作者：李瑞芬 主编 曹有为 副主编
出版社：化学工业出版社
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塑料的机械加工试读：
前言
随着科技的进步和工业的发展，生产和使用塑料，是节约能源和资源的重要举措。现代工业技术的发展对塑料的应用提出了越来越高的要求，而采用塑料类零件代替钢、铜和铸铁等零件的优势日益明显，因此塑料得到了更加广泛的应用。小到我们手中的塑料袋，大到汽车、家电等，到处都有塑料的踪迹。例如在电机、家用电器中做接线板、线路板和绝缘材料；在汽车、轴承、机床、仪表中做衬套垫片、球座、轴承保持器、传动蜗轮、齿轮、螺母、管接头及皮带轮等。尽管这些零件大多数是用注塑方法制成的，但是在一般情况下必须经过机械加工的方法方可获得精确而又经济的零件，例如对塑料零件采用机械加工的方法切除浇口、冒口、飞边等。对于板材、棒材等塑料零件，也需要采用切断和冲切等机械加工的方法进行加工。可见，塑料已经广泛地应用于工业、农业、国防及人们日常生活的各个领域，塑料工业已经成为发展迅速的重要行业之一。尤其，近年来塑料的机械加工技术被越来越多的人所重视，因此，编写此书就是为了满足日益广泛的社会需求。
本书由东北林业大学李瑞芬高级工程师担任主编，东北林业大学曹有为工程师担任副主编，较系统地介绍了传统的塑料机械加工工艺和方法、相关新技术和研究成果。共分为7章，第1章至第4章主要由李瑞芬编写，第5章至第7章主要由曹有为编写；李瑞芬负责全书的统稿，曹有为负责全书的校核；薛国磊协助收集和查阅了大量的文献，参与了部分书稿的编辑和校核工作；另外，王佳、王松、冯洋等也参加了编写工作，特别是在修改图表方面，在此一并表示衷心感谢！
塑料的机械加工种类繁多，涉及的专业基础理论广泛。本书编者是结合广大读者对塑料机械加工方面的实际需求而编写了此书。在此，对本书做出贡献的各位前辈，尤其是范忠仁老师，深表谢意！为保证编写质量，本书编者充分收集了国内有关厂家的经验，并参考了大量的国内外文献资料，做了很多试验，从编写到出版得到了有关院校、设计院所和工厂等单位的大力支持和帮助，在此一并表示衷心感谢！
由于编者水平有限，塑料的机械加工技术发展迅速，书中难免有欠妥之处，敬请广大读者和各位同仁批评指正。编者2014年2月第1章 绪论1.1 塑料的组成、分类与性能1.1.1 塑料的组成
塑料的主要成分为树脂，树脂分为天然树脂和合成树脂，我们使用的塑料一般都是以合成树脂为主要原料制成的。树脂属于高分子聚合物，简称高聚物或聚合物。其中，具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔化状态(这种特性在聚合物成型前和成型后都存在)，可反复成型，这样的聚合物称为热塑性聚合物。脆性大、弹性较高、塑性很低，成型前是可熔的，而一经硬化后成为不熔的固体，即使在高温下(甚至烧焦炭化下)也不会软化，这样的聚合物称为热固性聚合物。
塑料是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂而组成的混合物。常用添加剂主要有以下几种。
(1)填充剂(填料) 与塑料中的其他成分机械混合，不起化学反应，目的为了减少树脂用量，降低成本或改善塑料的某些性能。
(2)增塑剂 加入增塑剂以后，树脂分子间距变大，也就削弱了树脂分子间的作用力，使树脂分子容易滑动，即改善了树脂的成型加工性能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯类，癸二酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。其作用是可以改善塑料的可塑性及流动性。
