Механическая обработка изделий из пластмасс

При малой серийности изготовления деталей из пластмасс наряду с переточенными стандартными фрезами, оснащёнными винтовыми пластинками твёрдого сплава, могут применяться фрезы с наклонным (прямым) зубом. При высоком качестве изготовления и заточки эти фрезы дают хорошие результаты при обработке различных слоистых материалов.

Пазовые фрезы для прямоугольных пазов малой ширины (до 11 - 12 мм) аналогичны по конструкции дисковым фрезам, предназначенным для разрезания плит и листов, Пластинки твёрдого сплава при такой ширине инструмента целесообразно припаивать непосредственно к корпусу фрезы.

При обработке в деталях из пластмасс фигурных пазов используют фрезы с соответствующим профилем режущих кромок. В случаях, когда изделие из пластмассы должно обладать высокими диэлектрическими свойствами, в том числе так называемой диэлектрической прозрачностью, целесообразно с целью исключения попадания продуктов износа металлического режущего инструмента в поверхностный слой изделия фрезерование производить фрезами с минералокерамическими пластинками. Минералокерамика - хороший диэлектрик, поэтому попадание продуктов её износа не снижает диэлектрических показателей изделий.

Конструкция фрез, материал режущей части и профиль фрезы, количество зубьев, их геометрия выбираются в зависимости от режима обработки, конфигурации изделия и обрабатываемого материала.

Физико-механические свойства пластмасс оказывают решающее влияние на стойкость режущего инструмента, качество обработки и производительность фрезерования.

4. Сверление

4.1 Развёртывание и зенкерование отверстий в пластмассах

Операция развертывания вводится для повышения точности обработки отверстий, полученных после сверления. Пpи развертывании отверстий в изделиях из пластмасс применяют конические и цилиндрические развертки, при этом необходимо использовать плавающее закрепление разверток в качающихся или самоустанавливающихся державках. Наибольшая точность достигается при работе двумя развертками по кондуктору с применением охлаждения, если позволяет обрабатываемый материал, или смазки канавки развертки машинным маслом.

При развертывании необходим точный и частый контроль размеров отверстия, особенно при обработке стеклопластиков, так как абразивы, содержащиеся в обрабатываемом материале, быстро затупляют режущие кромки инструмента, что вызывает заедание.

Важной особенностью геометрии зенкеров для пластмасс является большой передний угол. При проектировании зенкеров для обработки пластмасс следует учитывать некоторые существенные обстоятельства. Во-первых, при обработке отверстий сверлами получается разброс размеров отверстий как в положительную, так и в отрицательную стороны. Во-вторых, минимальный зазор между цапфой и обработанным в пластике отверстием должны быть больше, чем это допустимо для металла. При очень маленьком зазоре трение между материалом и металлом цапфы становится настолько интенсивным, что резко возрастает темпертypа в месте вращения цапфы, в результате чего пластмасса расширяется, отверстие уменьшается, и цапфа заклинивается.

4.2 Сверление отверстий в реактопластах

Условия сверления термореактивных и слоистых материалов более трудные, чем условия сверления термопластов. Причем решающее влияние на износ оказывает геометрия сверла и особенно форма его режущей кромки. Поэтому к выбору геометрии инструмента, а также режимов резания в данном случае следует подходить более строго, учитывая тип обрабатываемого материала и требования, предъявляемые к изделию.

При сверлении термореактивных и слоистых материалов, так же как и при сверлении термопластов, применяются стандартные сверла, используемые в металлообработке (быстрорежущие и оснащенные пластинками твердого сплава), и специальные, предназначенные для выполнения операции сверления какого-либо одного типа полимерного материала.

Недостатком стандартных сверл является узкая неполированная канавка, которая не обеспечивает надлежащего размещения стружки и не позволяет применять большие скорости резания, так как мелкая, пылевидная стружка не успевает выходить из отверстия, застревает внутри, нагревает сверло и вынуждает рабочего во избежание появления трещин и термодеструкции полимера часто выводить сверло из отверстия для охлаждения и удаления стружки.

