การตัดเฉือนพลาสติกด้วยเครื่อง CNC: คู่มือเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุและวิธีการตัด

พลาสติกวิศวกรรมเป็นวัสดุที่ทำจากพอลิเมอร์ ประกอบด้วยสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง โดยทั่วไปมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์มากกว่า 5,000 แม้ว่าองค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่จะประกอบด้วยคาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) ออกซิเจน (O) ไนโตรเจน (N) และกำมะถัน (S) แต่โครงสร้างโมเลกุลแบบสายยาวทำให้พลาสติกมีคุณสมบัติทางกลและทางความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ พลาสติกผลิตขึ้นโดยใช้เรซินเป็นวัสดุพื้นฐาน ผสมกับสารเติมแต่งต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

ความเข้าใจ การกัดขึ้นรูปพลาสติกด้วยเครื่อง CNC จำเป็นต้องให้ความสนใจกับความไวต่ออุณหภูมิ พฤติกรรมยืดหยุ่น และลักษณะการขึ้นรูปเศษชิ้นส่วน

ลักษณะการแปรรูปของพลาสติกวิศวกรรม

พลาสติกวิศวกรรมมีค่าการนำความร้อนต่ำมาก—เพียงประมาณ 0.3% ของโลหะ—และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นสูงกว่ามาก (2–20 เท่าของโลหะ) ในระหว่างการตัดเฉือน ความร้อนจากการตัดส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ที่คมของเครื่องมือ เนื่องจากความร้อนกระจายตัวได้ช้าภายในวัสดุพลาสติก ความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุดจึงเกิดขึ้นได้ง่าย ส่งผลให้เกิดการเสียรูป การเปลี่ยนสี การหลอมละลาย หรือแม้กระทั่งการไหม้

ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุเหล่านี้มีเพียงประมาณ 1/16 ถึง 1/10 ของโลหะเท่านั้น แรงตัดที่มากเกินไปหรือแรงกดในการหนีบที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการเสียรูปทรงอย่างมาก ส่งผลต่อความแม่นยำของขนาด ดังนั้น:

• คมมีดต้องคมมาก
• ควรลดแรงยึดให้น้อยที่สุด
• แรงตัดควรอยู่ในระดับปานกลาง

แม้ว่าพลาสติกจะขึ้นรูปได้ค่อนข้างง่ายเนื่องจากมีความแข็งและความแข็งแรงต่ำ แต่การเลือกพารามิเตอร์ที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้คุณภาพพื้นผิวเสียหายได้อย่างรวดเร็ว

การเลือกใช้หัวกัด

เนื่องจากพลาสติกมีความแข็งแรงและทนความร้อนต่ำ รูปทรงของเครื่องมือจึงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง

คุณสมบัติที่แนะนำ ได้แก่:

• มุมคายเศษที่กว้าง (25°–30°) เพื่อลดแรงตัดและอุณหภูมิ
• มุมคลายตัวที่กว้างขึ้น (18°–20°) เพื่อลดแรงเสียดทาน
• ดอกกัดปลายสองฟลุตเพื่อการระบายเศษที่ดีกว่า

วัสดุที่ใช้ทำเครื่องมือโดยทั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้าความเร็วสูงเคลือบ TiN และคาร์ไบด์ชนิด K (เช่น YG6, YG8) สำหรับการผลิตจำนวนมาก เครื่องมือเคลือบเพชรให้ความทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่าและอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า

ในการตัดแผ่นพลาสติก ควรใช้ใบเลื่อยตัดที่มีฟันน้อยและร่องระบายเศษที่เรียบและกว้าง เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการกำจัดเศษวัสดุมีประสิทธิภาพ

พารามิเตอร์การตัดสำหรับการกัดพลาสติก

เนื่องจากพลาสติกอ่อนตัวได้ง่ายเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิสูง จึงแนะนำให้ใช้ความเร็วในการตัดที่ค่อนข้างต่ำเพื่อป้องกันการเกาะติดของเศษวัสดุ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากความแข็งแรงของวัสดุต่ำกว่า จึงสามารถใช้ความเร็วในการป้อนที่สูงขึ้นและความลึกของการตัดปานกลางเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในขณะที่ลดเวลาการเสียดทานได้

