Сведения по механической обработке пластмасс

Пластмассами называются материалы, получаемые на основе искусственных и естественных смол и высокомолекулярных углеводов и их смесей с другими веществами. В зависимости от физико-механических свойств и поведения при нагревании исходных связующих материалов и смол пластмассы делятся на две основные группы:
а) термореактивные (или термонеобратимые), которые при нагревании до определенных температур вначале размягчаются, а затем,претерпевая ряд химических изменений, превращаются в неплавкие и практически нерастворимые вещества;
б) термопластические (или термообратимые), которые не теряют пластичности под влиянием продолжительного нагрева и затвердевают лишь при охлаждении.

Вторым по значению (после связующих) исходным материалом при изготовлении деталей из пластмасс являются наполнители, оказывающие весьма существенное влияние на физико-механические свойства готовых деталей. В качестве наполнителей применяют следующие материалы: порошкообразные (древесную муку, измельченный кварц, сажу, графит и т. д.); волокнистые (волокнистый асбест, хлопковые очесы, стеклянное волокно); листовые (хлопчатобумажные ткани, стеклоткань, асбестовые листы, бумажные листы, древесный шпон). Пластмассы с листовыми наполнителями называют слоистыми пластиками.

В состав исходных компонентов пластмасс входят также пластификаторы, повышающие их пластичность, водо- и морозостойкость; красителя, придающие нужный цвет или делающие пластмассы непрозрачными; смазывающие компоненты — для легкого удалении изделий из прессформ; катализаторы, ускоряющие процессы отвердения и полимеризации и др.

К числу пластмасс, наиболее часто применяемых для изготовления деталей машин, относятся: а) из группы термопластов — винипласт, органическое стекло, полистирол, капрон, фторопласт-3 н 4; б) из группы термореактопластов - столит, волокнит, асбоволокнит, асботексто-лит, стекловолокнит, стеклопластик, древесная пресскрошка.

Детали машин из пластмасс изготовляются, как правило, методом литьевого или компрессионного прессования, с геометрией и размерами, не требующими дополнительной обработки. Исключение составляют детали, имеющие отверстия (гладкие и резьбовые), пазы и углубления, которые нельзя получить путем отливки или прессования.

Механическая обработка пластмасс состоит из меньшего количества технологических операций чем обработка металлов и сводится обычно к разрезке, фрезерованию пазов и плоскостей, сверлению, развертыванию и нарезанию отверстий. Значительно меньшее применение имеют точение наружное и растачивание, нарезание резьбы, шлифование и полирование.

Вследствие низкой теплопроводности пластмасс и плохого отвода теплоты, возникающей в процессе резания, в зоне резания возникают более высокие температуры, чем при обработке металлов. Условия охлаждения в процессе резания также ухудшены, так как из-за впитывания пластмассами воды и масел применение смазочно-охлаждающих жидкостей в большинстве случаев недопустимо и охлаждение производятся струей сжатого воздуха.

Вследствие больших коэффициентов трения, а также абразивного воздействия многих из пластмасс на режущие грани инструмента износ режущих граней инструментов при обработке этих материалов больше, чем при обработке металлов.

Учитывая изложенное, общие рекомендации по выбору инструментов и режимов резания при обработке пластмасс могут быть сведены к смеющему:
1. Следует применять возможно большие скорости резания при малых подачах и глубинах резания.
2. В качестве материалов режущих граней и инструментов лучше применять твердые сплавы (ВКЗМ, ВК6 и ВК6М) или быстрорежущую сталь.
3. При закреплении заготовок или деталей из пластмасс на станках надо следить за тем, чтобы зажимающие усилия не оказывали изгибающих или скручивающих усилий.
4. При сверлении глубоких отверстий необходимо часто выводить сверло из отверстия и очищать его от стружки.
5. Для лучшего сбегания стружки и уменьшения тепловыделения в процессе резания режущие грани резцов у сверл, разверток, метчиков, а также канавки - сверл и метчиков требуется доводить и полировать.

Режимы резания по видам обработки применительно к основным группам пластмасс приведены в таблице 1.

Учитывая неоднородность физико-механических свойств пластмасс, даже в пределах одной марки, необходимо проверить правильность выбранных режимов на первых обрабатываемых деталях.

Критерием затупления режущих инструментов служит износ по задней грани, который должен ограничиваться для черновой обработки 0,6—0,8 мм, для чистовой обработки 0,3—0,4 мм.

Вредные для здоровья работающих пыль и газовыделения, образующиеся в процессе резания рекомендуется удалять с помощью пылеотсасывающих устройств, подобных применяющимся на заточных станках.

