Mecanizado CNC de plásticos: Guía de características del material y método de corte

Los plásticos de ingeniería son materiales poliméricos compuestos por compuestos de alto peso molecular, generalmente con un peso molecular relativo superior a 5000. Si bien su composición química incluye principalmente carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y azufre (S), su estructura molecular de cadena larga les confiere propiedades mecánicas y térmicas únicas. Los plásticos se producen a partir de resina como material base, combinada con diversos aditivos para mejorar su rendimiento.

Comprensión Fresado CNC de plástico requiere atención a su sensibilidad térmica, comportamiento elástico y características de formación de virutas.

Características de procesamiento de los plásticos de ingeniería

Los plásticos de ingeniería tienen una conductividad térmica extremadamente baja —tan solo alrededor del 0,3 % de la de los metales— y un coeficiente de dilatación lineal mucho mayor (de 2 a 20 veces superior al de los metales). Durante el mecanizado, la mayor parte del calor de corte se concentra en el filo de la herramienta. Debido a que el calor se disipa lentamente en los materiales plásticos, puede producirse fácilmente un sobrecalentamiento localizado, lo que puede provocar deformación, decoloración, fusión o incluso quemaduras.

Su módulo de elasticidad es solo entre 1/16 y 1/10 del de los metales. Una fuerza de corte o una presión de sujeción excesivas pueden causar una deformación elástica significativa, lo que afecta la precisión dimensional. Por lo tanto:

• Los filos de corte deben estar muy afilados.
• La fuerza de sujeción debe minimizarse.
• La fuerza de corte debe mantenerse moderada.

Aunque los plásticos son relativamente fáciles de mecanizar debido a su menor dureza y resistencia, una selección inadecuada de parámetros puede dañar rápidamente la calidad de la superficie.

Selección de fresas

Debido a la baja resistencia y resistencia al calor de los plásticos, la geometría de la herramienta desempeña un papel fundamental.

Las características recomendadas incluyen:

• Gran ángulo de ataque (25°–30°) para reducir la fuerza de corte y la temperatura.
• Mayor ángulo de holgura (18°–20°) para minimizar la fricción.
• Fresas de dos filos para una mejor evacuación de las virutas.

Entre los materiales de herramientas más utilizados se encuentran el acero rápido con recubrimiento de TiN y el carburo tipo K (como YG6 y YG8). Para la producción en masa, las herramientas con recubrimiento de diamante ofrecen una resistencia al desgaste superior y una vida útil más prolongada.

Al cortar láminas de plástico, se prefieren las sierras de corte longitudinal con menos dientes y ranuras para virutas lisas y anchas para garantizar una eliminación eficiente de las virutas.

Parámetros de corte para el fresado de plásticos

Dado que los plásticos se ablandan fácilmente a altas temperaturas, se recomiendan velocidades de corte relativamente bajas para evitar la adhesión de las virutas. Asimismo, debido a su menor resistencia, se pueden aplicar velocidades de avance mayores y profundidades de corte moderadas para mejorar la eficiencia y reducir el tiempo de fricción.

El objetivo principal en las operaciones de fresado de plástico es equilibrar la velocidad de corte y la velocidad de avance para controlar el calor y, al mismo tiempo, mantener la productividad.

Tabla 1: Parámetros de corte típicos para plásticos comunes

Tipo plástico	Velocidad de corte (m/min)	Velocidad de avance (mm/rev)
Poliamida (PA)	150 – 180	0,25 – 0,35
Polipropileno (PP)	120 – 150	0,20 – 0,30
Policarbonato (PC)	150 – 200	0,15 – 0,50
Poliuretano (PU)	90 – 200	0,05 – 0,20
Polioximetileno (POM)	200 – 250	0,05 – 0,15
Laminado fenólico	120 – 300	0,10 – 0,25
Vidrio orgánico (PMMA)	15 – 80	0,10 – 0,25

Métodos prácticos de fresado

Para Piezas de plástico fresadas por CNCEn el caso de componentes de paredes delgadas, se recomienda utilizar un sistema de sujeción de luz multipunto para evitar deformaciones. Es preferible utilizar soportes específicos a las mordazas de uso general.

Al fresar láminas delgadas (de 1 a 15 mm de espesor):

• Mantenga las abrazaderas cerca del borde de mecanizado.
• Utilice cortadores de menor diámetro.
• Limitar la profundidad radial del corte
• Evite una velocidad de alimentación excesiva.

Se recomienda encarecidamente el fresado ascendente (fresado descendente), especialmente al mecanizar bordes o contornos. Ayuda a reducir el astillado y la rotura de los bordes.

Para el fresado frontal, se recomienda avanzar desde el borde exterior hacia el centro utilizando trayectorias circulares. La velocidad de avance debe reducirse cerca del final del corte para evitar fracturas repentinas y defectos superficiales.

Para plásticos altamente dúctiles como el PTFE, se requieren herramientas extremadamente afiladas y un avance menor por diente (especialmente cerca del acabado) para minimizar la formación de rebabas.

Refrigeración y control de chips

Durante el mecanizado a alta velocidad, las virutas de plástico pueden fundirse parcialmente y adherirse al filo de corte. Para evitar la obstrucción por virutas y un corte inestable, se debe utilizar refrigerante emulsionado para reducir la temperatura y mejorar la evacuación de las mismas.

Conclusión

Fresado CNC de plástico El mecanizado de metales difiere significativamente de este proceso. El control de la temperatura, la geometría precisa de la herramienta, la sujeción adecuada y los parámetros de corte optimizados son esenciales para lograr una alta precisión dimensional y una excelente calidad superficial. Mediante una gestión cuidadosa del calor y la deformación, los fabricantes pueden garantizar una producción estable y eficiente de componentes plásticos de precisión.