Наибольшее влияние на качество обработанных отверстий, производительность процесса и износ сверла оказывает угол 2ц при вершине сверла, который является основным геометрическим параметром инструмента.

Для сверления слоистых фенопластов и изделий из фенольных пресс-порошков используются свёрла с углом 2ц=50 - 60 град, что предотвращает выкрашивание материала при выходе сверла.

Наименьшая интенсивность износа сверла наблюдается при сравнительно небольших углах 2ц, равных 60 - 80 град.. При уменьшении угла осевая сила уменьшается, длина режущей кромки увеличивается, поэтому на единицу её длины приходится меньшая нагрузка, что должно способствовать уменьшению трения, а следовательно, и уменьшению износа.

При сверлении пластмасс с тканевым наполнителем (текстолит, стеклотекстолит) рекомендуется использовать сверла с оригинальной заточкой, предложенные А.И. Исаевым. Это так называемая заточка с подрезающими режущими кромками.

Для обработки текстолитов данные сверла изготовляются как из быстрорежущих сталей, так и с пластинками из твёрдого сплава, Для обработки стеклопластиков целесообразно использовать только сверла, оснащённые пластинками из твёрдого сплава.

Были проведены исследования, результаты которых показали, что размеры выполненных отверстий через двое суток после обработки не отличались от результатов измерений через сутки. Это даёт возможность предполагать, что установившиеся через сутки размеры являются стабильными

4.3 Сверление, развёртывание и зенкерование пластмассовых изделий

Операция сверления отверстий в пластических материалах является необходимой не только при изготовлении деталей посредством механической обработки, но и в тех случаях, когда детали получают прессованием или литьём. Сверление отверстий в изделиях из пластмасс, особенно глубоких отверстий в слоистых материалах и стеклопластиках, представляет известные трудности. Поэтому операции сверления желательно сокращать по возможности до минимума.

В индивидуальном производстве сверление производится на быстроходных вертикально-сверлильных станках, предназначенных для обработки металлов, а также на токарных, фрезерных и координатно-расточных станках. В отдельных случаях применяются электрические и пневматические переносные дрели.

Для сверления отверстий в изделиях из пластмасс в условиях крупносерийного и массового производства, разработаны специальные сверлильные станки настольного типа, включая и автоматические.

Сверление пластмасс является наиболее сложной операцией по сравнению с другими видами механической обработки. Условия работы сверл значительно тяжелее, чем, например, резцов и фрез.

В некоторых случаях, чтобы уменьшить возможность появления сколов, расщепления и других видов характерного для сверления пластмасс брака, под обрабатываемый материал рекомендуется подкладывать ровный кусок дерева, лист пластика или металла. Однако при высокой степени механизации процесса обработки эти меры неприемлемы и предпочтение следует отдавать различного вида зажимным приспособлениям - тискам, самоустанавливающимся кондукторам.

Чтобы устранить выкрашивание при сверлении отверстий в листовых материалах, целесообразно складывать их пакетом. Это не только увеличивает производительность процесса сверление но также автоматически ограничивает возникновение напряжений, вызывающих выкрашивание. В зависимости от обрабатываемого материала при сверлении пластмасс применяют как стандартные, так и специальные сверла из углеродистой, быстрорежущей сталей и сверла, оснащенные пластинками из твёрдого сплава. Однако стандартные сверла, используемые для обработки пластмасс, следует перетачивать исходя из конкретно заданных условий. При сверлении пластиков усилия резания невелики, поэтому у специальных сверл для обработки этих материалов можно проектировать сердечник несколько меньшей толщины.

Для уменьшения трения задней поверхности инструмента и увеличения зазора между стенками отверстий и задней поверхностью сверла заточку сверл большого диаметра рекомендуется производить двумя плоскостями, подобно заточке зенковок. Такая заточка уменьшает трение в нижней части отверстия и создаёт дополнительное пространство для стружки и тем самым уменьшает нагрев сверла и увеличивает его стойкость.

Большое теплообразование при сверлении пластмасс происходит не только в результате трения задней кромки сверла, но и за счёт трения направляющих кромок сверла о стенки отверстий. Уменьшением ширины кромок и увеличением обратной конусности сверла можно уменьшить момент трения на 50% и полный крутящий момент на 40%.

