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聚四氟乙烯垫片车削方法探析——无锡市祥健四氟制品有限公司

编辑: 祥健四氟 阅读数: 发布日期: 2020/5/28 13:54:55
信息摘要:
针对聚四氟乙烯垫片的加工特点,通过刀具的刃磨和加工方法的合理运用,有效解决了加工垫片时容易产生的尺寸精度误差和形状精度误差,保证了表面粗糙度,使产品能够保质保量,为以后垫片加工提供经验。 针对聚四氟乙烯垫片的加工特点,通过刀具的刃磨和加工方法的合理运用,有效解决了加工垫片时容易产生的尺寸精度误差和形状精度误差,保证了表面粗糙度,使产品能够保质保量,为以后垫片加工提供经验。

  【摘 要】针对聚四氟乙烯垫片的加工特点,通过刀具的刃磨和加工方法的合理运用,有效解决了加工垫片时容易产生的尺寸精度误差和形状精度误差,保证了表面粗糙度,使产品能够保质保量,为以后垫片加工提供经验。

  1 引言

  在航空航天领域,聚四氟乙烯垫片作为密封件广泛用于阀门连接中,在气体、液体介质中起到防泄漏,强化密封效能。这些垫片包括平垫片、V 形垫片和球阀垫圈,其直径从 5~600mm,厚度 0.3~4mm,尺寸公差在 0.05~0.1mm,表面粗糙度Ra 为 1.6μm,规格尺寸大小不一,其数量少,尺寸精度变化快等特点,不适合模压成型,在时间上也很难满足完成生产任务,而车削垫片则可以图纸一到即可加工,周期短,成本低,节能降耗[1]。

  聚四氟乙烯垫片采用了聚四氟乙烯棒料和板材料加工,由于原材料的性质,其形状大小不同,容易产生尺寸精度误差和形状精度误差,为消除造成的误差,根据其特点,用不同的方法去解决。

  2 技术难点与切削参数

  2.1 材料特性

  由于聚四氟乙烯有良好的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、阻燃性、高润滑不黏性、电绝缘性和良好的抗老化耐力等特点,能够在-180~250的温度下的任何种类化学介质中长期使用,聚四氟乙烯的刚度、硬度、强度都比较小,聚四氟乙烯的有较大的线膨胀,其系数为(10~12) ×10-5(1/),和较小的导热系数,仅为 0.27W/ (m·K),弹性模量很低,当切削加工进给过大或转速过快时,较大的加工摩擦力以及道具施加给工件的切削力共同作用,会产生较大的热量,最终导致产品产生较大变形,影响产品的加工精度[2]。

  2.2 刀具的刃磨

  在加工垫片时,由于厚度比较薄,切刀的选择最为关键,硬质合金车刀比较钝,易产生热量,如果切削量过大,切削速度较高,攻坚的切削温度升高,材料发生软化就会产生粘刀,而且毛刺比较大。而高速钢车刀刃磨性好,能使刀具刃口锋利,易于车削。切刀卷斜槽的刃磨,如果不合适,会出现排屑不畅,甚至缠绕到工件和棒料之上,产生安全隐患,或者垫片表面有震纹,影响表面粗糙度。

  根据聚四氟乙烯的特点,对于用棒料加工的垫片,切刀前角的大小直接影响切削效果,前角选大些可减小切削变形,降低切削温度,减小刀具刃口钝圆半径,使刀刃锋利,提高加工质量。但前角太大,会削弱刀具强度,散热条件变差,切削温度反而升高,使刀具耐用度和零件加工质量下降。通过切削试验,前角应刃磨 γ=10°~15°,并磨出长度为垫片大径与小径之差的 1/2 多 3mm 的圆弧卷屑槽[即 L=(D—d) /2+3(mm) ] 。这样使切削出来切屑顺利向后排出,不会缠绕到棒料与工件上。再用油石研磨出半径为0.1刀尖圆弧,刀尖圆弧过大,会增大切削力,垫片表面会产生震纹。刃磨切刀后角时,后刀面的光洁度至关重要,影响垫片的表面粗糙度,在刃磨前要把砂轮修正平稳,不能有弹跳现象,否则刃磨出的刀刃在微观上看是锯齿状,起伏不定。修整好砂轮后再刃磨后角 α=6°~8°,减少刀具后刀面与工件的摩擦,减少热量。对于用板料加工的垫片,尤其是直径大于 300mm 以上的垫片,切刀前角应刃磨γ=-3°~-5°,长度比垫片厚度长 3~5mm,这样不会影响切刀的刚性。如果切削大面积板料,使用刀具,由于前角比较大,受离心力的影响容易发生拉伸断裂,并产生扎刀,板料撕裂脱落。

  外圆刀与内孔刀则要前角大些 γ=10°~15°,可减小切削变形,减少切削热的产生,降低温度,后角取大值 α=15°~30°,可减少刀具与工件表面的摩擦,并能使刀具刃口钝圆半径减小,忍口锋利,易于切入工件,提高加工质量。


  2.3 切削参数的选择

  由于聚四氟乙烯导热系数低,热膨胀系数大,使用的是高速钢车刀,在加工中由于技术要求不能使用冷却液降温,条件限制没有冷风降温系统,在现有条件下,加工中切削速度不能太高,可根据工件直径合理选择。选择范围为切削速度 70~225mm/min,走刀量 0.05~0.25mm/r,切削深度 0.12~3mm 为宜。外圆和内孔粗车时选择较大的走刀量 0.25mm,较深的切削深度 3mm,这样可缩短加工时间。精车时为保证表面粗糙度走刀量可选 0.05mm,切削深度为 0.12~0.3mm,效果比较好。

  3 加工方法

  对于用棒料加工的垫片,为了减小垫片因受夹紧力的影响产生的尺寸误差,首先用 45 号钢制作一个开口胎,内孔直径小于棒料直径 1mm,在胎具的外圆上开一条 2mm 宽的开口,使圆棒料增大接触面积,减少原材料受夹紧力的影响产生变形。先试车一件,切断时要一次性切下,不能分粗精车,否则会受力不均匀产生变形,走刀量为 0.05mm。切下后等待一个小时左右的时效处理,让垫片与室温相同,测量垫片尺寸。由于加工下来的垫片比较软,不易测量,可加工一个与垫片内孔尺寸公差相同的通止规,把垫片套在通规上进行测量尺寸,这样既能保证尺寸,又便于测量。

  对于用板料加工的垫片,直径都比较大,可用一把切刀即可完成加工,在加工时用金属堵头把板料两面顶紧,不可打滑,选择尾座方向的堵头时,要与垫片内径小约 10mm,不能小太多,不然板料加工位置贴不紧,形成扎刀,由于直径大,转速选择 70~90r/min,走刀量为 0.05mm,为防止有扎刀现象,影响工件表面不能使用,切削时拿一个干净的毛刷在切刀位置上方轻轻地抵住垫片外侧端面,直至脱落。

  4 结语

  通过对聚四氟乙烯棒料和板料使用合理的加工方法,在加工中遇到的受各种因素的影响产生的各种误差, 使大量不同规格的垫片生产中,解决了车床加工垫片尺寸精度、形状精度和表面粗糙度各种因素的影响,使产品的质量稳定,成本低,简单易行,提高了产品质量,对加工聚四氟乙烯类垫片有一定的借鉴意义。
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