工程塑料简介

工程塑料是发展最快、应用最广的材料之一，广泛应用航空航天、机械零部件、仪器仪表、电子电气、家用电气、照明用具等领域，常见的工程塑料有PC、PA66、POM、ABS/PC、PPO、PPS、PEEK聚醚醚酮等。本文主要介绍针对工程塑料的切削加工特性及其刀具选择。

工程塑料的性能优势

相比较金属材料，工程塑料的性能优势主要表现在：

(1)工程塑料制品质量轻：工程塑料的比重一般在0.83～2.2左右，只有钢铁的1/9～1/4，铝的1/2左右。工程塑料的这一特性，对要求减轻自重的机械装备，如车辆、船舶和飞机等，具有特别重要的意义。

(2)工程塑料比强度高：由于工程塑料比金属要轻得多，等重量的工程塑料的强度比一般金属高得多，是现有结构材料中强度最高的材料。例如，玻璃纤维增强的环氧树脂。

(3)工程塑料化学稳定性好：工程塑料均有良好的抗腐蚀能力，其中聚四氟乙烯和聚氯醚具有非常突出的抗腐蚀能力，在化工防腐设备等方面有着广阔的发展前途。

(4)工程塑料电气性能优良：工程塑料几乎都有优越的电绝缘性能、极小的介电损耗和优良的耐电弧特性，可与陶瓷、橡胶等绝缘材料相媲美。因此，工程塑料在电机、电器和电子工业等方面的应用有着极其广阔的前景。

(5)工程塑料减摩、耐磨性能优良：利用这一特性，工程塑料用来制造各种自润滑轴承、齿轮和密封圈等。

(6)工程塑料吸震和消声作用优良：装有工程塑料轴承和齿轮的机械，可以减小震动，减弱噪声，甚至做到消声。例如，汽车横拉杆球头座原用45号碳结钢，使用寿命短，噪声大；改用尼龙后，不仅使用寿命延长1倍左右，而且噪声大大减小。

(7)工程塑料成型加工方便：工程塑料制品往往可以一次成型，而金属制品甚至需要几十道工序才能加工完成。工程塑料的机械加工也比较容易，对节省工时、提高劳动生产率具有重要意义。

工程塑料的切削加工特性

1、热性能

工程塑料的导热系数很低，一般仅为金属的1/～1/，因此切削过程中的散热条件很差，当用切削刀具加工时，切削区域容易形成局部高温导致刀具发生塑性破损、刃口变钝，在铣削、车削、钻削过程中，过烧的塑料树脂聚结在刀具切削刃上，从而妨碍刀具切削。为了避免上述情况，应采用导热系数较高的刀具材料（CDW材质金刚石刀具）。

2、弹性模量影响

一些工程塑料的弹性模量较高，当切削力较大时，零件切削受热产生热膨胀性，使工件产生翘曲和扭转变形，工件受力变形产生的反弹力作用于刀具和夹具，常会引起刀具折断、夹具崩裂现象，而且还会导致尺寸精度及位置精度下降。为避免这种情况，应采用较锋利的刀具进行切削（CDW牌号PCD刀具）。

3、脆性的影响

工程塑料分为热塑性和热固性塑料两大类，在切削热固性工程塑料时，其切削过程与切削脆性金属类似，切屑一般为高速脱落的崩碎切屑。热塑性工程塑料的切削过程与切削塑性金属类似，相对较容易加工。

工程塑料切削加工刀具的选择

切削加工工程塑料，尤其是追求高速切削时，应采用导热系数较高的刀具材料，而目前加工非金属材料常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等，其中聚晶金刚石（CDW）材料具有高导热系数、高硬度、高耐磨性及低摩擦系数，非常适合用于工程塑料的高速切削加工，而陶瓷材料虽然也具有优良的耐磨性和耐热性，但是其脆性大、导热系数低，在使用上也受到一定的限制。

工程塑料切削加工时的切削参数选择

实际生产中提高加工质量、降低加工成本或提高生产率三者之间往往是彼此矛盾的。当工件材料、刀具、机床都确定后，切削参数(即切削速度、进给量、切削深度)的合理选取对提高生产效率、降低生产成本、保证零件的加工质量及必要的刀具耐用度具有重要的意义。

1）切削速度

在切削工程塑料时，提高切削速度可以缩短切削时间、提高劳动生产率，且切削力变化不大，华菱超硬刀具工程师在实验研究时发现，高速切削对工程塑料工件加工质量以及刀具耐用度的影响很大，为了提高劳动生产率、降低生产成本、保证必要的加工质量与刀具耐用度，加工不同的工程塑料时需采用不同的刀具材料，如高速切削工程塑料时，建议选择导热系数较高的金刚石PCD刀具材料CDW.

2）进给量和切削深度

进给量和切削深度的增加不仅可以缩短切削时间、提高劳动生产率，而且增加了切削层面积和散热体积，从而改善了切削区的散热条件，粗加工时，为了提高生产效率，可以采取较大的进给量，精加工时，选取较小的进给量，以保证工件表面粗糙度。

在切削工程塑料时，切削深度对切削力影响最大，由于工程塑料的弹性模量较大，当切削力较大时，刀具走过后工件会产生回弹，造成工件变形而影响加工质量。因此，在实际生产中要根据不同的工件材料和加工要求合理选择切削深度。