(3)着色剂 为塑料着色，主要起到装饰美观的作用，同时还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐气候性。着色剂包括无机颜料、有机颜料和染料三类；着色要求为着色容易、与其他组分不起化学反应、成型中不因温度压力变化而变色分解、长期使用过程中能够保持稳定。根据着色要求和颜料及染料的区别，工业上一般采用颜料。
(4)稳定剂 为了防止塑料“老化”，需要添加一些能稳定塑料化学性能的物质，称为稳定剂。塑料在成型、储存或使用过程中，因受外界因素(热、光、氧、射线等)作用而引起的性能变化称为老化。根据稳定剂的作用可分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂三类。
(5)润滑剂 防止粘模和减少塑料对设备的摩擦，同时提高塑料的流动性和塑件表面的光泽度。常用的润滑剂有烃类、酯类、脂肪酸类、金属皂类。
(6)固化剂 也叫硬化剂、交联剂，它的作用是促使合成树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速率。固化剂一般多用在热固性塑料中。例如在环氧树脂中加入乙二胺，在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺。
(7)发泡剂 在制作泡沫塑料制品时，预先将发泡剂加入塑料中，在塑料成型时放出气体，从而形成具有一定孔隙的泡沫塑料制品。常用的发泡剂有石油醚、碳酸铵等。
塑料添加剂除以上几种外，还有阻燃剂、防霉剂、导电剂、导磁剂、防静电剂等。1.1.2 塑料的分类
塑料的分类体系比较复杂，各种分类方法也有所交叉，按常规主要有以下几种分类方法。
(1)按使用特性可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种。
①通用塑料 一般是指原料来源丰富、产量大、应用面广、成型性好、价格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。
②工程塑料 一般指能承受一定外力作用，具有良好的力学性能和耐高温、耐低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等，可分为以下两大类：
a.通用工程塑料 聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等；
b.特种工程塑料 交联型如聚氨基双马来酰胺、交联聚酰亚胺、耐热环氧树脂等。非交联型如聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。特种工程塑料具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域。
③特种塑料 一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料，如氟塑料和有机硅塑料，具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用。
增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能。增强塑料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)和片状(如云母增强塑料)。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)和纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)。
泡沫塑料可分为硬质、半硬质和软质三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达到一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状；软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很容易变形，应力解除后能恢复原状，残余变形较小；半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质和软质泡沫塑料之间。
