Γιατί τα πλαστικά λιώνουν σε έναν φρέζας CNC – οι τρεις ριζικές αιτίες
Το λιώσιμο του πλαστικού είναι συνήθως ανιχνεύσιμο σε μερικές πρακτικές αιτίες. Είναι το προβλέψιμο αποτέλεσμα μίας ή περισσότερων από αυτές τις τρεις ριζικές αιτίες. Προσδιορίστε ποια ισχύει για τη διαμόρφωσή σας πριν προσαρμόσετε τις παραμέτρους.
1. RPM πολύ υψηλό, ταχύτητα προώθησης πολύ χαμηλή
Αυτή είναι μια συνηθισμένη αιτία λιωσίματος. Όταν ο άξονας περιστρέφεται στις 24000 RPM αλλά η ταχύτητα προώθησης είναι αργή (για παράδειγμα, 1000 mm/min με ένα εργαλείο 2-φτερό), το φορτίο ροκανιδιού είναι μόνο 0.021 mm ανά δόντι. Η κόψη τρίβεται πάνω στο πλαστικό αντί να σχηματίζει ένα καθαρό ροκάνι, έτσι η θερμότητα τριβής παραμένει κοντά στην κοπή αντί να απομακρύνεται με το ροκάνι.
Διόρθωση: Αυξήστε την ταχύτητα προώθησης ώστε να επιτευχθεί φορτίο ροκανιδιού 0.05-0.15 mm ανά δόντι για ακρυλικό, 0.08-0.20 mm για πολυανθρακικό. Αν η μηχανή σας δεν μπορεί να πετύχει επαρκή ταχύτητα προώθησης, μειώστε τις RPM του άξονα αντίθετα.
2. Λανθασμένη γεωμετρία κοπτήρα – χρήση φρεζών τελικής κοπής μετάλλου με πολλαπλά φτερά
Μια φρέζα τελικής κοπής 4-φτερών σχεδιασμένη για αλουμίνιο έχει ρηχά φτερά με ελάχιστο χώρο απομάκρυνσης ροκανιδιού. Στο πλαστικό, τα ροκάνια συσσωρεύονται σε αυτά τα ρηχά φτερά, συγκολλώνται μεταξύ τους από τη θερμότητα και συγκολλώνται στον κοπτήρα. Το εργαλείο γίνεται ένας κύλινδρος θερμαινόμενος από τριβή που περιστρέφεται μέσα στο λιωμένο πλαστικό.
Διόρθωση: Χρησιμοποιήστε εργαλεία φρέζας μονού φτερού (O-flute) ανοδικής κοπής, σχεδιασμένα ειδικά για πλαστικά. Το μοναδικό μεγάλο φτερό παρέχει μέγιστο χώρο απομάκρυνσης ροκανιδιού και τον συντομότερο χρόνο επαφής μεταξύ της κόψης και του υλικού.
3. Θαμπές ακμές κοπής
Ένας θαμπός κοπτήρας απαιτεί περισσότερη δύναμη για να διατεμήσει το πλαστικό. Η επιπλέον δύναμη μεταφράζεται άμεσα σε θερμότητα. Το πλαστικό λιώνει στην ακμή κοπής, μολύνει το φτερό και επιταχύνει τη διαδικασία θάμπωσης σε έναν βρόχο ανάδρασης.
Διόρθωση: Αντικαταστήστε ή ακονίστε τους κοπτήρες στο πρώτο σημάδι αυξημένου θορύβου κοπής, θολής ποιότητας άκρης ή πρόσφυσης υλικού στο εργαλείο. Για ακρυλικό, τα εργαλεία καρβιδίου συνήθως διαρκούν 50-100 ώρες χρόνου κοπής πριν η υποβάθμιση της ακμής γίνει σημαντική.
