Механическая обработка пластмасс на ЧПУ станках.
Механическая обработка пластмасс на первый взгляд может показаться несложной задачей, но разнообразие доступных пластиковых материалов и их различные свойства могут сильно усложнить задачу.
Многие пластмассы отличаются простотой изготовления, малым весом, прочностью и способностью выдерживать жесткие допуски, что делает их превосходными для использования во многих конструкционных, изнашиваемых деталях.
Хотя литье под давлением, возможно, является наиболее распространенным способом формования пластмасс, в некоторых случаях фрезерование, точение пластиковых деталей более экономично или просто необходимо.
Обработка пластика может использоваться для изготовления прототипов или маленьких партий пластмассовых деталей без затрат на создание пресс-формы. Внедрение технических изменений для фрезерованной детали требует только изменения программы ЧПУ, а не переделки пресс-формы.
Кроме того, фрезерованием можно достичь жестких допусков и контуров, невозможных при формовании, что позволяет выполнять некоторые детали за одну операцию, а не за двухэтапный процесс формования и вторичной обработки.
Основы обработки пластика
Хотя фрезерование может быть лучшим способом изготовления конкретной детали, обработка пластмассовых деталей сопряжена с рядом проблем. Главный из них — контроль и рассеивание тепла, производимого механической обработкой, потому что пластмассы обычно имеют гораздо более низкие температуры плавления, чем металлы.
Разнообразие композиций пластических материалов представляет собой ряд характеристик обработки, которые в основном не поддаются обобщению.
Материалы с более высокими характеристиками имеют более высокие температуры теплового отклонения и более низкий коэффициент теплового расширения и, следовательно, менее подвержены тепловыделению во время обработки.
Однако параметры обработки отражают дополнительную прочность современных материалов. Как правило, для инженерных пластиков общего назначения рекомендуется использовать более агрессивные скорости подачи, чем те, которые применяются для современных материалов. Скорость резки также может сильно различаться.
Фрезерная и токарная обработка пластика
Современный станок с ЧПУ отличаются универсальностью, и обработка пластика является одной из его возможностей. Пластмасса — легко деформирующийся и хрупкий материал, но вместе с тем он легко поддается обработке, в частности, резанию на фрезерном станке.
Фрезерный и токарный станок с ЧПУ по заданной программе способен придать пластику любую форму, обработать выступы и впадины, вырезать геометрические отверстия, наносить рисунки и надписи, вырезать сложные рельефы. Заготовки из пластика могут быть любыми: прутками квадратного либо круглого сечения, листами разного размера и толщины, а также в виде стандартного профиля. Однако, фрезерной обработке лучше всего подвергать пластик, полученный литьем, так как у него более высокая температура плавления.
Обработка пластика. Правильный инструмент
Для максимальной эффективности в любом сценарии обработки требуются инструменты, разработанные с учетом конкретных характеристик материала. Специализированные цеха, которые обрабатывают только пластмассы, обычно используют процессы обработки и инструменты, разработанные для максимальной производительности при обработке этих материалов. Кроме того, существует множество производств, которые время от времени занимаются пластиком, и они не стремятся к оптимизации — они просто хотят выполнить свою работу. Это может потребовать применения фрезы из быстрорежущей стали общего назначения с 2 режущими кромками для резки пластика. Во многих случаях это работает, но очень часто геометрия, рельеф или глубина канавки не подходят. Это может привести к плохому качеству поверхности, появлению сколов, вибрации, плавлению и даже подгоранию.
Чистота поверхности имеет решающее значение для большинства пластиковых деталей. В результате фрезы, предназначенные для фрезерования пластика, имеют геометрию, спроектированную таким образом, чтобы резать чисто и минимизировать тепловыделение, включая острые края, острый рельеф на задней стороне фрезы и глубину канавок, намного большую, чем обычно в металлообработке.
Фрезы для обработки пластика
Различаются следующие виды фрезерования пластика на фрезерном станке с ЧПУ:
1. Торцевое фрезерование, при помощи которого обрабатываются самые большие (основные) поверхности пластиковой заготовки. Главное достоинство торцевого фрезерования пластика заключается в получении среза идеального качества. Можно получить матовую, глянцевую или зеркальную поверхность торцевого среза. Края и кромки среза имеют эстетичный вид, без сколов и вмятин, к тому же цвет пластика не меняется. Наиболее часто применяются фрезы с углом в 45 градусов, но также могут применяться фрезы с круглыми пластинами, дисковые, трехсторонние и концевые фрезы. 2. Фасонная фрезеровка пластика применяется для вырезания сложного профиля (например, спиралей, шестеренок, зубьев и так далее). Специальные фасонные фрезы могут придать детали нужную форму без копира. 3. Концевое фрезерование пластика применяется для получения пазов, канавок, выступов, карманов и так далее. 4. Гравировка — позволяет наносить на пластик тексты, логотипы и орнаменты. Для более яркого эффекта гравировки используется специальный двухслойный пластик, оба слоя которого различны по цвету. Гравировка выполняется лазером, а значит, пластик не расплавится и не деформируется.
Особенности фрезерования пластика
Для фрезеровки пластика наиболее подходящими являются однозаходные (однозубые) фрезы — при их использовании создаются оптимальные условия для отвода стружки и тепла из зоны среза, что положительно сказывается на качестве фрезеровки.
Большим минусом использования фрезерного оборудования для обработки пластика является быстрый износ режущей оснастки, поэтому рекомендуется применять твердосплавные, высокоуглеродистые или быстрорежущие фрезы с заточкой лезвий под малым углом.
Пластиковые заготовки рекомендуется обрабатывать на больших скоростях при уменьшенной величине подачи, но при этом надо учитывать, что слишком большая скорость может привести к обгоранию края среза пластика. Не рекомендуется применять СОЖ для охлаждения трущихся частей инструмента. Охлаждение можно производить только струей воздуха или инертного газа.
Наполнитель материала
Повышение эксплуатационных характеристик пластика обычно увеличивает сложность обработки. Одним из примеров является пластик, наполненный стеклянными или углеродными волокнами, которые увеличивают прочность, изоляционные свойства и стабильность размеров. Пластмассы с наполнителем являются «ужасным абразивом и режущими инструментами для разжевывания», и для сохранения срока службы инструмента может потребоваться более низкая скорость резания. Стекло почти так же твердо, как карбид, если вы работаете с очень высокой скоростью резания, будет выделятся тепло, и твердосплавные инструменты сломаются. Такие пластики больше похожи на композитные материалы, у которых своя специфика обработки, и которые требую особенного инструмента.
Во многих случаях механическая обработка наполненных пластиков требует специальных методов обращения, из-за опасности для здоровья. Из оболочки, в которой обрабатывается этот пластик, должен быть удален воздух, потому что в нем есть частицы стекла. Цеха могут обрабатывать наполненные материалы на одной или двух специализированных машинах в закрытом помещении с собственной вытяжной системой.