(2)按理化特性分类
①热固性塑料 在一定温度下，这类塑料经过一段时间加热，再加入固化剂，即可固化。固化的塑料，质地坚硬，不溶解于溶剂中，加热也不软化，不再有可塑性，如果温度过高则会分解。热固性塑料有酚醛、不饱和聚酯、氨基、环氧、呋喃、有机硅树脂和PDAP等。这类塑料的耐热性较好，不易受压变形。
②热塑性塑料 这类塑料遇热熔化或软化，冷却后又变硬，此过程可以多次反复。热塑性塑料有聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯及其共聚体ABS、尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、氯化聚醚、聚苯醚和聚砜等。它们都具有一定的物理力学性能。还有些品种如氟塑料、聚酰亚胺等，具有非常好的耐腐蚀性、优良的绝缘性和较低的摩擦系数。热塑性塑料的耐热性和刚性较低。
(3)按加工方法分类 分膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等。膜压塑料：多为性能与一般热固性塑料相类似的塑料；层压塑料：指浸有树脂的纤维织物，经叠合、热压而结合成为整体的材料；注射、挤出和吹塑塑料：多为性能与一般热塑性塑料相类似的塑料；浇铸塑料：是指能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合材料，如MC尼龙等；反应注射塑料：是将液态原材料加压注入膜腔内，使其反应固化成一定形状制品的塑料，如聚氨酯等。
(4)其他分类方法
①按密度分类；②按聚合压力分类；③按分子量大小分类。1.1.3 塑料的特性
(1)塑料的优点
①较高的比强度 若按单位质量来计算强度，则有些塑料(例如玻璃钢、层压塑料)是现代机械中强度最高的材料。以玻璃纤维为基材的塑料的比强度比一般钢高5倍，比高强度铝合金高2倍，比铸铁高10倍。3
②相对密度小 通常塑料的密度为0.83～2.2g/cm，只是钢铁的1/8～1/4，铝的1/2左右。塑料的这一特性，对于要求减轻自重的航空、船舶及汽车制造工业等都具有特别的意义。
③优越的化学稳定性 一般塑料对酸、碱等化学物质均有良好的抗腐蚀能力。这对化工设备及其他抗腐蚀性设备来说具有特殊的重要意义。化学稳定性最好的是氟塑料、聚乙烯、聚丙烯和酚醛塑料。
④良好的电绝缘性 几乎所有的塑料都具有良好的绝缘性，极小的介质损耗以及优良的耐电弧特性。所以可大量用于电机、电器与电子工业中。
⑤优良的减摩和耐磨性 有很多塑料摩擦系数很小，可以做减摩材料，在各种摩擦条件下能正常工作。例如用聚四氟乙烯(PTFE)、聚四氟乙烯填充的聚甲醛和低压聚乙烯做各种无油润滑活塞环、密封圈、轴承及机床导轨涂层等。聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯等塑料有良好的耐磨性，可用来做轴承、齿轮、蜗轮及汽车的万向轴节等零件。也有些塑料对异物有埋没性，这对于在有磨粒或杂质存在的恶劣条件下工作的摩擦零件尤其适宜，可避免对金属的刮伤。
⑥极低的热导率 通常塑料的热导率只有钢的1/450～1/175。可用泡沫塑料、带气孔的聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等做绝热材料。
⑦优良的吸振和消声作用 塑料的这一性能对于高速运转的机械意义很大。这一性能可以使装有塑料轴承和塑料齿轮的机械减少噪声。
(2)塑料的缺点
①耐热性较低 一般塑料只能在80～120℃下工作，当受力较大时，只能在60～80℃左右的条件下工作。少数塑料如氟塑料，聚酰亚胺等可以在150℃以上工作。上述性能，影响塑料零件的应用。