เป้าหมายหลักในการกัดขึ้นรูปพลาสติกคือการสร้างสมดุลระหว่างความเร็วในการตัดและอัตราการป้อนเพื่อควบคุมความร้อนในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการผลิตไว้

ตารางที่ 1: พารามิเตอร์การตัดทั่วไปสำหรับพลาสติกชนิดต่างๆ

ประเภทพลาสติก	ความเร็วในการตัด (เมตร/นาที)	อัตราการป้อน (มม./รอบ)
โพลีอะไมด์ (PA)	150 – 180	0.25 – 0.35
โพลีโพรพีลีน (PP)	120 – 150	0.20 – 0.30
โพลีคาร์บอเนต (PC)	150 – 200	0.15 – 0.50
โพลียูรีเทน (PU)	90 – 200	0.05 – 0.20
โพลีออกซีเมทิลีน (POM)	200 – 250	0.05 – 0.15
ลามิเนตฟีนอลิก	120 – 300	0.10 – 0.25
กระจกอินทรีย์ (PMMA)	15 – 80	0.10 – 0.25

วิธีการกัดขึ้นรูปเชิงปฏิบัติ

สำหรับ ชิ้นส่วนกัด CNC พลาสติกโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่มีผนังบาง ควรใช้การหนีบแบบหลายจุดเพื่อป้องกันการเสียรูป อุปกรณ์จับยึดเฉพาะทางนั้นดีกว่าปากกาจับชิ้นงานทั่วไป

เมื่อทำการกัดแผ่นโลหะบาง (หนา 1–15 มม.):

• ควรยึดแคลมป์ให้ชิดกับขอบคมของชิ้นงาน
• ใช้หัวตัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า
• จำกัดความลึกของการตัดในแนวรัศมี
• หลีกเลี่ยงความเร็วในการป้อนที่สูงเกินไป

การกัดแบบขึ้น (การกัดลง) เป็นวิธีที่แนะนำอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการกัดขอบหรือส่วนโค้ง ช่วยลดการบิ่นและการแตกหักของขอบได้

สำหรับการกัดผิวหน้า ควรเริ่มกัดจากขอบด้านนอกเข้าสู่ศูนย์กลางโดยใช้เส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือเป็นวงกลม ควรลดอัตราการป้อนลงเมื่อใกล้สิ้นสุดการตัดเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักอย่างกะทันหันและข้อบกพร่องบนพื้นผิว

สำหรับพลาสติกที่มีความยืดหยุ่นสูง เช่น PTFE จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่คมมากและระยะป้อนต่อฟันที่น้อยลง (โดยเฉพาะในช่วงการตกแต่งขั้นสุดท้าย) เพื่อลดการเกิดครีบให้น้อยที่สุด

การระบายความร้อนและการควบคุมชิป

ในระหว่างการตัดเฉือนด้วยความเร็วสูง เศษพลาสติกอาจละลายบางส่วนและเกาะติดกับคมตัด เพื่อป้องกันการอุดตันของเศษและปัญหาการตัดที่ไม่เสถียร ควรใช้สารหล่อเย็นแบบอิมัลชันเพื่อลดอุณหภูมิและช่วยในการระบายเศษได้ดีขึ้น

บทสรุป

การกัดขึ้นรูปพลาสติกด้วยเครื่อง CNC กระบวนการนี้แตกต่างอย่างมากจากการตัดเฉือนโลหะ การควบคุมอุณหภูมิ รูปทรงของเครื่องมือที่คมกริบ การจับยึดที่เหมาะสม และพารามิเตอร์การตัดที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม ล้วนมีความสำคัญต่อการ achieving ความแม่นยำของมิติและคุณภาพพื้นผิวที่สูง การจัดการความร้อนและการเสียรูปอย่างระมัดระวัง ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถรับประกันการผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