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尼龍薄壁件銑削加工影響因素的研究
針對(duì)尼龍薄壁件在加工過程中容易變形，不能滿足使用要求的問題，研究分析了影響尼龍材料銑削的因素，包括夾具、刀具、切削熱和材料原始內(nèi)應(yīng)力。由于銑削過程中夾持、刀具、切削熱、材料原內(nèi)應(yīng)力四個(gè)因素相互作用，在銑削尼龍薄壁件時(shí)應(yīng)綜合考慮各因素的影響，各因素的影響應(yīng)分別最小化。關(guān)鍵詞：尼龍；銑削；變形；影響尼龍材料因其硬度、韌性和加工性能等因素，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用，并起到了不可替代的作用；但對(duì)薄壁尼龍零件的加工易變形，精度難以保證。為了為實(shí)際加工生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，本文對(duì)影響尼龍薄壁件加工精度的四個(gè)因素——夾緊、刀具、切削熱和材料的原內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行了研究和分析。表1顯示了尼龍66的物理參數(shù)[1]。表1尼龍66材料室溫性能參數(shù)密度尼龍66材料性能參數(shù)密度P/G.cm-3比熱c/j/（g.k）-1熔化熱91h/j摩爾摩爾-1熔化熵91s/j/（摩爾S S S S/j k）-1焓/j g-1熔點(diǎn)/c分解溫度夾緊力會(huì)使工件產(chǎn)生。變形、卸夾力、工件的彈性變形自動(dòng)恢復(fù)，造成工件尺寸與加工尺寸不一樣而無自由力。如果夾緊力太大，會(huì)超過材料的屈服極限。長的夾緊時(shí)間會(huì)導(dǎo)致工件的塑性變形，加工件的夾緊部分不符合加工尺寸。
反之，會(huì)導(dǎo)致夾緊不緊，加工過程中振動(dòng)大，影響最終加工尺寸質(zhì)量[2]。尼龍材料不同于金屬材料，具有密度低、易變形、易加工等特點(diǎn)。在夾緊過程中，由于夾緊容易引起變形。加工后，彈性恢復(fù)使尼龍的尺寸和形狀發(fā)生變化，夾緊力越大，加工后變形越大。因此，在尼龍薄壁件的加工中，應(yīng)采取有力的夾緊初始加工，輕微的夾緊精加工順序，以保證夾緊力不影響尺寸加工精度。2。刀具切割尼龍材料應(yīng)避免刀具本身帶來過大的擠壓力。刀具切削過程是不斷向材料內(nèi)部移動(dòng)，除了刀具對(duì)材料的側(cè)切削，還有直接推進(jìn)的壓力。如果推力過大，不僅會(huì)影響工件的穩(wěn)定性，還會(huì)直接引起工件的變形，導(dǎo)致彈性變形恢復(fù)后工件尺寸偏差大。與剛度較弱的刀具相比，剛度較強(qiáng)的刀具彈性較差，在加工的工件上更容易產(chǎn)生推力，導(dǎo)致工件變形。因此，剛度較弱的刀具加工精度較好。切削刃的鋒利度對(duì)其加工精度有很大的影響，切削刃越多，切削刃就越多。切削阻力越小，對(duì)材料的推動(dòng)力越小，工件變形越小，回彈現(xiàn)象越小，保證尺寸精度越高。
因此，用合金刀加工尼龍材料時(shí)，三角刀比四邊刀好，加工工件時(shí)，在保證表面粗糙度的前提下，新刀比舊刀好，以保證尺寸精度，甚至可以使用刀。刃口打磨到一定程度，以減小刀刃的銳角。切削熱是影響工件加工精度的重要因素之一。零件加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如彈塑性變形、切屑分離、刀具與工件摩擦所消耗的能量等。這些熱能大部分將轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱能的一小部分被芯片帶走或被空氣輻射，一大部分被工件吸收。這些熱能在工件內(nèi)部形成熱應(yīng)力，并隨著加工的不斷推進(jìn)。