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[摘要]本文分析了在加工层压热固性塑料时产生的起层、剥落、缩孔、毛边等现象的原因，得出了避免这些缺陷的最佳切削用量方案和改善钻孔质量的有效措施。
[关键词]层压热固性塑料；钻削；钻削速度和进给量；刀具的几何参数
[中图分类号]TB484.3 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0142-01
前言
塑料是近些年发展起来的新型材料。它与其他工程材料相比其主要特点是：质轻（相对密度为0.8～2.4）；大部分塑料耐环境稳定性？好，对酸、碱、盐溶液抵抗力强，可以不加保护的长期在潮湿空气或腐蚀气氛中工作。这是一般金属所无法比拟的。而且塑料为优良的电绝缘材料，又因热导率低亦可用作热绝缘材料。塑料的主要缺点是力学性能不如金属材料好，耐热性低（长期使用温度为70～150℃），导热性差，热膨胀系数比金属大3～8倍。故尺寸稳定性受温度影响大，表面硬度低，蠕变大，高温下尤为显著。
层压热固性塑料是一种复合材料。它是以玻璃纤维、纸和棉布为填料，以热固性树脂为粘结剂而制成的。其特点是刚性大，冷流性小，工作温度在100～130℃，即使在非常高的温度下，它亦不软化变形，仅在表面发生烧焦现象而保持其原有的形状。这种材料由于价廉易得，又有较好的耐热性、力学性能和优良的电绝缘性而应用很广。现在军工产品上最常用的酚醛层压玻璃布板和玻璃布棒，俗称玻璃钢，该材料具有很高的机械性能、介电性能和耐水性，适用于电器设备中做绝缘结构零部件，适用于潮湿环境条件下使用，并可在变压器油中使用。已成为其他材料无法替代的最物美价廉的材料，因而被广泛应用。从各种机器的护罩到形状复杂的构件；从电机、电器设备中的绝缘构件到电子仪器、计算机、通讯设备及高档民用电器的设备等。而在这些零部件上钻孔，其质量好坏将直接影响产品的使用性能。
当用钻头钻削层压热固性塑料时，由于塑料的导热性较差，热膨胀系数较大（比金属大了3～8倍），软化温度低和弹性恢复性能好等特点，所以在钻削后的孔壁上产生涂抹现象，孔的人端和出端易产生开裂、起层、发白、毛刺等缺陷。
缺陷分析及解决的主要途径：
本文作者以立式钻床做钻孔实验，用锋角2φ=120°，螺旋角β=30°，以各种不同直径的高速钢钻头，钻削厚度为10mm酚醛层压塑料，分析了产生上述缺陷的原因。通过实验，得出了避免上述缺陷的最佳切削用量方案和改善钻孔在质量的有效措施。供从事塑料机械加工的工人和技术人员参考。
一、产生缩孔现象
在钻削酚醛层压塑料时，由于塑料的弹性恢复大，热膨胀系数大，在钻削的径向力Fy的作用下，使孔径加大，钻后由于弹性恢复和冷却使孔缩小。我们通过对不同孔的加工实验，把孔的缩小值限定在更具体的范围内，以便在加工时，选择合适的钻头，保证孔的尺寸精度。孔的缩小值见附表1：
二、钻削速度。进给量对孔壁质量的影响
试验中，改变钻削速度和进给量，把钻好的孔剖开，可看到孔壁有严重的或轻微的剥落现象，有的孔壁还有裂纹。当钻削用量适当时，也有好的孔区。经过试验得出：钻削速度、进给量对孔壁质量的出入端的缺陷和影响如下：1）在加工深孔时，其切削速度ν（米/分）要小，进给量S（毫米/转）可适当增大。其原因是其切削速度ν越大，切削力就大，产生的摩擦热量亦增加，而散热面积不变，因此切削温度上升较快，而塑料因导热性差，不耐热，所以内表面质量就差。加工深孔时：
