книги из ГПНТБ / Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием

* По данным каталогов и рекомендательных списков нескольких фирм-производи- телей абразивных кругов.

Зернистость круга определяется требуемым качеством отделочных операций. Достаточное количество охлаждающей жидкости осо­ бенно необходимо при шлифовании термопластов.

Ленточное шлифование

В некоторых случаях с поверхностей формованных изделий необходимо удалить следы от резцов, срезающих литники или грат, остающийся по линиям разъема форм. В таких случаях обыкновенно применяют ленточное шлифование в качестве послед­ ней перед полированием операции отделки пластмасс. При обра­ ботке методом ленточного шлифования сначала используют абра­ зивную ленту с относительно крупными частицами абразива, затем ленты с последовательно уменьшающимися размерами абразивных частиц, пока не достигается качество отделки на уровне глянцевания. Часто рекомендуют начинать шлифование лентами со средними и мелкими частицами абразива, затем при­ менять ленты с более мелкими частицами. Необходимо следить за тем, чтобы все царапины, оставляемые крупными абразивными частицами, снимались лентами с более мелкими частицами.

Абразивные ленты с более мелкими частицами чаще применяют для шлифования термопластов, чем реактопластов. Ленточно­ шлифовальные станки для отделочных операций должны работать с охлаждением и с малой подачей, чтобы уменьшать тепло трения и предохранить абразивную ленту от забивания стружкой, осо­ бенно при шлифовании термопластов. Необходимо тщательно следить за фильтрованием охлаждающей жидкости, чтобы предо­ хранить поверхность обрабатываемых деталей от повреждений абразивными частицами.

181

Рис. 228. Зависимость количества снятого материала от времени об­ работки пластмасс шлифовальными лентами С240 и С60:

Длительность ленточного шлисрования

г

слоистый фенопласт на основе бумаги; д — литой полиэфиропласт; / — v — 2000 м/мин;

2 — v = 1000 м/мин

182

Изучено влияние давления подачи и скорости резания на снятие материала при мокром шлифовании пластмасс пяти видов абра­ зивными лентами двух номеров зернистости. На рис. 228 показано изменение съема материала в зависимости от времени шлифования при давлении подачи 0,5 кгс/см2 и скорости резания 2000 м/мин. Установлено, что количество снятого материала возрастает с уве­ личением времени шлифования по закону прямой линии, а лента с более крупными частицами абразива снимает больший объем материала. Влияние давления подачи и скорости резания на съем

Рис. 230. Шероховатость поверх­ ности пластмасс после ленточного шлифования в течение 20 мин со скоростью резания 2000 м/мин и давлением подачи 0,5 кгс/см2 лентой С60 с более крупными частицами абразива (незаштрихованные пря­ моугольники) и лентой С240 (за­

штрихованные прямоугольники):

Шероховатость

поверхности

материала представлено на рис. 229. Чем больше давление подачи и скорость резания, тем больше и количество снимаемого материала. Шероховатость обработанных поверхностей деталей после шлифо­ вания кварцевой лентой в течение 20 мин представлена на рис. 230. Установлено, что поверхность с меньшей высотой неровностей получается при шлифовании лентами с более мелкими частицами абразива. Однако при шлифовании термопластов лентой с более мелкими абразивными частицами возможно засаливание ленты даже при охлаждении водой. Засаливание ленты усиливается, когда скорость резания и давление подачи на ленту возрастают.

Галтовка

Отделка галтовкой применяется для скругления углов и при­ тупления кромок деталей, удаления заусенцев, грата и ножек литников, а также для полирования поверхностей. Это самый дешевый способ выполнения указанных операций, так как обору­ дование недорогое, а работа оператора сводится лишь к загрузке и выгрузке деталей.

Детали засыпают во вращающийся барабан, содержащий галтовочную (шлифующую) среду или галтовочную смесь, на

183

определенный период времени. В качестве галтовочной среды обычно используют деревянные кленовые чурки, войлочные обрезки и т. п.; галтовочная смесь обычно состоит из древесных опилок, минерального масла и частиц абразива. Галтовка успешно применяется для отделки изделий из реактопластов и для обра­ ботки термопластов — полиметилметакрилата, политетрафтор­ этилена, полистирола и полиамида.

