復(fù)合材料管材切削加工方法的選擇

王育玲

(新疆博州中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，新疆博樂　833400)

WANG Yuling(Xinjiang Bozhou secondary vocational and technical school，Xinjiang Bole，833400，China)

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復(fù)合材料管材切削加工方法的選擇

王育玲

(新疆博州中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，新疆博樂833400)

摘要:從復(fù)合材料管材的性能出發(fā)，分析了復(fù)合材料管材加工性能及加工方法，包括加工裝備的選擇以及截?cái)?、鋸割、鉆削等加工方法的研究，為有效地加工復(fù)合材料管材提供了理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)，可供管道施工工人和相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞:復(fù)合材料管材;特性分析;刀具選擇;方法

復(fù)合材料管材是一種新型的工程類管道，其在緩解地上、地下管道腐蝕問題上取得了較好的效果。但由于各類復(fù)合材料管材具有不同的成型工藝、保溫性能和技術(shù)特點(diǎn)，因此其使用環(huán)境、介質(zhì)種類、介質(zhì)溫度、工作壓力以及施工方式和維護(hù)條件等也各不相同，加之目前對其結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用條件還缺乏詳盡的了解，因此在應(yīng)用效果上還存在一定的問題，有待于進(jìn)一步研究和改善。

1　復(fù)合材料的加工性能

1.1復(fù)合材料管材用途和基本性能

復(fù)合材料管材目前主要有聚氟乙烯(UPVC)管、聚丙烯(PP－R)管、交聯(lián)聚丙烯(PE－X)管、鋁塑復(fù)合管、聚乙烯(PP)管、玻璃鋼管(FRP)、聚丁烯(PB)管等。這些復(fù)合材料管、復(fù)合材料玻璃鋼管、純玻璃鋼管應(yīng)用廣泛，其用途和性能如圖1所示［1］。

圖1　復(fù)合材料管材用途及基本性能示意圖

1.2復(fù)合材料管材加工性及加工措施

復(fù)合材料管材因其具有不生銹、不結(jié)垢、不滲漏、管壁光滑、不滋生細(xì)菌、無毒、無臭、質(zhì)量輕、安裝及維修方便等特點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、建筑、石油等行業(yè);同時(shí)，它又具有導(dǎo)熱性差、耐熱性差、熱膨脹性系數(shù)大、抗裂性能較差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其加工性較差［2］。

針對復(fù)合材料管材導(dǎo)熱性差、熱脹系數(shù)大的缺點(diǎn)，在加工時(shí)可采用較低的主軸轉(zhuǎn)速、較高的進(jìn)給速度、較小的吃刀深度、合理的刀具幾何角度以及冷卻液來減少工件發(fā)熱，并及時(shí)帶走熱，以減少工件變形，從而確保復(fù)合材料管材的加工質(zhì)量。

2　復(fù)合材料管材加工裝備的選擇

2.1復(fù)合材料管材加工設(shè)備選擇

普通金屬切削車床、銑床、鉆床以及數(shù)控車床、數(shù)控銑床等機(jī)床具有寬廣的加工工藝范圍，可以對復(fù)合材料管材進(jìn)行切削加工［3］。

為了確保復(fù)合材料管材的加工精度，減少其熱變形、熱裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)盡可能在金屬切削機(jī)床上添置適合復(fù)合材料管材加工的冷卻和吸切屑裝備，使切削熱能及時(shí)排離工件(復(fù)合材料管材)。

同時(shí)，對金屬切削機(jī)床的通用夾具(如普通車床的三爪卡盤)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，使?fù)合材料管材在機(jī)床上裝夾安全、可靠、方便。

2.2復(fù)合材料管材加工刀具的選用

依據(jù)復(fù)合材料管材成分、加工表面質(zhì)量要求，可以選擇高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具;對表面精度要求較高的復(fù)合材料，可以選擇陶瓷刀具，甚至二氧化鋯、金剛石刀具。

