300 мм, толщина b=3-5 мм, а скорость резания, например винипласта, v=600-1000 м/мин.

Для разрезания пластмасс обычно применяют стандартные дисковые фрезы. По сравнению с аналогичной обработкой металлов стружка, получающаяся при разрезании пластмассы, более интенсивно забивает пространство между зубьями. Поэтому с целью лучшего размещения стружки рекомендуется через каждые 4-5 зубьев фрезы один зуб сошлифовать. Дисковые фрезы, оснащенные пластинами из твёрдых сплавов, обладают более высокой износостойкостью и позволяют производить o6работк пластмасс с более высокими скоростями резания. Разрезание (фрезерование) дисковыми фрезами имеет много общего с операцией разрезания дисковыми пилами. Однако этот вид обработки более производителен и обеспечивает более высокое качество разреза. Разрезание дисковыми фрезами широко используется при обработке слоистых армированных пластиков, таких как гетинакс, текстолит, стеклопластик, ДБСП и др.

Для разрезания пластмасс на хлопчатобумажной основе (текстолиты) и основе из стеклоткани (стеклопластики) применяются дисковые фрезы с остроконечными зубьями, расположенными под углом 20-55° к оси фрезы.

Если дисковые фрезы имеют зубья без развода, то при разрезании, например, органического стекла, винипласта, фторопласта, полистирола и т.п. возникает большое трение торцов фрезы о материал, что может привести к перегреву и преждевременному выходу фрезы из строя. Поэтому лучше применять фрезы с разведенными зубьями, например фрезы со вставными ножами из твердого сплава. Для уменьшения нагревания обработку следует вести на больших скоростях при сравнительно небольших подачах. При необходимости дополнительного охлаждения может применяться сжатый воздух или эмульсия, в. зависимости от обрабатываемой пластмассы.

При разрезании листовых термопластов на основе полимеров винилхлорида, фторопласта, целлюлозы, а также слоистых армированных пластиков, включая стеклопластик, следует применять фрезы, оснащенные пластинками из твёрдого сплава. Дисковые фрезы из быстрорежущей стали имеют очень небольшую стойкость, так как при обработке этих материалов интенсивно изнашиваются главные и вспомогательные режущие грани зубьев фрез.

Применение алмазной заточки повышает стойкость фрез и позволяет резко сократить такой характерный брак, как сколы, расслоения и вырывы на обрабатываемых поверхностях.

Стойкость дисковой фрезы может определяться как зависимость от скорости резания, подачи и толщины разрезаемых изделий.

Для всех случаев применения дисковых фрез стойкость их может достигать 90-120 мин.

.4 Разрезание ленточными пилами

Ленточными пилами можно разрезать пластмассы значительно большей толщины, чем дисковыми, и, кроме того, контур разрезания в данном случае не ограничивается только прямой линией, а может быть криволинейным. Ленточные пилы наиболее эффективны для разрезания пластмасс при толщине более 25мм.

Ленточные пилы для разрезания пластмасс удобны тем, что хорошо отводят тепло от зоны резания по сравнению, например, с дисковыми пилами. Для продолжительной работы более экономично использовать ленточные пилы для разрезания металла, так как они обладают более высокой стойкостью по сравнению с ленточными пилами, применяемыми для разрезания дерева.]

Полотна ленточных пил выбирают в зависимости от требований к качеству и виду разреза. Широкие полотна как более жесткие применяются для получения длинных, прямых разрезов. Так, например, для разрезания длинных листов или заготовок толщиной свыше 25 мм можно использовать с шириной полотна 22 - 28 мм. При этом скорость резания должна быть в пределах 300 - 450 м/мин. Существует несколько видов ленточных пил. На рис.1 показаны типовые профили зубьев некоторых из них: ленточная пила с задней заточкой зубьев (рис.1, а) используется при повышенных скоростях резания, однако, для разрезания пластмасс применяется редко из-за малой стойкости наиболее распространенным видом ленточной пилы является пила с зубьями елочного типа (рис.1, б); ленточная пила с большим шагом зубьев и широкими впадинами (рис.) обеспечивает хороший выброс опилок и уменьшает тепловыделение, что позволяет разрезать пластмассы при повышенных скоростях.

Рис. Типовые профили зубьев ленточных пил: а - с задней заточкой; б - ёлочного типа; в - с большим шагом зубьев и широкими впадинами

Ленточные пилы рекомендуется применять для разрезания особо толстых плит, для получения деталей (заготовок) сравнительно произвольного очертания, а также в случаях, когда не требуется большой точности обработки и не предъявляется особых требований к шероховатости поверхности среза.

При выборе толщины полотна пилы желательно учитывать следующее: если толщина листа составляет 10мм, то полотно пилы должно иметь толщину не менее 2мм; для листа толщиной 30 мм (или нескольких сложенных в кипу листов меньшей толщины) толщина полотна должна быть не менее 6 мм.

.5 Разрезание дисковыми пилами

Дисковыми пилами производят только прямую разрезку, при этом получается более качественный срез, чем, например, при разрезании ленточной пилой.

Листовые термопласты толщиной 3-15мм разрезаются дисковыми пилами диаметром 150-350мм, толщиной 2-5мм и шагом зубьев 2-8мм. Частота вращения дисковых пил обычно составляет 2000-3000об/мин. Посадка дисковой пилы на шпиндель станка или вал электродвигателя должна быть плотной. Биение диска пилы недопустимо, так как приводит к неровностям поверхности среза и выбоинам в готовом изделии или заготовке.

Дисковые пилы при работе рекомендуется смазывать маслом или охлаждать струёй сжатого воздуха.

Рис. Дисковая пила со сложным профилем зубьев

На рис. показана конструкция дисковой пилы со сложным профилем зубьев.

Дисковая пила должна быть острозаточенной. При непрерывной работе заточку пил следует производить через каждые 30-40мин работы, что обеспечивает хорошее качество среза.

Хорошее качество поверхности разреза слоистых армированных реактопластов получается при использовании дисковых пил, предназначенных для разрезания древесины. При разрезании листовых термопластов дисковыми пилами обрабатываемый лист укладывается на стол станка, покрытый, например, байкой или фланелью. Лист термопласта должен быть хорошо прижат к столу, так как из-за возможной вибрации грани разреза могут растрескиваться.

Дисковые пилы применяются для разрезания и таких пластмасс как, например, полиэтилен, винипласт, полистирол, целлулоид, фибра, фибролит и др.

Во всех случаях использования дисковых пил рекомендуется для хорошего удаления стружки через каждые 4-5 зубьев делать кольцевые выемки. Для уменьшения разогрева пластмассы торцы дисковой пилы должны быть хорошо отшлифованы.

Дисковыми пилами можно разрезать пластмассы и большей толщины (например, до 25-30мм) при допуске по длине и ширине от ±1,5 до ±0,15мм в зависимости от длины разреза.

Обработку дисковыми пилами деталей из слоистых армированных реактопластов типа стеклопластиков (при высоких требованиях к чистоте поверхности в месте разрезания) производить не рекомендуется, так как дисковые пилы при окружных скоростях более 600 м/мин быстро выходят из строя.

.6 Разрезание струями жидкости высокого давления

В настоящее время широкое применение в различных отраслях промышленности находят способы обработки и разделения твердого тела на части потоками энергии от различных энергоисточников: обработка ультразвуковая и электроэрозионная; при помощи плазменных и лазерных установок; в магнитном поле ферромагнитными порошками; обработка и разделение материалов абразивно-жидкостными струями; разрушение и разрезание различных твёрдых тел гидроструями.

Перечисленные методы эффективно применяются при обработке материалов любой твёрдости, вязкости, хрупкости и химической активности, не требуют применения инструмента из более твердого материала, чем материал обрабатываемого изделия, при обработке нет жёсткой замкнутой цепи в системе СПИД, что повышает качество и точность обработки.

Некоторые из указанных способов используются и для обработки полимерных материалов. Например, применение ультразвука для разрезания полимеров дает хорошие результаты (повышается производительность) при получении фигурных профилей любой сложности, но при прямолинейном разрезании производительность намного ниже, чем при использовании дисковых пил и фрез.

Исследования показали, что тонкими струями жидкости (диаметром 0,1-0,3 мм) высокого давления (более 1000 кгс/см2) возможно качественное и производительное разрезание различных листовых пластиков.

Разрезание листовых полимерных материалов тонкими струями жидкости высокого давления является сложным гидродинамическим процессом. Для того, чтобы процесс гидравлического разрушения протекал эффективно, производительно и с наименьшими энергетическими затратами, необходимо правильно выбрать параметры струи жидкости, которые зависят от давления истечения и диаметра сопла.

Установлено, что скорость струи убывает как по оси с удалением от сопла, так и в поперечном сечении от центра к периферии, сохраняя своё первоначальное значение в нераспавшемся участке струи. Это происходит потому, что напорный поток жидкости, покинув сопло, попадает в воздух, т.е. в среду, плотность которой в 800 раз меньше плотности вещества струи (воды).