Особенностью точения пластмасс является усадка отверстия, что связано с высокой упругостью полимерных материалов. Величина усадки достигает 0,01 - 0,2 мм. Наличие такой усадки затрудняет получение отверстий высокой точности. Для обеспечения необходимой точности диаметр сверла должен быть больше требуемого диаметра отверстия на величину, определяемую материалом обрабатываемого изделия и диаметром сверла. Во избежание образования трещин сверление отверстий диаметром более 8 мм рекомендуется производить в два прохода - предварительный и чистовой. Причем для предварительного сверления следует применять сверло с диаметром, составляющим не менее половины диаметра требуемого отверстия.

Сверление неглубоких отверстий в изделиях из пластмасс выполняется без охлаждения. Сверление глубоких отверстий сопровождается значительным тепловыделением, поэтому необходимо применение охлаждения.

Охлаждение осуществляется струёй сжатого воздуха, который, охлаждая сверло и деталь, в то же время очищает отверстие от пылевидной стружки, образующейся при обработке.

При сверлении небольших партий деталей сверло можно смазывать, проводя его через кусок мыла после обработки каждых четырех или пяти отверстий.

Правильный выбор конструкции и геометрий сверла, режимов резания, способов охлаждения режущего инструмента при сверлении деталей из пластмасс в большой степени зависит от типа обрабатываемого материал

5. Разделительная штамповка

Разделительная штамповка для получения деталей и заготовок из пластмасс получила широкое распространение. Путём штамповки в настоящее время изготовляют большое количество различных по форме деталей и заготовок.

Разделительной штамповкой осуществляют следующие операции: отрезка, вырубка, пробивка, подрезка, разрезка, обрезка, зачистка.

Отрезка характеризуется полным отделением одной части материала от другой при изготовлении труб, полос и лент.

Вырубка представляет собой полное отделение материала по замкнутому (наружному) контуру, когда отделяемая часть является изделием. В качестве операции листовой штамповки вырубка получила наибольшее применение.

Пробивка предназначается для полного отделения одной части материала от другой по замкнутому (внутреннему) контуру, для образования отверстий или пазов. При этом отделяемая часть является отходом.

Подрезка - операция, в процессе выполнения которой производится неполное (частичное) отделение одной части материала от другой для образования выступов или упоров.

Разрезка необходима для разделения заготовок или деталей (прессованных, отформованных или гнутых) на большее число. Применяется для упрощения штамповки при изготовлении несимметричных деталей в виде козырьков, обрамлений и др.

Обрезка производится для полного отделения неровных краёв, припусков или излишнего материала снаружи или внутри плоских, полых или объёмных деталей и изделий. Выполняется в отдельных (обрезных) штампах или в заключительной стадии процесса формования деталей.

Зачистка - полное отделение в штампах небольших припусков или излишков материала после вырубки, пробивки для получения более точных размеров, улучшения чистоты поверхности среза по контуру или стенкам отверстия.

При изготовлении деталей из пластмасс штамповкой применяются гидравлические и механические (эксцентриковые, кривошипные, фрикционные и др.) прессы, специальные машины и приспособления.

Для пробивки отверстий в термопластах используются эксцентриковые прессы с усилием 0,5 - 3 тс, при изготовлении деталей из слоистых и волокнистых материалов - прессы усилием от 3 до 100 тс, с числом ходов от 40 до 140 в минуту. При вырубке простых деталей наиболее целесообразно использование кривошипных и эксцентриковых прессов с наклоняемой станиной.

Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции. Необходимо, чтобы размеры стола и ползуна пресса обеспечивали возможность установки и закрепления штампов, а также подачу заготовок.

Большие зазоры и перекосы в направляющих сказываются на работе штампа и способствуют появлению дефектов на детали.

6. Резьбонарезание

Общие положения. Наружная резьба на пластмассовых деталях нарезается резцами, плашками, фрезами, внутренняя резьба - метчиками и резцами.