2.3常用切削方法及其刀具參數(shù)確定

根據(jù)復(fù)合材料管材的使用要求和適用場所，一般要對其進(jìn)行截?cái)唷徃?、鉆削、拋光等方式的加工。

2.3.1截?cái)?/p>

截?cái)鄷r(shí)，采用截?cái)嗟对趶?fù)合材料管材上刻出印痕，再將其在桌子的邊緣處對齊刻痕、將其折斷。

2.3.2鋸割

使用臺式或手持式圓鋸對復(fù)合材料管材進(jìn)行鋸割。當(dāng)使用硬質(zhì)合金鋸片時(shí)，鋸片應(yīng)當(dāng)是多齒鋸片(圖2所示)，切削速度約為50m/s，后角α取值范圍0°～15°，前角γ取值范圍0°～15°，切削速度不高于40m/s;當(dāng)使用高速鋼錯(cuò)齒鋸片(圖3所示)，后角α取值范圍30°～45°，前角γ取值范圍0°～4°或5°～8°。

圖2　高速鋼鋸片

圖3　錯(cuò)齒鋸片

2.3.3鉆削

一般用麻花鉆改磨幾何角度(圖4所示)后進(jìn)行鉆削，也可以使用扁鉆鉆削(圖5所示)。

2.4其他操作事項(xiàng)

在上述基礎(chǔ)上，對復(fù)合材料管材加工時(shí)，還必須保證工作間有良好的通風(fēng)，且不允許在室內(nèi)吸煙。在磨削熱固性復(fù)合材料時(shí)，必須使用通風(fēng)設(shè)備機(jī)械通風(fēng)。表1為常見的操作方法說明［4］。

圖4　正確磨削的高速鋼鉆頭

圖5　扁鉆

表1　常見操作方法說明表

3　特種加工方法

除常規(guī)的機(jī)械加工方法外，激光切割、水刀切割、電子束切割等，逐步成為復(fù)合材料未來的加工方向，并且特種加工方法加工質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、耗材少。

4　結(jié)束語

由于復(fù)合材料管材材質(zhì)等方面的原因，如導(dǎo)熱性差、熱脹系數(shù)大、易產(chǎn)生變形等，因此在選用加工方法和刀具時(shí)，應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面:第一，加工設(shè)備應(yīng)有冷卻和吸切屑裝備，能使切削熱能及時(shí)排離工件(復(fù)合材料管材)。第二，要依據(jù)復(fù)合材料管材的成分選用合適的刀具類型，并合理選擇刀具幾何參數(shù)。第三，在對復(fù)合材料管材進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)注意通風(fēng)，不允許在室內(nèi)吸煙，以防止粉塵爆燃事故的發(fā)生等。第四，加工工藝或操作方式要得當(dāng)，要特別注意避免表1中的常見錯(cuò)誤的發(fā)生?？傊?，由于復(fù)合材料管材和金屬管材在材質(zhì)、特性等方面存在著諸多不同，因此在選用加工設(shè)備、加工方法和刀具時(shí)，應(yīng)根據(jù)復(fù)合材料管材的特性、特點(diǎn)，選擇適合的加工設(shè)備、加工方法、工藝參數(shù)以及刀具類型和幾何參數(shù)。

參考文獻(xiàn):

［1］王士鐸，徐文杰.化工工程中非金屬管道的施工［J］.山西建筑，2002(12) :64－65.

［2］劉國臣，陳建國.淺談非金屬管道的連接方法［J］.山西建筑，2005(4) :109－110.

［3］張麗，劉凱，周邵琦.大慶油田非金屬管道應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及對策［J］.行業(yè)論壇，2012(11) :14－15.

［4］程志學(xué)，田強(qiáng).非金屬管道連接工藝［J］.基建管理，2013 (4) :99－100.

Research on the machining process of composite pipe

WANG Yuling
(Xinjiang Bozhou secondary vocational and technical school，Xinjiang Bole，833400，China)

Abstract:Based on the performance of the composite pipe，this paper analyzes the composite pipe processing performance and method.Aiming at the selection of processing equipment，truncation，saw cutting，drilling and other processing methods，it introduces the processing method for composite pipe.This provides theoretical and practical basis for pipeline construction workers and related personnel.

Key words:composite material pipe; features analysis; cutting tool selection; methods

DOI:10.3969/j.issn.2095－509X.2015.06.015

作者簡介:王育玲(1969—)，女(蒙古族)，北京房山人，新疆博州中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校高級講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造、經(jīng)濟(jì)管理。

收稿日期:2015－04－07

中圖分類號:TB30

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:2095－509X(2015) 06－0060－03