В настоящее время широкое применение в различных отраслях промышленности находят способы обработки и разделения твердого тела на части потоками энергии от различных энергоисточников: обработка ультразвуковая и электроэрозионная; при помощи плазменных и лазерных установок; в магнитном поле ферромагнитными порошками; обработка и разделение материалов абразивно-жидкостными струями; разрушение и разрезание различных твёрдых тел гидроструями.

Перечисленные методы эффективно применяются при обработке материалов любой твёрдости, вязкости, хрупкости и химической активности, не требуют применения инструмента из более твердого материала, чем материал обрабатываемого изделия, при обработке нет жёсткой замкнутой цепи в системе СПИД, что повышает качество и точность обработки.

Некоторые из указанных способов используются и для обработки полимерных материалов. Например, применение ультразвука для разрезания полимеров дает хорошие результаты (повышается производительность) при получении фигурных профилей любой сложности, но при прямолинейном разрезании производительность намного ниже, чем при использовании дисковых пил и фрез.

Исследования показали, что тонкими струями жидкости (диаметром 0,1-0,3 мм) высокого давления (более 1000 кгс/см2) возможно качественное и производительное разрезание различных листовых пластиков.

Разрезание листовых полимерных материалов тонкими струями жидкости высокого давления является сложным гидродинамическим процессом. Для того, чтобы процесс гидравлического разрушения протекал эффективно, производительно и с наименьшими энергетическими затратами, необходимо правильно выбрать параметры струи жидкости, которые зависят от давления истечения и диаметра сопла.

Установлено, что скорость струи убывает как по оси с удалением от сопла, так и в поперечном сечении от центра к периферии, сохраняя своё первоначальное значение в нераспавшемся участке струи. Это происходит потому, что напорный поток жидкости, покинув сопло, попадает в воздух, т.е. в среду, плотность которой в 800 раз меньше плотности вещества струи (воды).

Рис. Схема резания листового пластика струёй жидкости высокого давления и параметры процесса

Под действием турбулентных пульсации внутри струи и в результате взаимодействия с окружающей средой на поверхности струи образуются неровности в виде волн. По мере удаления от сопла взаимный обмен массами между струей и окружающей средой увеличивается, что приводит к появлению разрывов в структуре струи и её расширению. Насыщение струи воздухом (аэрация) начинается с её поверхности и постепенно проникает внутрь струи. В струе выделяется сплошное ядро потока жидкости с постоянной скоростью движения, равной скорости истечения из сопла. Диаметр этого ядра по мере удаления от сопла уменьшается до нуля. Участок струи, в пределах которого сохраняется ядро сплошного нерасплывшегося потока, называется начальным. В начальном участке осевой напор, скорость и плотность струи не изменяются.

За пределами начального участка струи осевые продольные скорости и динамическое давление постепенно уменьшаются по гиперболической зависимости в результате расширения и распада струи. Вследствие этого принято считать основным рабочим участком струи такое расстояние от сопла, на котором ещё не происходит полный разрыв потока жидкости по её сечению на отдельные части.

Длина начального участка струи зависит от многих факторов, среди которых наиболee важными являются исходные параметры струи (давление истечения, диаметр сопла), конструктивные особенности сопла и чистота обработки его внутренней поверхности.

Очевидно, что эффективность процесса гидрообработки пластмасс, помимо указанных факторов (давления истечения, диаметра сопла и расстояния между соплом и обрабатываемым материалом), зависит также от физико-механических свойств обрабатываемого материала σр, его толщины h, ширины обработки B и величины подачи материала относительно струи s. Следовательно, в более общей постановке вопроса эффективность процесса гидрорезания является функцией трёх групп переменных величин.

К первой группе относятся величины, характеризующие энергетические параметры струи - давление истечения, диаметр сопла и расстояние между соплом и обрабатываемым материалом. Ко второй группе относятся физико-механические свойства обрабатываемого материала, характеризующие сопротивляемость материала разрушению; Третья группа величин определяет объём разрушенного в зоне резания материала в единицу времени. К ним относятся: скорость перемещения материала относительно струи (подача), толщина обрабатываемого материала и ширина реза.

Следует отметить, что с увеличением давления истечения струи и уменьшением диаметра сопла производительность процесса гидрорезания увеличивается, а шероховатость обработанной поверхности уменьшается.

Стружка, полученная в результате гидрорезания пластмасс, представляет собой мукообразную массу с размером частиц от 0,001 до 0,04 мм.

На производительность и качество обработанной поверхности большое влияние при гидрорезании оказывает расстояние между соплом и обрабатываемым материалом.

При резании листовых пластмасс двумя струями эмульсии с начальным диаметром 0,12 мм и расположенными друг за другом в направлении подачи производительность процесса увеличивается по сравнению с использованием одной струи того же диаметра: при разрезании винипласта - в 1,8.раза; при разрезании гетинакса - в 1,72 раза; при разрезании стеклопластика CBAM - в 1,67 раза. Т.е. производительность процесса не повышается даже в два раза, в то время как энергетические затраты на формирование двух струй возрастают вдвое.

Качество обработанной поверхности при разрезании пластмасс соплом с двумя отверстиями не удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к данным материалам.

Наиболее эффективными при гидрорезании листовых пластмасс являются струи малых диаметров (dc=0,1-0,3 мм) и высоких давлений (р≥1000 кгс/см2). Однако струи таких параметров являются еще малоизученной областью гидродинамики.

При резании наполненных полимеров тонкими струями жидкости высокого давления вследствие локализации разрушающих напряжений в малых объёмах и за счёт большой скорости приложения нагрузки (более 500 м/с) от основной массы материала отрываются мельчайшие частицы размерами в несколько микрометров. Эти частицы соизмеримы, например, с диаметральными размерами стекловолокна, и, следовательно, струя жидкости при разрезании преодолевает сопротивление разрушению не целой композиции, а отдельных её частей. Известно, что прочностные характеристики составных частей наполненных полимеров значительно ниже, чем композиции в целом.

С ростом предела прочности материала на разрыв при постоянных энергетических параметрах струи энергоемкость процесса увеличивается вследствие снижения полезной площади обработанной поверхности. С увеличением прочности разрушаемого материала работа, идущая на разрушение единицы объема, увеличивается, что и вызывает снижение величины подачи и увеличение энергоёмкости процесса.

Время разрушения материала в зоне резания возрастает значительно быстрее толщины, так как за время восстановления кинетической энергии рабочих участков струи и разрушающего продвижения струи вглубь материала лист пластика успевает пройти в радиальном направлении (относительно струи) определённое расстояние. Это влечёт за собой увеличение объёма разрушенного материала в единицу времени и требует уменьшения подачи, увеличивая энергоёмкость.

Промышленное применение высоконапорных струй жидкости для разрезания различных полимерных материалов небольшой толщины даёт возможность полностью механизировать и автоматизировать процесс обработки; исключить из технологического цикла механический режущий инструмент, режущие кромки которого непрерывно изнашиваются, и освободить обслуживающий персонал, связанный с изготовлением и переточкой инструмента; повысить качество обработки и снизить отходы материала в стружку; значительно снизить шум и полностью ликвидировать запыленность рабочего места; вырезать изделия из пластмасс фигурного профиля различных размеров.

.7 Разрезание алмазным инструментом

Установлено, что при алмазной обработке (например, по сравнению с резкой стальными фрезами) производительность процесса повышается до 10 раз, уменьшается количество отходов, а стойкость инструмента увеличивается в 2500 раз.

Во время интенсивной обработки стеклопластиков алмазный инструмент способен противостоять абразивному действию стекловолокон.

Установлено, что с увеличением высоты выступания алмазных зёрен (от 5 до 50 мкм) температура значительно снижается. При дальнейшем увеличении высоты выступания зёрен (до 60 мкм) её изменение незначительно.

При обработке стеклопластиков алмазными отрезными кругами необходимо периодически вскрывать зерна с тем, чтобы высота зёрен над связкой находилась в пределах 40-60 мкм.

Как видно требуется сравнительно небольшое усилие резания для разрезания пластмасс при допустимых скоростях резания в случаях применения алмазного инструмента с охлаждением.

3. Точение

.1 Точение стеклопластиков алмазными резцами

С целью повышения производительности труда и обеспечения высокого качества обработанной поверхности при обработке стеклопластиков следует применять алмазные резцы.

Для получения шероховатости поверхности V5 - V6 вводится операция тонкого алмазного точения, которая ведётся с малыми сечениями среза t=0,65  0,3 мм при большой скорости резания v =700 - 1000 м/мин и подаче s=0,01 - 0,06 мм/об.

Стойкость алмазных резцов при оптимальном износе 0,14 - 0,16 ммбольшe, чем стойкость резцов, оснащённых пластиками твёрдого cплава, в 20 раз, что способствует увеличению длительности работы без подналадок и обеспечивает большую точность обработанных изделий.

Использование алмазных резцов позволяет не только повысить качество обработанной поверхности, но и значительно повысить производительность труда при точении стеклопластиков.

Рис. Сборный алмазный резец: 1 - корпус, 2 - накладной прижим, 3 - винт, 4 - режущая вставка, 5- алмазное зерно

Точение стеклопластиков алмазными резцами производится с глубиной резания до 0,9 от величины максимального вылета зерна алмаза из державки резца, что позволяет вести обработку на глубинах до 1,5 мм резцами с зерном алмаза 0,8-1,0 карат.