Выбор того или иного метода нарезания резьбы зависит от конструкции и материала обрабатываемой детали, размера резьбы, масштабов производства. Резьбофрезерование является наиболее производительным и экономичным способом образования резьбы в условиях серийного и массового производства. Однако целесообразно фрезеровать резьбы на деталях из жёстких материалов с обязательным охлаждением водой.

Рис. 7 - Стержневой (а), призматический (б) и круглый (в) резьбовые резцы

6.1 Нарезание резьбы резцами

Для нарезания резьбы применяют стержневые, призматические и круглые резцы, профиль режущих кромок которых соответствует профилю резьбы (рис. 7). Стандартные стержневые металлорежущие резцы из быстрорежущей стали Р18 и твёрдых сплавов используют при нарезании резьбы в пластмассах с соответствующей переточкой.

Призматические и круглые резьбовые резцы применяются при серийном изготовлении деталей. По сравнению со стержневыми резцами они допускают большее число переточек.

Для сохранения постоянства размеров профиля резьбовых резцов переточка осуществляется только по передней поверхности. При конструировании призматических и круглых резцов угол и размеры профиля резьбы необходимо перечитывать в связи со спецификой установки резца на станке: ось круглого резца поднимается под осью детали на величину h для обеспечения необходимых задних углов во всех точках профиля резца, а задняя поверхность призматического резца наклоняется к вертикали под постоянным углом бв=15о. Высота установки h круглого резца определяется по формуле:

h=R*sin бв,

где бв и R - задний угол при вершине резца и радиус.

При нарезании резьбы резцами должны быть согласованы частота вращения детали и подача суппорта с режущим инструментом: на оборот детали инструмент должен переместиться вдоль оси детали на величину шага резьбы s. Частота вращения детали определяется скоростью резания и может быть подсчитана по формуле:

n=1000*V/рd,

где d - наружный диаметр резьбы.

При резьбонарезании, как и при точении деталей из пластмасс, наиболее стойкими являются инструменты из твёрдых сплавов группы BК - как более теплопроводные. Алмазные резцы по всем показателям превосходят резцы из других материалов. Быстрорежущие стали, как более дешёвые, применяют при нарезании резьб в деталях из термопластов.

На стойкость резьбовых резцов наибольшее влияние оказывают задние углы резца при вершине и на боковых режущих кромках. При обработке пластмасс задние углы необходимо выбирать по возможности большими, так как упругие свойства обрабатываемого материала значительно увеличивают площадь контакта по задним граням резца.

Увеличение глубины резания при резьбонарезании в деталях из слоистых пластмасс вызывает срыв витков резьбы, так как возникающие при этом силы могут оказаться больше сил, допускаемых прочностью слоёв пластмасс. Подача назначается равной шагу резьбы.

Скорости резания назначают из условия, что температура резания не превышает теплостойкости данного материала. Увеличение скорости резания выше допустимой не только ухудшает качество нарезаемой резьбы, но и резко снижает стойкость резца, так как при высоких температурах разрушается только смола (связующее), а волокна наполнителя обнажаются и ещё долго сохраняют свою твёрдость и интенсивно разрушают резец.

При нарезании резьбы в стеклопластиках в качестве смазочно-охлаждающей жидкости можно применять воду. Однако вода снижает прочность резьбы. И детали с высокими требованиями к прочности обрабатывают всухую.

В деталях из термопластов резьбу обычно нарезают быстрорежущими резцами со скоростью резания 10 - 20 м/мин. Глубина резания за один проход не должна быть более 0,18 - 0,25 мм.

6.2 Нарезание резьбы абразивными кругами

Высококачественные резьбы на изделиях из стеклопластов нарезают абразивными кругами зернистостью 50, твёрдостью СМ1 на вулканитовой связке с помощью шлифовального приспособления, устанавливаемого на поперечный суппорт токарного станка. Абразивный круг закрепляется на валу электродвигателя и поворачивается в горизонтальной плоскости на угол, соответствующий углу подъёма резьбы ф (рис. 8). Скорость вращения круга 20 - 25 м/с. Скорость вращения детали, закрепляемой в паторне станка, 15 - 20 м/мин.