Существуют два основных способа галтовки — мокрая и сухая. Первый из них применяется почти исключительно для удаления слоя материала, второй — для ряда операций, включая полиро­ вание. Мокрая галтовка обычно осуществляется в барабанах с горизонтально или наклонно расположенной осью вращения. Поперечное сечение горизонтальных барабанов восьмигранное или шестигранное; барабаны с наклонной осью имеют конусо­ образную форму с 8— 12 гранями. Хотя в барабаны с наклонной осью легче загружать и разгружать детали, чаще пользуются горизонтальными барабанами благодаря большей пропускной способности и лучшему качеству обработки.

Барабаны изготовляют из стали, часто с облицовкой из дерева, резины, неопрена или винила. Скорость вращения горизонтальных барабанов изменяется от 20 до 38 об/мин в зависимости от разме­ ров барабана и галтуемых изделий. При сухой галтовке скорость

(обычно при сухой галтовке).

Количество деталей, которое можно, не нарушая условий безопасности работы, поместить в барабан, определяется разме­ рами барабана, размерами, формой и весом галтуемых деталей и качеством обработки. За одну операцию можно обработать больше простых и легких деталей, чем сложных. Цель галтовки то же определяет количество галтуемых деталей. Нельзя получить поверхности хорошего качества, если в барабан загружено слиш­ ком много деталей. Однако если загрузить в барабан мало деталей, замедлится процесс удаления снимаемого слоя материала.

Большая скорость вращения барабана отрицательно влияет на эффект действия взаимного скольжения галтуемых деталей, среды и галтовочной смеси, так как детали переносятя то в верх­ нюю, то в нижнюю часть барабана и возможны повреждения поверхностей деталей. Однако при малой скорости вращения барабана не создается достаточная сила трения между галтуемыми деталями. Методы отделки с применением колебательного и уско­ ренного планетарного движения усиливают эффективность шли­ фующего действия галтовки.

Режимы галтовки для отдельных видов пластмасс реко­ мендуется определять экспериментально, поскольку действитель­ ный механизм процесса галтовки еще не выяснен.

184

Дробеструйная обработка

Удаление грата путем обдувки формованных деталей мелкими шариками (дробинками) из неабразивных материалов обычно производится двумя способами. Один из них основан на исполь­ зовании сжатого воздуха для приведения дробинок в движение. По другому методу для метания дробинок используется центробежаная сила быстровращающегося колеса. Для удаления грата толщиной не более 0,15—0,20 мм лучшие результаты достигаются при использовании пластиковых шариков и дробленой ореховой скорлупы или фруктовых косточек. Они обладают достаточной массой, чтобы быть приведенными в движение с энергией, которая позволяет снять грат или заусенец, но не столь массивны или остры, чтобы повредить поверхность формованных дета­ лей.

Многие трудности, встречающиеся при отделочной обработке, можно устранить, изменив конструкцию прессформ.

Скорость обдувки колеблется от 3000 до 4200 м/мин в зависимо­ сти от вида и размера используемых шариков; чем выше скорость, тем грубее поверхность и тем больше износ шариков. Легче уда­ лять грат у реактопластов. Однако чем мягче обрабатываемый материал, тем больше трудностей встречается при отделке. При удалении грата у термопластов рекомендуется пользоваться некоторыми охладителями, например сухим льдом, для охлажде­ ния материала до температуры ниже точки замерзания, чтобы придать материалу хрупкость.

В заключение следует сказать, что методы отделки пластмасс обдувкой обычно экономичнее, чем отделка галтовкой, если обдувка производится при оптимальных режимах. Обдувка абразивными зернами с жидкостью (метод распыления абразив­ ной эмульсии) также эффективна при обработке пластмасс и обе­ спечивает получение поверхностей высокого качества.

Полирование

Для устранения с поверхностей пластмассовых деталей следов литников или других дефектов, а также для получения глянце­ вой поверхности особенно высокого качества, применяют полиро­ вание. Процесс обработки состоит из трех операций: предвари­ тельное полирование (декоративное шлифование), окончательное полирование, протирка (глянцевание).

Предварительное полирование производится кругом открытой конструкции, набранным из чередующихся дисков миткаля диа­ метром примерно 460 и 200 мм. Ширина круга около 100— 125 мм. На периферийную поверхность круга наносится покрытие из пасто­ образной смеси пемзы и воды. Полируемая деталь слегка под­ жимается к кругу и поддерживается постоянно в движении, чтобы обеспечить равномерность полирования и не допустить

185

Окончательное полирование (совместно с протиркой) выпол­ няется подобным же методом и такими же полировальными кру­ гами с той лишь разницей, что круг работает всухую. Полиро­ вальный состав (паста) наносится только на одну половину поверх­ ности круга, другая остается непокрытой. Деталь полируется периферийной частью круга, покрытой пастой, а затем непокрытая сторона круга стирает с поверхности детали следы полироваль­ ного состава.

