Por que os plásticos derretem em um roteador CNC – as três causas raiz
O derretimento de plásticos geralmente é atribuível a algumas causas práticas. É o resultado previsível de uma ou mais destas três causas raiz. Identifique qual se aplica à sua configuração antes de ajustar parâmetros.
1. RPM muito alto, taxa de avanço muito baixa
Esta é uma causa comum de derretimento. Quando o fuso gira a 24000 RPM mas a taxa de avanço é lenta (por exemplo, 1000 mmpmin com uma ferramenta de 2 canais), a carga de cavaco é de apenas 0,021 mm por dente. A aresta de corte raspa contra o plástico em vez de formar um cavaco limpo, então o calor de fricção permanece próximo ao corte em vez de sair com o cavaco.
Solução: Aumente a taxa de avanço para alcançar carga de cavaco de 0,05-0,15 mm por dente para acrílico, 0,08-0,20 mm para policarbonato. Se sua máquina não conseguir atingir taxa de avanço suficiente, reduza o RPM do fuso.
2. Geometria de fresa errada – usar fresas multicanal para metal
Uma fresa de 4 canais projetada para alumínio tem canais rasos com espaço mínimo de evacuação de cavaco. Em plástico, os cavacos se acumulam nestes canais rasos, fundem-se pelo calor e soldam-se à fresa. A ferramenta se torna um cilindro aquecido por fricção girando em plástico derretido.
Solução: Use fresas de canal único (O-flute) de corte ascendente projetadas especificamente para plásticos. O único canal grande proporciona máximo espaço de evacuação de cavaco e o menor tempo de contato entre a aresta de corte e o material.
3. Arestas de corte cegas
Uma fresa cega requer mais força para cisalhar o plástico. A força extra se traduz diretamente em calor. O plástico derrete na aresta de corte, contamina o canal e acelera o processo de cegamento em um ciclo de retroalimentação.
Solução: Substitua ou afie as fresas ao primeiro sinal de aumento de ruído de corte, qualidade de borda irregular ou adesão de material à ferramenta. Para acrílico, ferramentas de metal duro geralmente duram de 50 a 100 horas de tempo de corte antes que a degradação da aresta seja significativa.
A fórmula de carga de cavaco: a equação que previne o derretimento
Carga de cavaco – a espessura do material removido por cada aresta de corte por revolução – é o parâmetro mais importante na usinagem de plásticos. Muito baixa, e a ferramenta raspa. Muito alta, e a ferramenta quebra. No ponto ideal, a aresta corta limpidamente e o cavaco leva o calor embora.
Carga de Cavaco (mmpdente) = Taxa de Avanço (mmpmin) p (RPM x Número de Canais)
Exemplo: 24000 RPM, ferramenta de 2 canais, avanço de 3000 mmpmin dá uma carga de cavaco de 3000 p (24000 x 2) = 0,0625 mmpdente. Isto é aceitável para acrílico. A 1000 mmpmin a carga de cavaco é 1000 p (24000 x 2) = 0,021 mmpdente – muito baixa, vai derreter.
Faixas de carga de cavaco alvo por tipo de plástico
| Material | Faixa de Carga de Cavaco |
|---|---|
| Acrílico (PMMA) | 0,05-0,12 mmpdente |
| Policarbonato (PC) | 0,08-0,18 mmpdente |
| PEAD p PP | 0,10-0,25 mmpdente |
| ABS | 0,06-0,15 mmpdente |
| POM (Delrin) | 0,08-0,20 mmpdente |
| Nylon (PA6) | 0,08-0,18 mmpdente |
Parâmetros recomendados de velocidade e avanço por material
Parâmetros de ponto de partida para ferramentas de metal duro de canal único com 6 mm de diâmetro. Ajuste a taxa de avanço em +p-20% com base na rigidez da sua máquina e na formação de cavaco observada. Todos os valores assumem uma ferramenta de corte ascendente de canal único, salvo indicação contrária.
