1引言
由于非金屬材料具有一些優(yōu)于金屬材料的獨特性能，所以在我國現(xiàn)代化建設特別是高新技術產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，其應用領域與應用數(shù)量均以較高的速度不斷擴大。工程塑料是發(fā)展最快、應用最廣的材料之一，工程塑料密度小，耐酸、堿及有機溶劑腐蝕，具有良好的絕緣性、耐磨性、減震性和自潤性，可用于許多金屬和其他非金屬材料所不能勝任的應用場合。隨著科學技術的發(fā)展，預計今后工程塑料在工程材料中所占的比例會越來越大。工程塑料制品的制造除了直接成型以外，對某些幾何形狀、尺寸精度和表面加工質量要求較高的工程塑料制品，往往需要進行切削加工。由于工程塑料的物理、機械性能與金屬材料的物理、機械性能有著較大的差異，所以工程塑料的切削機理與金屬材料的切削機理有較大的不同，這樣就使得切削參數(shù)、刀具材料等的選擇原則也有較大的區(qū)別。本文通過分析工程塑料的性能對其切削加工性的影響及切削參數(shù)對工件加工質量和刀具耐用度的影響，提出了切削參數(shù)合理選擇的原則。
2工程塑料的性能對切削加工的影響
2.1熱性能的影響
工程塑料的導熱系數(shù)很低，一般僅為金屬的1/175～1/450，因此切削過程中的散熱條件很差，刀具與工件之間由于摩擦所產(chǎn)生的熱量通過工件傳遞走的比例較少，致使切削區(qū)形成局部高溫導致刀具發(fā)生塑性破損、刃口變鈍。工程塑料的熱膨脹系數(shù)大（一般比金屬大1.5～2倍），切削區(qū)的局部高溫將使被加工零件的體積膨脹導致其尺寸精度及形狀精度下降，同時零件的體積膨脹加劇了刀具與被加工零件之間摩擦熱的產(chǎn)生，引起切削溫度的進一步增高，導致工件因過熱而燒焦或熔化造成廢品。為了避免上述情況，應采用導熱系數(shù)較高的刀具材料，提高從刀具中傳走的切削熱的比例，或者在加工過程中采用冷卻劑（常用的冷卻劑有壓縮空氣等）。
2.2彈性模量的影響
一些工程塑料的彈性模量較高，當切削力較大時，刀具沿工件表面走過后工件將產(chǎn)生回彈，造成工件變形，導致尺寸精度及位置精度下降。為避免這種情況，應采用較鋒利的刀具并以較小的切削深度進行切削。
2.3脆性的影響
工程塑料可分為熱塑性和熱固性兩大類：熱固性塑料由加熱固化的合成樹脂所制成，固化后的塑料質地堅硬，加熱后不能使它軟化也不具有可塑性；熱塑性材料由經(jīng)多次反復加熱仍具有可塑性的合成樹脂制成，這種材料遇熱后即軟化或熔化，冷卻時又凝固堅硬。
因此，在切削熱固性工程塑料時，其切削過程與切削脆性金屬類似，切屑變形時不存在塑性變形區(qū)，形成的切屑為高速脫落的崩碎切屑。在刀具切入切出時工件表面會出現(xiàn)崩落現(xiàn)象。切削力或刀尖圓弧半徑較大時工件易開裂，工件表面出現(xiàn)銀絲裂紋。因此，在加工脆性較大的熱固性工程塑料時，應選擇較鋒利的刀具。在切削熱塑性工程塑料時，由于摩擦導致工件發(fā)熱，使其具有一定的塑性，從而形成帶狀切屑，其切削過程與切削塑性金屬類似。由于熱固性塑料比熱塑性塑料加工難度大，所以本文重點分析熱固性工程塑料的切削加工性及切削參數(shù)的合理選擇。
3切削參數(shù)的合理選擇
實際生產(chǎn)中提高加工質量、降低加工成本或提高生產(chǎn)率三者之間往往是彼此矛盾的。當工件材料、刀具、機床都確定后，切削參數(shù)(即切削速度、進給量、切削深度)的合理選取對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證零件的加工質量及必要的刀具耐用度具有重要的意義。
3.1切削速度
在切削工程塑料時，提高切削速度可以縮短切削時間、提高勞動生產(chǎn)率，且切削力變化不大，但切削速度的增加會使刀具后刀面與已加工表面之間的摩擦加劇，單位時間內的摩擦功和彈性變形功也增大，導致切削熱增加。由于工件的導熱系數(shù)低、散熱條件差，切削熱的增加會使切削區(qū)的溫度急劇升高，導致工件表面燒焦或分解；同時由于工程塑料的熱膨脹系數(shù)較高將使工件產(chǎn)生熱變形。這樣將造成工件的加工精度與加工質量下降，同時刀尖會因無法承受切削高溫而發(fā)生燒蝕或急劇磨損。
實驗證明，當切削速度在某一范圍內時，切削速度對工件表面粗糙度也有一定的影響。從加工不同工件材料時工件表面粗糙度Ra與切削速度v之間的關系曲線圖可以看出，在低速范圍內隨著切削速度的增加，工件表面粗糙度下降較明顯，在v≈45～50m/min時，表面粗糙度Ra達到最小值，之后隨著v的增加，Ra也增大；而當高速切削（v>100～150m/min）時，切削速度對表面粗糙度Ra的影響比較小。
從上述分析可以看出，高速切削對工件加工質量與刀具耐用度的影響很大，但對表面粗糙度和切削力的影響較小。為了提高勞動生產(chǎn)率、降