一、有机玻璃零件加工难点
有机玻璃学名为聚甲基丙烯酸甲酯，具有较好的透光性和化学稳定性，耐酸碱，且尺寸稳定、易于成形，所以在航空航天、化工和医疗等领域都有广泛应用。在实际生产应用中，有机玻璃制品零件大多可以直接浇铸成型，但有些形状特殊、尺寸精度和表面粗糙度要求较高的零件，往往需要进行机械加工。但有机玻璃材料与金属材料的机械性能有较大差异，其质地较脆，具有缺口敏感性，在应力作用下易开裂。
1所示零件量杯是典型的有机玻璃零件，且为中空薄壁结构。其尺寸精度要求较高，技术要求加工后保持材质原有透光度，满足测量量程的需求。该零件采用数控车床进行加工时虽易于成形，但工艺参数和工序选择不当时，极易出现裂纹等缺陷，致使零件报废。另外，其表面处理方法的选择尤为关键，操作不当时，表面呈撕裂状，容易“擦毛”，失去有机玻璃原有的透明性，无法满足技术要求。
二、零件加工的影响因素分析
（1）切削热对有机玻璃加工的影响较大，主要表现在以下两方面：①由于有机玻璃的导热性很差，导热系数仅为普通金属材料的1/450～1/175，所以切削加工中产生的切削热无法快速地散发，热量积累在刀具与工件的接触部位，导致刀具磨损加剧。同时有机玻璃的热膨胀系数比一般金属要大1.5～2倍，玻璃化温度大致为100℃左右，过高的切削热使有机玻璃体积发生变化和玻璃化，使加工精度下降，无法达到加工要求。同时有机玻璃的体积膨胀又加剧了刀具与工件的摩擦，引起切削热进一步升高，形成恶性循环。②由于有机玻璃的熔点较低，只有160～200℃，属于热塑性材料。切削加工中过高的切削热极易使加工表面产生熔结现象。具体表现为零件加工内孔时，散热条件较差，表面容易“擦毛”，呈现出细小的撕裂纹，误以为加工时材料质脆导致的细小裂纹或材料本身的内部缺陷，但透光或渗水检查时，均无泄露，零件的透明度无法达到技术要求，加工成形后工件表面发污，远没有零件材质本身的质感。
（2）加工参数对有机玻璃加工的影响。有机玻璃常温下属于硬而脆的材料，而该零件具有薄壁结构，切削加工过程中，因切削参数选择不当导致切削力不稳定，从而导致零件产生裂纹，甚至崩裂。
（3）机玻璃切削加工后表面粗糙度较差。因为有机玻璃的硬度较小，切削加工后的表面粗糙度较差。切削加工后的零件为了保证技术要求，需采用特殊抛光材料及工艺才能实现。
三、原工工艺的不足
图1所示零部件正常加工工步为：一次装夹加工外圆，掉头装夹偏端面，加工止口槽及内孔。
按该工步进加工时，外圆的尺寸精度及表面粗糙度易保证，可以选择较高的切削速度，为1 800～2 000r/min，且进给量为0.08～0.30mm/r。但是有两个不足之处：①加工内孔时，发现不论如何调整钻孔时的进给量，且保证充足的冷却时，外圆表面均不同程度地呈现出毛边，尝试抛光后，表面发污，无法满足技术要求中的透明度。经分析，该零件内孔深达135mm，加工内孔时，受切削条件的限制，切削热无法快速散发，即使保证充足的切削液，还是无法形成有效的流动循环，造成切削热积累，加上材料本身的特性，其质地较脆，属热塑性塑料，遇热后即软化，遇冷后又凝固坚硬，最终切削温度控制不当导致局部区域软化变形和脆裂，造成外表粗糙，无法再次处理。②外圆成形后加工内孔的另一个弊端，是因切削深度过大，切削力过大。而此时的零件外圆已加工完毕，加工内孔形成薄壁结构时，无法承受过大的切削力而容易导致出现裂纹或崩裂。
四、改进后的工工艺
为了保证零件的尺寸精度、表面粗糙度及技术要求，提高零件的加工合格率，尝试着在加工零件端面和端面止口槽后，先加工内孔，为避免材料本身的弹性回弹，控制钻削进给量为0.05～0.08mm，同时严格控制切削液浇注的速率和跟随性，确保钻孔加工时切削温度的一致性。内孔加工完毕后，使用止口定位辅助工装，如图2所示，利用顶尖顶住止口定位工装的辅助中心孔，保证外圆加工时的轴向限位。先加工轴外径φ50mm后，利用切刀加工偏刀的避让空间，然后直接一次加工成形φ20mm外径尺寸，完成零件的切削加工。
加工工序后，发现零件表面不存在细微脆裂纹，且无因切削温度控制不当造成软化变形、材料涂抹混乱现象，但表面发污，无透光感，没有有机玻璃原有的透明度，无法满足零件的技术要求，还需要进一步进行抛光处理。
五、零件抛光工
先将零件利用水砂纸打磨，将零件表面的加工刀纹和划痕磨平，但表面呈雾化状，无法实现透明度的技术要求。经过几种研磨材料对比后，最终采用软绸布混涂牙膏的抛光方式，因零件内孔孔径小，将家中使用的竹筷从中间劈开，缠绕软绸布，将牙膏和水按一定比例混合调匀后作为研磨剂，调节适当的车速，沿径向均匀延伸至内孔端面，加工后表面无车削加工痕迹，晶莹剔透，实现了零件的透明度需求。完成的零件如图2所示。