При точении алмазными резцами следует помнить о том, что температура в зоне резания при обработке стеклопластиков не должна превышать 650 °С, так как при этой температуре и выше режущие свойства алмаза снижаются, а при температуре свыше 800 °С алмаз постепенно превращается в графит или аморфный углерод.

Алмазный инструмент рекомендуется также использовать для точения и других реактопластов при длительных режимах работы с целью обеспечения стабильности размеров.

.2 Точение реактопластов

Технологический процесс токарной обработки термореактивных материалов примерно соответствует технологическому процессу обработки термопластов, однако ввиду специфики их строения и структуры имеет свои особенности.

Производительность процесса токарной обработки во многом зависит от выбора режимов резания, т. е. скорости, подачи и глубины резания. Скорость резания в большей степени, чем другие технологические факторы процесса, способствует интенсивному износу режущего инструмента, что вызывает ухудшение качества обработки. В зависимости от марки обрабатываемого пластика скорость резания принимается в широких пределах: от 20 м/мин при точении стеклопластика дo 800 м/мин при обработает текстолита.

Повышение скорости резания увеличивает работу трения и упругих деформаций в единицу времени при практически неизменной теплопроводности инструмента и обрабатываемого материала и вызывает увеличение температуры в зоне резания, что повышает интенсивность износа режущей кромки и приводит к термодеструкции полимера. С повышением температуры поверхностного слоя выше температуры деструкции при обработке стеклопластиков увеличивается их истирающая способность, так как деструкция связующего приводит к интенсификации окислительного износа и к увеличению абразивных свойств наполнителя.

Подача и глубина резания оказывают меньшее влияние на стойкость резцов при точении реактопластов.

Увеличение подачи сопровождается повышением давления на единицу длины режущего лезвия, вследствие чего возрастает сила резания и, следовательно, интенсивность износа резца. В то же время длина пути трения режущей кромки, приходящейся на единицу веса снятого материала, изменяется обратно пропорционально подаче, в силу этого с увеличением подачи износ уменьшается. Таким образом, изменение подачи характеризуется суммарным влиянием на стойкость резца силы резания и пути трения, которые в незначительной степени компенсируют друг друга.

Изменение глубины резания характеризуется постоянным давлением на единицу длины режущего лезвия. При этом пропорционально глубине резания изменяются активная длина режущей кромки, площадь среза, площадь контакта трущихся пар и силы резаний.

При увеличении глубины резания от 1,5 до 4 мм удельный весовой износ резцов остаётся постоянным. Однако следует учитывать, что увеличение глубины резания вызывает снижение частоты обрабатываемой поверхности.

Для определения наивыгоднейшей скорости резания можно воспользоваться формулой:

=Cv/(Txt ys2)*KTvKCv

где Cv, x, y ,z - эмпирические коэффициенты; KTv, KCv - поправочные коэффициенты.

Следует отметить, что слоистые пластики являются упругими, а не жёсткими материалами, поэтому все допуски на обработку необходимо задавать с учётом упругости пластмасс, а также в зависимости от конечного применения обрабатываемой детали.

Наибольшие трудности возникают при точении слоистых пластиков со стекловолокнистым и асбестовым наполнителем. При токарной обработке этих материалов из-за наличия твёрдых составляющих (стекловолокна) и высокой абразивности стеклопластиков повышается температура в зоне резания, увеличивается износ инструмента, уменьшается точность размеров детали, ухудшается чистота обработанной поверхности.

Широко используемые быстрорежущие стали для обработки термопластичных и термореактивных пластмасс с органическими наполнителями оказались практически непригодными для обработки стеклопластиков, а инструменты с распространёнными при точении металлов пластинками твёрдого сплава Т15К6 и Т5К10 - малоэффективными.

По данным исследований режущих свойств твёрдых сплавов при точении стеклопластиков наибольшей стойкостью обладают твёрдые сплавы группы ВК с минимальным содержанием кобальта.

Однако эти сплавы обладают повышенной хрупкостью и весьма чувствительны к ударам и вибрациям, что порождает определённые трудности при заточке и эксплуатации инструмента. В связи с этим резцы, оснащённые таким сплавом, рекомендуется использовать для чистовой и получистовой обработки пластмасс. Черновую обработку следует производить резцами ВК6М.

Наибольшую стойкость при обработке стеклопластиков показывают резцы с малыми углами заострения и большими задними углами, так как с уменьшением угла заострения уменьшается величина радиуса округления режущей кромки, а большие значения задних углов уменьшают последействие обрабатываемого материала.

Применение рекомендованных марок твёрдых сплавов для режущего инструмента и геометрических параметров его режущей части позволяет в 1,5 - 2 раза повысить стойкость резцов, значительно улучшить качество поверхности и обеспечить более высoкую производительность обработки.

Производительность токарной обработки стеклопластиков в значительной степени зависит от требований к качеству обработанной поверхности, так как с увеличением износа инструмента качество обработанной поверхности ухудшается настолько интенсивно, что учёт износа приобретает первостепенное значение. С увеличением износа резца увеличивается шероховатость обработанной поверхности, появляются сколы, отслоения, прижоги. Характерным при этом является то, что механические разрушения обработанной поверхности наступают при меньших величинах износа резца, чем термические.

Существенное влияниe на обрабатываемость стеклопластиков оказывает состав наполнителя и метод изготовления.

Влияние методов изготовления на обрабатываемость объясняется различной степенью плотности материала в стеклопластиках и различными прочностными характеристиками.

При точении реактопластов для снижения температуры в зоне резания и повышения стойкости резца желательно применять смазочно-охлаждающие жидкости.

Для удаления вредных для здоровья обслуживающего персонала стружки, пыли и газов при резании реактопластов необходимо применять пылеотсасывающие устройства.

фрезерование стеклопластик метчик зенкерование

3.3 Точение изделий из пластмасс

Для изготовления пластмассовых изделие, имеющих форму тел вращения: деталей из труб, блоков, стержней заготовок шестерен, втулок, вкладышей подшипников скольжения, шкивов, колец, прокладок, пробок и т.д., применяется токарная обработка. Операция точения имеет до сих пор большое распространение, несмотря на то, что при точении в отдельных случаях получается значительное количество отходов в виде стружки (до 60%).

Токарная обработка пластмасс производится как на стандартных универсальных металлорежущих станках, так и на специальном высокопроизводительном полуавтоматическом и автоматическом оборудовании.

Более низкая плотность и меньшая прочность на сдвиг и на срез пластмасс по сравнению с металлами обусловливают при точении небольшие силы резания и малую потребную мощность даже при относительно больших сечениях стружки. Поэтому при резании полимеров в единичном и мелкосерийном производствах используется лёгкое оборудование с большим диапазоном скоростей, бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя и продольных подач, оснащённое устройствами для быстрого разгона и торможения.

Для точения прутковых или стержневых литых заготовок и цилиндрических деталей из пластмасс применяются простые токарные станки с цанговым креплением заготовки и набором зажимных цанг различных конструкций.

При массовом выпуске изделий из пластмасс точение осуществляется на прутковых токарно-револьверных полуавтоматах и автоматах и специальном автоматическом оборудовании.

Применяется также и специальное однооперационное оборудование типа токарно-лущильных станков для получения бесконечной ленты-плёнки из цилиндрической заготовки. Такие станки первоначально применялись для получения целлулоидной пленки или тонкого листа.

Цилиндрический блок заготовки зажимается в центрах станка и приводится во вращение шпинделем передней бабки. На перпендикулярном к оси блока столе монтируется суппорт с ножевым резцом. Для сохранения постоянной скорости резания при уменьшающемся диаметре заготовки число оборотов шпинделя должно непрерывно увеличиваться. При постоянстве скорости резания достигается постоянство усилия резания, обеспечивающее высокую точность толщины плёнки. Для этой цели в кинематическую цепь привода шпинделя встроен автоматический вариатор скорости. Срезаемый резцом слой плёнки образует ленту, наматываемую на специальный барабан. В настоящее время такие станки применяются для получения плёнки из фторопласта.

При серийном изготовлении деталей из пластмасс используются и фасонные резцы, которые нашли широкое применение для обточки сложных поверхностей.

Для изготовления режущего инструмента, используемого при точении пластмасс, применяются различные инструментальные стали, сплавы и материалы: углеродистая и быстрорежущая сталь, твёрдые сплавы, керамика, алмазы.

При длительной непрерывной работе, особенно на поточных линиях, быстрорежущий инструмент требует частой переточки и замены, что снижает производительность и усложняет технологию процесса.

Многолетний практический опыт в области резания пластмасс и наблюдения за изменением производительности процесса показывают, что резцы, оснащённые пластинками из твёрдого сплава значительно лучше противостоят абразивному износу пластмасс, обладают большой теплопроводностью, меньшим предельным теплосодержанием и поэтому имеют большую стойкость при обработке слоистых материалов и рекомендуются при массовом выпуске продукции.

Согласно опытным данным при обработке конструкционных пластмасс с наполнителем значения сопротивления износу резцов, изготовленных из углеродистой и быстрорежущей сталей и оснащённых пластинками из твёрдого сплава, относятся соответственно как 1 : 2 : 17.