导热性差是个优点，也是个缺点。由于导热性差，切削时产生的切削热不易传出从而使切削区温度升高，刀具磨损加剧，并使加工材料软化，某些塑料会产生半熔化状态，使加工表面造成涂抹现象，即在已加工表面上涂抹上一层薄薄的半熔化状态的被切削材料。
②热膨胀系数大 一般塑料的热膨胀系数是金属的3～4倍，这样使零件在切削和使用时尺寸变化较大，影响尺寸的稳定性，限制了塑料零件的利用，也给切削加工造成一定的困难。尤其是用定尺寸刀具切削，必须考虑材料的膨胀量。
③蠕变性 塑料零件在工作时，在载荷的作用下会慢慢地产生塑性变形，影响使用。
④老化现象 塑料长期在日光、大气、机械应力作用下，会产生氧化、变色、开裂及机械强度下降的现象。对长期使用的零件应格外注意。
工程上常用塑料的物理机械性能可在表1-1中查出。表1-1 工程上常用塑料的物理机械性能续表续表
综合上述塑料的优缺点，可见塑料与金属有着截然不同的性质。因此，与金属切削加工相比，塑料切削加工时应有其特有的规律，且所用刀具与切削金属刀具也应有所区别。1.1.4 常用塑料及其应用
热塑性塑料：聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物树脂(ABS)，氟塑料，高分子复合材料：玻璃钢、碳纤维增强塑料。
(1)聚乙烯(PE塑料) 无毒，在密度、结晶度、分子量方面的差异导致其性能差异较大。低密度聚乙烯的力学性能较差，制品较软；电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐低温性能和流动性能优良；柔顺性、热塑性、弹性、透气性好；透水性差。适于制造薄膜、塑料瓶等。
(2)聚丙烯(PP) 力学性能均高于聚乙烯。表面刚度和抗划痕特性很好。通常采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法进行改性，耐高温、低温性能稍差，电绝缘性和耐腐蚀性优良，常温下耐酸、碱腐蚀，冲击韧性差，抗老化性能差，透气性比PE好。常用于工农业，机械零件、日用品、纺织品等。
(3)聚氯乙烯(PVC) 硬度、刚度大，耐酸碱，耐水，本身无毒、难燃，耐老化性好。规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，可应用于居室内墙和吊顶的装饰，应用广泛。缺点是怕火、不耐高温，在较热的环境中容易变形。常用在工农业、国防、建筑等领域。
(4)聚苯乙烯(PS) 电绝缘性好，是很好的高频绝缘材料；耐辐射性好、耐水、耐蚀性好，但溶于芳香烃、氯代烃、酮类和酯类。缺点是抗冲击性差、易脆裂、耐热性差、不耐热水、耐油性有限。可应用于电子工业、仪表设备外壳、车灯罩、光学零件(三棱镜、透镜)，透明或色泽鲜艳的各类制品，如文具、灯具、灯饰、室内外装饰、化妆品装饰、果盘等。用悬浮法制成不同密度的泡沫塑料可做隔声、防震、救生材料等。
(5)ABS塑料 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物树脂，具有以上3种组分的特点，即“坚韧、质硬、刚性”，具有优良综合性能，应用广泛。黑色颜料的ABS制品的耐候性好，在室外暴露两年，经太阳和大气侵蚀，其外观和性能都基本不变。
特点：改变三种组分的配比，可使树脂的性能和特点发生变化。丙烯腈使聚合物耐油、耐热、耐化学腐蚀；丁二烯使聚合物具有柔性、韧性的特点；苯乙烯使聚合物具有良好的刚性和熔融的加工流动性。应用领域：电器部件如电器外壳、电话机外壳、电视机外壳、笔记本电脑外壳、显示器外壳等；汽车部件如台面等；日用品如旅行箱、安全帽等；板材如电冰箱内衬、建筑门窗、百叶窗；管材如ABS管、管件等。
该材料电镀性能良好，可制作金属质感的电器零件、奖牌、饰件等。
