非金屬材料切削加工相關(guān)問題分析

崔博利 唐山重型裝備集團(tuán)有限責(zé)任公司

1.前言

進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對(duì)物質(zhì)生活的追求越來越強(qiáng)烈，對(duì)非金屬材料的加工，具有著嚴(yán)格的技術(shù)要求?，F(xiàn)在很多的高分子非金屬材料的使用為人們的生產(chǎn)生活帶來很大的便利，提高了生活質(zhì)量。因此，非金屬材料的加工成為一項(xiàng)重要的開發(fā)項(xiàng)目。近些年來，非金屬材料的加工企業(yè)在全國各地不斷的增多，考慮到很多的非金屬材料的生產(chǎn)、使用都嚴(yán)重的危害著環(huán)境，如塑料袋的廣泛使用，造成了城市的白色污染，由于塑料袋在短期內(nèi)不能被腐蝕，被埋在土壤里，對(duì)土壤造成嚴(yán)重危害，有些塑料制品本身帶有劇毒，進(jìn)入生活用水后對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重的污染，對(duì)人們的身體健康造成嚴(yán)重的威脅。所以，對(duì)現(xiàn)在非金屬材料加工企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)要求非常的嚴(yán)格。

2.非金屬材料的分類

根據(jù)非金屬材料的性能而言，非金屬材料可以分成3類。

一是非金屬材料的硬度比較低的熱塑性塑料，如：尼龍、特氟龍等。

二是非金屬材料的硬度比較大的固性塑料，如環(huán)氧樹脂、酚醛等。

三是具有磨損物質(zhì)組成的非金屬材料，如石墨和碳等。

3.對(duì)非金屬材料的切削加工

3.1 對(duì)硬度不高的塑料的切削加工

按照成型方法，塑料可分為壓塑料和層壓塑料。壓塑料是以熱固性或熱塑性樹脂與填料為基礎(chǔ)配置而成的粉狀或纖維狀半成品，再由使用廠家用壓塑方法制成各種形狀的零件或型材。層壓塑料是將紙片，棉布，玻璃布等片狀材料在合成樹脂中浸漬后，用層壓法壓制而成的膠紙板，膠布扳，玻璃膠布板以及管材，棒材等半成品，然后經(jīng)過機(jī)械加工，制成各種零件。塑料切削過程由其在加工時(shí)變形性質(zhì)決定。由于某些塑料在切屑形成時(shí)不存在塑性變形區(qū)，其切削過程與脆性金屬材料相類似。當(dāng)作用在刀具上的力超過材料的內(nèi)結(jié)合力時(shí)，刀具就切除其前刀面前面的材料層，這時(shí)發(fā)生瞬時(shí)破裂，形成典型的崩碎切屑，呈現(xiàn)為高速脫落的未及變形的塑料碎屑。

由于塑料本身的硬度不高，不像金屬材料那樣堅(jiān)硬，所以切削時(shí)產(chǎn)生的切削力較少，各類樹脂和填充材料的性能決定著塑料的切削加工性。又因?yàn)樗芰系膶?dǎo)熱系數(shù)比較低，切削產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)的散發(fā)出去，熱量聚集在切削的刀刃上，這樣會(huì)對(duì)刀產(chǎn)生巨大的磨損，容易引起切削工具的嚴(yán)重變形。還要注意的是一般的塑料不耐高溫，在對(duì)塑料進(jìn)行作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生高溫容易引起塑料的燒焦或熔化變形現(xiàn)象。對(duì)于比較軟的非金屬材料的切削時(shí)，要采用正前角較大的刀刃工具，一般采用45度角，這樣能夠使軟塑料在作業(yè)時(shí)不容易變形、能夠完全的進(jìn)行切割、切削后不彈回、粘附于刀片上等現(xiàn)象。

3.2 對(duì)非金屬材料橡膠的切削加工

橡膠具有良好的彈性、易變性和復(fù)原性，是一種高分子彈性化合物，不具有導(dǎo)熱性和金屬般的硬度。由于橡膠的具有極大的彈性，在進(jìn)行切削加工時(shí)極易容易變形，而且彈性恢復(fù)的很快，所以通常在對(duì)橡膠進(jìn)行作業(yè)時(shí)采用高速鋼刀具。

3.3 對(duì)非金屬材料石材的切削加工。

首先，對(duì)大理石的磨削加工。天然大理石是高級(jí)裝飾材料，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，不僅對(duì)其需求量急劇的增加，而且質(zhì)量要求也越來越高。鋸切下來的大理石，一般經(jīng)過粗磨，精磨和拋光等一系列加工才成為成品。因此，磨削加工工藝參數(shù)的選擇，對(duì)磨削表面質(zhì)量，磨削生產(chǎn)率和加工成本有很大的影響。其次，對(duì)瑪瑙的切削。第一，采用瑪瑙材料作為零件的時(shí)候，通過毛坯的余量非常大，所以進(jìn)行高效率的粗磨是非常必要的。用碳比磚砂輪磨削瑪瑙時(shí)易形成塑性變形態(tài)切屑，這對(duì)降低喪面粗糙度R。是有利的，仉加工表面又容易產(chǎn)生熱融怯，致加工表面不穩(wěn)定，不可靠，因此，碳化硅砂輪精磨瑪瑙還存在一定的缺陷。

3.4 對(duì)非金屬材料玻璃的切削加工。

首先，對(duì)玻璃進(jìn)行鉆孔。目前，在玻璃上打孔的方法有四種，即研磨打孔、電火花打孔、超聲波打孔和激光打孔。研磨打孔法是用和加工孔徑基本相同的研磨桿帶動(dòng)金剛石研磨膏在被加工工件上運(yùn)動(dòng)而研磨成孔，這個(gè)方法比較費(fèi)時(shí)間，同時(shí)精度也不是很高，超聲波打孔、激光打孔和電火花打孔只適用于加工小孔。

其次，對(duì)玻璃進(jìn)行切割。保證玻璃切割質(zhì)量的關(guān)鍵是要切割頭的質(zhì)量和精度，而他們是有切割頭相對(duì)玻璃表面方位的穩(wěn)定性決定的。一般情況下，刀刃的移動(dòng)速度為30—60m/min范圍之內(nèi)，這個(gè)就需要經(jīng)常換切割頭，一般每個(gè)小時(shí)要換三四次。在工作過程中，切割頭和刀體側(cè)阪接觸表面的磨損很大，加大了切割頭的偏移和傾斜。由于切割頭側(cè)向位移和傾斜，降低了玻璃毛坯的切割精度。

再次，玻璃的高速精磨。用金剛石微粉高速精磨是光學(xué)玻璃冷加工的一種新工藝。它是采用一定粒度、一定濃度的金剛石粉和一定配方的粘潔劑混合在一起，攪拌均勻后用粉末冶金的方法。先制成直徑大小不同的磨片，再按一定的排列方式和覆蓋比，在金屬基模上貼制成磨盤，經(jīng)過精修達(dá)到要求的幾何精度，在專用機(jī)床上以高轉(zhuǎn)速、高壓力對(duì)玻璃進(jìn)行精磨的方法，它的效率要比原來普通細(xì)磨方法提高三十倍。

總之，研究非金屬材料的切削加工也和研究金屬切削加工一樣，如非金屬材料的切削機(jī)理，適應(yīng)及需要的切削刀具及機(jī)床，非金屬材料機(jī)械零件的機(jī)械加工工藝等方面的研究與發(fā)展。所有這些，都將會(huì)使非金屬材料的切削加工飛躍發(fā)展。