Обработка пластмасс в твердом состоянии

Пластмассы в твердом состоянии (без нагрева) под­вергают в основном двум видам обработки: раздели­тельной штамповке и обработке резанием.

Разделительная штамповка. Этим способом получа­ют разнообразные изделия из листовых материалов для радиотехнических, электронных и других приборов.

Листовые пластмассы раскраивают ножницами раз­личных конструкций или распиливают специальными пилами с применением особых фрез и карборундовых абразивных кругов. Фрезами и абразивными кругами режут толстолистовые материалы (S^2,5 мм). Листы толщиной до 2,5 мм раскраивают ножницами и разрез­ными штампами.

Технология вырубки, пробивки, зачистки и других разделительных операций отличается от технологии резки металлических материалов.

Как правило, при резке материалов повышенной и средней хрупкости (органическое стекло, текстолит и др.) для уменьшения дефектов и улучшения поверхно­сти среза применяют специальную форму режущих кро­мок ножа и сильный прижим материала по контуру среза.

Специальная форма режущих кромок (заостренный передний угол) позволяет концентрировать давление на небольшой площади, уменьшая тем самым возможности появления трещин. Чтобы получить качественную по­верхность, детали вырубают с припуском для зачистки поверхности среза в специальных зачистных штампах.

Мягкие и упругие волокнистые материалы разреза­ют на деревянных или фибровых подкладках с помощью контурных ножей (просечек), имеющих конфигурацию, соответствующую форме вырубаемой детали. При этом нож Должен входить в материал до соприкосновения с подкладкой.

Обработка пластмасс резанием. Применяют для про­ведения отделочных и доводочных операций после пред­варительного формования и для изготовления машино- и приборостроительных деталей из заготовок. В еди­ничном и мелкосерийном производстве экономически нецелесообразно применять методы прессования, литья и другие ввиду высокой стоимости и сложности изго­товления прессформ. В этом случае заготовкой для ме­ханической обработки является листовой или прутко­вый материал. Однако в тех случаях, когда это возмож­но, следует избегать или уменьшать механическую обработку, так как нарушается поверхностная смоляная пленка. Это приводит к уменьшению предела прочно­сти, увеличению способности водо- и маслопогло- щения.

При прессовании, литье и других методах формова­ния наблюдаются значительные колебания усадки ма­териалов, что снижает получаемую точность размеров. Поэтому для получения высокого класса точности не­обходимо в ряде случаев применять механическую об­работку. Кроме того, методами резания удаляют лит­никовую систему, зачищают заусенцы, получают от­верстия малых диаметров, мелкие резьбы и т. д.

Особенности физико-механических свойств пласт­масс и специфика их строения существенно влияют на технологию обработки, конструкцию режущего инстру­мента и приспособлений.

Низкая теплопроводность пластмасс приводит к концентрации тепла, выделяющегося при резании. В ре­зультате этого происходит интенсивный нагрев инстру­мента, размягчение и оплавление деталей из термопла­стов, обугливание и прижоги реактопластов.

Процесс стружкообразования при обработке пласт­масс зависит от природы и физико-механических свойств пластмасс, геометрии инструмента и режимов резания,

Смолы, входящие в состав пластмасс, при нагреве размягчаются и обволакивают рабочую поверхность инструмента, что затрудняет отвод стружки и ухудша­ет качество получаемой поверхности.

При обработке пластмасс, имеющих в составе на­полнителя кварцевый порошок и стекловолокно, в стружке образуются высокоабразивные частицы, что приводит к быстрому износу режущего инструмента. При обработке стеклопластиков образуется тонкая пыль, загрязняющая и изнашивающая станки, а также загрязняющая атмосферу цеха.

Пластмассы при обработке с малыми скоростями и большими глубинами резания ведут себя как хрупкое тело: появляются трещины, сколы.

Большое разнообразие полимерных материалов обусловливает значительное колебание оптимальных режимов резания и геометрии инструмента.

Наибольшую производительность и наибольшую стойкость обеспечивает инструмент из твердых спла­вов, несколько меньшую — инструмент из быстрорежу­щей стали и еще более низкую — инструмент из угле­родистых инструментальных сталей.

Задний угол а выбирают равным 12—20°, т. е. не­сколько больший, чем при обработке металлов. Это улучшает условия резания и повышает стойкость инст­румента.

Вследствие низкого сопротивления срезу передний угол выбирают значительно большим (15—20°), чем при резании металлов.

Канавки для отвода стружки делают более емкими и полируют во избежание прилипания стружки.

При обработке отверстий и получении резьб следу­ет применять инструмент несколько большего диаметра (на 0,04—0,1 мм) для компенсации усадки.

Обработку пластмасс можно проводить на обычном металлорежущем и деревообрабатывающем оборудо­вании.