(6)氟塑料 化合物大分子链中含有氟原子的塑料的总称。特点是耐热性和抗化学性能优异；自润滑性能好，在目前已知材料中摩擦系数最低，抗粘防污、耐老化。聚四氟乙烯(PTFE)被称为塑料王，抗化学腐蚀性能是此类中之最。应用领域：薄膜、管材、棒料、轴承、垫圈、阀门、各种型材及零件等，适用于高温和恶劣环境条件。
(7)聚碳酸酯(PC) 微带褐色的透明树脂。具有优良的综合性能，冲击韧性耐热性耐寒性好，可代替有色金属及合金制造如小齿轮、泵体、轴承、电器外壳、安全帽等。
(8)聚酰胺(PA) 俗称“尼龙”、“尼龙-6”、“尼龙-66”、“尼龙-610”，白色或淡黄色，不透明，固体力学性能好，自润滑性好，耐磨性好，耐热性差。可代替有色金属做耐磨件、轴承、齿轮、轴瓦。
(9)聚甲醛(POM) 半透明或不透明的白色粉末。综合性能好，疲劳强度在热塑性塑料中最高，耐磨性好，自润滑性好，硬度高。可替代有色合金制造轴承、齿轮、凸轮、滑轮。
(10)有机硅塑料(SI) 又叫聚硅氧烷。耐热，耐寒，绝缘，强度低，成本高。用于层压板，耐热垫片，电工零件等。
(11)聚砜(PSF) 透明微黄的树脂。具有良好的耐热性，耐氧化性，抗蠕变性。用于电器元件、仪表以及管材、板材。
(12)酚醛塑料(PF) 由酚类、醛类缩合制得酚醛树脂，加入固化剂填料等而制成。价廉成本低，机械强度高，耐热，耐磨，耐蚀。常用来替代有色金属制齿轮轴承皮带轮。
(13)环氧塑料(EP) 在环氧树脂中加入固化剂，填料，万能胶而制成。强度高，化学稳定性好，绝缘，耐热，耐寒。但成本高，有毒，是良好的粘接剂(环氧树脂)。可用于制作飞机汽车结构件，容器，地板。
在工业中广泛使用的塑料零件，大多数是用注塑方法制成的，但在很多情况下都需要进行切削加工，才能满足零件的使用要求。
①对于以板材、棒料和管材供货的原材料，需进行切断，截料方能成为零件。
②当产品批量较小时，有时用切削方法来代替传统的成型方法加工零件更为经济合理，因为这样可用本厂现有的金属切削设备。
③在很多情况下必须用机械加工方法，如用车削、钻孔、扩孔、磨孔和攻丝等方法进行切削加工，方能达到机器零件要求的尺寸精度和表面粗糙度。
④清理塑料坯件的浇口、冒口、飞边、毛刺和注塑时产生的伤疤等，只有用机械加工方法才能达到零件的使用要求。
由此可见，塑料在一次成型后，其机械加工不仅指钻削、切断，需要广泛地利用切削、车削、磨削和冲切等加工方法，才能获得更精确、更复杂的零件。1.2 塑料切屑的形成过程及切屑的类型1.2.1 塑料切屑的形成过程
(1)塑料切屑形成的实质 塑料的切削过程是指通过切削运动，使刀具从工件上切除多余的塑料层，形成切屑和已加工表面的过程。塑料切屑的形成过程，是受切削刀具挤压而成，工件材料的变形服从虎克定律。如图1-1(a)所示，当类似刀具的压头以压力F压在塑料工件上时，被压的塑料开始产生弹性变形，而后是塑性变形。当压力F达到塑料的剪切强度时，则沿着滑移面AO滑移破坏。当使用前角γ0和后角α的切刀切削塑料工件时如图1-1(b)，其作用过程类似(a)图，0切刀继续运动，则材料破坏并在OMA区内滑移，最后切屑沿前刀面流出。由此可见，塑料的切削过程是挤压过程。图1-1 塑料切屑的形成1—塑料工件；2—刀具；3—夹具；4—塑料切屑；5—压头
作用在切屑上的力如图1-2所示，图1-2(a)是切屑形成的情况和切削的有关参数，图1-2(b)是把切屑单独分离出来分析其受力情况。图1-2 作用于塑料切屑上的力
前刀面对切屑作用力有法向力F和摩擦力F。在剪切滑移面上有nf剪切力F和法向力F。两组力的合力分别为F和F′，实际上F与Fasnrrrr′并不在一条直线上，稍稍有些偏离。这样，其合力产生一力偶，使切屑产生弯曲。φ是剪切角，和工件材料及切削条件有关。合力F和法向力F的夹角β，其值tanβ=μ，是摩擦角。γ是切刀的前角，a是切n0c削厚度，a是切屑厚度，a是切削宽度。chw
刀具对切屑和工件的作用力都画在切削刃的前方，可得如图1-2的各力关系。
令A表示切削层的截面积，则A=a·a；A表示剪切面的截面积，cccws则
由图可知：F=F·cos(φ+β-γ)sr0
