切削加工塑料是一门艺术

作者：Larry Haftl

欢迎访问e展厅 展厅 8 机床附件/其它机床展厅 组合机床, 专用机床, 模具雕铣机, 雕刻机, 拉床, ... 由于金属价格持续上涨，越来越多的产品设计师们正在寻找用塑料零件取代机加工金属零件的方法，机械加工厂现在有更多机会对加工塑料的任务进行投标，并且他们发现这是有利可图的。 对于大部分零件，所使用的设备实质上是相同的，刀具和技术也是相同的。但是尽管有很多相似之处，切削塑料与切削金属却并不等同。切削一件塑料制品往往不同于切削另一件塑料制品，如果工厂操作员希望避免成本过高的问题，那么他们需要做足准备工作。 “不应轻易做出涉足塑料机加工的决定，” Delmar公司的董事长Kevin Delk说，Delmar是一家位于明尼苏达州Lakeville的塑料加工与制造公司(www.delmarcompany.com)。“你需要消除工艺中的未知因素。由于大部分塑料制品对于温度和湿度的变化很敏感，所以使设备中保持低湿度和稳定的温度显得很重要。你还需要优秀的工人。大部分工作都是小批量生产，所以你需要那些既能从事准备工作而且动作敏捷的操作员。材料中的加工速度和进给取决于材料，但实际上是取决于操作员。” “材料往往不一样，你必须对它进行试验。我们在学习如何正确工作时，曾经把很多次品扔进了当地的垃圾场。如果你从来没加工过某种特定塑料的话，那么在你给出任何报价之前必须拿一些这种材料来做做试验。” 由于原材料的尺寸问题，对塑料加工任务报价比对金属加工任务报价更加困难。金属往往以磅为单位来售卖，而塑料却是以片为单位来卖，并且还有数种不同的薄片尺寸。一种尺寸薄片和另一种尺寸薄片的产量会截然不同，这取决于零件尺寸和布局。 每平方英尺的成本会截然不同——某种特定塑料的成本可能是8美元每平方英尺，或是800美元每平方英尺。而且仅仅因为规定的厚度处于两个标准厚度之间并不意味着对应的成本也会处于两种成本之间——非标准厚度会赢得非常大的价格优势。因此，确定原料成本的唯一方法就是从塑料供应商那儿获得可靠的报价。 位于Loves Park, Ill的Adapt Plastics公司(www.adaptplastics.com)的拥有者Larry Phippen赞成Delk所指出的困难：“我们从事加工和销售大型塑料制品已经超过30年了，” Phippen说，并且作为一门科学仍然像一门艺术一样。大部分塑料都有较高的热膨胀系数，如果你的车间没有空调，那么夏天时塑料的切削方式和冬天时的切削方式就不一样了。“我们获得的大部分塑料都经过退火或者双重退火，但是有时情况还会有所变化。你必须观察它并能够了解它。数据表上通常有关于加工的信息，这是一个好的切入点，但是真正了解材料的最好方法是使用和试验。” 切削加工性指标是数据表上塑料的Durometer硬度值。读数越低，塑料越软，越难加工，因为材料容易被推出，而无法利落地切削。非常软的塑料可能必须被冷冻以便加工。 另一个重要因素是塑料是否包含玻璃或陶瓷纤维。这两者都会造成刀具的严重损耗。尽管大部分塑料都可以轻易地用高速钢制刀具加工，但是由于纤维强化塑料具有磨损系数，往往采用碳化钢或者硬化钢刀具加工。在任何情况下，刀具都必须锋利。经验丰富的操作员把加工塑料比作加工铝，加工铝时刀具的锋利比刀刃坚硬重要得多。 加工纤维强化塑料也比加工其他类型的塑料要困难得多，因为加工时纤维造成过多可能有害的粉尘。操作员们必须带上安全面罩，而且过多的粉尘容易堵塞冷却剂和风管管口。纤维通常具有吸水性，常常吸收一些冷却剂。这就需要较长的干燥时间，甚至还需要加热来清除纤维中的冷却剂。 从冷却剂或空气中吸收水汽是很多塑料的共性。一些塑料只有表面吸收水汽，然后就稳定下来，因此当加工较厚的塑料时，加工后新的表面吸收水汽会膨胀起来。如果要求公差严密，那么零件必须进行粗加工，待其稳定后，再进行精加工达到最终的公差要求。 其他的塑料在被加工时会吸收水汽（通常从冷却剂）并膨胀，当他们变干时收缩。当这些塑料制品必须保持紧公差严密时，应该用空气而非水或其他液体来冷却。 “你不能产生太多摩擦，” Larry Phippen说，“因为那样会聚积热量，导致塑料被熔化并粘在刀具表面。我们发现，在低转速时有大量热量聚积，所以我们一般使转轴以15，000 rpm到20，000 rpm的转速运转。这样的速度还有助于排屑，防止长切屑形成和缠绕在刀具周围。我们也试着尽可能快地穿过材料，这样刀具就不会停留在那儿使材料变热。” “我们采用比加工钢时更低的主轴转速和更大的进给速率，” Bogdan Falat说，他是位于Bensenville, Ill 的BEM模具公司(www.bemcnc.com)的副董事长。“在更高主轴转速下，由于热量更高塑料会熔化。如果我们进给得太慢，钻头停留在那儿太久，会聚积太多热量。如果我们进给得太快，就会生成硬切屑，它们会熔化并粘在钻头或零件上。” 像BEM模具公司那样既加工金属又加工塑料的车间需要处理另外一个问题——金属切屑对塑料零件的污染。加工金属零件时产生金属切屑看似无关紧要，但是容易污染和破坏塑料零件的加工。这意味着从加工金属转换到加工塑料时，操作员必须比从加工一种金属转换到加工另一种金属时更彻底地清理他们的机床。输运区域和操纵区域以及设备也必须彻底清理。 从事塑料加工的确能够提高车间利润，但是在塑料的首个生产原料块进入卡盘之前，需要谨慎小心、深思熟虑。若未能这么做则会带来很大的麻烦。 本文摘自：American Machinist杂志 原载国际金属加工商情(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/8/2006)