| Material | RPM | Avanço | Prof. Corte | Carga de Cavaco | Ferramenta | Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Acrílico (PMMA) – vazado | 18000-24000 | 2500-4500 mmpmin | 2-4 mm | 0,05-0,12 mm | Canal único ascendente metal duro | Acrílico vazado corta mais limpo que extrudado. Reduza RPM em 20% para acrílico extrudado – ele amolece em temperatura mais baixa. |
| Policarbonato (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 mmpmin | 1,5-3 mm | 0,08-0,18 mm | Canal único ascendente, canal polido | PC é mais resistente e tolerante ao calor que o acrílico, mas produz cavacos fibrosos. Canais polidos reduzem a adesão de cavacos. NÃO use refrigerante – PC é suscetível a fissuras por estresse de alguns refrigerantes. |
| PEAD (Polietileno de Alta Densidade) | 12000-18000 | 3000-5000 mmpmin | 3-6 mm | 0,10-0,25 mm | Canal único ascendente ou 2 canais reto | PEAD é tolerante – amolece mas geralmente é mais permissivo que acrílico ou policarbonato. Taxas de avanço mais altas e cortes mais profundos são possíveis. A evacuação de cavacos é a principal preocupação. |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 mmpmin | 1,5-3 mm | 0,06-0,15 mm | Canal único ascendente | ABS derrete a ~200 °C. Mantenha a carga de cavaco acima de 0,06 mmpdente. Se a qualidade da borda for ruim, tente refrigeração com ar comprimido direcionado à zona de corte. |
| POM (Delrin p Acetal) | 12000-18000 | 2500-4000 mmpmin | 2-5 mm | 0,08-0,20 mm | Canal único ou 2 canais ascendente | POM usina lindamente com ferramentas afiadas. Os cavacos são nítidos e evacuam facilmente. Evite RPM excessivo – POM amolece a ~165 °C. |
| Nylon (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 mmpmin | 2-4 mm | 0,08-0,18 mm | Canal único ascendente, polido | Nylon é higroscópico – a umidade no material se transforma em vapor na aresta de corte, causando superfícies rugosas. Seque o material antes da usinagem se possível. |
Estratégias de refrigeração para usinagem de plásticos
A refrigeração para plásticos é diferente da dos metais. O objetivo é primeiro a evacuação de cavacos, depois o controle de temperatura. Refrigeração por inundação cria mais problemas do que resolve.
Jato de ar comprimido – Bom para a maioria dos plásticos
Direcione um bocal de ar focado na interface ferramenta-material. O ar remove os cavacos da zona de corte (os cavacos levam o calor embora) e fornece alguma refrigeração convectiva. Use pressão de ar de 0,3-0,5 MPa. Este é o método preferido para acrílico e PC – sem risco de interação química ou choque térmico.
Lubrificação por neblina (MQL) – Excelente mas use com cuidado
Uma névoa muito fina de refrigerante solúvel em água melhora o acabamento superficial em alguns plásticos e prolonga dramaticamente a vida da ferramenta. No entanto: (1) Alguns plásticos (PC, ABS) podem sofrer fissuras por estresse devido a certas químicas de refrigerante – teste em sucata primeiro, (2) A névoa deve ser realmente fina – gotículas, não um spray, (3) Nunca use névoa em nylon – ele absorve água e incha.
Refrigeração por inundação – NÃO recomendada para plásticos
A refrigeração por inundação é exagerada para plásticos e introduz problemas: choque térmico (refrigerante frio em plástico quente = trincas), absorção de material e inchaço, e contaminação da peça de trabalho. Reserve a refrigeração por inundação para metais. Para parâmetros de corte otimizados para metais não ferrosos, veja nosso guia de usinagem de alumínio e latão. Para plásticos, se ar e neblina não forem suficientes, os parâmetros de corte precisam de ajuste, não de mais refrigerante.
Guia de seleção de ferramentas para plásticos
A geometria correta da ferramenta é tão importante quanto os parâmetros corretos. Estas quatro características de ferramenta separam as ferramentas de corte de plástico das ferramentas de uso geral.
Geometria de canal único (O-flute)
Máximo espaço de evacuação de cavaco. Uma aresta de corte equivale à metade da geração de calor de um 2 canais no mesmo RPM. O canal grande e aberto evita o empacotamento de cavacos e o recorte.