因为：F=F·cos(β-γ)zr0
所以：
如果用测力仪测出各种塑料切削时的切削力，则
式中γ是已知的，又因tanβ=μ，这样可根据实验，按公式计算出0切屑和前刀面的摩擦系数μ值。
由图1-3可见，剪切角φ是切削合力F的函数。φ角应取使切削力rF为最小值，r图1-3 直角自由切削时力和角度的关系
则
得
上述求剪切角的公式称M·E·Merchant公式。
对剪切角的影响除β和γ外，实验证明切削区域内的温度对它也0有一定的影响。图1-4所示是以切削速度v=0.8m/min和切削深度a=0.1mm，切削聚甲基丙烯酸甲酯时，切削区域内温度对剪切角φ的p影响。由图可见，切削区域内的温度有时对剪切角φ影响较大。图1-4 切削区域内的温度对剪切角φ的影响
例如当前角γ=20°时，切削区域内的温度对剪切角φ的影响较为0显著。切削脆性塑料时，当切刀进行挤压切削时，工件内达到破裂强度后，不产生滑移现象，而如图1-5所示形成切屑。图1-5 切削脆性塑料时切屑的形成
(2)变形区 在塑料切削时，和金属切削类似，变形首先发生在刃口前方的挤压区。在该区内塑料内部发生滑移，通常称为滑移区，即是第一变形区，以Ⅰ来表示。Ⅰ区是产生力和热的主要来源。如图1-6所示。切屑沿着切刀的前刀面流出，由于前刀面对切屑的摩擦结果使切屑再次发生变形。切屑底层的塑料变形很大，有时会使塑料变软，且出现涂抹现象，这个变形区通常称为第二变形区，以Ⅱ来表示。第三变形区系指刀具后刀面对已加工表面的摩擦区。在塑料切削时，由于塑料的弹性恢复较金属大，而切削刀具总是有个刃口半径ρ，其值最小时仍为5～7μm，必然有部分塑料被刃口压下。当刀具切过后，则又恢复和后刀面进行摩擦，这部分塑料变形也较严重，以Ⅲ表示。图1-6 塑料切削时切削变形区
在实际切削中，由于刀具前角γ不同，即将成为已加工表面塑料0的变形情况也不一样，即刀具刃口的前方变形情况由于前角γ的不同0而不同。图1-7指出切削聚四氟乙烯用不同的前角γ时，它们的变形0是不相同的。图中以下述切削条件做实验：ν=0.019m/min，a=0.5mm。从图中可清楚地看到，当前角γ=10°时，刃口前方的待p0加工塑料被提起；而γ=0°和γ=-20°时，则前方塑料被压下。00图1-7 切削聚四氟乙烯塑料时前角对变形的影响1.2.2 塑料切屑的类型
由于塑料的种类不同，切削条件不同，切削过程变形程度也不同，因而所形成切屑种类也不相同。在切削过程中，会形成不同形状的切屑。切屑种类反映了切削过程的特点，影响切削力的稳定性、加工表面质量和已加工表面粗糙度R值的大小。切屑种类有下列几种类型。a
(1)带状切屑 图1-8所示的是用刀具前角γ=10°，切削速度0v=0.2m/min，切削厚度a=0.25mm，切削聚苯乙烯时形成带状切屑的c情况。它的形状如带形，内表面是光滑的，外表面呈毛茸状。形成这种切屑时，切削力变化较小，已加工表面粗糙度R较小，表面光滑。a从图中可以看出剪切角φ值较大，切屑受的应力小于材料的强度，尽管切屑内部有滑移现象，但未达到破裂。带状切屑易缠绕工件和刀具，妨碍切削加工的正常进行，并且这类切屑断屑比较困难。加工热塑性塑料和部分热固性塑料易形成这种切屑，尤其是进给量较小、刀具前角γ较大和被加工材料塑性较大时易形成这类切屑。切削同一材料，0当使用的切削速度提高时易形成带状切屑。图1-8 带状切屑
(2)简单不连续切屑 图1-9所示的是在刀具前角γ=-10°，切削速0度v=0.8m/min，切削厚度a=0.5mm的切削条件下，切削聚甲基丙烯c酸甲酯时形成的切屑情况。图1-9 简单不连续切屑
这种切屑呈不连续状态，剪切角φ较小。这时刀具对工件材料作用的剪切应力大于材料的强度极限而使切屑破坏。形成这种切屑时已加工表面粗糙度R较大，加工精度也很难保证。在刀具前角γ较小，a0甚至是负值时，切削厚度a较大，切削塑性较小的塑料时易形成这种c切屑。在生产上应尽量避免这种切屑。