高速钢ν：40～50米/分；S：0.2～0.5毫米/转
硬质合金钢ν：90～120米/分；S：0.2～0.4毫米/转
2）在薄板上钻孔时，可采用较大的切削速度及较小的进给量：
40米/分 3）在锪孔或孔口倒角时，切削速度要大，进给量要小。
在进行类似工件加工时可根据不同加工情况来调整钻削用量范围，以保证被加工孔的质量。
三、刀具几何参数对孔加工质量的影响
加工层压热固性塑料时，要求采用高速钢，硬质合金等相应的切削工具。为了有效的防止缺陷的产生，刀具刃口要锋利，使切削力尽可能小，使后刃面和加工表面之间的摩擦小。为满足此要求在刃磨钻头时，改变刀具的几何参数，可提高孔的加工质量。
锋角2φ：锋角小可使刀具刃口锋利，减少摩擦，一般钻头的2巾为118°，而加工层压塑料时2φ取50～90°。
前角Y：前角大小决定着切除切屑难易程度和切屑在前面的摩擦情况。前角越大，切削越省力，反之切削力就越大。一般取前角γ=10°。
后角α：在切削过程中，后角的大小对加工体与刀具后面发生摩擦影响很大，后角越大，摩擦越小。普通钻头的后角α=8°～20°，而加工层压塑料的钻头后角α=60°。
结论：
1、在层压热固性塑料上钻孔时，要充分考虑热胀冷缩性及孔的缩小值，选择合适的钻头。保证加工孔的尺寸精度。
2、根据加工孔的深浅，选择好的钻削速度，进给量，从而保证孔壁质量。
3、加工层压热固性塑料时，要采用高速钢、硬质合金等相应的切削工具。刀具刃口要锋利。尽量减小刀具与加工面的摩擦。
参考文献
[1]《中国航空材料手册》编辑委员会，航空材料手册，中国标准出版社，2010.12
[2]马之庚，任陵柏，现代工程材料手册，国防工业出版社，2005.05
[3]陈宏钧，机械加工工艺手册，机械工业出版社，2009.03
[关键词]层压热固性塑料；钻削；钻削速度和进给量；刀具的几何参数
[中图分类号]TB484.3 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0142-01
前言
塑料是近些年发展起来的新型材料。它与其他工程材料相比其主要特点是：质轻（相对密度为0.8～2.4）；大部分塑料耐环境稳定性？好，对酸、碱、盐溶液抵抗力强，可以不加保护的长期在潮湿空气或腐蚀气氛中工作。这是一般金属所无法比拟的。而且塑料为优良的电绝缘材料，又因热导率低亦可用作热绝缘材料。塑料的主要缺点是力学性能不如金属材料好，耐热性低（长期使用温度为70～150℃），导热性差，热膨胀系数比金属大3～8倍。故尺寸稳定性受温度影响大，表面硬度低，蠕变大，高温下尤为显著。
层压热固性塑料是一种复合材料。它是以玻璃纤维、纸和棉布为填料，以热固性树脂为粘结剂而制成的。其特点是刚性大，冷流性小，工作温度在100～130℃，即使在非常高的温度下，它亦不软化变形，仅在表面发生烧焦现象而保持其原有的形状。这种材料由于价廉易得，又有较好的耐热性、力学性能和优良的电绝缘性而应用很广。现在军工产品上最常用的酚醛层压玻璃布板和玻璃布棒，俗称玻璃钢，该材料具有很高的机械性能、介电性能和耐水性，适用于电器设备中做绝缘结构零部件，适用于潮湿环境条件下使用，并可在变压器油中使用。已成为其他材料无法替代的最物美价廉的材料，因而被广泛应用。从各种机器的护罩到形状复杂的构件；从电机、电器设备中的绝缘构件到电子仪器、计算机、通讯设备及高档民用电器的设备等。而在这些零部件上钻孔，其质量好坏将直接影响产品的使用性能。
