層壓熱固性塑料的鉆削

孟博鳳　賀曉江　周丹

[摘要]本文分析了在加工層壓熱固性塑料時產生的起層、剝落、縮孔、毛邊等現象的原因，得出了避免這些缺陷的最佳切削用量方案和改善鉆孔質量的有效措施。

[關鍵詞]層壓熱固性塑料；鉆削；鉆削速度和進給量；刀具的幾何參數

[中圖分類號]TB484.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0142-01

前言

塑料是近些年發展起來的新型材料。它與其他工程材料相比其主要特點是：質輕（相對密度為0.8～2.4）；大部分塑料耐環境穩定性？好，對酸、堿、鹽溶液抵抗力強，可以不加保護的長期在潮濕空氣或腐蝕氣氛中工作。這是一般金屬所無法比擬的。而且塑料為優良的電絕緣材料，又因熱導率低亦可用作熱絕緣材料。塑料的主要缺點是力學性能不如金屬材料好，耐熱性低（長期使用溫度為70～150℃），導熱性差，熱膨脹系數比金屬大3～8倍。故尺寸穩定性受溫度影響大，表面硬度低，蠕變大，高溫下尤為顯著。

層壓熱固性塑料是一種復合材料。它是以玻璃纖維、紙和棉布為填料，以熱固性樹脂為粘結劑而制成的。其特點是剛性大，冷流性小，工作溫度在100～130℃，即使在非常高的溫度下，它亦不軟化變形，僅在表面發生燒焦現象而保持其原有的形狀。這種材料由于價廉易得，又有較好的耐熱性、力學性能和優良的電絕緣性而應用很廣。現在軍工產品上最常用的酚醛層壓玻璃布板和玻璃布棒，俗稱玻璃鋼，該材料具有很高的機械性能、介電性能和耐水性，適用于電器設備中做絕緣結構零部件，適用于潮濕環境條件下使用，并可在變壓器油中使用。已成為其他材料無法替代的最物美價廉的材料，因而被廣泛應用。從各種機器的護罩到形狀復雜的構件；從電機、電器設備中的絕緣構件到電子儀器、計算機、通訊設備及高檔民用電器的設備等。而在這些零部件上鉆孔，其質量好壞將直接影響產品的使用性能。

當用鉆頭鉆削層壓熱固性塑料時，由于塑料的導熱性較差，熱膨脹系數較大（比金屬大了3～8倍），軟化溫度低和彈性恢復性能好等特點，所以在鉆削后的孔壁上產生涂抹現象，孔的人端和出端易產生開裂、起層、發白、毛刺等缺陷。

缺陷分析及解決的主要途徑：

本文作者以立式鉆床做鉆孔實驗，用鋒角2φ=120°，螺旋角β=30°，以各種不同直徑的高速鋼鉆頭，鉆削厚度為10mm酚醛層壓塑料，分析了產生上述缺陷的原因。通過實驗，得出了避免上述缺陷的最佳切削用量方案和改善鉆孔在質量的有效措施。供從事塑料機械加工的工人和技術人員參考。

一、產生縮孔現象

在鉆削酚醛層壓塑料時，由于塑料的彈性恢復大，熱膨脹系數大，在鉆削的徑向力Fy的作用下，使孔徑加大，鉆后由于彈性恢復和冷卻使孔縮小。我們通過對不同孔的加工實驗，把孔的縮小值限定在更具體的范圍內，以便在加工時，選擇合適的鉆頭，保證孔的尺寸精度。孔的縮小值見附表1：

二、鉆削速度。進給量對孔壁質量的影響

試驗中，改變鉆削速度和進給量，把鉆好的孔剖開，可看到孔壁有嚴重的或輕微的剝落現象，有的孔壁還有裂紋。當鉆削用量適當時，也有好的孔區。經過試驗得出：鉆削速度、進給量對孔壁質量的出入端的缺陷和影響如下：1）在加工深孔時，其切削速度ν（米/分）要小，進給量S（毫米/轉）可適當增大。其原因是其切削速度ν越大，切削力就大，產生的摩擦熱量亦增加，而散熱面積不變，因此切削溫度上升較快，而塑料因導熱性差，不耐熱，所以內表面質量就差。加工深孔時：

高速鋼ν：40～50米/分；S：0.2～0.5毫米/轉

硬質合金鋼ν：90～120米/分；S：0.2～0.4毫米/轉

2）在薄板上鉆孔時，可采用較大的切削速度及較小的進給量：

40米/分

3）在锪孔或孔口倒角時，切削速度要大，進給量要小。

在進行類似工件加工時可根據不同加工情況來調整鉆削用量范圍，以保證被加工孔的質量。

三、刀具幾何參數對孔加工質量的影響

加工層壓熱固性塑料時，要求采用高速鋼，硬質合金等相應的切削工具。為了有效的防止缺陷的產生，刀具刃口要鋒利，使切削力盡可能小，使后刃面和加工表面之間的摩擦小。為滿足此要求在刃磨鉆頭時，改變刀具的幾何參數，可提高孔的加工質量。

鋒角2φ：鋒角小可使刀具刃口鋒利，減少摩擦，一般鉆頭的2巾為118°，而加工層壓塑料時2φ取50～90°。

前角Y：前角大小決定著切除切屑難易程度和切屑在前面的摩擦情況。前角越大，切削越省力，反之切削力就越大。一般取前角γ=10°。

后角α：在切削過程中，后角的大小對加工體與刀具后面發生摩擦影響很大，后角越大，摩擦越小。普通鉆頭的后角α=8°～20°，而加工層壓塑料的鉆頭后角α=60°。

結論：

1、在層壓熱固性塑料上鉆孔時，要充分考慮熱脹冷縮性及孔的縮小值，選擇合適的鉆頭。保證加工孔的尺寸精度。

2、根據加工孔的深淺，選擇好的鉆削速度，進給量，從而保證孔壁質量。

3、加工層壓熱固性塑料時，要采用高速鋼、硬質合金等相應的切削工具。刀具刃口要鋒利。盡量減小刀具與加工面的摩擦。

參考文獻

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