ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механическая обработка и другие виды обработки при подготовке к механическому креплению из "Соединения деталей из полимерных материалов " Технологический процесс механической обработки ПМ [3, с. 90 4-6] принципиально не отличается от соответствующего процесса механической обработки металлов. Ему сопутствуют образование стружки, тепловыделение, возникновение силовых полей и т. д. Однако специфические свойства ПМ (см. раздел 2) оказывают влияние на выбор параметров режущего инструмента, режимов резания и технологической оснастки. [c.120] Из-за низкой объемной теплоемкости и теплопроводности ПМ (см. табл. 2.6) при удлиненном цикле работы почти вся теплота, образующаяся при резании, поглощается инструментом, что приводит к его сильному нагреву и термическому отпуску. Считают, что при обработке волокнистых ПКМ 90% теплоты резания уходит в инструмент, 5% в стружку и 5% в обрабатываемую деталь. Для сравнения при резании металлов 90 % теплоты уносится со стружкой. В связи с этим при обработке ПМ по больщим поверхностям или на большую глубину целесообразно применять обработку несколькими последовательно включаемыми в процесс резания инструментами или работать на менее интенсивных режимах резания. Тяжелые тепловые условия резания, особенно волокнистых ПКМ, требуют интенсивного охлаждения инструмента. Однако охлаждение водой или эмульсиями, которыми пользуются при механической обработке металлов, может привести к ухудшению физико-механических и диэлектрических характеристик ПКМ. Поэтому используют охлаждение струей сжатого воздуха. Однако распыление материала стружки может создать неблагоприятные экологические условия труда. Перегрев обрабатываемого ПКМ может вызвать его размягчение, что явится причиной деформирования детали и/или прилипания полимера к инструменту. Деструкция полимера в результате перегрева приводит к появлению в его структуре поверхностно-актив-ных веществ, которые, смачивая поверхность инструмента, снижают поверхностную энергию металла и этим самым облегчают отрыв от его поверхности микро-и макрочастиц. Таким образом, ускоряется износ режущего инструмента. Подвергнутый нагреву слой ПКМ характеризуется повышенным уровнем остаточных напряжений растяжения. Релаксация эластических деформаций является причиной изменения размеров обрабатываемых участков деталей и требует соответствующего выбора размеров инструмента. [c.121] Процесс резания ПМ характеризуется образованием макротрещины в материале перед рабочей кромкой режущего инструмента и развитием этой трещины в нужном направлении в целях формирования стружки. Однако наряду с главной доминирующей трещиной в ПМ образуется сетка мелких трещин, идущих вглубь материала и являющихся дефектом обработанной поверхности. Наибольшая склонность к образованию микротрещин и даже расщеплению слоистого ПКМ наблюдается при работе с недостаточно острым инструментом и при неправильно выбранных режимах резания. Большей склонностью к расслоению обладает углепластик, нежели органонластик, что объясняется большей чувствительностью к концентраторам напряжений первого, чем второго. [c.121] Более низкая по сравнению с металлами прочность ПМ при срезе позволяет использовать при их обработке высокие скорости резания и большие подачи. Высокая податливость ПМ способствует увеличению площади контакта задней поверхности инструмента с деталью, что интенсифицирует его износ. [c.121] Анизотропия механических свойств определяет различие режимов резания ПКМ в разных его направлениях и применение особых приемов, позволяющих обеспечить сохранность структуры материала. [c.121] Целый ряд проблем возникает из-за высокой твердости наполнителей в некоторых ПКМ. Для их обработки требуется применять сверхтвердые инструментальные материалы. [c.122] Силы резания при обработке термопластов и стеклопластиков в 10-20 раз ниже, чем при резании металлов. Поэтому на точность резания в большей степени влияют деформационные свойства самих деталей, нежели упругие характеристики системы станок-приснособление-инструмент. [c.122] Из всех видов механической обработки в технологии механического крепления деталей из ПМ главными являются методы, связанные с изготовлением отверстий и резьбы. Качество отверстий играет решающую роль в обеспечении долговечности заклепочных и болтовых соединений. Такие характеристики отверстий, как большая шероховатость, отклонение оси от прямолинейности, или извитость, отсутствие круглой формы могут быть причиной концентрации напряжений в зоне механического крепления, ведущей к преждевременному разрушению. Отверстия для заклепок и болтов изготавливают сверлением или штамповкой. [c.122] Сверлением получают отверстия в толстостенных (более 6 мм) деталях и деталях, имеющих сложную форму и изготовленных контактным формованием, а также отверстия диаметром менее 4 мм в деталях из ПМ, формуемых прессованием или литьем под давлением, поскольку тонкие знаки в оснастке под действием давления