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1 前言

塑料制件一般采用直接成型的方法生產，但有些塑件直接成型困難或對其精度要求高時，必須進行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金屬的設備。由于塑料的性能和金屬相差較大，且塑料品種繁多，其種類不同性能也有較大差異，所以塑件的切削加工有它自身的特點。

2 塑料的性能對切削加工的影響

熱性能

和金屬相比，塑料的熱容量小，導熱性差(其導熱系數只有金屬的千分之三或更小)，熱膨脹系數大(比金屬大1.5～20倍)。故在切削過程中因摩擦而產生的熱量主要傳給刀具。即使少量熱量傳給塑件，因難以傳入塑件內部，極易產生局部過熱，引起塑件變色、熔融、甚至燃燒。而且溫度過高，塑件的彈性變形加劇，影響塑件的表面質量和尺寸精度，嚴重時引起工件彈跳，甚至造成事故。因此，加工中常采用冷卻劑(一般用壓縮空氣)降低溫度。

彈性模量

塑料的彈性模量只有金屬的1/10～1/16,切削加工時，若刀具和夾具對它施加壓力過大，會引起較大的彈性變形，影響塑件的加工精度，嚴重時會造成加工困難。因此在切削加工時，刀具的參數要合理，刃口要鋒利，切削用量應適當，以減小切削力。夾緊力不可過大。

塑料切屑的特點

在高速切削時，被切下來的塑料碎屑呈膠熔狀態，遇冷即硬化。在加工過程中，碎屑極易粘附在刀具上，從而改變刀具的角度，增大切削深度，影響塑件的加工精度，因此應及時除去切屑。此外塑料制件在切削加工過程中，會產生大量切屑粉塵，必須采取有效的通風除塵措施，使空氣中的粉塵含量符合國家規定的標準。

3 刀具材料的選擇

刀具的材料主要有高速鋼、硬質合金、金剛石等。切削一般的塑料，可選用前兩種刀具材料。相比較而言，高速鋼的磨利性較好，選用高速鋼刀具并仔細刃磨，能使刀具刃口更鋒利，但其耐用度低于硬質合金刀具。加工玻璃鋼宜選用金剛石刀具。因玻璃鋼由塑料和玻璃纖維兩種材料組合而成，切削時軟硬相間，斷續切削，每分鐘的沖擊達百萬次以上，刀具比切削純硬質材料還要容易磨鈍，因此應選用耐磨性極好的金剛石刀具。

4 刀具幾何參數的選擇

在選擇刀具幾何參數時應盡量減小切削力，降低切削溫度，以保證塑件的加工質量，并盡可能提高生產率和刀具耐用度，降低加工成本。下面著重討論車刀幾何參數選擇原則。

前角

車刀前角的大小直接影響切削效果。前角選大些可減小切削變形、切削力，減少切削熱的產生，降低切削溫度，減小刀具刃口鈍圓半徑，使刀刃鋒利；同時能提高塑件加工質量。但前角過大會削弱刀具強度，散熱條件變差，切削溫度反而升高，使刀具耐用度和塑件加工質量下降。因此合理選擇刀具的前角很重要。選擇時應綜合考慮塑件材料、刀具材料及加工性質三方面的因素。

實驗證明，加工塑件時，隨刀具前角的增大，切削阻力會減小。這是因為大多數塑料的抗壓強度大于抗拉強度(一般大2～3倍)，從力學的角度分析，杜蘭萍28刀具前角愈大愈有利于塑料發生拉伸斷裂。故加工塑件時，刀具前角應選大些；但加工玻璃鋼等材料時，沖擊力較大，為保證刀具強度，前角應取小些，甚至取負值。

刀具材料不同，前角的選擇也不相同。高速鋼的抗彎強度和沖擊韌性較大，可承受較大的切削力，前角可取更大的數值，以減小切削力。加工性質不同，前角的選擇也不同。粗加工時，切削深度和進給量都較大，切削力大，為減小切削力，前角應取大些；精加工時，切削速度一般較高，產生的切削熱較多，為改善刀具散熱條件，降低切削溫度，前角可取小些。

