有效的塑性加工需要良好的切屑控制

在東海岸精密制造公司供職8年的Chris Marchand對微細(xì)加工塑料有較深的了解。該機(jī)加工車間自2006年成立以來，一直專門從事此項(xiàng)業(yè)務(wù)，因此在小型、復(fù)雜幾何形狀加工領(lǐng)域占據(jù)了一席之地，而其他制造商根本沒機(jī)會與之展開競爭。當(dāng)被問及機(jī)加工車間如何利用其深厚知識，將源自縮醛、丙烯酸和聚四氟乙烯(PTFE)的物質(zhì)加工成像聚四氟乙烯、聚醚酰亞胺和聚酰胺材料時，Marchand反復(fù)地提到一個特定的主題。“我越想這個事情，就越意識到我們在關(guān)注控制切屑方面投入了多么大的關(guān)注。”

在受力情況下，即使是最堅(jiān)硬的塑料也容易彎曲和拉伸，而不會折斷。因此，車銑經(jīng)常會造成長纖維質(zhì)的切屑，它們頑固地附著于其余的坯料，粘住切削刃，纏繞住零件、刀柄或者隨著它們剝離，還會碰巧抓住其他任何東西。除了在加工中會出現(xiàn)問題以外，切屑控制對于防止毛刺來講是至關(guān)重要的，這些切屑會顯著增加機(jī)加工車間微小塑料零件的整體制造時間。

考慮到這一挑戰(zhàn)對所有作業(yè)都很重要，切屑控制是規(guī)劃每項(xiàng)制造程序的最主要部分。事實(shí)上，運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)床通常專門針對此目的，但也不是說任何機(jī)床都可以做到。機(jī)加工車間定期在內(nèi)部磨床上修改幾何形狀，以確保材料干凈利落地脫離。出于同樣的原因，所有切削刀具必須極其鋒利。注意切削液的輸送也很關(guān)鍵，以確保將廢棄物沖離切削區(qū)。

知識為本

如同Connecticut這家機(jī)加工車間內(nèi)看似一切井然有序的狀態(tài)，這些切屑控制策略植根于若干基本理念，但由于得益于廣泛的塑料加工方面的專長，使這些理念得以運(yùn)用。歸根到底，像機(jī)加工車間7臺發(fā)那科RoboDrill VMC那樣的重負(fù)荷機(jī)床能夠快速并完全有能力滿足大多數(shù)加工作業(yè)所需的±0.005?in公差，但是在其他機(jī)加工車間也被人們所熟知。對于這家公司(擁有12名員工)里的哈挺斜床身車床而言，情況也是如此。

為了在只適合更為常規(guī)尺寸零件的設(shè)備上，加工出小得幾乎無法看到的幾何外型，需要機(jī)加工車間的員工們憑借耐心、經(jīng)驗(yàn)以及不抖顫的手才能做到

這并不是說對于機(jī)加工車間而言，跟上技術(shù)并不重要。盡管如此，Marchand強(qiáng)調(diào)，精確知道任何給定材料能在加工期間分離，已經(jīng)對機(jī)加工車間處理幾何形狀(太小以至于采用通常面向常規(guī)尺寸零件的設(shè)備幾乎無法看到)產(chǎn)生了更為深遠(yuǎn)的影響。

當(dāng)其達(dá)到原始機(jī)加工車間效率時，這種組合并不比切屑控制來得更重要。以下簡要介紹機(jī)加工車間為避免出現(xiàn)缺陷零件、切屑“鳥巢”、耗時毛刺去除作業(yè)以及其他可能拖延交貨日期問題而推出的關(guān)鍵策略背后的一些基本理念。

形成完美的切屑

切屑控制始于正確的參數(shù)，以及程序員能夠廣泛汲取以往的經(jīng)驗(yàn)，以確定采用何種進(jìn)刀方式和速度，實(shí)現(xiàn)干凈利落切削。雖然材料并不是此項(xiàng)作業(yè)中的唯一變量，但由于這里的塑料加工范圍非常廣泛，并且每個塑料加工對象表現(xiàn)各異，所以，對東海岸精密制造公司顯得特別重要。Marchand表示相較于稍硬材料，軟材料往往存在更多的問題，其原因在于切屑不會從坯料中干凈利落地脫離。使用更高速的進(jìn)刀和速度有助于形成豐厚的切屑，并在其有機(jī)會把事情弄糟之前，將其修整掉。

其他切屑控制策略

將去毛刺納入過程細(xì)節(jié)。據(jù)Marchand講，鉚釘頭頂具刀是機(jī)加工車間中最為常用的工具?；蚴浅鲇趯徝篮凸δ芊矫娴目紤]，東海岸精密公司所加工的大部分零件都要求表明光滑。遺憾的是，像拋光這樣傳統(tǒng)的去毛刺方法往往見不到效果，其原因就在于晃來晃去的塑料傾向于“擺動”而非折斷。機(jī)械去毛刺也會對更為敏感的塑料造成損害。因此，對于一些零件來講，沒有其他選擇，只能在材料的剩余孔屑上花費(fèi)數(shù)小時進(jìn)行人工切削。

利用合適的刀具幾何形狀。許多上述的“清理刀具”屬于標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)品，它們經(jīng)歷了公司德克爾S0臺式刀具磨床的數(shù)次修改。然而，傳授有助于去除毛刺的倒角和其他幾何形狀只是定制刀具幾何形狀的眾多目的之一。

保持刀具的鋒利度。定制和稍加修改的刀具幾何形狀盛行并不是東海岸精密公司臺式磨床備受員工青睞的唯一原因;充分利用切削液。切削液的好處不只是從切削區(qū)移除熱量。它也是切屑控制的一個重要組成部分。

鋒利的工具如此重要，出于兩個原因。其一：零件越小，“推動”材料而非通過它進(jìn)行剪切材料的鈍工具的潛在影響就越大。其二：相較于在最柔軟的金屬中，那種“推動”在塑料中更可能發(fā)生。

最明顯的添加是為機(jī)加工車間的水基切削液配備的額外輸送管路。Marchand指出水基切削液通常是首選的油相制劑，它有助于將難以清理的殘留物留在塑料零件上。除了增加切削液容量之外，額外的管線可為控制切削液的方向提供更多的選擇。

機(jī)加工車間并沒有就此止步。開發(fā)人員為兩個瑞士型機(jī)床配備了諾克萊恩磁管匯設(shè)備，以便使切削液軟管與機(jī)床正在加工的工件保持相同的位置。

也許最明顯的變化在于添加了高壓切削液。塑料給切屑控制帶來的挑戰(zhàn)是要沖一個長度直徑比達(dá)到極端程度的孔，而它的加工難度非常大。最后，Marchand強(qiáng)調(diào)稱，在處理小零件時，保持切削液得到適當(dāng)過濾以及機(jī)床潔凈是不可或缺的。