>【摘要】針對聚四氟乙烯材料在機(jī)械加工中的切削力小、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)較大、熔點(diǎn)低的工藝特點(diǎn)，研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機(jī)械加工工藝中出現(xiàn)的難點(diǎn)及問題，提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工質(zhì)量的方法。
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　　【關(guān)鍵詞】聚四氟乙烯；機(jī)械加工；切削方法
　　聚四氟乙烯（Polyterafluoroethlene，簡稱PTFE），由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕性、密封性，阻燃性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力等特性，在在石油化工、電子電氣、軍工、航空、航天、機(jī)械等多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[1]。通常情況下，聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金屬切削機(jī)床上進(jìn)行，但與金屬材料切削加工相比，其加工規(guī)范性還不是很完善，它的可切削性、切削規(guī)律、刀具結(jié)構(gòu)和切削量均與金屬材料的加工有所不同，采用用傳統(tǒng)的加工工藝和工裝加工往往達(dá)不到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度要求。本文主要針對聚四氟乙烯乙烯材料性能特點(diǎn)，對聚四氟乙烯材料的切削加工特點(diǎn)及其改善措施進(jìn)行了研究探討。
　　1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點(diǎn)及切削參數(shù)的選取
　　聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強(qiáng)度都相對較小，其拉伸強(qiáng)度為21-28MPa，彎曲強(qiáng)度為11-14MPa，伸長率為250%-300%。在應(yīng)力長期作用下會變形，過載時(shí)容易出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。由于聚四氟乙烯以上性能特點(diǎn)，就導(dǎo)致其在切削加工時(shí)具有獨(dú)特的工藝特點(diǎn)。
　　1.1 聚四氟乙烯材料的切削工藝特點(diǎn)
　　（1）切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強(qiáng)度、硬度均較低，在相同的切削條件下，切削45鋼的主切削力是切削聚四氟乙烯材料的14-20倍[2]。
　　（2）聚四氟乙烯材料具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)，僅為0.27W/M·K-1，加之較低的耐熱溫度，其最高耐熱溫度僅為250℃。若切削量過大、切削速度較高，工件的切削溫度則會升高，會使聚四氟乙烯材料發(fā)生軟化，甚至出現(xiàn)熔化、焦化和“粘刀”現(xiàn)象。
　?。?）聚四氟乙烯具有較大的熱膨脹系數(shù)，因此聚四氟乙烯材料在切削過程中會因摩擦產(chǎn)生較大的熱量，容易刀具和工件的局部過熱，從而導(dǎo)致聚四氟乙烯工件受熱發(fā)生彈性變形，最終影響聚四氟乙烯材料工件的表面質(zhì)量和尺寸精度。
　?。?）相對于金屬材料，聚四氟乙烯的彈性模量很低，當(dāng)切削加工進(jìn)給量過大或轉(zhuǎn)速過快時(shí)，較大的加工摩擦力以及刀具施加給工件的力共同作用，導(dǎo)致聚四氟乙烯工件產(chǎn)生較大的變形，從而影響聚四氟乙烯工件的加工精度。
　　1.2 聚四氟乙烯材料切削參數(shù)的合理選取
　?。?）刀具材料的選擇
　　聚四氟乙烯材料在切削時(shí)，刀具材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對于刀具而言，工件材料的硬度較低，因此刀具的硬度對于聚四氟乙烯材料工件的加工質(zhì)量影響不大。
　　（2）刀具的幾何參數(shù)
　　刀具前角：對于聚四氟乙烯材料，由于工件材料強(qiáng)度、硬度較低，應(yīng)選取相對較大的前角，從而減小切削力并降低切削熱。