Melhor para: Todos os plásticos – esta é a escolha padrão para roteamento CNC de termoplásticos.
Superfície de canal polida
Um canal com polimento espelhado reduz o atrito entre o cavaco e a ferramenta. Os cavacos deslizam para fora em vez de aderir. Essencial para materiais que se tornam pegajosos quando aquecidos (PC, ABS, acrílico).
Melhor para: Policarbonato, ABS e qualquer material que apresente adesão de cavacos em ferramentas padrão.
Direção espiral de corte ascendente
Ferramentas de corte ascendente puxam os cavacos para cima, para fora do corte, longe da superfície do material. Isso evita que os cavacos sejam recortados e reaquecidos. Ferramentas de corte descendente empurram os cavacos para dentro do corte e geralmente são uma escolha ruim para plásticos, a menos que um requisito específico de acabamento de borda justifique testes.
Melhor para: Todos os plásticos – corte ascendente é o padrão para evacuação de cavacos. Use uma espiral de compressão (ascendentepdescendente) apenas para materiais laminados ou quando ambas as bordas superior e inferior devem estar livres de cavacos.
Aresta de corte afiada (sem arredondamento)
Ferramentas para metal geralmente têm um leve arredondamento de aresta para aumentar a resistência. Para plásticos, a aresta deve ser tão afiada quanto possível – uma aresta arredondada empurra o material para o lado em vez de cisalhá-lo, gerando calor excessivo.
Melhor para: Todos os plásticos. Especifique “aresta afiada” ou “para plásticos” ao encomendar ferramentas personalizadas. Inspecione as arestas sob ampliação – qualquer arredondamento visível significa que a ferramenta está cega.
Quais configurações de fuso ATC são melhores para roteamento de plásticos
Para oficinas de materiais mistos que precisam de troca automática de ferramentas prática, o Fuso ATC BT30 Modelo A 3,5 kW cobre plásticos, madeira e alumínio leve em um roteador com corpo de fuso de 100 mm.
Para compradores de plásticos de precisão que priorizam acabamento de borda, controle de batimento e repetibilidade em passes de acabamento em alta velocidade, o Fuso ATC HSK40E Modelo C 3,5 kW é a plataforma correta.
FAQ sobre usinagem de plásticos
Por que canal único funciona melhor que 2 canais para plásticos?
Uma ferramenta de canal único tem uma aresta de corte e um canal grande de evacuação de cavacos. A 24000 RPM, a aresta de corte contacta o material 400 vezes por segundo. Uma ferramenta de 2 canais contacta 800 vezes por segundo – metade da carga de cavaco por dente, dobro do calor de fricção. O design de canal único dá a cada cavaco mais tempo para se formar e mais espaço para evacuar, levando o calor para longe da zona de corte. Para plásticos, a evacuação de cavacos é o gerenciamento de calor.
E se minha máquina não conseguir atingir as taxas de avanço recomendadas?
Se a taxa de avanço máxima do seu roteador CNC for limitada (por exemplo, 2000 mmpmin), reduza o RPM do fuso proporcionalmente para manter a carga de cavaco alvo. Exemplo: para acrílico com uma ferramenta de canal único a 0,08 mm de carga de cavaco, em vez de 24000 RPM a 1920 mmpmin, use 12000 RPM a 960 mmpmin. A taxa de remoção de material é menor, mas a qualidade do corte será muito melhor do que operar a 24000 RPM com uma taxa de avanço insuficiente.
Como saber se estou derretendo o plástico versus apenas obtendo um corte rugoso?
O derretimento produz: (1) uma rebarba ou crista derretida visível ao longo da borda superior do corte, (2) plástico fundido nas arestas de corte da ferramenta (inspecione após o corte), (3) uma superfície brilhante e ressolidificada dentro do sulco de corte, e (4) um odor doce ou acre (acrílico queimando tem um cheiro distinto). Um corte rugoso, mas não derretido, tem uma aparência fosca ou acetinada com marcas de ferramenta visíveis – isso indica vibração ou batimento, não derretimento.