формования могут деформироваться. [c.122] Конусность сверла в направлении к патрону для ПМ берется также больше, чем конусность сверл для металла, и составляет 0,4-0,5 мм на каждые 100 мм длины [10]. [c.123] Во время сверления ПМ имеют склонность к забивке канавок сверла, что ведет к схватыванию инструмента со стенками отверстия и нарушению его геометрии. Для более легкого отвода стружки в сверлах для ПМ выполняют канавки большего сечения, чем в сверлах для металлов. При этом уменьшается площадь сечения сердцевины сверла, что не играет, однако, большой роли, поскольку сопротивление ПМ резанию значительно ниже сопротивления, возникающего при резании металлов. [c.123] Для облегчения удаления стружки угол со подъема винтовой линии канавки у сверл для ПМ выбирают меньшим (со = 10-15 ). чем у сверл для металлов. Независимо от этих изменений конструкции сверла при создании глубоких отверстий (глубина в 2,5 раза больше диаметра отверстия d) рекомендуется прибегать к неоднократному выводу инструмента из отверстия, очищать его от стружки и охлаждать. Охлаждение воздушной струей считается наиболее эффективным. Сжатый воздух, охлаждая сверло, в то же время очищает отверстия от стружки и тем самым значительно улучшает условия работы сверл, в результате их стойкость повышается на 15-20%. Налипание стружки на режущую кромку инструмента предотвращают его полировкой, нанесением кремнийорганической жидкости или протиркой канавок сверла смазкой на основе дисульфида молибдена. [c.123] В целях снижения сопротивления подаче уменьшают длину перемычки сверла. Это благоприятно влияет на сокращение количества теплоты, выделяющейся при сверлении. Уменьшение перемычки сопровождается снижением сечения тела сверла, к чему и так стремятся для увеличения сечения канавок для размещения стружки. [c.123] Из всех ПМ наибольшие затруднения при сверлении вызывают волокнистые ПКМ. Причем влияние на обрабатываемость оказывает волокнистый наполнитель, форма его применения (например, однонаправленная лента или ткань) [И] и в меньшей степени материал матрицы [12]. Влияние матрицы сказывается в первую очередь на офаничении интенсивности обработки, от которой зависит температура в зоне резания. Не влияет также присутствие металла в составе гибридного КМ. При сверлении карбопластиков одной из проблем является появление расслоений в местах, где режущий инструмент входит и выходит из материала. В арамидных КМ в этих местах появляются распушенные волокна. Расслоения как результат неправильного сверления могут быть внутри материала. От стенки просверленного отверстия может происходить отрыв волокон или кусочков матрицы. [c.123] Для сверления отверстий диаметром более 8 мм целесообразно применять цилиндрические сверла с винтовыми канавками (рис. 5.1, б), оснащенными пластинками или целиком изготовленные из твердых сплавов типа ВК (на основе карбида вольфрама) или ТК (на основе карбида титана). Сверла из других материалов, кроме алмазов, претерпевают сильный износ в течение 3-4 мин работы [14]. [c.124] При оценке долговечности сверл количеством просверленных отверстий N было установлено [16], что, работая с инструментом, покрытым карбидом титана, износ его боковой поверхности можно снизить более чем в 10 раз или в 10 раз увеличить N (рис. 5.2). Причем износ боковой поверхности сверла из быстрорежущей стали значительно больше износа режущей кромки. С увеличением числа просверленных отверстий от 1 до 40 параметр шероховатости поверхности отверстия в эпоксидном стеклопластике возрастает от 2 до 6,5 мкм. [c.125] Предельно допустимой величиной износа сверл при сверлении стеклопластиков считают 0,1 мм [15, с. 50]. При большем износе растет шероховатость и ворсистость поверхностей в отверстиях, в результате чего снижается долговечность заклепочных соединений. [c.125] Неравномерность нагрева стенок отверстия ведет к появлению остаточных напряжений растяжения в зоне вокруг отверстия. Поэтому целесообразно проводить сверление в несколько этапов, снимая на заключительной стадии небольшой по толщине слой с наиболее высоким уровнем остаточных напряжений. В этом случае нагрев ПМ будет не настолько интенсивным, как в случае сверления за один проход. Причем предварительное сверление рекомендуется производить инструментом, диаметр которого равен не более 0,5 диаметра заданного отверстия. [c.125] При сверлении стеклопластиков вдоль их слоев, чтобы снизить расслаивающее усилие на материал, выбирают угол 2ф при вершине сверла равным 90-150°. С целью исключить расслоение ПКМ при таком сверлении место обработки зажимают в тисках. При сверлении тонких листов в направлении перпендикулярно слоям наполнителя для исключения межслоевого разрушения ПКМ на выходе сверла из отверстия создают подпор, например, с помощью деревянного бруска. [c.125] Для сверления за один проход глубоких отверстий (глубина (3-6)d) в высокопрочных стеклопластиках применяют бесканавочные сверла (рис. 5.1, в) [7, с. 115]. [c.126] Вернуться к основной статье