当用钻头钻削层压热固性塑料时，由于塑料的导热性较差，热膨胀系数较大（比金属大了3～8倍），软化温度低和弹性恢复性能好等特点，所以在钻削后的孔壁上产生涂抹现象，孔的人端和出端易产生开裂、起层、发白、毛刺等缺陷。
缺陷分析及解决的主要途径：
本文作者以立式钻床做钻孔实验，用锋角2φ=120°，螺旋角β=30°，以各种不同直径的高速钢钻头，钻削厚度为10mm酚醛层压塑料，分析了产生上述缺陷的原因。通过实验，得出了避免上述缺陷的最佳切削用量方案和改善钻孔在质量的有效措施。供从事塑料机械加工的工人和技术人员参考。
一、产生缩孔现象
在钻削酚醛层压塑料时，由于塑料的弹性恢复大，热膨胀系数大，在钻削的径向力Fy的作用下，使孔径加大，钻后由于弹性恢复和冷却使孔缩小。我们通过对不同孔的加工实验，把孔的缩小值限定在更具体的范围内，以便在加工时，选择合适的钻头，保证孔的尺寸精度。孔的缩小值见附表1：
二、钻削速度。进给量对孔壁质量的影响
试验中，改变钻削速度和进给量，把钻好的孔剖开，可看到孔壁有严重的或轻微的剥落现象，有的孔壁还有裂纹。当钻削用量适当时，也有好的孔区。经过试验得出：钻削速度、进给量对孔壁质量的出入端的缺陷和影响如下：1）在加工深孔时，其切削速度ν（米/分）要小，进给量S（毫米/转）可适当增大。其原因是其切削速度ν越大，切削力就大，产生的摩擦热量亦增加，而散热面积不变，因此切削温度上升较快，而塑料因导热性差，不耐热，所以内表面质量就差。加工深孔时：
高速钢ν：40～50米/分；S：0.2～0.5毫米/转
硬质合金钢ν：90～120米/分；S：0.2～0.4毫米/转
2）在薄板上钻孔时，可采用较大的切削速度及较小的进给量：
40米/分
在进行类似工件加工时可根据不同加工情况来调整钻削用量范围，以保证被加工孔的质量。
三、刀具几何参数对孔加工质量的影响
加工层压热固性塑料时，要求采用高速钢，硬质合金等相应的切削工具。为了有效的防止缺陷的产生，刀具刃口要锋利，使切削力尽可能小，使后刃面和加工表面之间的摩擦小。为满足此要求在刃磨钻头时，改变刀具的几何参数，可提高孔的加工质量。
锋角2φ：锋角小可使刀具刃口锋利，减少摩擦，一般钻头的2巾为118°，而加工层压塑料时2φ取50～90°。
前角Y：前角大小决定着切除切屑难易程度和切屑在前面的摩擦情况。前角越大，切削越省力，反之切削力就越大。一般取前角γ=10°。
后角α：在切削过程中，后角的大小对加工体与刀具后面发生摩擦影响很大，后角越大，摩擦越小。普通钻头的后角α=8°～20°，而加工层压塑料的钻头后角α=60°。
结论：
1、在层压热固性塑料上钻孔时，要充分考虑热胀冷缩性及孔的缩小值，选择合适的钻头。保证加工孔的尺寸精度。
2、根据加工孔的深浅，选择好的钻削速度，进给量，从而保证孔壁质量。
3、加工层压热固性塑料时，要采用高速钢、硬质合金等相应的切削工具。刀具刃口要锋利。尽量减小刀具与加工面的摩擦。
参考文献
[1]《中国航空材料手册》编辑委员会，航空材料手册，中国标准出版社，2010.12
[2]马之庚，任陵柏，现代工程材料手册，国防工业出版社，2005.05
[3]陈宏钧，机械加工工艺手册，机械工业出版社，2009.03