(3)复杂不连续切屑 图1-10所示的是在刀具前角γ=-30°，切削0速度v=0.2m/min，切削厚度a=0.25mm的切削条件下，切削聚苯乙烯c时产生的复杂不连续切屑。在这样的切削条件下，被加工材料除受剪切应力外，还受挤压应力。已加工表面粗糙度R值较大，并在已加工a表面上形成明显的挤压痕迹。在生产中应尽量地避免形成这种切屑。图1-10 复杂不连续切屑
(4)破碎切屑 切削脆性塑料，图1-11所示的是前角γ=40°，切削0速度v=0.2mm/min，切削厚度a=0.25mm的切削条件下，切削聚甲基c丙烯酸甲酯塑料时，刀具刃口切入的情况。这种塑料的塑性很小、拉伸强度低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部塑料未经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断，形成不规则的小碎块状切屑，同时使工件表面凹凸不平。当被切削的塑料越脆、切削厚度越大时，越易形成这种切削情况。这种情况，和金属切削时切削脆性材料铸铁相类似。图1-11 形成破碎切屑的情况
图1-12所示的是用刀具前角γ=0°，切削速度v=1430m/min，切削0深度a=0.08mm的切削条件下，切削注塑SMS等聚酯玻纤增强塑料时p切屑的图片。从图中可见，形成的破碎切屑呈锯齿形外观，很疏松也很脆，稍加力即可破碎，类似用前锉板刀切削铸铁时形成的切屑形状。对大部分热固性塑料(例如酚醛塑料和氨基塑料等)以及部分热脆性塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯)进行切削实验时，其切屑形成情况类似图1-11，切屑形状类似图1-12或比其更碎。图1-12 破碎切屑的形状
综上所述，塑料切屑形状和金属切屑形状不同，这是因为塑料和金属材料的差异而造成的。切削塑料形成带状切屑时，主要是在材料中引起高弹性，其剪切应力低于材料的剪切强度，在塑料切屑的内部仅产生塑料之间的滑移，没有破坏现象。不连续切屑是塑料由纯剪切而引起破坏或剪切和挤压，从而使材料破坏。破碎切屑主要是弹性破坏和脆性变坏所致。
切屑形状是随着刀具的几何参数、被加工塑料的性质和切削条件的变化而变化的。图1-13所示的是切削注塑线型聚酯树脂时，切削速度v和切削深度a对切屑形状的影响。从图中实验结果可见，在同一p切削深度a下，当切削速度v提高时，则由带状切屑逐渐变为破碎切p屑。切削速度v一定，当切削深度a越大，也易形成破碎切屑。在生p产实际中，对某种材料应通过实验的手段，选择适宜的切削条件，方能加工出高质量的工件。图1-13 切削速度和切削深度对切屑形状的影响—带状切屑；—不连续切屑；—破碎切屑1.3 塑料的切削性能1.3.1 塑料的切削性能
什么是切削性能？它是指一种塑料可被切削加工的难易程度。有三个主要指标来衡量切削性能：刀具寿命，表面质量和切削功率。因此，好的切削性能意味着功率消耗低，刀具磨损小和加工表面光滑。切削性能可被定量地表示为：3式中 V——单位时间切除掉的材料体积，mm/min；m3
V——单位时间的刀具磨损量，mm/min；w
N——切削过程中的功率损耗，kgf/min其中1kgf=9.8N；切
R——加工表面的粗糙度参数，μm。a
当刀具磨损、功率消耗和表面粗糙度下降时切削性能因子η变c1大。假如R没有影响，切削性能的定义变为：a3式中 V——单位时间的刀具磨损量，mm/min。w
而且，假如刀具磨损同样可以忽略不计(因为可以选择合适的刀具材料)，切削性能的定义又变为：
同样，由于N等于主要切削力F(N)与切削速度v(m/min)的乘切z积，即
(因为1kW=102kg·m/s)，由于V在车削时等于2πR·a·v，这里Rmpf是工件半径，单位是mm；a是切削深度，单位是mm；v是刀具进给pf速度，单位是mm/min；那么上述公式变为：
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]