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發(fā)表于 2021-11-6 14:30:43
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POM工程塑料機(jī)加工問題多，這些經(jīng)驗值得參考
+ ^2 O' L. `' P2 }9 h原創(chuàng) ! ^. ^! I, h, `2 p' x; P2 a( n% A: z
哈思孚小袁& @ ~, X( X+ b2 L8 }
這些年，POM依靠著較低的成本，正在取代一些傳統(tǒng)的金屬材料加工精密零件，如：鋁、黃銅、鋼、鋅等。已逐漸廣泛應(yīng)用于電子電氣、機(jī)械、儀器儀表、日用輕工、汽車、建材、農(nóng)業(yè)等行業(yè)，如齒輪，軸承襯套，滾子和滑軌，殼體零件，螺母，風(fēng)扇輪，泵零件，閥體，電氣絕緣零件等。
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9 }3 ^- o% q# B) i0 f" n2 D2 t) T這種材料在加工時與金屬有著不小的差異，如果不注意或者操作不當(dāng)，很可能會出現(xiàn)變形、開裂的情況。今天就和大家分享一些關(guān)于POM材料在機(jī)加工時的經(jīng)驗，希望可以給大家提供一些思路。8 {0 S% c3 o. z2 P A! V
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POM材料是什么& S8 C; X! Q5 U: J l1 p6 h
$ g3 i! t& h5 T1 HPOM是一種基于甲醛的半結(jié)晶工程熱塑性塑料。Acetal（乙縮醛）、Polyoxymethylene（POM）、Polyacetal（聚縮醛）、Polyformaldehyde、賽鋼，這些都是它的稱呼，常見的有黑白兩種。
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; ]1 e9 E3 [9 y V1 C& _; XPOM工程塑料機(jī)加工問題多，這些經(jīng)驗值得參考
8 v _& }8 ~5 ]& \4 i5 B3 y常見的賽鋼（POM）材料8 k) x8 k7 B% y5 T5 w4 U# {
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這種材料具有高機(jī)械強(qiáng)度和剛度，良好的滑動特性(摩擦系數(shù)低) ，和優(yōu)異的耐磨性。由于縮醛幾乎不吸收水分，具有出色的尺寸穩(wěn)定性，是做復(fù)雜形狀，精密加工零件的絕佳選擇。
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但它在酸性條件和高溫下不穩(wěn)定，易降解。由于其分子中包含大量的氧，因此難以賦予其阻燃性，連續(xù)工作溫度范圍約為-40°C至120°C。$ S4 P% z+ K+ c3 Z
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POM有兩種變體，縮醛均聚物POM-H和縮醛共聚物POM-C，硬度和剛度上POM-H大于POM-C，熔點POM-H（172-184°C）高出POM-C（160-175°C）約10°C。還有一些改性POM，熔點更高，這里也不一一舉例了。" @8 u" q8 @) j: z! x
' c4 b4 K1 Q& Z, U0 R$ g& @0 o& DPOM材料加工時容易遇到的問題6 Q( M( F. D+ t, F4 m) H% P
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一般會碰到的主要是加工變形和開裂的問題，開裂這里常見的也有2種，一種是加工時直接開裂，還有一種是隱性裂紋（通常就是內(nèi)部應(yīng)力的原因），加工后才緩慢開裂，會比較頭疼。
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談這些問題前，先談下選料和試制。" }$ J6 i4 Q; Y- T0 l
& ]8 H# ]5 p* a/ S* [2 L0 K1 K' `好的材料可以很大程度上避免大的變形。所以在材料選擇上，請優(yōu)先選用進(jìn)口POM材料（或者改性POM）進(jìn)行加工。國產(chǎn)POM材料質(zhì)量不一，變形程度往往更大而且批次間不穩(wěn)定（雜質(zhì)，內(nèi)部有裂紋類似的一些坑）。& i1 K8 A0 e; N, Z