Точение. Точением хорошо обрабатывают винипласт, органическое стекло, полиэтилен, фторопласты, слоис­тые пластики. Для точения используют универсальные быстроходные металлорежущие станки, токарные и ре­вольверные. Режущий инструмент изготавливают из твердых сплавов (ВК6, ВК8), быстрорежущих сталей (Р9, Р18) и реже из углеродистых (У10А, У12А). Гео­метрия заточки резцов для обработки термопластов (Л) и реактопластов пластмасс (В) следующая:

а в

................................ 15—20° 10—20°

а................................................................ <20° 10—20°

Для всех случаев А = 0°; <р — 45°.

Глубину резания и подачу выбирают в зависимости от припусков на обработку и требуемой чистоты по­верхности. Точение проводят на больших скоростях, но с небольшой подачей. Припуск снимают за один-два прохода. На второй проход рекомендуется оставлять припуск не более 0,5—1,0 мм.

Твердосплавной инструмент допускает скорости ре­зания в два-три раза выше, чем инструмент из быстро­режущей стали.

Возможное образование сколов предупреждается фаской со стороны входа инструмента или обработкой деталей, собранных в пакет.

При обработке термопластов охлаждение проводят эмульсией или водой, а при обработке термореактив­ных пластмасс — сжатым воздухом.

Фрезерование. Применяют для изготовления дета­лей из блочных термопластов и слоистых пластмасс, удаления литников, получения сложных контуров дета­ли после прессования или литья, получения пазов раз­личной конфигурации, зубонарезания и т. д.

Для фрезерования используют быстроходные ме- талло- и деревообрабатывающие станки, а при массо­вом производстве экономически целесообразно приме­нять специальные фрезерные станки.

При фрезеровании на обрабатываемой поверхности могут появляться задиры, трещины и прижоги, возмож­но отслаивание материала, скалывание кромок и обла­мывание краев листа. Учитывая это, во избежание по­явления брака необходимо соблюдать ряд правил:

1) для предотвращения выкрашивания и обламывания толщина кромки изделия должна быть не менее 0,1 мм;

2) при фрезеровании слоистых пластмасс следует при­менять попутное фрезерование; 3) фрезеруемую деталь необходимо плотно прижимать к опорной базе и жестко закреплять на станке и в приспособлении; 4) обраба­тываемый участок должен иметь плотный контакт по всей поверхности с опорной поверхностью приспособ­ления; 5) фрезерование пластмасс лучше всего прово­дить фрезами со спиральным зубом. Угол наклона зуба 20—55° к оси фрезы.

Конструкцию фрезы и геометрию, заточки режущих лезвий выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, конструкции детали и режима резания. Для фрезерования термопластов фрезы изготавливают из углеродистой стали, а для термореактивных пласт­масс— из быстрорежущей стали или с пластинками твердого сплава. Углы заточки: Y=10-i-25^o; а=15-т-30°. При фрезеровании пазов необходимо затачивать режу­щие лезвия и торец инструмента для предотвращения подгорания или сплавления обрабатываемых слоев ма­териала детали.

Фрезерование проводят в два прохода с глубиной резания менее 3 мм, оставляя на чистовой проход 0,5 мм.

При . фрезеровании для охлаждения инструмента применяют сжатый воздух, а для некоторых видов термопластов допускается применение эмульсии.

Сверление. При сверлении отверстий в пластмассо­вых деталях большое значение имеет правильный выбор конструкции и геометрии сверл, режимов резания, спо­собов охлаждения инструмента и зоны обработки.

Для сверления пластмасс применяют спиральные специальные и перовые сверла.

При получении отверстий в термопластах стандарт­ными сверлами (рис. 434, а) возможно их заедание. .Во избежание этого необходимо применять следующую геометрию сверл: угол при вершине 2Ф около 70°, зад­ний угол а==4ч-8°, угол наклона канавки со — 15— 17°. Кроме того, такой угол наклона канавки снижает на­грев детали и обеспечивает хороший отвод стружки.

При получении отверстий в термореактивных пласт­массах и листовых слоистых пластиках желательно применять сверла из быстрорежущей стали (рис.434,б). Геометрия сверл в этом случае должна быть: 2<р = =50—60°, а = 14-М 6°, (о = 10°. Стружечная канавка должна быть широкой и глубокой.

Наилучшее качество обработки получается при при­менении перовых сверл, и спиральных сверл с широ­кой, хорошо полированной канавкой.

При сверлении глубоких отверстий (рис. 434, в) во избежание прожога следует периодически вынимать
инструмент, охлаждать его й очищать от стружки. Ох­лаждение проводят сжатым воздухом, а для стеклотек- столитов и фенопластов возможно применение 5%-ного раствора эмульсола в воде.