熱能不斷產(chǎn)生，熱應(yīng)力不斷變化，導(dǎo)致工件變形變形甚至開裂。對(duì)于尼龍材料來說，它們的熱穩(wěn)定性很弱，有點(diǎn)吸熱，會(huì)導(dǎo)致變形。如果切割過程中產(chǎn)生的熱量是在切割點(diǎn)產(chǎn)生的，則假定：1）切割前工件溫度均勻；2）產(chǎn)生的熱量不會(huì)向外輻射；3）如果切割過程穩(wěn)定均勻，則工件的任何點(diǎn)m（X0、Y0、Z0）都會(huì)受到t溫度的影響。移動(dòng)點(diǎn)熱源為【4】：t=type，q（u）為點(diǎn)熱源此時(shí)的瞬時(shí)熱量；p為介質(zhì)密度；c為導(dǎo)熱介質(zhì)的比熱容；坐標(biāo)（x0、y0、z0）為定點(diǎn)位置，已知值；坐標(biāo)（x、y、z）為點(diǎn)熱源的位置。源，即變化值；t是點(diǎn)熱源影響后定點(diǎn)的溫升。由公式可以看出，點(diǎn)熱源越近，其溫度的影響越大。切割面直接是熱源面，熱源面最熱，加熱變形越大。因此，對(duì)加工精度高的工件應(yīng)進(jìn)行冷卻?？梢允褂妹河颓逑椿蚶鋮s液清洗進(jìn)行冷卻。4。材料本身存在內(nèi)應(yīng)力。在機(jī)械加工過程中，多余零件的去除改變了工件的整體結(jié)構(gòu)相關(guān)性，導(dǎo)致材料內(nèi)應(yīng)力平衡的破壞，需要尋找一種新的內(nèi)應(yīng)力平衡，導(dǎo)致材料在切削過程中變形。因此，在金屬材料加工前，應(yīng)采用回火和振動(dòng)時(shí)效的方法消除內(nèi)應(yīng)力，以消除材料的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)。
數(shù)量趨于穩(wěn)定，減少了機(jī)械加工變形。尼龍材料鑄造時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)大或小的氣孔或孔洞。當(dāng)模具溫度過高時(shí)，尼龍制品容易收縮，反之，由于瞬間分離的聚合物沒有完全溶解在單體中，容易產(chǎn)生微孔。此外，尼龍反應(yīng)物會(huì)或多或少地與易揮發(fā)或易分解的產(chǎn)品混合，鑄造會(huì)產(chǎn)生易揮發(fā)的產(chǎn)品，在產(chǎn)品中形成氣泡或空隙，這些空隙在很大程度上造成尼龍材料的不穩(wěn)定，一旦結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，內(nèi)應(yīng)力重新平衡，材料容易變形。[5。圖1是待加工尼龍片材。圖2顯示了加工過的尼龍板。假設(shè)尼龍材料中存在氣孔，則尼龍材料中的孔在未加工時(shí)具有結(jié)構(gòu)牽引支撐的平衡。切斷部分材料后，孔在邊緣應(yīng)力的作用下失去了原材料的支撐，收縮到孔的中心，導(dǎo)致成品工件向加工側(cè)彎曲變形。圖1待加工尼龍片圖2尼龍片5銑削后的結(jié)論對(duì)尼龍薄壁件在銑削過程中的精度有許多影響因素，但主要受四個(gè)因素的影響：夾緊、刀具、切削熱和材料內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，這四個(gè)因素相互作用，如刀具磨損嚴(yán)重，不僅增加了銑刀對(duì)零件的推力，而且增加了切削產(chǎn)量。熱和切削熱會(huì)改變材料的內(nèi)應(yīng)力平衡。由此可見，尼龍薄壁件的銑削時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素的影響，各因素的影響應(yīng)分別最小化。
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