Резьбы с шагом до 2 мм нарезают за один - два прохода, с шагом более 2 мм - за два - три прохода.

Рис. 8

6.3 Нарезание резьбы плашками

Условия нарезания резьбы плашками исключительно тяжёлые (профиль калибрующей части после термообработки не затылуется, а задние углы на боковых режущих кромках близки к 0).В связи с этим точность резьбы низкая (3 - 4 класс), производительность операции невысокая, так как скорости резания обычно не превышают 2 - 3 м/мин. Стандартные металлорежущие плашки нужно перетачивать (ГОСТ 9740-71), уменьшая передний угол до 0о и даже до отрицательных величин (-15 - -20о) и полировать заборный конус и прикромочные участки.

6.4 Нарезание резьбы метчиками

Внутренние резьбы в изделиях из пластмасс нарезают специальными метчиками и резцами. Резьбонарезание метчиками связано с определёнными трудностями, обусловленными свойствами обрабатываемого материала: 1) наличием упругих деформаций, вызывающих защемление метчиков при свертывании; 2) высокими абразивными свойствами, способствующими интенсивному износу задних граней метчика; 3) неоднородностью и слоистостью структуры, не обеспечивающей высокого качества обработки резьбовых поверхностей; 4) недостатками смазочно-охлаждающих сред.

Нарезание резьбы метчиками малых диаметров проводят в основном вручную, вращая метчик воротком или ручной дрелью. При нарезании таких резьб на станках часты поломки метчиков, особенно при вывертывании их из отверстия.

Для серийного и массового производства пластмассовых деталей проектируют специальные метчики, имеющие минимальное число зубьев ( n=2 - 3), широкие полированные или хромированные стружечные канавки, подобранные экспериментально размеры профиля резьбы и геометрические параметры.

Метчики из быстрорежущей стали рекомендуются только для термопластов. Резьбу на деталях из реактопластов нарезают твердосплавными метчиками группы ВК, стойкость которых в 30 - 40 раз выше стойкости быстрорежущих.

Для компенсации упругих деформаций обрабатываемого материала в процессе резьбонарезания и сверления отверстий под резьбу наружный и средний диаметр метчика, а также диаметр сверла увеличивают на 0,05 - 0,1 мм по сравнению с аналогичными размерами метчиков и сверл для обработки металлов.

Геометрические параметры метчиков для нарезания резьб в пластмассах назначаются в зависимости от обрабатываемого и инструментального материалов и класса точности резьбы. Выбор скорости резания определяется в основном степенью точности нарезаемой резьбы, обрабатываемым материалом и стойкостью инструмента. Для получения точных резьб (2 и 2а класс) скорость резания не должна превышать 3 - 10 м/мин (метчики из быстрорежущих сталей) и 20 - 30 м/мин (метчики из твёрдого сплава). С повышением скорости резания точность резьбы уменьшается и шероховатость её поверхностей резко увеличивается.

Смазочно-охлаждающие жидкости можно применять лишь в тех случаях, когда не предъявляется особых требований к электроизоляционным свойствам пластмасс. Необходимо также иметь в виду, что размеры резьбы после просушки деталей могут измениться.

Для более качественного нарезания резьбы необходимо пользоваться одним метчиком, так как пластмасса - сравнительно мягкий материал и применение набора метчиков сопряжено с опасностью среза витков резьбы, полученных предыдущим метчиком.

Качество и точность нарезаемой резьбы зависят также от способа крепления метчика на станке - в жёстком или плавающем патроне. Жёсткий патрон не даёт возможности метчику самоустанавливаться по оси отверстия, вследствие чего ось резьбы смещается и появляется местное ослабление профиля резьбы.

Специальный патрон для нарезания сквозных резьб даёт возможность метчику при наличии несоосности последнего с отверстием перемещаться в радиальном направлении так, что ось метчика остаётся параллельной её первоначальному движению.

7. Полирование полимеров

Полирование - отделочная обработка поверхностей полировальными кругами и пастами. Полирование применяется в основном для получения блестящей (глянцевой) поверхности.