Применяемые конструкции твердосплавных резцов делятся на три группы: резцы с напаянными пластинками; резцы с механическим креплением вставки с напаянной пластинкой; резцы с механическим креплением пластинки.

При точении пластмасс наибольшее применение находят резцы первой группы, отличающиеся простотой конструкции и изготовления, универсальностью, удобством и надёжностью в работе. Основное их преимущество - хороший отвод тепла из зоны резания, что особенно важно при обработке материалов с плохой теплопроводностью, какими и являются полимеры.

Широко применяются также резцы с многогранными сменными твердосплавными пластинками. Такие резцы не нуждаются в стружколомах или специальной геометрии режущей части для дробления стружки, так как стружка при точении этими резцами получается мелкой и разрозненной.

Большое распространение получили в настоящее время для токарной обработки пластмасс резцы с керамическими пластинками, успешно заменившими в ряде случаев пластинки из твёрдого сплава.

Для снижения температуры в зоне резания и увеличения стойкости резцов стальной инструмент целесообразно подвергать полировке по задней и передней поверхностям или хромировать. При заточке инструмента из твёрдого сплава хорошие результаты даёт доводка режущих граней пастой из карбида бора. Это способствует значительному уменьшению трения и непрерывному и быстрому удалению стружки.

Режимы резания при точении пластмасс устанавливаются в зависимости от обрабатываемого материала, материала резца и технических требований, предъявляемых к изделию.

.4 Резание термопластов

Термопластичные материалы: винипласт, оргстекло, полистирол, полиэтилен, фторопласт-4 и др., сравнительно легко обрабатываются точением, но требуют специальной технологии. При точении термопластов режущий инструмент почти не изнашивается и повышение режимов резания с целью увеличения производительности ограничивается чаще не стойкостью резца, а теплостойкостью обрабатываемого материала, так как с увеличением скорости резания и подачи увеличивается температура в зоне резания и если она превосходит допустимую для данной пластмассы, то качество обработанной поверхности снижается, что зачастую приводит к браку. Поэтому производительность токарной обработки термопластов зависит в основном от требований к качеству обрабатываемой поверхности.

Так как при обработке термопластов износ резцов незначителен, целесообразно применять при точении более дешёвый инструмент.

Выбор режимов резания при обработке термопластов точением зависит от типа обрабатываемого материала, стойкости режущего инструмента и его охлаждения, выбранного оборудования, продолжительности непрерывной обработки и требований к качеству обработанной поверхности.

Такие тepмопласты, как капрон, полистирол ПТ-3 (эмульсионный полистирол с наполнителем из обожженной двуокиси титана), являются труднообрабатываемыми материалами. Точение их производят на низких скоростях резания: 40 - 50 м/мин для резцов из быстрорежущей стали и 110 - 300 м/мин для твердосплавных резцов. При работе на повышенных скоростях капрон и полистирол ПТ-3 плавятся, размягчённый материал затормаживается и частично налипает на переднюю поверхность резца, образуя, нарост, что ведёт к увеличению сил резания и, следовательно, ухудшает качество обработанной поверхности.

Шероховатость обработанной поверхности в большей степени зависит от радиуса закругления вершины резца. Чистота поверхности улучшается с увеличением радиуса закругления.

Глубина резания при точении термопластов мало влияет на качество обработанной поверхности.

Необходимо отметить, что обработку точением термопластов при очень малых глубинах вести даже нежелательно, так как за счет упругих деформаций системы СПИД резец отжимается и начинает «скрести» обработанную поверхность, что увеличивает её шероховатости.

Качество поверхности при точении термопластов во многом зависит от характера и величины деформации обрабатываемого материала в процессе обработки. Деформация термопластов, силы резания и их направление при точении зависят от типа обрабатываемого материала, режимов резания и геометрии режущего инструмента

Для каждого режима и для каждого обрабатываемого материала существует такой передний угол, при котором направление равнодействующей силы резания точно совпадает с направлением резания. Деформации обрабатываемого материала в этом случае сводятся до минимума, что обеспечивает наилучшее качество обработки и набольшую точность деталей. Таким образом, при обработке термопластов режущая кромка должна быть острозаточенной. Резец должен резать материал, а не мять его. Острота режущего инструмента обеспечивается большими значениями переднего и заднего углов, которые при точении различных материалов определяются экспериментально. Критерием при этом служит качество обработанной поверхности и стойкость инструмента.

Стружка при точении термопластов бывает в основном двух типов: сливная (непрерывная) и элементная. Предпочтительнее сливная стружка, так как элементная стружка, образующаяся при малых или отрицательных передних углах и небольших скоростях резания, оказывает непрерывно изменяющееся давление на резец, что вызывает его вибрацию и ухудшает качество обработанной поверхности. Однако при обработке винипласта, оргстекла, фторопласта-4 с большими скоростями резания образование непрерывной стружки и её сход мешают нормальному точению. Поэтому необходимо следить, чтобы стружка хорошо отделялась от обрабатываемой детали и не наматывалась на инструмент и изделие. Наматывание стружки на резец затрудняет дальнейшую обработку или делает ее вообще невозможной. Снятие стружки затруднительно и занимает много времени.

При массовом выпуске изделий из термопластов в настоящее время используются методы точения, основанные на принципах групповой технологии, или обработка фасонными резцами. Режимы резания при этом зависят от конфигурации детали и определяются опытным путём.

Во избежание сколов на кромках деталей рекомендуется на заготовках делать фаски со стороны выхода инструмента или обрабатывать детали, собранные в пакет.

С целью предотвращения деформации тонкие детали необходимо зажимать равномерно по окружности вместо зажима их в трёх точках.

На точность обработки термопластов точением оказывает большое влияние длина обработки, толщина стенок втулок, точность станка, геометрия инструмента и режимы резания. Допустимая точность при точении термопластов достаточно высока и находится в пределах 2 - 3-го классов.

Поскольку большинство термопластов отличаются высоким коэффициентом теплового расширения, измерение обработанных деталей (контроль) следует выполнять на охлаждённых деталях.

Правильно подобранные скорость и глубина резания и геометрия режущего инструмента позволяют обрабатывать детали из термопластов на токарном станке без охлаждения.

При изготовлении изделий сложной конфигурации фасонными резцами или резцами из быстрорежущей стали с использованием больших скоростей резания может потребоваться дополнительное охлаждение детали и инструмента. Охлаждение можно производить или струёй сжатого воздуха или жидкостью. При охлаждении сжатым воздухом струю направляют в зону резания таким образом, чтобы одновременно происходил отвод стружки. В качестве охлаждающей жидкости при обработке термопластов применяется 5%-ный водный раствор эмульсола в количестве 5 л/мин.

При точении полистирола лучшие результаты даёт распыленная вода с добавкой 10-15 г NaN03 на 1 л воды.

4. Фрезерование

.1 Фрезерование реактопластов

Для обработки деталей из термореактивных пластмасс применяются фрезы из быстрорежущей стали и с пластинками твёрдого сплава. Быстрорежущие фрезы применяются в основном в индивидуальном и мелкосерийном производстве для обработки гетинакса, текстолита, аминопластов и других материалов, не обладающих резко выраженными абразивными свойствами. При фрезеровании стеклопластиков быстрорежущий инструмент, как правило, не применяется, так как стойкость фрез в этом случае оказывается настолько низкой, что не удовлетворяет требованиям даже индивидуального производства.

Несмотря на огромную разницу в твёрдости и в прочностных показателях у пластмасс и материала режущего инструмента, износ последних в процессе фрезерования происходит довольно интенсивно. Это объясняется специфическими физико-механическими свойствами полимеров.

Основная работа резания при фрезеровании направлена на преодоление трения и упругих деформаций обрабатываемого материала.

В зависимости от материала наполнителя слоистые пластики с одной и той же основой (например, фенолформальдегидной смолой) имеют различные физико-механические показатели, что сказывается на их обрабатываемости. Сравнительная изнашиваемость фрез при фрезеровании текстолита, гетинакса и стеклотекстолита выражается соответственно величинами 0,75:1,0:1,85.

При использовании быстрорежущих фрез на универсальном оборудовании при обработке гетинакса и текстолита целесообразно работать с максимальными подачами, допускаемыми конструкцией станка и техническими условиями, поскольку снижение подачи понижает предельное значение износа зубьев, до которого ещё возможна качественная обработка изделия.

При больших обрабатываемых поверхностях и более высокой точности обработки можно применять обычные цилиндрические фрезы для обработки металлов или специальные фрезы с острозаточенными пластинками из твёрдых сплавов.

Операция фрезерования достаточно часто применяется для нарезания зубчатых колёс на заготовках, изготовленных из отливок в форме дисков.

.2 Фрезерование термопластов

Детали из термопластов - оргстекла, винипласта, полиэтилена, капрона, фторопласта и др. хорошо обрабатываются инструментами, изготовленными из инструментальной и быстрорежущей стали.

В зависимости от типа термопластичного материала скорости резания изменяются в пределах от 30 до 1000 м/мин, а подача от 0,02 до 1 мм/об.