Отверстия с диаметром больше 6—9 мм получают за два прохода: предварительное сверление проводят на диаметр не менее 0,5 от окончательного размера.

Нарезание резьбы. Наружные и внутренние резьбы нарезают в пла­стмассовых заготовках (стержневых, листовых, блочных) и в готовых де­талях, полученных фор­мованием. Наружные резьбы нарезают резца­ми, плашками, фрезами, внутренние — азотиро­ванными или хромированными метчиками.

Резьбы большого и среднего диаметра нарезают на токарно-винторезных станках со смазывающе-охлажда- ющей жидкостью из смеси парафинового масла (60%) и керосина (40%). Режимы резания аналогичны режи­мам для латуни и стали, но глубина резания должна быть меньше 0,1—0,2 мм. С увеличением глубины ре­зания возможно выкрашивание или появление трещин на деталях малой толщины.

Для нарезания внутренней резьбы применяют стан­дартные метчики из быстрорежущей стали с отрица­тельным передним углом у——(5-4-10°). Такой угол уменьшает заедание метчика при вывертывании. Реко­мендуется применять комплект из двух-трех метчиков и метчики с резьбой через шаг. Чтобы получить чистую и гладкую поверхность, следует чаще очищать метчик от стружки и смазывать маслом или пчелиным воском.

При нарезании резьбы в деталях из наполненных термопластов и слоистых пластмасс наблюдается усад­ка на 0,05—0,15 мм. В соответствии с этим диаметр метчика должен быть больше номинального диаметра резьбы на величину усадки.

В слоистых пластиках резьбу следует нарезать пер­пендикулярно слоям, иначе возможно расслаивание.

Рис. 434. Конструкция сверл для о<5* работки пластмасс

90-135* е

Шлифование. Шлифование изделий из термореак»
тивных пластмасс осуществляют абразивными кругами с мягкой связкой зернистостью 30—40. Для удаления грата и заусенцев, для получения более чистой поверх­ности после шлифования абразивными кругами приме­няют обработку наждачными полотнами или наждач­ной бумагой.

Шлифование изделий из термопластичных пласт­масс проводят фланелевыми или суконными кругами с пастой из отмученной пемзы с водой. Органическое стекло шлифуют специальными пастами или наждач­ной бумагой с зернистостью абразива 150—250.

Чистота обработанной поверхности зависит от тол­щины снимаемой стружки, материала инструмента, ре­жима обработки и т. д. Глубину резания (поперечную подачу) выбирают для чернового шлифования в пре­делах t=0,07-1-0,2 мм, а для чистового шлифования t=0,01-г-0,05 мм. Зернистость абразива для черновой и чистовой обработки должна составлять соответственно 16—40 и 80—140. Шлифование, проводят с высокими Скоростями, равными 20—40 м/с, так как при меньших скоростях шкурки быстро замасливаются. Во избежа­ние прижогов материала продолжительность контакта детали с кругом должна быть минимальной (не более 1,0—1,5 с).

Полирование. Пластмассовые детали подвергают полированию для удаления следов зачистки или меха­нической обработки (рисок, царапин), выведения мато­вых пятен, придания поверхностям гладкого блестяще­го вида. При полировании снимают очень тонкий слой пластмассы. В промышленности наибольшее распрост­ранение получило полирование в галтовочных бараба­нах и на полировальных станках специальными кру­гами.

Для мелких деталей применяют полирование в гал­товочных барабанах. В галтовочный барабан загружа­ют хорошо очищенные от загрязнений пластмассовые детали и полировальный состав. При сухом способе полировальным составом является пемза тонкого помо­ла или опилки с мелом, пропитанные машинным и ва­зелиновым маслами. Процесс полирования продолжа­ется 2—3 ч при скорости вращения барабана 20—80 об/мин. Детали отделяют от полировально­го состава на ситах, промывают и сушат. При мокром способе полировальный состав состоит из пемзы тон­кого помола с водой (100 г пемзы на 10 л воды). Про­цесс протекает более интенсивно, продолжается 1—2 ч, при этом снимается больший припуск.

Полирование проводят на полировальных станках хлопчатобумажными, байковыми и суконными кругами, а окончательное полирование — кругами из бязи, байки или муслина. На предварительных операциях применя­ют пасту ГОИ для термореактивных пластмасс и ВИАМ-2 для термопластичных. Матерчатые круги име­ют диаметр 200—400 мм и толщину 60—100 мм. При полировании реактопластов скорость вращения полиро­вального круга составляет 1500—2000 об/мин, а для термопластов 1000—1500 об/мин (для предупреждения сильного нагрева деталей).

При полировании на станках во избежание пере­грева, прижога и изменения цвета поверхности детали нельзя, допускать сильного прижима детали к кругу,