Ο τύπος φορτίου ροκανιδιού: η εξίσωση που αποτρέπει το λιώσιμο
Το φορτίο ροκανίσματος – το πάχος του υλικού που αφαιρείται από κάθε κοπτική ακμή ανά στροφή – είναι η σημαντικότερη παράμετρος στην κατεργασία πλαστικών. Πολύ χαμηλό, και το εργαλείο τρίβει. Πολύ υψηλό, και το εργαλείο σπάει. Στο ιδανικό σημείο, η ακμή κόβει καθαρά και το ροκάνισμα απομακρύνει τη θερμότητα.
Φορτίο Ροκανίσματος (mm/tooth) = Ταχύτητα Προώθησης (mm/min) / (RPM x Αριθμός Πτερύγων)
Παράδειγμα: 24000 RPM, εργαλείο 2 πτερυγίων, προώθηση 3000 mm/min δίνει φορτίο ροκανίσματος 3000 / (24000 x 2) = 0.0625 mm/tooth. Αυτό είναι αποδεκτό για ακρυλικό. Στα 1000 mm/min το φορτίο ροκανίσματος είναι 1000 / (24000 x 2) = 0.021 mm/tooth – πολύ χαμηλό, θα λιώσει.
Στόχοι εύρους φορτίου ροκανίσματος ανά τύπο πλαστικού
| Υλικό | Εύρος Φορτίου Ροκανίσματος |
|---|---|
| Ακρυλικό (PMMA) | 0.05-0.12 mm/tooth |
| Πολυανθρακικό (PC) | 0.08-0.18 mm/tooth |
| HDPE / PP | 0.10-0.25 mm/tooth |
| ABS | 0.06-0.15 mm/tooth |
| POM (Delrin) | 0.08-0.20 mm/tooth |
| Νάιλον (PA6) | 0.08-0.18 mm/tooth |
Συνιστώμενες παράμετροι ταχύτητας και προώθησης ανά υλικό
Παράμετροι εκκίνησης για εργαλεία καρβιδίου μονού πτερυγίου διαμέτρου 6 mm. Προσαρμόστε την ταχύτητα προώθησης +/-20% με βάση την ακαμψία του μηχανήματός σας και τον παρατηρούμενο σχηματισμό ροκανίσματος. Όλες οι τιμές υποθέτουν εργαλείο μονού πτερυγίου upcut εκτός αν αναφέρεται διαφορετικά.
| Υλικό | RPM | Προώθηση | DOC | Φορτίο ροκανιδιού | Εργαλείο | Σημειώσεις |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ακρυλικό (PMMA) – χυτό | 18000-24000 | 2500-4500 mm/min | 2-4 mm | 0.05-0.12 mm | Μονόφτερο κάρβιδο ανοδικής κοπής | Το χυτό ακρυλικό κόβει πιο καθαρά από το εξωθημένο. Μειώστε RPM 20% για το εξωθημένο ακρυλικό – μαλακώνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία. |
| Πολυανθρακικό (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.08-0.18 mm | Μονόφτερο ανοδικής κοπής, γυαλισμένο φτερό | Το PC είναι πιο σκληρό και πιο ανθεκτικό στη θερμότητα από το ακρυλικό αλλά παράγει ινώδη ροκανίδια. Τα γυαλισμένα φτερά μειώνουν την πρόσφυση ροκανιδιού. Να NOT χρησιμοποιείτε ψυκτικό – το PC είναι ευαίσθητο σε ρηγμάτωση από τάση από ορισμένα ψυκτικά. |
| HDPE (Πολυαιθυλένιο Υψηλής Πυκνότητας) | 12000-18000 | 3000-5000 mm/min | 3-6 mm | 0.10-0.25 mm | Μονόφτερο ανοδικής κοπής ή 2-φτερο ίσιο | Το HDPE είναι ανεκτικό – μαλακώνει αλλά συνήθως είναι πιο ανεκτικό από το ακρυλικό ή το πολυανθρακικό. Υψηλότερες ταχύτητες τροφοδοσίας και βαθύτερες κοπές είναι δυνατές. Η απομάκρυνση ροκανιδιού είναι το κύριο ζήτημα. |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.06-0.15 mm | Μονόφτερο ανοδικής κοπής | ABS λιώνει στους ~200 C. Διατηρήστε το φορτίο ρινίσματος πάνω από 0.06 mm/δόντι. Αν η ποιότητα της άκρης είναι κακή, δοκιμάστε ψύξη με πεπιεσμένο αέρα κατευθυνόμενη στη ζώνη κοπής. |
