Obróbka tworzyw sztucznych CNC – dlaczego parametry cięcia metalu niszczą części z tworzyw sztucznych

Tworzywo sztuczne nie odprowadza ciepła z krawędzi skrawającej. Nie odpryskuje – topi się lub rozmazuje. Nie zachowuje tolerancji po zwolnieniu zacisku. Każde tworzywo sztuczne zachowuje się inaczej: strategia skuteczna w przypadku POM zawiedzie w przypadku PEEK, a strategia skuteczna w przypadku PTFE spowoduje stopienie akrylu.

DlategoObróbka tworzyw sztucznych CNCnie może być traktowane jako obróbka metalu z inną etykietą materiałową. Warsztat, w którym obrabiane są tworzywa sztuczne na tym samym sprzęcie, z tym samym oprzyrządowaniem i tymi samymi parametrami co aluminium, wyprodukuje części, które wyglądają akceptowalnie w dniu wysyłki, a po dotarciu na linię montażową wypaczają się, kurczą lub pękają.

W Nuote Metals posiadamy specjalną komórkę do obróbki tworzyw sztucznych, oddzieloną od naszych linii metalowych. W celi zastosowano ostre, niepowlekane oprzyrządowanie, chłodzenie powietrzem, mocowanie niskociśnieniowe i piece do wyżarzania w celu odprężenia. Dzięki ponad 20-letniemu doświadczeniu w eksporcie do klientów medycznych, elektronicznych i przemysłowych dowiedzieliśmy się, że obróbka tworzyw sztucznych to inna dyscyplina, a nie substytut materiału.

Plastik kontra metal – trzy różnice, które zmieniają plan procesu

1. Ciepło pozostaje na najwyższym poziomie.

Metal przewodzi ciepło przez wiór i przedmiot obrabiany. Plastik nie. Ciepło zmiękcza materiał i zamiast czystego wióra tworzy stopioną, gumowatą powierzchnię. POM i akryl są szczególnie wrażliwe. Kontrolujemy ciepło za pomocą ostrych narzędzi o dużym dodatnim nachyleniu, wysokich prędkości wrzeciona przy umiarkowanych posuwach oraz chłodzenia strumieniem powietrza lub mgłą – tworzywo sztuczne wymaga chłodzenia, a nie smarowania.

2. Zaciśnięcie powoduje deformację części.

Plastik jest elastyczny. Standardowe imadło metalowe ściska część podczas obróbki, a po zwolnieniu odskakuje, zmieniając wymiary. Do cienkich części stosujemy miękkie szczęki obrobione maszynowo do konturu części, mocowanie niskociśnieniowe i mocowanie próżniowe. Wymiary krytyczne mierzone są po ustabilizowaniu się części w temperaturze pokojowej.

3. Wewnętrzny stres wypacza część kilka dni później.

Półprodukt z tworzywa sztucznego przenosi naprężenia powstałe w wyniku wytłaczania. Obróbka redystrybuuje to naprężenie. Część mierzy się prawidłowo na maszynie współrzędnościowej, a następnie dwa dni później wypacza się. W przypadku części z PEEK, PTFE i dużych części POM wyżarzamy materiał przed obróbką i odprężamy pomiędzy obróbką zgrubną a wykańczającą. Nie jest to opcjonalne — jest to różnica między częścią prawidłowo wysłaną a częścią prawidłowo zmontowaną.

Gatunki tworzyw sztucznych, które obrabiamy – i jak każdy z nich się zachowuje

Uwaga dotycząca PEEK:PEEK to najbardziej wymagające tworzywo sztuczne, jakie obrabiamy. Jest drogi, podatny na wypaczenia naprężeniowe i wrażliwy na ciepło. Wyżarzamy pręty PEEK przed obróbką i wykańczamy maszynę po odprężeniu – w przeciwnym razie część będzie się poruszać po dostawie. DlaObróbka tworzyw sztucznych CNCw przypadku PEEK etap wyżarzania nie jest opcjonalny.

Prawdziwy przykład – izolator PEEK do wyrobów medycznych

Niemiecki producent wyrobów medycznych potrzebował izolatora PEEK o tolerancji otworu 0,01 mm, płaskości 0,02 mm i braku stopionych krawędzi. Ich poprzedni dostawca obrobił część z prętów PEEK bez wyżarzania. Otwór zmierzony podczas kontroli był prawidłowy, ale trzy dni później skurczył się o 0,04 mm.

Co zrobiliśmy inaczej:

• Wyżarzono pręt PEEK przed obróbką — łagodząc naprężenia wytłaczania.
• Część obrobiona zgrubnie, a następnie odprężona przed obróbką wykańczającą.
• Używane ostre płytki z węglika o wysokim dodatnim współczynniku natarcia, chłodzone powietrzem – bez stopionych krawędzi.
• Otwór zmierzono po 48 godzinach stabilizacji, a nie bezpośrednio po obróbce.
• Wysłano 2500 sztuk z zerowym odchyleniem wymiarowym po dostawie.

To jest toObróbka tworzyw sztucznych CNCpowinien dostarczyć: nie tylko część o prawidłowych wymiarach w dniu wysyłki, ale także taką, która pozostaje prawidłowa po dotarciu na linię montażową.

Często zadawane pytania

P1: Dlaczego moja część z tworzywa sztucznego wypaczyła się po obróbce?

Odp.: Wypaczenia wynikają z naprężeń wewnętrznych. Półprodukt z tworzywa sztucznego przenosi naprężenia powstałe w wyniku wytłaczania. Obróbka usuwa materiał i ponownie rozkłada naprężenia — część mierzy się prawidłowo, a następnie przesuwa się kilka dni później. Rozwiązaniem jest wyżarzanie materiału przed obróbką i odprężanie pomiędzy obróbką zgrubną a wykańczającą. W przypadku części PEEK, PTFE i dużych POM wyżarzanie nie jest opcjonalne. Jeśli Twój dostawca obrabia tworzywo sztuczne bez odprężania, część po dostawie będzie się poruszać.

P2: Jakiego chłodziwa należy używać do obróbki tworzyw sztucznych CNC?

Odp.: Większość tworzyw sztucznych nie wymaga smarowania – wymagają chłodzenia. Zalany płyn chłodzący może zostać wchłonięty przez nylon, zabrudzić POM lub pozostawić osad na PEEK. W przypadku większości tworzyw sztucznych stosujemy chłodzenie powietrzem lub mgłą. Wyjątkiem jest akryl, który może pękać pod wpływem szoku termicznego – w przypadku akrylu używamy tylko dużej prędkości i podmuchu powietrza. DlaObróbka tworzyw sztucznych CNC, strategia stosowania chłodziwa zależy od materiału, a nie od uniwersalnej zasady.

P3: Czy można zachować wąskie tolerancje w przypadku części PEEK i PTFE?

Odpowiedź: Tak, ale dla każdego z inną strategią. PEEK utrzymuje tolerancję dobrze po wyżarzaniu i odprężaniu i rutynowo utrzymujemy ± 0,01 mm. PTFE jest bardziej miękki i pełza pod obciążeniem – zachowuje tolerancję podczas kontroli, ale może przemieszczać się podczas pracy. W przypadku PTFE obrabiamy do dolnego końca zakresu tolerancji i doradzamy klientom, aby w swoich projektach uwzględnili przepływ na zimno. DlaObróbka tworzyw sztucznych CNCw przypadku obu materiałów kluczem jest obróbka, stabilizacja i pomiary, a nie pomiary natychmiast po zatrzymaniu się narzędzia.