Поливинилхлорид (твёрдый и пластифицированный) хорошо и экономично обрабатывается фрезерованием на быстроходных фрезерных станках. Для фрезерования поливинилхлорида пригодны фрезы, предназначенные для обработки металлов, при этом предпочтение следует отдать фрезам, применяемым для обработки лёгких сплавов. Такие фрезы имеют увеличенный объем канавок и большой наклон спирали, что обеспечивает хороший сход стружки.

Глубина фрезерования зависит от прочности закрепления детали и инструмента и может составлять 15 - 20 мм. Максимальная подача при этом равна 2 мм/об.

При фрезеровании не образуется непрерывной стружки, как это наблюдается при токарной обработке поливинилхлорида. Стружка получается в виде короткой спирали, отдельных пластин или крошки (стружка скалывания) и может быть легко удалена сдуванием сжатым воздухом, используемым для охлаждения.

Фрезерование капрона можно производить стандартными фрезами, используемыми для обработки металла (модульными, концевыми фрезами для прорезания шпоночных канавок, пальчиковыми фрезами и т. д.), но при этом обязательно должно соблюдаться одно условие - фрезы должны быть острозаточены.

При заточке фрез для обработки оргстекла особое внимание следует обращать на радиальное биение отдельных зубьев фрезы и биение её на оправке во время работы. Общее биение не должно превышать 0,03 мм. Конструктивно фрезы должны быть выполнены так, чтобы обеспечить свободный выход стружки, для чего, например, в дисковых фрезах через каждые 4 - 5 зубьев делают кольцевые выемки.

.3 Фрезерование при изготовлении деталей из пластмасс

При изготовлении деталей из пластмасс фрезерование является одним из наиболее распространённых видов механической обработки. В связи с тем, что значительная часть этих материалов выпускается в виде листов, плит и блоков, при их обработке широко применяются такие фрезерные операции, как разрезание, выборка пазов различной формы, обработка плоскостей, снятие «уса», фрезерование скосов, кромок, необходимых для последующей стыковки между собой отдельных деталей, листов материала, а также при монтаже различных узловых соединений.

Операция фрезерования применяется также для дополнительной обработки сложных контуров деталей из прессованных или литьевых пластиков после их формования.

Фрезерование пластмассовых деталей рекомендуется производить на быстроходных фрезерных металлообрабатывающих станках.

Оборудование по обработке пластмасс должно иметь вентиляционные установки для удаления стружки, пыли и газов, образующихся в процессе фрезерования.

При фрезеровании пластмасс следует применять смазочно-охлаждающие жидкости, причём желательно с полным погружением в неё фрезы. При невозможности употребления жидкостей охлаждение следует вести сжатым воздухом или туманом. Чтобы уменьшить до минимума образование тепла при фрезеровании рекомендуется возможно большая подача.

Для обеспечения высокого качества обработанной поверхности большое значение имеет правильный выбор направления подачи. Обработку фрезерованием листового материала, а также материалов, имеющих слоистое строение следует вести на попутной подаче. При таком методе фреза прижимает изделие к столу станка, вследствие чего процесс обработки происходит в более благоприятных условиях. При фрезеровании слоистых материалов очень важно принимать во внимание направление слоёв.

В процессе фрезерования обрабатываемая деталь должна быть плотно прижата к опорной базе и жестко закреплена на столе станка или в приспособлении. За счёт этого исключается возможность упругого деформирования детали, легче достигается заданная точность обработки.

Производительность, качество механической обработки пластмасс фрезерованием во многом зависит от совершенства конструкции режущего инструмента.

Практика эксплуатации твердосплавных фрез подтверждают целесообразность применения фрез с малым числом зубьев и разборным креплением их в корпусе.

При серийном и массовом изготовлении деталей из пластмасс операция фрезерования выполняется на высокоскоростном специальном оборудовании, вследствие чего использование фрез с малым числом зубьев становится нецелесообразным.

Для обработки различных плоскостей на деталях из пластмасс при использовании специального оборудования применяют различные конструкции многозубых фрез.

При обработке слоистых материалов лучшие результаты по стойкости инструмента и качеству обработки обеспечивают фрезы с винтовым расположением пластинок твёрдого сплава.

Переточенные стандартные фрезы можно использовать, конечно, далеко не всегда. Очень часто требуемая производственными условиями длина инструмента намного превосходит предусмотренную стандартом. В этих случаях приходится изготовлять специальные фрезы с напайкой по одному зубу нескольких винтовых твердосплавных пластинок, что является весьма сложной технологической операцией.

При малой серийности изготовления деталей из пластмасс наряду с переточенными стандартными фрезами, оснащёнными винтовыми пластинками твёрдого сплава, могут применяться фрезы с наклонным (прямым) зубом. При высоком качестве изготовления и заточки эти фрезы дают хорошие результаты при обработке различных слоистых материалов.

Пазовые фрезы для прямоугольных пазов малой ширины (до 11 - 12 мм) аналогичны по конструкции дисковым фрезам, предназначенным для разрезания плит и листов, Пластинки твёрдого сплава при такой ширине инструмента целесообразно припаивать непосредственно к корпусу фрезы.

При обработке в деталях из пластмасс фигурных пазов используют фрезы с соответствующим профилем режущих кромок. В случаях, когда изделие из пластмассы должно обладать высокими диэлектрическими свойствами, в том числе так называемой диэлектрической прозрачностью, целесообразно с целью исключения попадания продуктов износа металлического режущего инструмента в поверхностный слой изделия фрезерование производить фрезами с минералокерамическими пластинками. Минералокерамика - хороший диэлектрик, поэтому попадание продуктов её износа не снижает диэлектрических показателей изделий.

Конструкция фрез, материал режущей части и профиль фрезы, количество зубьев, их геометрия выбираются в зависимости от режима обработки, конфигурации изделия и обрабатываемого материала.

Физико-механические свойства пластмасс оказывают решающее влияние на стойкость режущего инструмента, качество обработки и производительность фрезерования.

5. Сверление

.1 Развёртывание и зенкерование отверстий в пластмассах

Операция развертывания вводится для повышения точности обработки отверстий, полученных после сверления. Пpи развертывании отверстий в изделиях из пластмасс применяют конические и цилиндрические развертки, при этом необходимо использовать плавающее закрепление разверток в качающихся или самоустанавливающихся державках. Наибольшая точность достигается при работе двумя развертками по кондуктору с применением охлаждения, если позволяет обрабатываемый материал, или смазки канавки развертки машинным маслом.

При развертывании необходим точный и частый контроль размеров отверстия, особенно при обработке стеклопластиков, так как абразивы, содержащиеся в обрабатываемом материале, быстро затупляют режущие кромки инструмента, что вызывает заедание.

Важной особенностью геометрии зенкеров для пластмасс является большой передний угол. При проектировании зенкеров для обработки пластмасс следует учитывать некоторые существенные обстоятельства. Во-первых, при обработке отверстий сверлами получается разброс размеров отверстий как в положительную, так и в отрицательную стороны. Во-вторых, минимальный зазор между цапфой и обработанным в пластике отверстием должны быть больше, чем это допустимо для металла. При очень маленьком зазоре трение между материалом и металлом цапфы становится настолько интенсивным, что резко возрастает темпертypа в месте вращения цапфы, в результате чего пластмасса расширяется, отверстие уменьшается, и цапфа заклинивается.

5.2 Сверление отверстий в реактопластах

Условия сверления термореактивных и слоистых материалов более трудные, чем условия сверления термопластов. Причем решающее влияние на износ оказывает геометрия сверла и особенно форма его режущей кромки. Поэтому к выбору геометрии инструмента, а также режимов резания в данном случае следует подходить более строго, учитывая тип обрабатываемого материала и требования, предъявляемые к изделию.

При сверлении термореактивных и слоистых материалов, так же как и при сверлении термопластов, применяются стандартные сверла, используемые в металлообработке (быстрорежущие и оснащенные пластинками твердого сплава), и специальные, предназначенные для выполнения операции сверления какого-либо одного типа полимерного материала.

Недостатком стандартных сверл является узкая неполированная канавка, которая не обеспечивает надлежащего размещения стружки и не позволяет применять большие скорости резания, так как мелкая, пылевидная стружка не успевает выходить из отверстия, застревает внутри, нагревает сверло и вынуждает рабочего во избежание появления трещин и термодеструкции полимера часто выводить сверло из отверстия для охлаждения и удаления стружки.

Наибольшее влияние на качество обработанных отверстий, производительность процесса и износ сверла оказывает угол 2φ при вершине сверла, который является основным геометрическим параметром инструмента.

Для сверления слоистых фенопластов и изделий из фенольных пресс-порошков используются свёрла с углом 2φ=50 - 60 град, что предотвращает выкрашивание материала при выходе сверла.

Наименьшая интенсивность износа сверла наблюдается при сравнительно небольших углах 2φ, равных 60 - 80 град.. При уменьшении угла осевая сила уменьшается, длина режущей кромки увеличивается, поэтому на единицу её длины приходится меньшая нагрузка, что должно способствовать уменьшению трения, а следовательно, и уменьшению износа.

При сверлении пластмасс с тканевым наполнителем (текстолит, стеклотекстолит) рекомендуется использовать сверла с оригинальной заточкой, предложенные А.И.Исаевым. Это так называемая заточка с подрезающими режущими кромками.

