POM工程塑料機加工問題多，這些經驗值得參考5 d( @4 Z8 P, H- s4 o2 x# S
原創
/ | Y0 b* n) R H- ~5 c5 p2 h0 H哈思孚小袁
' y6 }5 W7 }: V9 [這些年，POM依靠著較低的成本，正在取代一些傳統的金屬材料加工精密零件，如：鋁、黃銅、鋼、鋅等。已逐漸廣泛應用于電子電氣、機械、儀器儀表、日用輕工、汽車、建材、農業等行業，如齒輪，軸承襯套，滾子和滑軌，殼體零件，螺母，風扇輪，泵零件，閥體，電氣絕緣零件等。
9 I, P r2 t" w& l0 g1 P$ |# `) q/ O7 }
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，很可能會出現變形、開裂的情況。今天就和大家分享一些關于POM材料在機加工時的經驗，希望可以給大家提供一些思路。/ S% O5 Q4 P- `3 d: E
0 t9 e. d' ~ G" d2 MPOM材料是什么3 n/ l; N# a' h4 [* D
0 T \' g! z% Y a
POM是一種基于甲醛的半結晶工程熱塑性塑料。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。
: ~5 c5 N4 D/ t$ L+ o* C* F2 W+ c- P. f( }
POM工程塑料機加工問題多，這些經驗值得參考/ q* B) L2 |+ T7 l
常見的賽鋼（POM）材料% Q! }6 O; u# r' B# z c8 E* ]
7 w. K# K' c6 [ ]4 K
這種材料具有高機械強度和剛度，良好的滑動特性(摩擦系數低) ，和優異的耐磨性。由于縮醛幾乎不吸收水分，具有出色的尺寸穩定性，是做復雜形狀，精密加工零件的絕佳選擇。 K$ ]" @, ?2 C* d! F
% p6 F) T2 I* Q) X; q2 f- O
但它在酸性條件和高溫下不穩定，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，連續工作溫度范圍約為-40°C至120°C。
; c/ ?; c; A: C5 v+ D$ u. y% S/ L/ y8 Q, V5 Q
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。4 W5 c1 X4 d3 _2 c: {2 o
7 A, {9 i9 m. m
POM材料加工時容易遇到的問題9 @' D# ~" ~2 ^
3 V7 O$ J2 G2 H9 n$ e
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（通常就是內部應力的原因），加工后才緩慢開裂，會比較頭疼。
% H1 D& c. X- t5 h1 V2 g5 _2 N- l1 D0 \' V. \9 p. h9 y5 |& K
談這些問題前，先談下選料和試制。; a9 Q( e& m" v% ?; O, s G
/ P# b H/ N2 l
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，請優先選用進口POM材料（或者改性POM）進行加工。國產POM材料質量不一，變形程度往往更大而且批次間不穩定（雜質，內部有裂紋類似的一些坑）。0 i7 _' i( `# t
+ z! A4 ]7 h" e. l' P
不管進口還是國產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行試制。5 I6 G2 D2 C- V$ k5 C. I! {
3 k& z+ t3 R: u7 `! D5 u) n: F
加工刀具的選擇
2 _' K& q+ o1 n! U9 s, \/ x) n# w& y$ R
因為POM的硬度低，切削力小，一般高速鋼和硬質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。2 ?" F) D9 p6 s6 u6 r
/ s3 w" `1 A2 `$ x) K* ePOM材料處理（推薦一定要做）0 f! `1 t& i4 |
* n% {! A" Q5 M4 H9 D如果選用的POM材料不好，或者尺寸公差要求比較高，建議開粗后進行退火處理，以消除其內應力，可以極大地減少精加工后的變形。8 Z8 z+ K- q' |4 u8 H2 w
$ l: D( g" y1 Z4 \2 y6 m; R; }POM材料廠家或者牌號不同會存在一定差異，下面的工藝參數僅供參考：
# Y( H2 T- O/ t% o5 I) s4 I: Y, n3 R9 m* f O6 V& k$ l
粗加工后，進行油浴退火（浸在熱油中）或空氣浴退火（烤爐中）。調節退火溫度，一般低于產品熱變形溫度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。
. M+ y" R0 Z* B2 s: J# ~# k8 g5 k3 S8 j$ j( [7 L
另一種 “土法 ”退火方式（退火溫度100°C）1 F) @+ l1 F8 C8 q6 T" U
' s' r3 J, y1 `4 }3 a零件使用環境溫度為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。3 S5 } Z+ w1 {% ?1 e