" ~7 O# Y1 `7 u2 ?. Z不管進(jìn)口還是國產(chǎn)POM材料，加工前請一定先試制，材料批次不同的話也建議都進(jìn)行試制。 B1 l/ X/ i) K4 D
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加工刀具的選擇
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因為POM的硬度低，切削力小，一般高速鋼和硬質(zhì)合金刀具就足夠加工了，刀口一定要鋒利，減小切削熱。在車削加工的精密加工中可以選擇使用PCD車刀。
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4 f# l& c& A7 uPOM材料處理（推薦一定要做）* \% h" I9 C, J$ M `7 s
% h& f% B, T* F+ @如果選用的POM材料不好，或者尺寸公差要求比較高，建議開粗后進(jìn)行退火處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力，可以極大地減少精加工后的變形。& T: M- I' S k- d$ k8 W7 b/ m
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POM材料廠家或者牌號不同會存在一定差異，下面的工藝參數(shù)僅供參考：
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粗加工后，進(jìn)行油浴退火（浸在熱油中）或空氣浴退火（烤爐中）。調(diào)節(jié)退火溫度，一般低于產(chǎn)品熱變形溫度10－20°C（約140-150°C）。油浴退火，壁厚每5mm退火時間增加40～60分鐘，空氣浴退火，壁厚每5mm退火時間增加20～30分鐘，完成后，自然冷卻至室溫。
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0 V7 Y3 v) I" t6 ]另一種 “土法 ”退火方式（退火溫度100°C）1 v3 }: G- r, } _5 G+ q/ j
* D7 i) \2 L7 y, `: w3 q零件使用環(huán)境溫度為80℃以下時，粗加工后直接在開水中煮5到6個小時，自然冷卻至室溫。& V( O# Q) R- f& Q# S
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時間充足也可以采用自然時效方式
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粗加工后，室溫（最好是恒溫）下自然放置一周左右的時間。
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# ^. l) n7 W' Y8 c4 p5 J' a常見的變形原因及應(yīng)對方法' P& y) B+ G4 H7 r7 S8 j1 C3 g- a
/ q- R7 U( U' z先提一點，加工時最好能保證工件毛坯尺寸標(biāo)準(zhǔn)、一致，這樣更有利于掌握比較一致的變形量，將公差控制在比較接近的范圍內(nèi)。
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1、裝夾導(dǎo)致變形
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, ?# _) i5 Y g$ ?0 C! b8 {POM材料夾緊會產(chǎn)生變形，松開后恢復(fù)到原來狀態(tài)。此時可以考慮改變裝夾形式，目的是為了使工件固定的接觸面增大。比如臺虎鉗墊東西緩沖、用膠水固定等等。大一些的板材，可以使用真空吸盤，但需要胚料平整，建議是先膠水固定一面后掃平，再用吸盤固定掃平的這個面進(jìn)行粗加工。行業(yè)里還有種冰凍吸盤固定的據(jù)說也可以做，沒試過，看有誰能分享一下經(jīng)驗。
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2、切削熱導(dǎo)致變形
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* F5 v* ?5 n$ R" N; O: tPOM材料耐熱性差，對熱敏感，加工時冷卻不充分易變形。首先，刀具一定要鋒利，這樣切削時產(chǎn)生的熱量相對要小些。其次可以減小吃刀量，分多次切削、增加冷卻液的方式，目的就是盡可能地減少熱量的產(chǎn)生或者快速帶走切削過程產(chǎn)生的熱量。. a1 x/ L) v( z9 p. S- s
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3、彈性變形2 y' p3 [8 V' h