Для обработки текстолитов данные сверла изготовляются как из быстрорежущих сталей, так и с пластинками из твёрдого сплава, Для обработки стеклопластиков целесообразно использовать только сверла, оснащённые пластинками из твёрдого сплава.

Были проведены исследования, результаты которых показали, что размеры выполненных отверстий через двое суток после обработки не отличались от результатов измерений через сутки. Это даёт возможность предполагать, что установившиеся через сутки размеры являются стабильными

.3 Сверление, развёртывание и зенкерование пластмассовых изделий

Операция сверления отверстий в пластических материалах является необходимой не только при изготовлении деталей посредством механической обработки, но и в тех случаях, когда детали получают прессованием или литьём. Сверление отверстий в изделиях из пластмасс, особенно глубоких отверстий в слоистых материалах и стеклопластиках, представляет известные трудности. Поэтому операции сверления желательно сокращать по возможности до минимума.

В индивидуальном производстве сверление производится на быстроходных вертикально-сверлильных станках, предназначенных для обработки металлов, а также на токарных, фрезерных и координатно-расточных станках. В отдельных случаях применяются электрические и пневматические переносные дрели.

Для сверления отверстий в изделиях из пластмасс в условиях крупносерийного и массового производства, разработаны специальные сверлильные станки настольного типа, включая и автоматические.

Сверление пластмасс является наиболее сложной операцией по сравнению с другими видами механической обработки. Условия работы сверл значительно тяжелее, чем, например, резцов и фрез.

В некоторых случаях, чтобы уменьшить возможность появления сколов, расщепления и других видов характерного для сверления пластмасс брака, под обрабатываемый материал рекомендуется подкладывать ровный кусок дерева, лист пластика или металла. Однако при высокой степени механизации процесса обработки эти меры неприемлемы и предпочтение следует отдавать различного вида зажимным приспособлениям - тискам, самоустанавливающимся кондукторам.

Чтобы устранить выкрашивание при сверлении отверстий в листовых материалах, целесообразно складывать их пакетом. Это не только увеличивает производительность процесса сверление но также автоматически ограничивает возникновение напряжений, вызывающих выкрашивание. В зависимости от обрабатываемого материала при сверлении пластмасс применяют как стандартные, так и специальные сверла из углеродистой, быстрорежущей сталей и сверла, оснащенные пластинками из твёрдого сплава. Однако стандартные сверла, используемые для обработки пластмасс, следует перетачивать исходя из конкретно заданных условий. При сверлении пластиков усилия резания невелики, поэтому у специальных сверл для обработки этих материалов можно проектировать сердечник несколько меньшей толщины.

Для уменьшения трения задней поверхности инструмента и увеличения зазора между стенками отверстий и задней поверхностью сверла заточку сверл большого диаметра рекомендуется производить двумя плоскостями, подобно заточке зенковок. Такая заточка уменьшает трение в нижней части отверстия и создаёт дополнительное пространство для стружки и тем самым уменьшает нагрев сверла и увеличивает его стойкость.

Большое теплообразование при сверлении пластмасс происходит не только в результате трения задней кромки сверла, но и за счёт трения направляющих кромок сверла о стенки отверстий. Уменьшением ширины кромок и увеличением обратной конусности сверла можно уменьшить момент трения на 50% и полный крутящий момент на 40%.

Особенностью точения пластмасс является усадка отверстия, что связано с высокой упругостью полимерных материалов. Величина усадки достигает 0,01 - 0,2 мм. Наличие такой усадки затрудняет получение отверстий высокой точности. Для обеспечения необходимой точности диаметр сверла должен быть больше требуемого диаметра отверстия на величину, определяемую материалом обрабатываемого изделия и диаметром сверла. Во избежание образования трещин сверление отверстий диаметром более 8 мм рекомендуется производить в два прохода - предварительный и чистовой. Причем для предварительного сверления следует применять сверло с диаметром, составляющим не менее половины диаметра требуемого отверстия.

Сверление неглубоких отверстий в изделиях из пластмасс выполняется без охлаждения. Сверление глубоких отверстий сопровождается значительным тепловыделением, поэтому необходимо применение охлаждения. Охлаждение осуществляется струёй сжатого воздуха, который, охлаждая сверло и деталь, в то же время очищает отверстие от пылевидной стружки, образующейся при обработке.

При сверлении небольших партий деталей сверло можно смазывать, проводя его через кусок мыла после обработки каждых четырех или пяти отверстий. Правильный выбор конструкции и геометрий сверла, режимов резания, способов охлаждениярежущего инструмента при сверлении деталей из пластмасс в большой степени зависит от типа обрабатываемого материал

6. Разделительная штамповка

Разделительная штамповка для получения деталей и заготовок из пластмасс получила широкое распространение. Путём штамповки в настоящее время изготовляют большое количество различных по форме деталей и заготовок.

Разделительной штамповкой осуществляют следующие операции: отрезка, вырубка, пробивка, подрезка, разрезка, обрезка, зачистка.

Отрезка характеризуется полным отделением одной части материала от другой при изготовлении труб, полос и лент.

Вырубка представляет собой полное отделение материала по замкнутому (наружному) контуру, когда отделяемая часть является изделием. В качестве операции листовой штамповки вырубка получила наибольшее применение.

Пробивка предназначается для полного отделения одной части материала от другой по замкнутому (внутреннему) контуру, для образования отверстий или пазов. При этом отделяемая часть является отходом.

Подрезка - операция, в процессе выполнения которой производится неполное (частичное) отделение одной части материала от другой для образования выступов или упоров.

Разрезка необходима для разделения заготовок или деталей (пресованных, отформованных или гнутых) на большее число. Применяется для упрощения штамповки при изготовлении несимметричных деталей в виде козырьков, обрамлений и др.

Обрезка производится для полного отделения неровных краёв, припусков или излишнего материала снаружи или внутри плоских, полых или объёмных деталей и изделий. Выполняется в отдельных (обрезных) штампах или в заключительной стадии процесса формования деталей.

Зачистка - полное отделение в штампах небольших припусков или излишков материала после вырубки, пробивки для получения более точных размеров, улучшения чистоты поверхности среза по контуру или стенкам отверстия.

При изготовлении деталей из пластмасс штамповкой применяются гидравлические и механические (эксцентриковые, кривошипные, фрикционные и др.) прессы, специальные машины и приспособления.

Для пробивки отверстий в термопластах используются эксцентриковые прессы с усилием 0,5 - 3 тс, при изготовлении деталей из слоистых и волокнистых материалов - прессы усилием от 3 до 100 тс, с числом ходов от 40 до 140 в минуту. При вырубке простых деталей наиболее целесообразно использование кривошипных и эксцентриковых прессов с наклоняемой станиной.

Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции. Необходимо, чтобы размеры стола и ползуна пресса обеспечивали возможность установки и закрепления штампов, а также подачу заготовок.

Большие зазоры и перекосы в направляющих сказываются на работе штампа и способствуют появлению дефектов на детали.

7. Резьбонарезание

Общие положения. Наружная резьба на пластмассовых деталях нарезается резцами, плашками, фрезами, внутренняя резьба - метчиками и резцами.

Выбор того или иного метода нарезания резьбы зависит от конструкции и материала обрабатываемой детали, размера резьбы, масштабов производства. Резьбофрезерование является наиболее производительным и экономичным способом образования резьбы в условиях серийного и массового производства. Однако целесообразно фрезеровать резьбы на деталях из жёстких материалов с обязательным охлаждением водой.

Рис. Стержневой (а), призматический (б) и круглый (в) резьбовые резцы

.1 Нарезание резьбы резцами

Для нарезания резьбы применяют стержневые, призматические и круглые резцы, профиль режущих кромок которых соответствует профилю резьбы. Стандартные стержневые металлорежущие резцы из быстрорежущей стали Р18 и твёрдых сплавов используют при нарезании резьб в пластмассах с соответствующей переточкой.

Призматические и круглые резьбовые резцы применяются при серийном изготовлении деталей. По сравнению со стержневыми резцами они допускают большее число переточек.

Для сохранения постоянства размеров профиля резьбовых резцов переточка осуществляется только по передней поверхности. При конструировании призматических и круглых резцов угол и размеры профиля резьбы необходимо перечитывать в связи со спецификой установки резца на станке: ось круглого резца поднимается под осью детали на величину h для обеспечения необходимых задних углов во всех точках профиля резца, а задняя поверхность призматического резца наклоняется к вертикали под постоянным углом αв=15о. Высота установки h круглого резца определяется по формуле:

=R*sin αв

где αв и R - задний угол при вершине резца и радиус.

При нарезании резьбы резцами должны быть согласованы частота вращения детали и подача суппорта с режущим инструментом: на оборот детали инструмент должен переместиться вдоль оси детали на величину шага резьбы s. Частота вращения детали определяется скоростью резания и может быть подсчитана по формуле:

=1000*V/πd

где d - наружный диаметр резьбы.

При резьбонарезании, как и при точении деталей из пластмасс, наиболее стойкими являются инструменты из твёрдых сплавов группы BК - как более теплопроводные. Алмазные резцы по всем показателям превосходят резцы из других материалов. Быстрорежущие стали, как более дешёвые, применяют при нарезании резьб в деталях из термопластов.