| POM (Delrin / Acetal) | 12000-18000 | 2500-4000 mm/min | 2-5 mm | 0.08-0.20 mm | Μονού πτερυγίου ή 2-πτερυγίου ανοδικής κοπής | POM κατεργάζεται υπέροχα με κοφτερά εργαλεία. Τα ρινίσματα είναι τραγανά και απομακρύνονται εύκολα. Αποφύγετε υπερβολικές RPM – POM μαλακώνει στους ~165 C. |
| Νάιλον (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 mm/min | 2-4 mm | 0.08-0.18 mm | Μονού πτερυγίου ανοδικής κοπής, γυαλισμένο | Το νάιλον είναι υγροσκοπικό – η υγρασία στο υλικό μετατρέπεται σε ατμό στην αιχμή κοπής, προκαλώντας τραχιές επιφάνειες. Στεγνώστε το υλικό πριν την κατεργασία αν είναι δυνατόν. |
Στρατηγικές ψύξης για την κατεργασία πλαστικών
Η ψύξη για πλαστικά διαφέρει από τα μέταλλα. Ο στόχος είναι η απομάκρυνση ρινισμάτων πρώτα, ο έλεγχος θερμοκρασίας δεύτερος. Το ψυκτικό καταιόνισης δημιουργεί περισσότερα προβλήματα από όσα λύνει.
Πίδηση πεπιεσμένου αέρα – Καλό για τα περισσότερα πλαστικά
Κατευθύνετε ένα εστιασμένο ακροφύσιο αέρα στη διεπιφάνεια εργαλείου-υλικού. Ο αέρας απομακρύνει τα ρινίσματα από τη ζώνη κοπής (τα ρινίσματα απομακρύνουν τη θερμότητα μαζί τους) και παρέχει κάποια μεταφορική ψύξη. Χρησιμοποιήστε πίεση αέρα 0.3-0.5 MPa. Αυτή είναι η προτιμώμενη μέθοδος για ακρυλικό και PC – χωρίς κίνδυνο χημικής αλληλεπίδρασης ή θερμικού σοκ.
Λίπανση με εκνέφωμα (MQL) – Εξαιρετική αλλά χρησιμοποιήστε με προσοχή
Ένα πολύ λεπτό εκνέφωμα υδατοδιαλυτού ψυκτικού βελτιώνει το φινίρισμα επιφάνειας σε ορισμένα πλαστικά και επεκτείνει δραματικά τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Ωστόσο: (1) Ορισμένα πλαστικά (PC, ABS) μπορούν να παρουσιάσουν ρωγμές λόγω τάσης από ορισμένες χημείες ψυκτικού – δοκιμάστε σε απόρριμμα πρώτα, (2) Το εκνέφωμα πρέπει να είναι πραγματικά λεπτό – σταγονίδια, όχι ψεκασμός, (3) Μην χρησιμοποιείτε ποτέ εκνέφωμα σε νάιλον – απορροφά νερό και διογκώνεται.
Ψυκτικό καταιόνισης – NOT συνιστάται για πλαστικά
Η κατάκλυση με ψυκτικό είναι υπερβολική για τα πλαστικά και δημιουργεί προβλήματα: θερμικό σοκ (κρύο ψυκτικό σε ζεστό πλαστικό = ρωγμάτωση), απορρόφηση και διόγκωση υλικού και επιμόλυνση του τεμαχίου. Διατηρήστε την κατάκλυση με ψυκτικό για τα μέταλλα. Για παραμέτρους κοπής βελτιστοποιημένες για μη σιδηρούχα μέταλλα, δείτε τον οδηγό κατεργασίας αλουμινίου και ορείχαλκου. Για τα πλαστικά, αν ο αέρας και η ομίχλη δεν επαρκούν, χρειάζονται προσαρμογή οι παράμετροι κοπής, όχι περισσότερο ψυκτικό.
