Точение изделий из пластмасс

С улыбкой о сложном. На семинаре об обработке пластиков. Один из участников (обработчик): «Этот полимер коробится, а этот подплавляется, а тот… все они плохо обрабатываются!». Другой участник (тоже обработчик): «А у меня все хорошо. Превосходная точность и отличное качество поверхности без дополнительных усилий при обработке этих, да и других полимеров». Вопрос технического специалиста из сектора обработки: «Пожалуйста, поделитесь с нами опытом. Что Вы делаете для того, что бы стабильно получать высокий результат при обработке полимерных заготовок? В чем секрет?». Участник (у которого все хорошо): «Ничего, обрабатываю как всегда».

Общее

Для изготовления пластмассовых изделий, имеющих форму тел вращения (к примеру: детали из втулок, блоков, стержневых заготовок, шестерни, втулки, вкладыши подшипников скольжения, шкивы, кольца, прокладки и т.д.), обычно применяется токарная обработка. 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 потребляемую мощность даже при относительно больших сечениях заготовки, стружки в сравнение с металлами. 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 экструдированных, литых и прессованных 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 на специальном автоматическом оборудовании.

→  Пластики могут быть обработаны и на обычных токарных станках. Однако для оптимальных результатов обработки должны использоваться специальные фрезы для пластмасс.

При точении термопластов (без армирующих и укрепляющих добавок) 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 вида обрабатываемого материала, параметров обработки и требований к качеству обрабатываемой поверхности.

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.

→ Режимы точения (углы, подача, скорость) устанавливаются в зависимости от обрабатываемого материала. Есть общие рекомендованные параметры точения, которые Вы можете найти на стр. 15  брошюры «Рекомендации по обработке технических пластмасс» (раздел «Скачать», «Брошюры и каталоги»).

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

Глубина резания существенно влияет на качество обработанной поверхности, а для армированных полимеров большая глубина резания для одной операции может оказаться критичной. Пожалуйста, выбирайте шаг резания в пределах 0,5мм, а для укрепленных полимеров рекомендованный шаг в пределах 0,2мм.

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.

→  Одни полимеры образуют прочную спиралевидную стружку при токарной обработке, стружка других пластиков рассыпается при малейшем прикосновении или под собственным весом на «мелкие щепки», другие же пластики сразу же образуют очень мелкую стружку, больше похожую на крупинки, которые сваливаются и не прилипают к обрабатываемой детали.  Необходимо следить, чтобы стружка хорошо отделялась от обрабатываемой детали и не наматывалась на инструмент и изделие (обычно в случае со спиралевидной стружкой). Наматывание стружки на резец затрудняет дальнейшую обработку или делает ее вообще невозможной. Снятие стружки затруднительно и занимает много времени.

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.

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

Общие рекомендации

• Выберите высокую скорость резания
• Используйте глубину резки по крайней мере 0,5мм
• Сжатый воздух отлично подходит для охлаждения
• Если жесткость заготовки низкая, используйте поддерживающий инструмент, подставки: стабилизация детали + избегание деформации

На точность обработки термопластов точением оказывает большое влияние длина обработки, толщина стенок втулок, точность станка, геометрия инструмента, режимы резания и вид полимера. Допустимая точность при точении термопластов достаточно высока при использовании правильных параметров механической обработки.

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. А для некоторых полимеров не рекомендуется применение охлаждающих жидкостей.

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

Общие рекомендации по инструментам для точения:

• Используйте инструменты с маленьким радиусом режущей кромки
• Для обеспечения высокого качества поверхности используйте для финальной доводки инструмент с широкой режущей кромкой
• Для обработки гибких заготовок необходима специальная геометрия режущих инструментов
• Для фиксации используйте правильную форму крепления
• Для отрезания используйте резец со специальной формой, предназначенный для данного процесса
• Резание окружности и полирование поверхности