3 O2 o. {1 @8 v/ ?
時間充足也可以采用自然時效方式
, ]6 r7 S- U; y& M: y- S
1 W9 G) a8 N" m% K' c q0 v粗加工后，室溫（最好是恒溫）下自然放置一周左右的時間。- }: ~( z& T/ k0 h
. \4 M3 z5 d0 h6 I* t7 f1 K
; y) g" V4 N6 n5 {$ o
$ k6 \ G+ ^; k) ?% z1 Y常見的變形原因及應對方法' c, y! {( h$ Y/ i# L7 Z0 Y! g
$ v2 y9 s6 A5 R2 Y- R
先提一點，加工時最好能保證工件毛坯尺寸標準、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。1 N" f6 D2 P' u. w
4 k) \4 \: B. r1、裝夾導致變形
, L" M" [. d* \- y- v6 D
: O/ t" C3 N# J: @" R9 QPOM材料夾緊會產生變形，松開后恢復到原來狀態。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行粗加工。行業里還有種冰凍吸盤固定的據說也可以做，沒試過，看有誰能分享一下經驗。
4 ^/ _6 c& \; o) B6 n! N- }4 f/ {9 K7 n" h9 P
2、切削熱導致變形
3 `% e% ?/ r! u1 q- U; V& O% l- p- v: R9 u8 D" p, U7 ?0 n
POM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生或者快速帶走切削過程產生的熱量。. }# k& C4 K1 |5 n' B
1 W" D& L! j$ U3 X. r
3、彈性變形
" `2 [1 Q7 A2 Q2 B1 L6 \4 W: y/ n( Z/ U1 ?0 l
POM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變形，當刀具離開后，被切壓的會產生一定的變形量。這時需要根據實際切削效果，進行多次刀補調整。加工時以較小的吃刀量，分多次循環切削，可以減少材料彈性所帶了的尺寸變形。' m+ ^# B' c+ m1 S9 ]9 Q
, ]) t' J" l% t& s! B7 f0 r4、內應力變形
$ c) ~- B7 d! b' r+ ^1 @8 B: t0 |+ U' b6 l* m) C
由于工程塑料的熱膨脹系數比金屬大，所以在加工余量大時，由于內應力消除而產生變形。首先還是要正確的選擇和處理材料（前文已經說過）。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（零件設計本身是否合理其實挺關鍵的），來抵消加工所帶來的應力變形。
" g( _" w, m8 H9 ]
* @$ x" D, U7 _& ] s8 v( d9 w精加工后，在中轉及存放環節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生變形，同時也要記得做好表面保護，以免出現碰傷劃傷之類的情況。. m' x# X6 l4 n; n& ~) A: b) _
8 ^! F- f# i- B+ v
n% H! _+ w1 N/ m3 s8 `
! E0 ?# m4 G; z3 o. u6 \
常見的開裂原因
2 Z) W- U% X/ [" D
9 _3 ^8 E4 d# V, t* g# q之前提到的變形程度比較嚴重時就容易開裂，但這只是部分原因。 在操作中容易導致POM材料開裂的原因還有以下這些：- y$ i4 C+ V& D+ N
3 R7 K) `& V0 U/ Y1 c$ q
加工時吃刀量過大9 p/ ^8 l! U0 u8 @7 ?& k4 x. _8 T
直接使用較大鉆頭鉆孔，切削力太大擠壓開裂
' Z! u' C; K; U1 Y% X. O. i加工深孔時沒有反復退鉆頭排屑，屑子排出不充分，擠壓開裂
2 B) x4 y3 s% W* n0 [冷卻不充分，鉆孔冷卻不充分，導致切削熱和切削力太高開裂
% {% G; ]9 r3 b8 ]/ x進給速度太快，POM棒材內部的應力加發生開裂" i. U9 n6 S5 q! x0 Q- K z: f
鉆孔時鉆頭的切削刃磨損未及時修磨鉆頭，硬鉆導致開裂1 r7 @+ V% D: k/ T& P
加工方式的選擇; [# w3 N) B( {% e4 M/ A
! X4 F! f/ O- C5 |車削加工0 ?& G4 r/ q3 w
, p1 \8 E& a) Q, o* w2 F加工時需要冷卻，以減少磨損并導熱，防止熔融。建議優先選用壓縮空氣冷卻或固體潤滑，其次是冷卻液。轉速不宜過快，進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 Z( P# P$ b# f+ g2 M) k
" M0 Y% l7 i' {鉆孔加工
2 I: b6 A" {" ?; i* {& w$ \7 } w7 U1 e% e) R7 m* J# M0 m
不要直接用大鉆頭鉆孔，推薦先鉆小孔再低速擴孔。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，進給方向上的力不宜太大，要及時退刀（一般5~6mm深）進行排屑和幫助冷卻。對于鉆通孔來說在快鉆透時應降低進給速度，以免鉆頭將材料沿軸向推掉。
7 z: L4 f3 G1 u% ?! w |
發表于 2021-11-4 16:20:19
QQ好友和群
QQ空間