后角

角的大小對切削效果的影響也較大。后角取大值可減少刀具后刀面與塑件之間的摩擦，并能使刀具刃口鈍圓半徑減小，刃口鋒利，易切入工件。但后角過大也使刀刃強度降低，刀具散熱能力下降。選擇刀具后角主要考慮切削厚度。切削厚度大(如粗加工)切削力大，為減小切削力并保證刀具有足夠的強度，前角應取大值，后角應取小值；切削厚度薄(如精加工)，摩擦及刀具磨損主要發生在后刀面上，且切削力不大，刀具強度足夠，后角應取大些以減小后刀面的摩擦，減少切削熱，并使刀刃鋒利。切削常用塑料的車刀前、后角值參見表1。
表1 切削常用塑料的車刀參考角度
塑料材料 前角(°) 后角(°)
硬聚氯乙烯 10～15 10～15
聚烯烴聚四氟乙烯 0～15 15～30
聚甲醛 0～15 10～25
聚丙烯酸酯 0～10 10～25
聚酰胺 5～15 5～10
聚碳酸酯 0～10 2～5
聚苯乙烯 0 0～5
酚醛層壓板 0 15
玻璃鋼 -5～0 8～18

4.3 其它

參數車刀的主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑等參數也會對刀具傳熱、塑件表面粗糙度、切削力等方面產生影響。減小主、副偏角，增大刀尖圓弧半徑，可改善刀具散熱條件，使刀具磨損減��；塑件表面粗糙度減小。但主、副偏角過小或刀尖圓弧半徑過大，致使切削阻力，特別是工件切深方向的切削分力增大，容易引起塑件變形。因此在塑件剛度允許的條件下，才能取較小的主、副偏角和較大的刀尖圓弧半徑。

5 切削用量的選擇

切削速度

提高切削速度可以縮短切削時間，提高生產率，且切削力不會增大，塑件表面粗糙度也幾乎不受切削速度的影響。但切削速度增加會使切削溫度明顯升高，塑件會產生熱膨脹和熱變形，甚至變色，影響加工質量，且刀具磨損加劇、耐用度降低(切削速度提高10%,刀具耐用度會縮短為原來的40%～60%)，這樣使換刀、磨刀、對刀調整等輔助時間增加，生產率反而有所下降，因此要控制切削速度。常用塑料加工時的切削速度參見表2。
表2 切削常用塑料的切削用量塑料材切削速進給切削深度量度料(mm)
塑料材料 切削速度
(mm/min) 進給量
(mm/r) 切削深度
(mm)
聚甲醛 120～180 0.1～0.25 0.12～0.5
聚酰胺 150～180 0.05～0.38 0.12～0.5
聚碳酸脂 150～300 0.12～0.5 0.12～0.5
聚烯烴、聚四氟乙烯 90～225 0.05～0.25 0.12～0.5
聚苯乙烯 230～300 0.03～0.1 -
酚醛層壓塑料 150～600 0.1～0.25 -0.25～0.75
玻璃纖維酚醛層壓塑料 45～60 ∠0.25 -
有機玻璃 15～80 0.1～0.25 -0.15～0.2

進給量和切削深度

進給量和切削深度增大時也使切削加工時間縮短，且因改善了散熱條件，切削溫度和刀具耐用度下降不大，不會使換刀、磨刀等輔助時間明顯增加，故可提高生產率。但隨著進給量和切削深度的增加，切削力會顯著增大(進給量增大一倍，切削力約增大70%～80%，切削深度增大一倍，切削力幾乎成倍增加)，易使塑件產生變形而影響加工質量，甚至使工件報廢。塑件表面粗糙度值還會隨進給量的增大而增大，因此加工時應選擇合適的進給量和切削深度。切削常用塑料的進給量和切削深度參見表2。

6 結束語

在加工塑料制件時，應根據塑料的性能及加工條件、加工要求，選擇合適的刀具材料，合理選擇刀具的幾何參數及切削用量，解決好塑料加工中的特殊問題，使刀具幾何參數的切削用量達到最佳組合，以達到減小切削力，降低切削溫度，保證加工質量，提高生產率的目的。