& w# S: ]. x3 X. rPOM材料彈性比較高，在切削時，跟刀具接觸的部位會因材料的彈性而向內(nèi)變形，當(dāng)?shù)毒唠x開后，被切壓的會產(chǎn)生一定的變形量。這時需要根據(jù)實際切削效果，進(jìn)行多次刀補(bǔ)調(diào)整。加工時以較小的吃刀量，分多次循環(huán)切削，可以減少材料彈性所帶了的尺寸變形。4 d6 e4 E3 ?3 e/ R" W$ u
$ n6 @- G) }3 P9 \; y* @/ {, K$ Y; f4、內(nèi)應(yīng)力變形2 d' N2 [+ L6 ^" h& Y5 @
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由于工程塑料的熱膨脹系數(shù)比金屬大，所以在加工余量大時，由于內(nèi)應(yīng)力消除而產(chǎn)生變形。首先還是要正確的選擇和處理材料（前文已經(jīng)說過）。其次在材料去除量比較多時，盡量下厚料，控制好余量，采用對稱加工（零件設(shè)計本身是否合理其實挺關(guān)鍵的），來抵消加工所帶來的應(yīng)力變形。
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! Z3 J! B r* D9 v0 V精加工后，在中轉(zhuǎn)及存放環(huán)節(jié)中也要注意溫度的控制，有條件的話恒溫，以防止零件因溫度的變化而產(chǎn)生變形，同時也要記得做好表面保護(hù)，以免出現(xiàn)碰傷劃傷之類的情況。6 y8 B5 e' _9 \- y" I' @7 W1 E4 d
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% o* d- Z3 ]% M. v常見的開裂原因
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: U7 _+ K4 ~2 w* f之前提到的變形程度比較嚴(yán)重時就容易開裂，但這只是部分原因。 在操作中容易導(dǎo)致POM材料開裂的原因還有以下這些：# i" m% i: {4 J& e# g/ U
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加工時吃刀量過大
. J" l& H! P& [% G4 ?+ u U) v! [直接使用較大鉆頭鉆孔，切削力太大擠壓開裂
0 H. o8 B% P, n- }加工深孔時沒有反復(fù)退鉆頭排屑，屑子排出不充分，擠壓開裂$ \9 W5 K- c# n
冷卻不充分，鉆孔冷卻不充分，導(dǎo)致切削熱和切削力太高開裂( z: y# X- W1 D) V$ H5 J
進(jìn)給速度太快，POM棒材內(nèi)部的應(yīng)力加發(fā)生開裂 ^6 q0 L, [5 N: v9 I) Y8 k: j
鉆孔時鉆頭的切削刃磨損未及時修磨鉆頭，硬鉆導(dǎo)致開裂
3 E2 a" H* ~* Q1 H# Z# o' ?5 p加工方式的選擇! J- l5 R8 n" o; o2 M. l: Y- u
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車削加工* _% S9 f C$ c! J
/ j4 o0 B* V( a+ [& S加工時需要冷卻，以減少磨損并導(dǎo)熱，防止熔融。建議優(yōu)先選用壓縮空氣冷卻或固體潤滑，其次是冷卻液。轉(zhuǎn)速不宜過快，進(jìn)刀量和吃刀量也不宜過大，刀具的前角和后角可稍大些，刃口必須鋒利。常用的高速鋼車刀前角約25° ~ 40°、后角約10°~20°，卡盤的夾緊力要盡可能小。3 ^3 P8 A3 w0 y5 g
# [; m; ^ J2 @4 z鉆孔加工
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不要直接用大鉆頭鉆孔，推薦先鉆小孔再低速擴(kuò)孔。鉆頭必須保持鋒利，可參考采用以下鉆頭：頂角60°~90°、螺旋角10°~20°、前角0°、后角10°~15°。鉆孔時，進(jìn)給方向上的力不宜太大，要及時退刀（一般5~6mm深）進(jìn)行排屑和幫助冷卻。對于鉆通孔來說在快鉆透時應(yīng)降低進(jìn)給速度，以免鉆頭將材料沿軸向推掉。- |$ h1 E# I. d; x+ J. R
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發(fā)表于 2021-11-4 16:20:19
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