Проводят полирование для устранения с поверхности деталей следов предыдущих операций зачистки или механической обработки (рисок, штрихов, царапин и т.д.) и в некоторых случаях - для создания гладкой блестящей поверхности.

Выполняют полирование в три этапа: предварительное полирование, окончательное и глянцевание (протирка). Характер операции (перехода) определяется составом и жёсткостью полировальных кругов и паст, скоростью полирования. Для полирования деталей простой конфигурации существуют специальные автоматические полировальные станки. Для полирования применяют полировочные шайбы, представляющие собой набор определённого числа полировальных и прокладочных кругов. Полировальные круги изготовляют из тканей: хлопчатобумажной, байки, сукна. Выбор ткани определяется характером полирования: для предварительного полирования выбирают сукно, саржу, фланель; для окончательного - бязь, байку, муслин. Для глянцевания применяют полировальные круги из миткаля. По конструктивному оформлению полировальные круги разделяются на мягкие (непрошитые), твёрдые (прошитые) и самоохлаждающиеся.

Твёрдыми полировальными кругами исправляют механические повреждения поверхностей пластмасс - риски, царапины, выкрашивания, налипы и т.д. Мягкие полировальные круги применяют для окончательного полирования деталей, а также для обработки термопластов.

Самоохлаждающиеся полировальные круги используют также для окончательного полирования в основном деталей из термопластов. Их составляют из матерчатых дисков (хлопчатобумажная ткань, муслин) диаметром 300 мм и прокладочных дисков диаметром 75 - 100 мм в последовательности: один большой диск, два прокладочных, при этом толщина полировальной шайбы не должна превышать 100 - 120 мм. Самоохлаждение кругов достигается за счёт циркуляции воздуха между прокладочными дисками. Самоохлаждающиеся круги обычно не прошивают.

Правильно выбранный материал полировального круга в сочетании с определённой полировальной пастой обеспечивает необходимое качество поверхностей пластмассовых деталей.

В большинстве случаев целесообразно применять две операции полирования, предварительное и окончательное, разными по зернистости абразивов пастами.

Предварительное полирование может осуществляться «мокрым» и «сухим» способами.

«Мокрый» метод применяется в основном для термопластов. Детали после мокрого полирования необходимо тщательно промыть в воде до полного удаления пемзы, а затем уже подвергать окончательному полированию.

Для «сухого» полирования применяют абразивный порошок из корунда, карборунда, трепела, окиси хрома в различных соотношениях с воскообразными веществами или маслами: воском, церезином, парафином, вазелиновым, веретенным или машинным маслом, олеиновой кислотой. Для лучшего удержания пасты на полировальных кругах в неё вводят канифоль (5 - 7% от массы воскообразных составляющих).

Детали из реактопластов можно обрабатывать приведенными композициями полировальных паст, однако для предварительного полирования рекомендуются безмасляные полировальные составы из воска и сухого речного песка. Окончательное полирование деталей из реактопластов проводят восковыми пастами или с применением мелкозернистых абразивных материалов.

Технология получения полированных композиций сравнительно несложна: в расплавленное воскообразное вещество или масло засыпают абразивные компоненты и остальные составляющие. Смесь непрерывно перемешивают в течение 0,5 - 1 ч, затем разливают в специальные формы и выдерживают в прохладном месте 2 - 3 ч. Протирку осуществляют на чистом мягком круге. На поверхность круга может быть нанесён известковый или меловой состав с целью удаления следов жира и получения глянцевой поверхности.

Обычно окончательное полирование совмещают с протиркой, для чего полировальный состав наносят лишь на одну половину круга. Вторая, не покрытая пастой, половина стирает с поверхности детали следы пасты. Детали из термопластов иногда протирают вручную ватным тампоном, смоченным в бензине. Необходимо также избегать перегрева деталей, который может привести к размягчению термопласта и снизить качество обработки.

В некоторых случаях для полирования изделий используют галтовочные барабаны с облицовкой из дерева, резины или пластмасс. В барабаны кроме галтовочной смеси засыпают полировальные материалы в виде деревянных кубиков, пропитанных специальными пастами.

Полирование в галтовочных барабанах - самый производительный способ отделки деталей.