Для полирования деталей с простыми контурами существуют специальные автоматические полировальные станки. Все поли­ ровальные операции, проводимые всухую, осуществляются при мощной вытяжной вентиляции.

Кожух вентиляционной системы, выполняемый из листового металла соответствующей формы, должен закрывать возможно большую часть полировального круга (насколько это практически возможно). Кожух соединяется с вытяжными каналами, причем рекомендуется отводить отсасываемые продукты полирования в сборник пыли, а не в открытую атмосферу.

При предварительном и окончательном полировании изделий из термопластов необходимо тщательно избегать их перегрева, который может привести к размягчению обрабатываемого мате­ риала с искажением полируемых поверхностей и образованием волнистости. Поэтому не следует применять слишком твердые полировальные круги и работать с высокими окружными скоро­ стями круга и излишним давлением полируемой детали на круг.

Чтобы улучшить отделку поверхностей формованных деталей из полиэтилена и придать им глянец, можно полировать их обыч­ ными методами. Выбор круга и полировального состава диктуется видом поверхностных дефектов, которые надо удалить. Во избе­ жание оплавления поверхностей в процессе полирования надо осторожно обращаться с обрабатываемой деталью и непрерывно поворачивать ее.

Чтобы достичь высокого качества полирования поверхностей деталей из полиметилметакрилата после ленточного шлифования их следует полировать кругами из миткаля, покрытыми смесью жира и абразива, затем обрабатывать хлопчатобумажными поли­ ровальными кругами из чистой мягкой фланели. Чтобы преду­ предить перегрев деталей из полиметилметакрилата из-за трения во время полирования, их следует непрерывно перемещать, прижимая к поверхности круга с легким давлением, достаточным для эффективной работы смеси. Полировальные круги надо периодически очищать; сухую, спекшуюся полировальную смесь удаляют кромкой обломка полиметилметакрилата из отходов. Окружную скорость круга при полировании следует применять от 540 до 600 м/мин.

186

Далее детали из полиметилметакрилата полируют мягким, неплотно набранным полировальным кругом, на котором не должно быть абразива или жира. Такой очистной круг диаметром от 250 до 300 мм изготавливается из синтетической замши или фланели и работает с окружной скоростью от 600 до 720 м/мин. Для работы на полировальном оборудовании, переносном или с гибким шлангом могут быть изготовлены полировальные круги малого размера. В результате выделяющегося в процессе полирования тепла трения образуются поверхностные дефекты — прижоги. Это про­ исходит при слишком продолжительном непрерывном полирова­ нии какого-либо одного пятна или в результате приложения слишком большого давления. Образующееся при полировании тепло может создать напряжения на поверхностях деталей из поли­ метилметакрилата, в результате которых возможно растрескива­ ние материала. Эту опасность устраняет отжиг, который особенно рекомендуется в тех случаях, когда требуется отполировать большие поверхности.

При изготовлении кругов для предварительного полирования полистирола чередуются прокладки и рабочие диски из миткаля. В качестве абразивной смеси, которая может быть нанесена на круг, применяют шлам пемзы № 00, который с водой образует полировальную пасту. Круги для окончательного полирования обычно состоят из неотбеленных хлопчатобумажных дисков, уложенных в пакет поочередно в следующем порядке: два слоя дисков диаметром 125 мм и два слоя дисков диаметром 300 мм. Круг для протирки (глянцовки) состоит из двух слоев дисков диаметром 300 мм и четырех слоев из неотбеленных хлопчато­ бумажных дисков диаметром 125 мм, уложенных поочередно. Толщина тех и других кругов должна быть равна примерно 150 мм, а их окружная скорость около 1200 и до 3000 м/мин.

Между операциями предварительного и окончательного поли­ рования обрабатываемые детали необходимо промывать и сушить. После того как деталь из полистирола окончательно отполирована соответствующим составом (крокус или трепел), ее подвергают завершающей отделке или протирке очистным кругом, который делается более мягким, чем круг для окончательного полирования. Очистной круг должен быть всегда чистым. На его поверхность может быть нанесен известковый или меловой «декоративный» состав с целью удаления следов жира и получения глянцевой поверхности. Обрабатываемые детали следует только протереть этим кругом. При полировании полистирола необходимо следить за тем, чтобы температура не поднималась выше 80° С, в против­ ном случае произойдет растрескивание и оплавление обрабатывае­ мого материала.