Таблица 1 - Режим обработки пластических масс.

Вид обработки	Применяемый инструмент	Угол заточки в град		Режим резания		Примечание
		Передний ɣ	Задний α	Скорость резания v в м/мин	Подача
Разрезание ручное	Ручные ножовки	—	—	—	—	—
механическое	Дисковые пилы, D = 250 - 300 мм, В = 2-5 ммДисковые пилы, D = 250 - 300 мм, В = 2-5 мм			1200 - 1800	0,2 - 0,1 мм/об	—
	Ленточные	—	—	360—900	2 - 1 м/мин	—
	пилы, шаг зубьев
	0,8—1,0 мм0,8—1,0 мм
Точение:	Проходные подрезные, прорезные, отрезные, резьбовые резцы
слоистых	Твердосплавные	15	18	250 - 700	0,3 - 0,05	—
пластиков					мм/об
	Быстрорежущие	12	20 - 25	180 - 400	0,2 - 0,05	—
					мм/об
винипластов и	Твердосплавные	15 - 20	18-20	600 - 800	0,5 - 0,3	Черновая
органического					мм/об	обработка
стекла	Быстрорежущие			200 - 300	0,3 - 0,1	Чистовая
					мм/об	обработка
фенопластов	Твердосплавные	15	20	120—350	0,6 - 0,1	—
с порошковым					мм/об
наполнителем	Твердосплавные	20	20	160—400	0,5 - 0,2	—
аминолластов					мм/об
фрезерование	Цилиндрические
	и концевые фрезы с углом спирали 50 - 65°, конические - фасочные фрезы:
текстолита	Твердосплавные	5 - 8	16 - 25	200 - 500	0,4 - 0,1 мм/зуб	Подача
	Быстрорежущие	5 - 8	20 - 25	100 - 300	0,4 - 0,1 мм/зуб	должна
						быть направ-
						лена паралле-
						льно слоям
стеклотекстолита	Твердосплавные	4 - 6	15 - 20	200 - 500	0,01 - 0,2 мм/зуб	—
	Быстрорежущие			50 - 150	мм/зуб
гетинакса	Быстрорежущие	0 - 2	8 - 12	50 - 150	0,25— 0,1 мм/зуб	—
органичеcкого	Быстрорежущие	10 - 20	8 - 16	1800 -	0,4 - 0,1	—
стекла				1200	мм/зуб
пенопласта	Быстрорежущие с мелкими зубьями	4 - 6	15 - 20	200 - 500	0,2 - 0,1 мм/зуб	—
Сверление	Спиральные	—	—	—	—	Диаметр
	сверла с двойной заточкой и углом спирали канавки					сверла должен быть на 0.05 - 0,15
	10 - 15°					мм больше заданного диаметра
слоистых	Быстрорежущие	2ɸ = 60		25 - 30		При сверле-
пластиков	до d ≤ 8 мм- спиральные сверла,					нии перпен-дикулярно
						слоям
	d > 8 мм перовые	2ɸ= 100÷		—	0,1 - 0,05	При сверле-
		÷120			мм/об	нии парал-
						лельно слоям
органического	Быстрорежу-	2ɸ= 130÷				При
стекла	щие с двойной	÷140				больших
	заточкой и под-	2ɸ1= 70		200 - 400	0.12 - 0,06	толщинах
	точкой пере-				мм/об	меньшие
	мычки					подачи
фенопластов	Перовые сверла	2ɸ= 30÷		10 - 45	0,03 - 0,15	—
	углеродистые	÷35		60 - 80	мм/об
	твердосплавные
Нарезание	Азотированные	ɣ = (-5) ÷		10 - 20	—	—
внутренней	или хромированные	÷ (-10)
резьбы	метчики из
	быстрорежущей стали с полированными канавками; диаметр метчика должен быть на верхнем допускаемом пределе
Круглое и	Шлифовальные
плоское	круги средней
шлифование	твердости;
	зернистость:
	при черновой	—	—	υизд =	Snon = 0,02 ÷	Черновая
	обработке 20 - 36			= 1500÷	÷ 0,1	обработка
				÷2100	мм/дв. ход
	при чистовой	—	—		Snon = 0,01 ÷	Чистовая
	обработке 60 - 80				÷ 0,02	обработка
					мм/дв. ход
Круглое	Шлифовальные
и плоское	шкурки; зернистость
шлифование	при черновой	—	—	υизд =	—	—
	обработке 16 - 24			= 1200÷
				÷1400
	при чистовой обработке 80 - 140	—	—		—	—
Полирование	Мягкими хлоп-	—	—	1200 -	—	—
	чатобумажными кругами с окисью хрома			1400