На стойкость резьбовых .резцов наибольшее влияние оказывают задние углы резца при вершине и на боковых режущих кромках. При обработке пластмасс задние углы необходимо выбирать по возможности большими, так как упругие свойства обрабатываемого материала значительно увеличивают площадь контакта по задним граням резца.

Увеличение глубины резания при резьбонарезании в деталях из слоистых пластмасс вызывает срыв витков резьбы, так как возникающие при этом силы могут оказаться больше сил, допускаемых прочностью слоёв пластмасс. Подача назначается равной шагу резьбы.

Скорости резания назначают из условия, что температура резания не превышает теплостойкости данного материала. Увеличение скорости резания выше допустимой не только ухудшает качество нарезаемой резьбы, но и резко снижает стойкость резца, так как при высоких температурах разрушается только смола (связующее), а волокна наполнителя обнажаются и ещё долго сохраняют свою твёрдость и интенсивно разрушают резец.

При нарезании резьбы в стеклопластиках в качестве смазочно-охлаждающей жидкости можно применять воду. Однако вода снижает прочность резьбы. И детали с высокими требованиями к прочности обрабатывают всухую.

В деталях из термопластов резьбу обычно нарезают быстрорежущими резцами со скоростью резания 10 - 20 м/мин. Глубина резания за один проход не должна быть более 0,18 - 0,25 мм.

.2 Нарезание резьбы абразивными кругами

Высококачественные резьбы на изделиях из стеклопластов нарезают абразивными кругами зернистостью 50, твёрдостью СМ1 на вулканитовой связке с помощью шлифовального приспособления, устанавливаемого на поперечный суппорт токарного станка. Абразивный круг закрепляется на валу электродвигателя и поворачивается в горизонтальной плоскости на угол, соответствующий углу подъёма резьбы τ (рис. 8). Скорость вращения круга 20 - 25 м/с. Скорость вращения детали, закрепляемой в паторне станка, 15 - 20 м/мин.

Резьбы с шагом до 2 мм нарезают за один - два прохода, с шагом более 2 мм - за два - три прохода.

.3 Нарезание резьбы плашками

Условия нарезания резьбы плашками исключительно тяжёлые (профиль калибрующей части после термообработки не затылуется, а задние углы на боковых режущих кромках близки к 0).В связи с этим точность резьбы низкая (3 - 4 класс), производительность операции невысокая, так как скорости резания обычно не превышают 2 - 3 м/мин. Стандартные металлорежущие плашки нужно перетачивать (ГОСТ 9740-71), уменьшая передний угол до 0о и даже до отрицательных величин (-15 - -20о) и полировать заборный конус и прикромочные участки.

7.4 Нарезание резьбы метчиками

Внутренние резьбы в изделиях из пластмасс нарезают специальными метчиками и резцами. Резьбонарезание метчиками связано с определёнными трудностями, обусловленными свойствами обрабатываемого материала: 1) наличием упругих деформаций, вызывающих защемление метчиков при свертывании; 2) высокими абразивными свойствами, способствующими интенсивному износу задних граней метчика; 3) неоднородностью и слоистостью структуры, не обеспечивающей высокого качества обработки резьбовых поверхностей; 4) недостатками смазочно-охлаждающих сред.

Нарезание резьбы метчиками малых диаметров проводят в основном вручную, вращая метчик воротком или ручной дрелью. При нарезании таких резьб на станках часты поломки метчиков, особенно при вывертывании их из отверстия.

Для серийного и массового производства пластмассовых деталей проектируют специальные метчики, имеющие минимальное число зубьев ( n=2 - 3), широкие полированные или хромированные стружечные канавки, подобранные экспериментально размеры профиля резьбы и геометрические параметры.

Метчики из быстрорежущей стали рекомендуются только для термопластов. Резьбу на деталях из реактопластов нарезают твердосплавными метчиками группы ВК, стойкость которых в 30 - 40 раз выше стойкости быстрорежущих.

Для компенсации упругих деформаций обрабатываемого материала в процессе резьбонарезания и сверления отверстий под резьбу наружный и средний диаметр метчика, а также диаметр сверла увеличивают на 0,05 - 0,1 мм по сравнению с аналогичными размерами метчиков и сверл для обработки металлов.

Геометрические параметры метчиков для нарезания резьб в пластмассах назначаются в зависимости от обрабатываемого и инструментального материалов и класса точности резьбы.Выбор скорости резания определяется в основном степенью точности нарезаемой резьбы, обрабатываемым материалом и стойкостью инструмента. Для получения точных резьб( 2 и 2а класс) скорость резания не должна превышать 3 - 10 м/мин (метчики из быстрорежущих сталей) и 20 - 30 м/мин (метчики из твёрдого сплава). С повышением скорости резания точность резьбы уменьшается и шероховатость её поверхностей резко увеличивается.

Смазочно-охлаждающие жидкости можно применять лишь в тех случаях, когда не предъявляется особых требований к электроизоляционным свойствам пластмасс. Необходимо также иметь в виду, что размеры резьбы после просушки деталей могут измениться.

Для более качественного нарезания резьбы необходимо пользоваться одним метчиком, так как пластмасса - сравнительно мягкий материал и применение набора метчиков сопряжено с опасностью среза витков резьбы, полученных предыдущим метчиком.

Качество и точность нарезаемой резьбы зависят также от способа крепления метчика на станке - в жёстком или плавающем патроне. Жёсткий патрон не даёт возможности метчику самоустанавливаться по оси отверстия, вследствие чего ось резьбы смещается и появляется местное ослабление профиля резьбы.

Специальный патрон для нарезания сквозныхрезьб даёт возможность метчику при наличии несоосности последнего с отверстием перемещаться в радиальном направлении так, что ось метчика остаётся параллельной её первоначальному движению.

8. Полирование полимеров

Полирование - отделочная обработка поверхностей полировальными кругами и пастами. Полирование применяется в основном для получения блестящей (глянцевой) поверхности.

Проводят полирование для устранения с поверхности деталей следов предыдущих операций зачистки или механической обработки (рисок, штрихов, царапин и т.д.) и в некоторых случаях - для создания гладкой блестящей поверхности.

Выполняют полирование в три этапа: предварительное полирование, окончательное и глянцевание (протирка). Характер операции (перехода) определяется составом и жёсткостью полировальных кругов и паст, скоростью полирования. Для полирования деталей простой конфигурации существуют специальные автоматические полировальные станки. Для полирования применяют полировочные шайбы, представляющие собой набор определённого числа полировальных и прокладочных кругов. Полировальные круги изготовляют из тканей: хлопчатобумажной, байки, сукна. Выбор ткани определяется характером полирования: для предварительного полирования выбирают сукно, саржу, фланель; для окончательного - бязь, байку, муслин. Для глянцевания применяют полировальные круги из миткаля. По конструктивному оформлению полировальные круги разделяются на мягкие (непрошитые), твёрдые (прошитые) и самоохлаждающиеся.

Твёрдыми полировальными кругами исправляют механические повреждения поверхностей пластмасс - риски, царапины, выкрашивания, налипы и т.д. Мягкие полировальные круги применяют для окончательного полирования деталей, а также для обработки термопластов.

Самоохлаждающиеся полировальные круги используют также для окончательного полирования в основном деталей из термопластов. Их составляют из матерчатых дисков (хлопчатобумажная ткань, муслин) диаметром 300 мм и прокладочных дисков диаметром 75 - 100 мм в последовательности: один большой диск, два прокладочных, при этом толщина полировальной шайбы не должна превышать 100 - 120 мм. Самоохлаждение кругов достигается за счёт циркуляции воздуха между прокладочными дисками. Самоохлаждающиеся круги обычно не прошивают.

Правильно выбранный материал полировального круга в сочетании с определённой полировальной пастой обеспечивает необходимое качество поверхностей пластмассовых деталей.

В большинстве случаев целесообразно применять две операции полирования, предварительное и окончательное, разными по зернистости абразивов пастами.

Предварительное полирование может осуществляться «мокрым» и «сухим» способами.

«Мокрый» метод применяется в основном для термопластов. Детали после мокрого полирования необходимо тщательно промыть в воде до полного удаления пемзы, а затем уже подвергать окончательному полированию.

Для «сухого» полирования применяют абразивный порошок из корунда, карборунда, трепела, окиси хрома в различных соотношениях с воскообразными веществами или маслами: воском, церезином, парафином, вазелиновым, веретенным или машинным маслом, олеиновой кислотой. Для лучшего удержания пасты на полировальных кругах в неё вводят канифоль (5 - 7% от массы воскообразных составляющих).

Детали из реактопластов можно обрабатывать приведенными композициями полировальных паст, однако для предварительного полирования рекомендуются безмасляные полировальные составы из воска и сухого речного песка. Окончательное полирование деталей из реактопластов проводят восковыми пастами или с применением мелкозернистых абразивных материалов.