　　刀具后角：聚四氟乙烯材料硬度、強(qiáng)度低，塑性越大，因此在機(jī)械加工時(shí)應(yīng)選擇較大的后角，從而減小刀具和聚四氟乙烯工件之間的摩擦力，進(jìn)而降低工件的局部過熱現(xiàn)象，提高工件表面的加工質(zhì)量。
　?。?）切削參數(shù)的選取
　　由于聚四氟乙烯材料強(qiáng)度低、硬度小，相對于金屬制品而言，在切削加工時(shí)可以選擇相對較大的切削量和較高的切削速度，但聚四氟乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)低，且具有較高的熱膨脹系數(shù)大，在較大的進(jìn)給量和較高的切削速度下又容易發(fā)生局部過熱引起的變形、焦化等現(xiàn)象。因此為了提高聚四氟乙烯材料的加工質(zhì)量及加工精度，在保證一定加工效率的前提下，應(yīng)盡量選取較小的切削量和較低的切削速度。
　?。?）其他措施
　　聚四氟乙烯材料在切削加工過程中，由于工件材質(zhì)較軟，在較大的夾持力下，工件容易發(fā)生變形，影響加工精度，因此其夾持力不易過大。與此同時(shí)，聚四氟乙烯工件在切削加工時(shí)需要及時(shí)進(jìn)行去屑工作，通過增加斷屑槽等措施，使切屑能及時(shí)排出。
　　2.聚四氟乙烯在常見切削加工過程中出現(xiàn)的問題及改善措施
　　2.1 聚四氟乙烯車削加工
　　氟乙烯材聚四料在車削加工時(shí)，外徑尺寸和內(nèi)、外圓橢圓度以及內(nèi)外圓錐度的變化較大，且沒有規(guī)律。因此在車削加工過程中，工件在粗加工時(shí)，前角應(yīng)取大些，從而降低切削力，防止工件產(chǎn)生彈性變形；精加工時(shí)，可取較小的前角，改善刀具散熱條件，降低切削溫度。
　　2.2 聚四氟乙烯鉆削加工
　　聚四氟乙烯材料在鉆削加工時(shí)，最大的問題在于如何及時(shí)的去屑。通常情況下，可采取以下措施：
　?。?）使用小螺旋角和具有容屑槽的鉆頭，利于切屑排除；
　　（2）盡量降低鉆頭轉(zhuǎn)速，在保證鉆削效率的前提下選取較低的進(jìn)給量，同時(shí)采用多次退刀的方式保證及時(shí)去屑，從而提高鉆削加工的表面質(zhì)量和加工精度。
　　一般鉆頭刃磨后的螺旋角約為10o～15o，后角為9o～20o，鉆頭錐角為60o～120o，采用的鉆速不僅與被鉆材料有關(guān)，而且與鉆孔的大小和鉆孔深度有關(guān)，一般手電鉆鉆速為900r/min時(shí)效果最佳，而固定式臺鉆則在轉(zhuǎn)速為2100r/min和進(jìn)給量為1.3mm/s時(shí)效果最佳。[3]
　　2.3 聚四氟乙烯銑削加工
　　聚四氟乙烯材料在進(jìn)行銑削加工時(shí)，銑刀的前角應(yīng)比銑削金屬的前角大些，銑削的前角應(yīng)大于6o（一般在6o～15o）。銑刀的后角同樣應(yīng)比銑削金屬時(shí)的后角大，后角應(yīng)大于10o（一般在15o～30o）。銑削加工時(shí)的切削速度應(yīng)控制在（180-300）mm/min范圍內(nèi)，進(jìn)刀量采用（0.05-0.13）mm/r，吃刀量約為0.1mm/s，表面粗糙度值隨進(jìn)給量減小而降低。在生產(chǎn)中建議采用側(cè)銑法，可避免工件燒傷。此外聚四氟乙烯材料在粗加工時(shí)，應(yīng)選擇強(qiáng)度高、制造簡單的直線齒背式銑刀；進(jìn)行精加工時(shí)應(yīng)選擇強(qiáng)度較小，但容屑空間大的折線齒背式銑刀。
　　3.總結(jié)
　　綜上所述，聚四氟乙烯具有強(qiáng)度低、硬度小、熱傳導(dǎo)性較差、熱膨脹系數(shù)高等特性。聚四氟乙烯材料在切削加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件材料的性能及加工條件、加工質(zhì)量要求，選擇合適的刀具、確定合理的切削參數(shù)，考慮適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚⒐┙o充足冷卻裝置（一般用壓縮空氣進(jìn)行風(fēng)冷），均可獲得具有較高加工質(zhì)量和加工精度。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]鮑秀森.聚四氟乙烯的切削加工[J].1999（5）.
　　[2]杜蘭萍.塑料的切削加工[J].機(jī)械工程師，1999（10）.
　　[3]趙祖虎.復(fù)合材料的加工技術(shù)簡介[J].航天返回與遙感，1997（01）.
　　作者簡介：
　　蔣麗飛（1961—），女，陜西西安人，工程師，主要從事機(jī)械加工質(zhì)量管理工作。
　　肖雅文（1986—），女，陜西寶雞人，助理工程師，主要從事機(jī)械加工質(zhì)量管理工作。