8. Шлифование полимеров

Шлифование - это точная чистовая обработка поверхностей заготовок абразивными кругами или лентами. При шлифовании деталей из пластмасс достигается точность 12 - 13 квалитетов точности, шероховатость поверхностей 6а - 7в классов (ГОСТ 2789-73).

Из всех известных видов шлифования (круглое наружное в центрах; внутреннее в патроне; бесцентровое наружное и внутреннее; плоское периферией или торцом круга) при обработке пластмасс чаще всего применяется круглое наружное и плоское шлифование.

Круглое наружное шлифование осуществляется двумя способами:

1) продольной подачей круга (или изделия);

2) поперечной подачей круга

Абразивные материалы, оборудование, инструмент и режимы резания.

Шлифование осуществляется природными или искусственными абразивными материалами, основу которых составляют минералы высокой твёрдости.

К природным абразивным материалам относятся: алмаз, корунд, кварц, известь и др. Алмазное зерно, благодаря его исключительной твёрдости, обладает высокими режущими свойствами, однако низкая прочность алмазов позволяет применять их только при малых нагрузках, безударной и безвибрационной работе. Хорошая теплопроводность алмазов способствует развитию в зоне резания сравнительно низких температур, что как раз важно при шлифовании пластмасс.

Корунд состоит в основном из кристаллической окиси алюминия Al2O3. Сейчас он имеет ограниченное применение и используется главным образом для приготовления доводочных паст.

Минералы кварцевой группы используют в абразивной промышленности для производства абразивных шкурок, применяющихся при обработке пластмасс, дерева, кожи, резины и т.п.

Известь (венская известь) - мягкий и тонкий полирующий материал, получаемый при обжиге известняка.

Шлифование может проводиться как незакрепленными абразивами (зёрнами - порошками), так и закрепленными (абразивными кругами, шкурками, брусками, лентами и т.п.). Для закрепления, цементирования зёрен применяются, как указывалось выше, разнообразные связки - металлические, керамические.

Для шлифования деталей из термопластов в качестве абразивного материала часто рекомендуется нормальный, или белый, электрокорунд, для шлифования реактопластов - карбид кремния черный или зелёный. Однако зёрна электрокорунда и карбида кремния при шлифовании пластмасс не разрушаются, самозатачивания шлифовальных кругов при этом не происходит, и поэтому на обрабатываемой поверхности появляются прижоги, вызывающие разложение (деструкцию) пластмассы в поверхностных слоях.

Следовательно, для шлифования пластмасс необходимо выбирать хрупкий абразивный материал (например, алмаз) и сравнительно хрупкую связку - керамическую. Инструменты на керамической связке имеют пористость, обладают способностью хорошо отводить тепло. Органические связки (вулканитовая или бакелитовая) применяются для полировальных кругов.

Важной эксплуатационной характеристикой абразивного инструмента является его твёрдость, определяющая производительность и экономичность процесса. При этом под твёрдостью понимается сопротивление связки вырыванию зёрен с поверхности инструмента, а не твёрдость самих абразивных зёрен или связки. За показатель твёрдости принимают глубину лунки, полученную при испытании абразивного инструмента на любом из твердомеров. Т.о. твёрдость характеризует степень совместного сопротивления зёрен и связки силам резания.

Выбор зернистости абразивного круга определяется характером операции (черновая или чистовая обработка), методом шлифования, особенностями обрабатываемого материала. Более крупное зерно употребляется при грубом шлифовании.

Мелкозернистые круги (зернистостью 16 и 25) применяют при чистовой обработке.

Для шлифования изделий из стеклопластиков рекомендуют алмазные круги 100%-ной концентрации на бакелитовой связке зернистостью 16.

Карборундовые абразивные круги даже при обработке слоистых пластиков (текстолита, гетинакса, ДСП и др.) быстро засаливаются, что снижает производительность шлифования, вызывает большой расход кругов.