Технология получения полированных композиций сравнительно несложна: в расплавленное воскообразное вещество или масло засыпают абразивные компоненты и остальные составляющие. Смесь непрерывно перемешивают в течение 0,5 - 1 ч, затем разливают в специальные формы и выдерживают в прохладном месте 2 - 3 ч. Протирку осуществляют на чистом мягком круге. На поверхность круга может быть нанесён известковый или меловой состав с целью удаления следов жира и получения глянцевой поверхности.

Обычно окончательное полирование совмещают с протиркой, для чего полировальный состав наносят лишь на одну половину круга. Вторая, не покрытая пастой, половина стирает с поверхности детали следы пасты. Детали из термопластов иногда протирают вручную ватным тампоном, смоченным в бензине. Необходимо также избегать перегрева деталей, который может привести к размягчению термопласта и снизить качество обработки.

В некоторых случаях для полирования изделий используют галтовочные барабаны с облицовкой из дерева, резины или пластмасс. В барабаны кроме галтовочной смеси засыпают полировальные материалы в виде деревянных кубиков, пропитанных специальными пастами.

Полирование в галтовочных барабанах - самый производительный способ отделки деталей.

9. Шлифование полимеров

Шлифование - это точная чистовая обработка поверхностей заготовок абразивными кругами или лентами. При шлифовании деталей из пластмасс достигается точность 12 - 13 квалитетов точности, шероховатость поверхностей 6а - 7в классов (ГОСТ 2789-73).

Из всех известных видов шлифования (круглое наружное в центрах; внутреннее в патроне; бесцентровое наружное и внутреннее; плоское периферией или торцом круга) при обработке пластмасс чаще всего применяется круглое наружное и плоское шлифование.

Круглое наружное шлифование осуществляется двумя способами:

) продольной подачей круга (или изделия);

) поперечной подачей круга

Абразивные материалы, оборудование, инструмент и режимы резания.

Шлифование осуществляется природными или искусственными абразивными материалами, основу которых составляют минералы высокой твёрдости.

К природным абразивным материалам относятся: алмаз, корунд, кварц, известь и др. Алмазное зерно, благодаря его исключительной твёрдости, обладает высокими режущими свойствами, однако низкая прочность алмазов позволяет применять их только при малых нагрузках, безударной и безвибрационной работе. Хорошая теплопроводность алмазов способствует развитию в зоне резания сравнительно низких температур, что как раз важно при шлифовании пластмасс.

Корунд состоит в основном из кристаллической окиси алюминия Al2O3. Сейчас он имеет ограниченное применение и используется главным образом для приготовления доводочных паст.

Минералы кварцевой группы используют в абразивной промышленности для производства абразивных шкурок, применяющихся при обработке пластмасс, дерева, кожи, резины и т.п.

Известь (венская известь) - мягкий и тонкий полирующий материал, получаемый при обжиге известняка.

Шлифование может проводиться как незакрепленными абразивами (зёрнами - порошками), так и закрепленными (абразивными кругами, шкурками, брусками, лентами и т.п.). Для закрепления, цементирования зёрен применяются, как указывалось выше, разнообразные связки - металлические, керамические.

Для шлифования деталей из термопластов в качестве абразивного материала часто рекомендуется нормальный, или белый, электрокорунд, для шлифования реактопластов - карбид кремния черный или зелёный. Однако зёрна электрокорунда и карбида кремния при шлифовании пластмасс не разрушаются, самозатачивания шлифовальных кругов при этом не происходит, и поэтому на обрабатываемой поверхности появляются прижоги, вызывающие разложение (деструкцию) пластмассы в поверхностных слоях.

Следовательно, для шлифования пластмасс необходимо выбирать хрупкий абразивный материал (например, алмаз) и сравнительно хрупкую связку - керамическую. Инструменты на керамической связке имеют пористость, обладают способностью хорошо отводить тепло. Органические связки (вулканитовая или бакелитовая) применяются для полировальных кругов.

Важной эксплуатационной характеристикой абразивного инструмента является его твёрдость, определяющая производительность и экономичность процесса. При этом под твёрдостью понимается сопротивление связки вырыванию зёрен с поверхности инструмента, а не твёрдость самих абразивных зёрен или связки. За показатель твёрдости принимают глубину лунки, полученную при испытании абразивного инструмента на любом из твердомеров. Т.о. твёрдость характеризует степень совместного сопротивления зёрен и связки силам резания.

Выбор зернистости абразивного круга определяется характером операции (черновая или чистовая обработка), методом шлифования, особенностями обрабатываемого материала. Более крупное зерно употребляется при грубом шлифовании.

Мелкозернистые круги (зернистостью 16 и 25) применяют при чистовой обработке.

Для шлифования изделий из стеклопластиков рекомендуют алмазные круги 100%-ной концентрации на бакелитовой связке зернистостью 16.

Карборундовые абразивные круги даже при обработке слоистых пластиков (текстолита, гетинакса, ДСП и др.) быстро засаливаются, что снижает производительность шлифования, вызывает большой расход кругов.

Для шлифования изделий из термопластов применяют мягкие электрокорундовые круги зернистостью 25 - 50 на керамической или бакелитовой связках; абразивные ленты с приклеенными зёрнами из карбида кремния зернистостью 2,5 - 3; круги из дерева (их обтягивают кожей, на которую наклеивают абразивные зёрна), фибры, кожи (делают цельными или в виде наборного кольца на деревянном или металлическом основании), войлока, фетра, хлопчатобумажных и шерстяных тканей и т.д.

При шлифовании пластмасс используют универсальные металлорежущие станки: круглошлифовальные, плоскошлифовальные, ленточно-шлифовальные и др. Режимы резания при шлифовании назначают из условий обеспечения максимальной производительности при высоком качестве обработки.

Производительность при шлифовании зависит, естественно от скорости резания. Увеличения производительности шлифования можно достичь и за счет повышения скорости вращения детали, глубины шлифования, продольной и поперечной подач.

Скорость резания обычно назначается максимально допустимой (35 - 30 м/с), исходя из условия обеспечения прочности шлифовального круга. Но при шлифовании изделий из термопластов её нужно несколько ограничивать (до 20 - 25 м/с) из-за низкой теплостойкости этих материалов.

Техника безопасности

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, заточных и др.) возникает ряд физических, химических, психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки, стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхностей обрабатываемых деталей и инструментов; повышенное напряжение в электросетях или статическое электричество, когда может произойти замыкание через тело человека - относятся к категории физически опасных факторов.

Так, при обработке хрупких материалов (чугуна, латуни, бронзы, графита, карболита, текстолита и др.) на высоких скоростях резания стружка от станка разлетается на значительное расстояние (3-5 м). Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов (сталей), имеющая высокую температуру (400-600*С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Tax, при токарной обработке повреждения глаз превысили 50%, при фрезеровании -10% впри заточке инструмента и шлифовании - около 8% от общего числа производственных травм. Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента и частицами абразива.

Вредными физическими производственными факторами, характерными для процесса резания, является повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; высокие уровни шума и вибрации; недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блесткости; повышенная пульсация светового потока При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов может превышать предельно допустимые концентрации. При точении латуни и бронзы количество пыли в воздухе помещения относительно невелико (14,5-20 мг/м5). Однако некоторые сплавы (латунь ЛЦ40С) содержат свинец, поэтому токсичность пыли, образующейся при их точении, следует оценивать с учетом количества в сплаве свинца, ориентируясь на его предельно допустимую концентрацию. Размер пылевых частиц в зоне дыхания колеблется в широком диапазоне -от 2 мкм до 60 мкм. При обработке латуни, бронзы, карболита, графита на высоких скоростях резания (V = 300-400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мкм составляет 50-60% от общего их числа.

В процессе механической обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры (термоокислительная деструкция). При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание, вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояния, а иногда возникает воспламенение материала, например при обработке текстолита Таким образом, при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров, газов и аэрозолей, являющихся химически вредными производственными факторами.

Продукты термоокислительной деструкции (предельные и непредельные углеводороды, а также ароматические углеводороды) могут вызывать наркотическое действие, изменения со стороны ЦНС, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а также кожно-трофические нарушения. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав смазьшающе-охпаждающих жидкостей (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

К вредным психофизиологическим производственным факторам процесса обработки материала резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда. К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

В гальванических цехах при подготовке поверхности деталей перед нанесением покрытий широко применяют механические методы очистки поверхности: шлифование, гидропескоструйный и дробеструйный методы, струйную очистку с использованием металлической пыли, карборунда и рубленой проволоки. Эти методы характеризуются наличием повышенной запыленности металлической пылью, повышенными уровнями шума и вибрации и в большинстве случаев повышенной температурой поверхностей изделий и оборудования. Процессы приготовления электролитов, нанесение и обработка поверхностей характеризуются широкой гаммой применяемых химических веществ. Это соли никеля, меди, цинка, кадмия и других металлов, соли хрома, хромовый ангидрид, нитрат натрия, цианистые натрий и калий.

Литература

1. Тихомиров, Р.А., Механическая обработка пластмасс [Текст]/Р.А. Тихомиров, Николаев В.И. - Л.;Машиностроение, 1975. - 208 с.

. Гуль, В.Е., Основы переработки пластмасс [Текст]/В.Е. Гуль, М.С.Акутин,-М.; Химия, 1895.- 400с.