В целях профилактикинадо избегать полирования под боль­ шим давлением, а также на жестком круге или с недостаточным охлаждением. При применении специальных кругов с централи­ зованным охлаждением не образуется избыточное тепло.

187

Предварительное полирование полиамида производится кругом открытой конструкции, составленным из чередующихся дисков миткаля диаметром 450 и 200 мм. Ширина круга от 100 до 125 мм. Для предварительного полирования на круг наносят пастообраз­ ную смесь пемзы и воды. Деталь из полиамида поджимается к кругу с легким усилием и поддерживается в непрерывном движении, чтобы предохранить ее от прижогов и следов неравномерного полирования. Окружная скорость круга должна быть в диапазоне примерно от 950 до 1300 м/мин. Существенное значение имеет контроль скорости круга, которая должна быть достаточно мала, чтобы слой пасты удерживался на его поверхности. Оптимальная окружная скорость круга для окончательного полирования лежит в диапазоне от 1200 до 1800 м/мин. В условиях сухого воздуха электростатический заряд может достичь достаточно высокого уровня, что требует заземления для защиты оператора от электри­ ческого разряда.

Полирование ацеталя очень сходно с соответствующими про­ цессами обработки полиамида. Нельзя работать со слишком большой подачей, так как это ведет к перегреву полируемых деталей.

Полипропилен полируют пастой, не содержащей красящих веществ. Полировальный круг из миткаля с центровой свинцовой втулкой, изготовленный из дисков одного размера (около 150 мм

вдиаметре), работает с окружной скоростью 870 м/мин. Паста наносится обильно, полируемая деталь поджимается к периферий­ ной поверхности круга с умеренным давлением, так как при боль­ шом давлении появляется опасность прижогов или коробления поверхности детали. После полирования с пастой деталь протирают мягкой тряпкой и проверяют на отсутствие царапин и других поверхностных дефектов. Если имеются дефекты, соответствую­ щую часть поверхности детали подвергают вторичной обработке на этой операции. Затем ее опять полируют до глянца розовой полировальной пастой кругом из миткаля со свинцовой втулкой

вцентровом отверстии, собранным из дисков одного диаметра (примерно 150 мм). Круг работает с окружной скоростью 870 м/мин.

из одинаковых дисков диаметром 150 мм. Этот круг снимает последние следы полирования (жир и т. п.) и придает детали мак­ симальную глянцевитость. Важно помнить, что не прошитые или не сплетенные полировальные круги не должны работать с окружной скоростью, превышающей 840 м/'мин.

Для полирования реактопластов с удалением поверхностных дефектов, легкого или остаточного грата, рисок от обработки резанием и с выглаживанием неровностей, оставшихся после обработки на ленточно-шлифовальном станке, рекомендуются полировальные круги из миткаля с безмасляным полировальным составом. Хотя режимы полирования и материалы несколько

188

различаются для отдельных видов работ, обычная технология предусматривает применение безмасляной полировальной пасты № 220, наносимой на полировальный круг из миткаля, неплотно набранный из полномерных дисков, работающий с окружной скоростью 1500 м/мин. Полирование, назначение которого снять (срезать) неровности и поверхностные дефекты, является пред­ варительной операцией перед окончательным глянцеванием, кото­ рое преобразует матовую после абразивной обработки поверх­ ность в гладкую полуматовую. В тех случаях, когда нет необходи­ мости проводить высококачественное глянцевание, эта операция становится заключительной.

Для предварительного полирования реактопластов исполь­ зуются составы из восков. Они состоят из полировального порошка высокой производительности и связывающей консистентной смазки. Сухой речной песок с высокой режущей способностью без свободных жировых частиц хорошо подходит для этой операции и производит минимум полировальной пыли. В этом случае при­ меняют прошитые круги с карманами для улавливания пыли или с неплотно набранными дисками, в зависимости от вида дефектов на поверхности изделий, которые надо удалить. Окруж­ ная скорость полировального круга лежит в диапазоне от 1200 до 1800 м/мин. Полировальные пасты для глянцевания с исполь­ зованием восков состоят по существу из самых мелких абразив­ ных полировальных порошков, как порошкообразный отмучен­ ный алюминий в консистентной смазке. Порошки эти более мел­ кие и содержат меньше частиц смазки, чем порошки для предвари­ тельного полирования. Для глянцевания обычно применяют неплотно набранные полировальные круги из миткаля, работаю­ щие с окружной скоростью от 1200 до 1500 м/мин.

