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    有機玻璃零件的加工工藝

    2021-11-25

            有機玻璃產品為聚甲基丙烯酸甲酯,具有良好的透光性、化學穩定性、耐酸堿性、尺寸穩定、易成型等特點,廣泛應用于航空航天、化工、醫療等l領域。在實際應用中,有機玻璃產品的大部分零件可以直接鑄造,但一些形狀特殊、尺寸精度高、表面粗糙度高的零件往往需要加工。然而,有機玻璃和金屬材料的機械性能有很大不同。其質地易碎,具有缺口敏感性,在應力作用下容易開裂。

            有機玻璃制品量杯是一種典型的中空薄壁有機玻璃零件。要求尺寸精度高,技術要求加工后保持材料原有的透光率,滿足測量范圍的要求。雖然零件在數控車床加工時容易成形,但由于工藝參數和工藝選擇不當,容易產生裂紋等缺陷,導致零件報廢。此外,其表面處理方法的選擇尤為關鍵。操作不當時,表面撕裂,容易“劃傷”,失去有機玻璃原有的透明度,不能滿足技術要求。

            2、 有機玻璃制品零件加工影響因素分析

            (1) 切割熱對有機玻璃的加工有很大影響,主要表現在以下兩個方面:① 由于有機玻璃導熱性差,導熱系數***為普通金屬材料的1/450~1/175,切削過程中產生的切削熱不能迅速消散,熱量積聚在刀具與工件的接觸部位,導致刀具磨損加劇。同時,有機玻璃的熱膨脹系數是普通金屬的1.5~2倍,玻璃化轉變溫度在100℃左右。過高的切割熱會改變有機玻璃的體積,使其玻璃化,降低加工精度,無法滿足加工要求。同時,有機玻璃的體積膨脹加劇了刀具與工件之間的摩擦,導致切削熱進一步增加,形成惡性循環。② 由于有機玻璃的熔點較低,僅為160~200℃,屬于熱塑性材料。切削過程中過多的切削熱J容易導致加工表面熔合。具體來說,當加工零件的內孔時,散熱條件差,表面容易“劃傷”,顯示出細小的撕裂線,錯誤地認為材料在加工過程中是易碎的,導致材料本身的小裂紋或內部缺陷,但透光或滲水檢查無滲漏,零件透明度達不到技術要求,加工后工件表面被污染,遠離零件材料本身的紋理。

            (2) 工藝參數對有機玻璃加工的影響。有機玻璃在室溫下為硬脆材料,零件為薄壁結構。在切削過程中,由于切削參數選擇不當,切削力不穩定,導致零件產生裂紋甚至塌陷。

            (3) 切割后的有機玻璃表面粗糙度較差。由于有機玻璃的硬度小,切割后的表面粗糙度差。為了滿足技術要求,機加工零件需要采用特殊的拋光材料和工藝。

            3、 原加工工藝的不足

            零件的正常加工步驟為:一次夾緊加工外圓、回轉、夾緊偏心端面、加工止動槽和內孔。

            按照此步驟進行加工時,可以很容易地保證外圈的尺寸精度和表面粗糙度??蛇x擇較高的切削速度,即1800~2000r/min,進給速度為0.08~0.30mm/R。然而,有兩個缺陷:① 加工內孔時發現,無論鉆孔時如何調整進給速度并確保充分冷卻,外圓表面都會出現不同程度的毛刺。試拋光后,表面變臟,不能滿足技術要求中的透明度。根據分析,該零件的內孔深度高達135mm。加工內孔時,由于切削條件的限制,切削熱不能迅速散發。即使保證有足夠的切削液,也不能形成有效的流動循環,導致切削熱的積累。再加上材料本身的特性,它的質地是易碎的。它是一種熱塑性塑料,熱時變軟,冷時變硬,最終切割溫度控制不當導致局部軟化、變形和脆化,導致外觀粗糙,無法再次處理。② 圓柱成形后加工內孔的另一個缺點是切削深度過大,切削力過大。此時,零件的外圓已加工。內孔加工成薄壁結構時,不能承受太大的切削力,容易導致裂紋或塌陷。

            4、 改進的加工技術

            為了保證零件的尺寸精度、表面粗糙度和技術要求,提高零件的加工合格率,盡量在加工零件端面和端部止動槽后先加工內孔。為了避免材料本身的彈性反彈,將鉆孔進給量控制在0.05~0.08mm,嚴格控制切削液的注入量和后續量,保證鉆孔時切削溫度的一致性。內孔加工完成后,使用止動定位輔助工裝,如圖2所示。使用d尖d固定止動定位工具的輔助芯孔,以確保外圓加工期間的軸向限制。50mm后先加工軸外徑φ,用刀具加工偏置刀具的避開空間,然后直接加工一次成型φ20mm外徑,完成零件的切割。

            改變加工程序后,發現零件表面沒有微脆性裂紋,沒有因切削溫度控制不當而導致的軟化變形和材料涂層混亂。但是,表面很臟,沒有透光感,有機玻璃沒有原有的透明度,不能滿足零件的技術要求,需要進一步拋光。

            5、 零件拋光工藝

            首先,用水砂紙打磨零件,使零件表面的加工刀痕和劃痕光滑,但表面霧化,不能滿足透明度的技術要求。經過對幾種磨料的比較,最終采用了軟絲布摻牙膏的拋光方法。由于零件內孔孔徑小,家用竹筷從中間分開,用柔軟的絲布包裹,與牙膏和水按一定比例混合均勻作為研磨劑,調整適當的速度,沿徑向均勻延伸至內孔端面。加工后表面無車削痕跡,晶瑩剔透,實現了零件的透明度要求。

            

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