Οδηγός επιλογής εργαλείων για πλαστικά
Η σωστή γεωμετρία του εργαλείου είναι εξίσου σημαντική με τις σωστές παραμέτρους. Αυτά τα τέσσερα χαρακτηριστικά του εργαλείου διαχωρίζουν τα εργαλεία κοπής πλαστικών από τα εργαλεία γενικής χρήσης.
Γεωμετρία μονού πτερυγίου (O-flute)
Μέγιστος χώρος απομάκρυνσης ρινισμάτων. Μία ακμή κοπής ισούται με το μισό της παραγωγής θερμότητας ενός 2-πτερυγίου στην ίδια RPM. Το μεγάλο ανοιχτό πτερύγιο αποτρέπει τη συσσώρευση ρινισμάτων και την επανακοπή.
Ιδανικό για: Όλα τα πλαστικά – αυτή είναι η προεπιλεγμένη επιλογή για δρομολόγηση CNC θερμοπλαστικών.
Στιλβωμένη επιφάνεια πτερυγίου
Ένα καθρεφτίστικα στιλβωμένο πτερύγιο μειώνει την τριβή μεταξύ του ρινίσματος και του εργαλείου. Τα ρινίσματα γλιστρούν προς τα έξω αντί να κολλούν. Απαραίτητο για υλικά που γίνονται κολλώδη όταν θερμαίνονται (PC, ABS, ακρυλικό).
Ιδανικό για: Πολυανθρακικό, ABS, και οποιοδήποτε υλικό εμφανίζει πρόσφυση ρινισμάτων σε τυπικά εργαλεία.
Ανοδική σπειροειδής κατεύθυνση
Τα εργαλεία ανοδικής κοπής τραβούν τα ρινίσματα προς τα πάνω έξω από την κοπή, μακριά από την επιφάνεια του υλικού. Αυτό εμποδίζει τα ρινίσματα να υποστούν επανακοπή και επαναθέρμανση. Τα εργαλεία καθοδικής κοπής ωθούν τα ρινίσματα μέσα στην κοπή και συνήθως αποτελούν κακή επιλογή για πλαστικά, εκτός αν μια συγκεκριμένη απαίτηση φινιρίσματος ακμής δικαιολογεί τη δοκιμή.
Ιδανικό για: Όλα τα πλαστικά – η ανοδική κοπή είναι το πρότυπο για την απομάκρυνση ρινισμάτων. Χρησιμοποιήστε μια σπείρα συμπίεσης (άνω/κάτω) μόνο για επικολλημένα υλικά ή όταν και οι δύο ακμές, επάνω και κάτω, πρέπει να είναι χωρίς ρινίσματα.
Κοφτερή ακμή κοπής (μηδενική λείανση)
Τα εργαλεία για μέταλλο συχνά έχουν μια ελαφρά λείανση ακμής για αύξηση της αντοχής της ακμής. Για πλαστικά, η ακμή πρέπει να είναι όσο πιο κοφτερή γίνεται – μια λειασμένη ακμή ωθεί το υλικό στο πλάι αντί να το διατέμνει, παράγοντας περιττή θερμότητα.
Ιδανικό για: Όλα τα πλαστικά. Καθορίστε «κοφτερή ακμή» ή «για πλαστικά» κατά την παραγγελία προσαρμοσμένων εργαλείων. Επιθεωρήστε τις ακμές υπό μεγέθυνση – οποιοδήποτε ορατό στρογγύλεμα σημαίνει ότι το εργαλείο είναι αμβλύ.