Для шлифования изделий из термопластов применяют мягкие электрокорундовые круги зернистостью 25 - 50 на керамической или бакелитовой связках; абразивные ленты с приклеенными зёрнами из карбида кремния зернистостью 2,5 - 3; круги из дерева (их обтягивают кожей, на которую наклеивают абразивные зёрна), фибры, кожи (делают цельными или в виде наборного кольца на деревянном или металлическом основании), войлока, фетра, хлопчатобумажных и шерстяных тканей и т.д.

При шлифовании пластмасс используют универсальные металлорежущие станки: круглошлифовальные, плоскошлифовальные, ленточно-шлифовальные и др. Режимы резания при шлифовании назначают из условий обеспечения максимальной производительности при высоком качестве обработки.

Производительность при шлифовании зависит, естественно от скорости резания. Увеличения производительности шлифования можно достичь и за счет повышения скорости вращения детали, глубины шлифования, продольной и поперечной подач.

Скорость резания обычно назначается максимально допустимой (35 - 30 м/с), исходя из условия обеспечения прочности шлифовального круга. Но при шлифовании изделий из термопластов её нужно несколько ограничивать (до 20 - 25 м/с) из-за низкой теплостойкости этих материалов.

9. Техника безопасности

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, заточных и др.) возникает ряд физических, химических, психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки, стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхностей обрабатываемых деталей и инструментов; повышенное напряжение в электросетях или статическое электричество, когда может произойти замыкание через тело человека - относятся к категории физически опасных факторов.

Так, при обработке хрупких материалов (чугуна, латуни, бронзы, графита, карболита, текстолита и др.) на высоких скоростях резания стружка от станка разлетается на значительное расстояние (3-5 м). Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов (сталей), имеющая высокую температуру (400-600*С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Tax, при токарной обработке повреждения глаз превысили 50%, при фрезеровании -10% в при заточке инструмента и шлифовании - около 8% от общего числа производственных травм. Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента и частицами абразива.

Вредными физическими производственными факторами, характерными для процесса резания, является повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; высокие уровни шума и вибрации; недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блесткости; повышенная пульсация светового потока При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов может превышать предельно допустимые концентрации. При точении латуни и бронзы количество пыли в воздухе помещения относительно невелико (14,5-20 мг/м5). Однако некоторые сплавы (латунь ЛЦ40С) содержат свинец, поэтому токсичность пыли, образующейся при их точении, следует оценивать с учетом количества в сплаве свинца, ориентируясь на его предельно допустимую концентрацию. Размер пылевых частиц в зоне дыхания колеблется в широком диапазоне -от 2 мкм до 60 мкм. При обработке латуни, бронзы, карболита, графита на высоких скоростях резания (V = 300-400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мкм составляет 50-60% от общего их числа.

В процессе механической обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры (термоокислительная деструкция). При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание, вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояния, а иногда возникает воспламенение материала, например при обработке текстолита Таким образом, при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров, газов и аэрозолей, являющихся химически вредными производственными факторами.

Продукты термоокислительной деструкции (предельные и непредельные углеводороды, а также ароматические углеводороды) могут вызывать наркотическое действие, изменения со стороны ЦНС, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а также кожно-трофические нарушения. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

К вредным психофизиологическим производственным факторам процесса обработки материала резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда. К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

В гальванических цехах при подготовке поверхности деталей перед нанесением покрытий широко применяют механические методы очистки поверхности: шлифование, гидропескоструйный и дробеструйный методы, струйную очистку с использованием металлической пыли, карборунда и рубленой проволоки. Эти методы характеризуются наличием повышенной запыленности металлической пылью, повышенными уровнями шума и вибрации и в большинстве случаев повышенной температурой поверхностей изделий и оборудования. Процессы приготовления электролитов, нанесение и обработка поверхностей характеризуются широкой гаммой применяемых химических веществ. Это соли никеля, меди, цинка, кадмия и других металлов, соли хрома, хромовый ангидрид, нитрат натрия, цианистые натрий и калий.

Литература

1. Тихомиров, Николаев, Р.А. Механическая обработка пластмасс [Текст] / Р.А. Тихомиров, В.И. Николаев. - Л.: Машиностроение, 1975. - 208 с.

Размещено на Allbest.ru