非金屬材料切削加工相關問題分析

崔博利 唐山重型裝備集團有限責任公司

1.前言

進入21世紀后，人們對物質生活的追求越來越強烈，對非金屬材料的加工，具有著嚴格的技術要求?，F在很多的高分子非金屬材料的使用為人們的生產生活帶來很大的便利，提高了生活質量。因此，非金屬材料的加工成為一項重要的開發項目。近些年來，非金屬材料的加工企業在全國各地不斷的增多，考慮到很多的非金屬材料的生產、使用都嚴重的危害著環境，如塑料袋的廣泛使用，造成了城市的白色污染，由于塑料袋在短期內不能被腐蝕，被埋在土壤里，對土壤造成嚴重危害，有些塑料制品本身帶有劇毒，進入生活用水后對水質造成嚴重的污染，對人們的身體健康造成嚴重的威脅。所以，對現在非金屬材料加工企業的生產技術要求非常的嚴格。

2.非金屬材料的分類

根據非金屬材料的性能而言，非金屬材料可以分成3類。

一是非金屬材料的硬度比較低的熱塑性塑料，如：尼龍、特氟龍等。

二是非金屬材料的硬度比較大的固性塑料，如環氧樹脂、酚醛等。

三是具有磨損物質組成的非金屬材料，如石墨和碳等。

3.對非金屬材料的切削加工

3.1 對硬度不高的塑料的切削加工

按照成型方法，塑料可分為壓塑料和層壓塑料。壓塑料是以熱固性或熱塑性樹脂與填料為基礎配置而成的粉狀或纖維狀半成品，再由使用廠家用壓塑方法制成各種形狀的零件或型材。層壓塑料是將紙片，棉布，玻璃布等片狀材料在合成樹脂中浸漬后，用層壓法壓制而成的膠紙板，膠布扳，玻璃膠布板以及管材，棒材等半成品，然后經過機械加工，制成各種零件。塑料切削過程由其在加工時變形性質決定。由于某些塑料在切屑形成時不存在塑性變形區，其切削過程與脆性金屬材料相類似。當作用在刀具上的力超過材料的內結合力時，刀具就切除其前刀面前面的材料層，這時發生瞬時破裂，形成典型的崩碎切屑，呈現為高速脫落的未及變形的塑料碎屑。

由于塑料本身的硬度不高，不像金屬材料那樣堅硬，所以切削時產生的切削力較少，各類樹脂和填充材料的性能決定著塑料的切削加工性。又因為塑料的導熱系數比較低，切削產生的熱量不能及時的散發出去，熱量聚集在切削的刀刃上，這樣會對刀產生巨大的磨損，容易引起切削工具的嚴重變形。還要注意的是一般的塑料不耐高溫，在對塑料進行作業時，產生高溫容易引起塑料的燒焦或熔化變形現象。對于比較軟的非金屬材料的切削時，要采用正前角較大的刀刃工具，一般采用45度角，這樣能夠使軟塑料在作業時不容易變形、能夠完全的進行切割、切削后不彈回、粘附于刀片上等現象。

3.2 對非金屬材料橡膠的切削加工

橡膠具有良好的彈性、易變性和復原性，是一種高分子彈性化合物，不具有導熱性和金屬般的硬度。由于橡膠的具有極大的彈性，在進行切削加工時極易容易變形，而且彈性恢復的很快，所以通常在對橡膠進行作業時采用高速鋼刀具。

3.3 對非金屬材料石材的切削加工。

首先，對大理石的磨削加工。天然大理石是高級裝飾材料，隨著建筑業的發展，不僅對其需求量急劇的增加，而且質量要求也越來越高。鋸切下來的大理石，一般經過粗磨，精磨和拋光等一系列加工才成為成品。因此，磨削加工工藝參數的選擇，對磨削表面質量，磨削生產率和加工成本有很大的影響。其次，對瑪瑙的切削。第一，采用瑪瑙材料作為零件的時候，通過毛坯的余量非常大，所以進行高效率的粗磨是非常必要的。用碳比磚砂輪磨削瑪瑙時易形成塑性變形態切屑，這對降低喪面粗糙度R。是有利的，仉加工表面又容易產生熱融怯，致加工表面不穩定，不可靠，因此，碳化硅砂輪精磨瑪瑙還存在一定的缺陷。

3.4 對非金屬材料玻璃的切削加工。

首先，對玻璃進行鉆孔。目前，在玻璃上打孔的方法有四種，即研磨打孔、電火花打孔、超聲波打孔和激光打孔。研磨打孔法是用和加工孔徑基本相同的研磨桿帶動金剛石研磨膏在被加工工件上運動而研磨成孔，這個方法比較費時間，同時精度也不是很高，超聲波打孔、激光打孔和電火花打孔只適用于加工小孔。

其次，對玻璃進行切割。保證玻璃切割質量的關鍵是要切割頭的質量和精度，而他們是有切割頭相對玻璃表面方位的穩定性決定的。一般情況下，刀刃的移動速度為30—60m/min范圍之內，這個就需要經常換切割頭，一般每個小時要換三四次。在工作過程中，切割頭和刀體側阪接觸表面的磨損很大，加大了切割頭的偏移和傾斜。由于切割頭側向位移和傾斜，降低了玻璃毛坯的切割精度。

再次，玻璃的高速精磨。用金剛石微粉高速精磨是光學玻璃冷加工的一種新工藝。它是采用一定粒度、一定濃度的金剛石粉和一定配方的粘潔劑混合在一起，攪拌均勻后用粉末冶金的方法。先制成直徑大小不同的磨片，再按一定的排列方式和覆蓋比，在金屬基模上貼制成磨盤，經過精修達到要求的幾何精度，在專用機床上以高轉速、高壓力對玻璃進行精磨的方法，它的效率要比原來普通細磨方法提高三十倍。

總之，研究非金屬材料的切削加工也和研究金屬切削加工一樣，如非金屬材料的切削機理，適應及需要的切削刀具及機床，非金屬材料機械零件的機械加工工藝等方面的研究與發展。所有這些，都將會使非金屬材料的切削加工飛躍發展。