Грат на формованных деталях из фенопластов и мочевины снимают войлочными полировальными кругами, покрытыми мел­ ким наждачным порошком и работающими с окружной скоростью от 1800 до 2100 м/мин. Если на деталях имеется только тонкий грат, то его можно снять с помощью полировального круга, набранного из дисков белого сукна, с пастой из измельченного трепела, обладающего высокой режущей способностью. Эта же полировальная паста, нанесенная на круг, набранный из дисков неотбеленного 'ситца, используется для предварительного поли­ рования. Для окончательного полирования применяется мягкий отделочный наборный тканевый круг с безмасляным полироваль­ ным составом. Поверхности обрабатываемых деталей можно очистить от избытка пасты на следующей операции с помощью чистого и сухого наборного круга из дисков вигоневой ткани. Полируемую деталь проводят под кругом вперед и назад с очень легким давлением, заканчивая операцию ходом книзу. Для качественного полирования литых термореактивных пластмасс необходимо вести работу с окружной скоростью круга около 1350 м/мин.

189

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

7.Christopher W. F. and Fox E. W. «Polycarbonates». Reinhold Publishing Cor­ poration, New York, 1961.

8.Ebelhare C. A. Tool Mfg. Eng., 50 : 4, Apr., 1963.

9.E. I. du Pont de Nemours & Co. «Catalogue of Delrin Design and Enginee­ ring Data». A-22852-15M, 1961.

10.E. 1. du Pont de Nemours & Co. «Delrin Acetal Resins». Dec. 1961.

11.E. I. du Pont de Nemours & Co. «Du Pont Zytel Nylon Resins.» March, 1962.

12.Floyd D. E. «Polyamide Resins». Reinhold Publishing Corporation, New York,

15.General Electric Co. Tech. Rept. Nov. 1958 and Feb., 1962.

16.Coacher J. A. Reinforced Plastics. April, 1962.

17.Hanaoka T. and Kjnoshita N. Bull. Chiba. Cnir., 14 : 26, Oct. 1963.

21.Kamogawa A. Japan Soc. Precision Eng., 29 : 9, 1963 (J).

22.Kamogawa A. Plastics, 8 : 8, Aug., 1962 (J).

23.Kinoshita N. and Hanaoka T. J. Japan Soc. Precision Eng., 28 : 6, June, 1962 (J).

24.Kobayashi A. Bull.Electrotech. Lab., 27 : 4, Apr., 1963.

25.Kobayashi A. Bull. Electrotech. Lab., 27 : 11, Nov., 1963 (J).

26.Kobayashi A. Bull. Japan Soc. Grinding Engrs., 1 : 1, May, 1961.

27.Kobayashi A. CIRP Annalen, 11 : 12, Oct., 1963.

28.Kobayashi A. Materials, 12 : 1, Jan., 1964 (J).

29.Kobayashi A. Eng. Materials, 12 : 2, Feb., 1964 (J).

30.Kobayashi A. Eng. Materials, 12 : 3, March, 1964 (J).

31.Kobayashi A. Eng. Materials, 12 : 4, April, 1964 (J).

32.Kobayashi A. «Grinding Methods of Non-metallic Materials». Aug., 1962 (J).

35.Kobayashi A. «Machining Methods of Plastics». Seibundo Publishing Co., Apr., 1954 (J).

36.Kobayashi A. Mod. Plastics, 40 : 12, Aug., 1963.

37.Kobayashi A. Mod. Plastics, 41 : 4, Dec., 1963.

38.Kobayashi A. Mod. Plastics, 40 : 11, July, 1963.

39.Kobayashi A. Mod. Plastics, 41 :3, Nov., 1963.-

40.Kobayashi A. Mod. Plastics, 41 : 2, Oct., 1963.

41.Kobayashi A. Mod. Plastics, 41 : 1, Sept., 1963.

42. Kobayashi A. Plastics J., 1 : 1, Jan., 1964 (J).

43.Kobayashi A. Plastics, 8 : 5, May, 1962 (J).

44.Kobayashi A. Reinforced Plastics, 6 : 3, Sept., 1960 (J).

45.Kobayashi A. Tool Engr., 8 : 4, Apr., 1964 (J).

46.Kobayashi A. Tool Engr., 6 : 2, Feb., 1962 (J).

47. Kobayashi A. Tool Engr., 8 : 3, March, 1964 (J).

48.Kobayashi A. Mech. Eng., 11 : 9, Sept., 1963 (J).

49.Kobayashi A. Nagaoka J. and Fukazawa K. Bull. Electrotech. Lab., 23 : 8, Aug., 1959 (J).

Буква «J» в скобках означает «на японском языке».

190