Обработка пластмасс на станках с ЧПУ: руководство по характеристикам материала и методам резки.

Конструкционные пластмассы — это полимерные материалы, состоящие из высокомолекулярных соединений, как правило, с относительной молекулярной массой выше 5000. Хотя их химический состав в основном включает углерод (C), водород (H), кислород (O), азот (N) и серу (S), их длинноцепочечная молекулярная структура придает им уникальные механические и термические свойства. Пластмассы производятся с использованием смолы в качестве основного материала в сочетании с различными добавками для улучшения эксплуатационных характеристик.

Понимание Фрезерование пластмасс на станках с ЧПУ Это требует учета их термической чувствительности, упругого поведения и характеристик формирования стружки.

Технологические характеристики конструкционных пластмасс

Конструкционные пластмассы обладают чрезвычайно низкой теплопроводностью — всего около 0,3% от теплопроводности металлов — и гораздо более высоким коэффициентом линейного расширения (в 2–20 раз выше, чем у металлов). Во время обработки большая часть тепла концентрируется на кромке инструмента. Поскольку тепло медленно рассеивается внутри пластиковых материалов, легко может произойти локальный перегрев, приводящий к деформации, изменению цвета, плавлению или даже возгоранию.

Их модуль упругости составляет всего около 1/16–1/10 от модуля упругости металлов. Чрезмерная сила резания или давление зажима могут вызвать значительную упругую деформацию, влияющую на точность размеров. Поэтому:

• Режущие кромки должны быть очень острыми.
• Силу зажима следует свести к минимуму.
• Сила резания должна оставаться умеренной.

Несмотря на то, что пластмассы относительно легко поддаются механической обработке благодаря их низкой твердости и прочности, неправильный выбор параметров может быстро ухудшить качество поверхности.

Выбор фрез

Из-за низкой прочности и термостойкости пластмасс геометрия инструмента играет решающую роль.

Рекомендуемые функции включают:

• Большой угол заточки (25°–30°) для снижения силы резания и температуры.
• Больший угол зазора (18°–20°) для минимизации трения.
• Двухлезвийные концевые фрезы для лучшего удаления стружки

В качестве материалов для инструментов обычно используются быстрорежущая сталь с покрытием из нитрида титана (TiN) и карбиды К-типа (например, YG6, YG8). Для массового производства инструменты с алмазным покрытием обеспечивают превосходную износостойкость и более длительный срок службы.

При резке пластиковых листов предпочтительнее использовать режущие пилы с меньшим количеством зубьев и гладкими, широкими канавками для удаления стружки, чтобы обеспечить эффективное удаление стружки.

Параметры резания при фрезеровании пластмасс

Поскольку пластмассы легко размягчаются при высоких температурах, для предотвращения прилипания стружки рекомендуется использовать относительно низкие скорости резания. В то же время, из-за меньшей прочности материала, для повышения эффективности и сокращения времени трения можно применять более высокие скорости подачи и умеренную глубину резания.

Главная задача в процессах фрезерования пластмасс — это балансирование скорости резания и скорости подачи для контроля тепловыделения при сохранении производительности.

Таблица 1: Типичные параметры резки распространенных пластмасс

Пластиковый тип	Скорость резания (м/мин)	Скорость подачи (мм/об)
Полиамид (ПА)	150 – 180	0,25 – 0,35
Полипропилен (ПП)	120 – 150	0,20 – 0,30
Поликарбонат (ПК)	150 – 200	0,15 – 0,50
Полиуретан (ПУ)	90 – 200	0,05 – 0,20
Полиоксиметилен (ПОМ)	200 – 250	0,05 – 0,15
Фенольный ламинат	120 – 300	0,10 – 0,25
Органическое стекло (ПММА)	15 – 80	0,10 – 0,25

Практические методы измельчения

Для Детали из пластика, изготовленные на станках с ЧПУ.Особенно для тонкостенных компонентов следует использовать многоточечное легкое зажимание, чтобы предотвратить деформацию. Специализированные приспособления предпочтительнее обычных тисков.

При фрезеровании тонких листов (толщиной 1–15 мм):

• Располагайте зажимы как можно ближе к обрабатываемой кромке.
• Используйте режущие инструменты меньшего диаметра.
• Ограничьте радиальную глубину резания
• Избегайте чрезмерной скорости подачи.

Фрезерование внахлест (нисходящее фрезерование) настоятельно рекомендуется, особенно при обработке кромок или контуров. Оно помогает уменьшить сколы и поломку кромок.

При торцевом фрезеровании рекомендуется двигаться от внешнего края к центру, используя круговые траектории движения инструмента. Скорость подачи следует уменьшить ближе к концу резания, чтобы избежать внезапного разрушения и дефектов поверхности.

Для обработки высокопластичных пластмасс, таких как ПТФЭ, требуются чрезвычайно острые инструменты и меньшая подача на зуб (особенно на этапе чистовой обработки), чтобы минимизировать образование заусенцев.

Охлаждение и управление чипом

При высокоскоростной обработке пластиковая стружка может частично расплавиться и прилипнуть к режущей кромке. Для предотвращения засорения стружкой и нестабильной резки следует использовать эмульгированную охлаждающую жидкость, чтобы снизить температуру и улучшить отвод стружки.

Заключение

Фрезерование пластмасс на станках с ЧПУ Этот процесс существенно отличается от обработки металла. Контроль температуры, острая геометрия инструмента, правильное зажимание и оптимизированные параметры резания имеют решающее значение для достижения высокой точности размеров и качества поверхности. Тщательно контролируя нагрев и деформацию, производители могут обеспечить стабильное и эффективное производство прецизионных пластиковых компонентов.