西安泵閥總廠有限公司(陜西 710025）丁 勃 張二龍

對位聚苯材料的性能大大優(yōu)于聚四氟乙烯制品，其使用壽命可比后者提高3～4倍，是冶金、化工、化肥、印染、機(jī)械、造紙、紡織、輕工等行業(yè)較為理想的耐磨密封材料。

對位聚苯也稱為聚苯撐，是以苯環(huán)為鏈接的高聚物。其耐高溫性好，可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件和宇宙航行;其熱穩(wěn)定性好，可制作高溫軸承材料;其耐腐蝕性好，可用作腐蝕環(huán)境和工作條件惡劣的軸承和化工設(shè)備;其自潤滑性能優(yōu)于二硫化鉬和石墨以及其他填充聚苯四氟乙烯的制品，可用來制作無油潤滑密封環(huán)、填料、活塞環(huán)等;其耐化學(xué)腐蝕及抗溶劑性能強(qiáng)，迄今為止，在世界上尚未找到一種能使聚苯溶解的溶劑，硫酸氫氟酸等強(qiáng)酸及強(qiáng)堿均不能使之腐蝕。對位聚苯剛性大，分子鏈很規(guī)整，呈不熔不溶性，所以自身加工成型困難，需填充其他材料共混使用。

在高溫爐中燒“聚苯”粉末，于520℃開始分解，無熔點(diǎn)。在450℃長期加熱灼燒微有失重，是一種可在400℃以下長期使用的工程塑料。

對位聚苯材料耐輻射，在鈷源 (Co60)照射下，可接受9×106拉特吸收劑量而性能不變。

我們在加工對位聚苯材質(zhì)小零件時(shí)沒有遇到什么問題，但在加工對位聚苯材質(zhì)大尺寸套筒類零件(長度173mm、孔徑 φ115H6、外圓 φ140.75mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)刀具磨損特別嚴(yán)重，并且加工好的零件收縮嚴(yán)重，外圓、內(nèi)孔尺寸變小0.10～0.20mm。

通過分析發(fā)現(xiàn)，對位聚苯在切削時(shí)有以下特點(diǎn):

(1)切削力大、導(dǎo)熱性和耐熱性差。對位聚苯的硬度高，切削力大。由于它的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此不能采用較高的切削速度，以防止軟化、粘刀而影響工件表面質(zhì)量。

(2)由于對位聚苯的彈性模量小，彈性恢復(fù)大，回彈性強(qiáng)，所以尺寸精度不易控制。對位聚苯是由多種成分組成的，組織極不均勻，所以在切削時(shí)刀具刃口要鋒利、耐磨。

(3)刀具磨損嚴(yán)重，切削時(shí)易脆性開裂。對位聚苯難于切削，在切削時(shí)刀具很快被磨損，從而失去切削能力。刀具磨鈍后，在切削力作用下，擠壓作用大，切入切出處易發(fā)生開裂和崩邊。

(4)熱膨脹系數(shù)大。對位聚苯的熱膨脹系數(shù)是一般金屬的10多倍，影響尺寸的穩(wěn)定性，給切削加工帶來很大的困難。

針對以上問題，在加工對位聚苯材質(zhì)大尺寸套筒類零件時(shí)進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)，采用了YG8、YG6、YG6X硬質(zhì)合金機(jī)加成形刀，同時(shí)也注意到了在使用定尺寸刀具時(shí)，應(yīng)考慮其熱脹冷縮的變化規(guī)律，室溫不同則影響不同，最后發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金機(jī)加成形刀車削對位聚苯材質(zhì)是最適合的，在使用了硬質(zhì)合金機(jī)加成形刀后上述現(xiàn)象明顯得到改善，而且刀具幾乎不磨損。

在尺寸穩(wěn)定性方面，分析了以下因素:其一是加工時(shí)對位聚苯耐磨性太強(qiáng)，在刀具切削擠壓過程中產(chǎn)生的應(yīng)力特別大，而且切削完成后應(yīng)力不能充分釋放，導(dǎo)致尺寸變化;其二是對位聚苯的彈性模量小，彈性恢復(fù)大，回彈性強(qiáng)，導(dǎo)致尺寸精度不易控制。對這一加工問題進(jìn)行了多次試驗(yàn)分析。

(1)最初加工這一套筒時(shí)采用的加工順序是先加工外圓，再加工內(nèi)孔，最后切斷。車削時(shí)刀具硬擠壓工件在工件上產(chǎn)生壓應(yīng)力，先加工外圓后加工內(nèi)孔，兩次的壓應(yīng)力反向會(huì)抵消一部分，但最終表現(xiàn)在工件上仍然是壓應(yīng)力，工件放置一定時(shí)間這一壓應(yīng)力要釋放，導(dǎo)致工件收縮、變小。

(2)切削用量的選擇。經(jīng)過多次試驗(yàn)，采用硬質(zhì)合金機(jī)加成形刀車削對位聚苯的切削速度vc=40～80m/min，背吃刀量ap=0.1～4mm，進(jìn)給量f=0.2～0.5mm/r最為合適。

(3)將工件分4～5次加工成活，每次只加工0.50mm，而且孔與外圓車削交替進(jìn)行，每次車削后記錄尺寸，放置一天測量尺寸，一周后再測量尺寸;然后繼續(xù)加工，再記錄尺寸，放置一天測量尺寸，一周后再測量尺寸，然后繼續(xù)加工，如此反復(fù)5次。最后發(fā)現(xiàn)加工完成放置一天試驗(yàn)工件 (長度173mm、孔徑φ115H6、外圓φ140.75+0.025+0.010)回彈量在0.05～0.08mm各處不等，放置一周的回彈量在0.01～0.03mm依然各處不等 (這些試驗(yàn)都是在解決了刀具問題后進(jìn)行的)。

(4)使用切削液要慎重。在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷ξ痪郾接形肭邢饕旱目赡?，?huì)影響材料的使用性能，所以切削液選擇最好不考慮。

經(jīng)過綜合分析，最終采用如下方案:

(1)切削刀具更換成耐磨性強(qiáng)的硬質(zhì)合金機(jī)加成形刀。

(2)工件粗加工完成后留出7天回彈時(shí)間，讓工件回彈充分，再進(jìn)行精加工。精加工時(shí)根據(jù)最少回彈量在設(shè)計(jì)尺寸上放大0.12mm，充分考慮回彈量。一般充分回彈后可滿足設(shè)計(jì)要求。