Ποιες διατάξεις ατράκτου ATC ταιριάζουν καλύτερα στη δρομολόγηση πλαστικών
Για εργαστήρια μικτών υλικών που χρειάζονται πρακτική αυτόματη αλλαγή εργαλείου, ο Άτρακτος Μοντέλο Α BT30 3.5 kW ATC καλύπτει πλαστικά, ξύλο και ελαφρύ αλουμίνιο σε έναν φρέζας με σώμα ατράκτου 100 mm.
Για αγοραστές πλαστικών ακριβείας που δίνουν προτεραιότητα στο φινίρισμα ακμής, τον έλεγχο αποκέντρωσης και την επαναληψιμότητα σε περάσματα φινιρίσματος υψηλής ταχύτητας, ο Άτρακτος Μοντέλο C HSK40E 3.5 kW ATC είναι η σωστή πλατφόρμα.
Κατεργασία πλαστικών FAQ
Γιατί η μονόπτερη φρέζα λειτουργεί καλύτερα από τη 2-πτερη για πλαστικά;
Ένα εργαλείο μονού πτερυγίου διαθέτει μία κόψη και ένα μεγάλο κανάλι απομάκρυνσης ρινισμάτων. Στις 24000 RPM, η κόψη έρχεται σε επαφή με το υλικό 400 φορές ανά δευτερόλεπτο. Ένα εργαλείο με 2 πτερύγια έρχεται σε επαφή 800 φορές ανά δευτερόλεπτο – το μισό φορτίο ρινίσματος ανά δόντι, διπλάσια θερμότητα τριβής. Η σχεδίαση μονού πτερυγίου παρέχει σε κάθε ρίνισμα περισσότερο χρόνο για να σχηματιστεί και περισσότερο χώρο για εκκένωση, απομακρύνοντας τη θερμότητα από τη ζώνη κοπής. Για τα πλαστικά, η απομάκρυνση ρινισμάτων είναι διαχείριση θερμότητας.
Τι γίνεται αν η μηχανή μου δεν μπορεί να επιτύχει τους συνιστώμενους ρυθμούς τροφοδοσίας;
Αν ο μέγιστος ρυθμός τροφοδοσίας του φρέζας CNC είναι περιορισμένος (π.χ. 2000 mm/min), μειώστε τις στροφές της ατράκτου RPM αναλογικά για να διατηρήσετε το στοχευμένο φορτίο ρινίσματος. Παράδειγμα: για ακρυλικό με εργαλείο μονού πτερυγίου σε φορτίο ρινίσματος 0.08 mm, αντί για 24000 RPM στα 1920 mm/min, χρησιμοποιήστε 12000 RPM στα 960 mm/min. Ο ρυθμός αφαίρεσης υλικού είναι χαμηλότερος, αλλά η ποιότητα κοπής θα είναι πολύ καλύτερη από το να λειτουργείτε 24000 RPM σε ανεπαρκή ρυθμό τροφοδοσίας.
Πώς μπορώ να ξέρω αν λιώνω το πλαστικό αντί να κάνω απλώς μια τραχιά κοπή;
Το λιώσιμο παράγει: (1) μια ορατή λιωμένη κορυφογραμμή ή αποκρούστα κατά μήκος του πάνω άκρου της κοπής, (2) πλαστικό συγκολλημένο στις κόψεις του εργαλείου (ελέγξτε μετά την κοπή), (3) μια γυαλιστερή, επαναστερεοποιημένη επιφάνεια μέσα στην αυλάκωση κοπής, και (4) μια γλυκιά ή δριμεία οσμή (το καμένο ακρυλικό έχει χαρακτηριστική μυρωδιά). Μια τραχιά αλλά μη λιωμένη κοπή έχει θαμπή ή ματ εμφάνιση με ορατά ίχνη εργαλείου – αυτό υποδηλώνει κραδασμό ή αποκέντρωση, όχι λιώσιμο.