De ce se topesc materialele plastice pe o freză CNC CNC – cele trei cauze fundamentale
Topirea materialelor plastice este de obicei atribuibilă câtorva cauze practice. Este rezultatul previzibil al uneia sau mai multor dintre aceste trei cauze fundamentale. Identificați care se aplică configurației dvs. înainte de a ajusta parametrii.
1. RPM prea mare, viteza de avans prea mică
Aceasta este o cauză frecventă de topire. Când axul se rotește la 24000 RPM, dar viteza de avans este mică (de exemplu, 1000 mm/min cu o sculă cu 2 caneluri), încărcarea așchiilor este de numai 0.021 mm per dinte. Muchia tăietoare freacă materialul plastic în loc să formeze o așchie curată, astfel încât căldura de frecare rămâne lângă tăietură în loc să iasă cu așchia.
Remediere: Măriți viteza de avans pentru a obține o încărcare a așchiilor de 0.05-0.15 mm per dinte pentru acrilic, 0.08-0.20 mm pentru policarbonat. Dacă mașina dvs. nu poate atinge o viteză de avans suficientă, reduceți în schimb RPM axului.
2. Geometrie greșită a sculei – utilizarea frezelor cu mai multe caneluri pentru tăierea metalelor
O freză cu 4 caneluri proiectată pentru aluminiu are caneluri puțin adânci cu spațiu minim de evacuare a așchiilor. În material plastic, așchiile se înghesuie în aceste caneluri puțin adânci, se topesc din cauza căldurii și se sudează pe sculă. Unealta devine un cilindru încălzit prin frecare care se rotește în plastic topit.
Remediere: Utilizați freze cu o singură canelură (O-flute) pentru ridicare, proiectate special pentru materiale plastice. Canelura mare unică asigură spațiu maxim de evacuare a așchiilor și cel mai scurt timp de contact între muchia tăietoare și material.
3. Muchii tăietoare tocute
O sculă tocită necesită mai multă forță pentru a tăia materialul plastic. Forța suplimentară se transformă direct în căldură. Plasticul se topește la muchia tăietoare, contaminează canelura și accelerează procesul de tocircă într-o buclă de feedback.
Remediere: Înlocuiți sau ascuțiți frezele la primul semn de zgomot crescut la tăiere, calitate neclară a muchiei sau aderență a materialului pe sculă. Pentru acrilic, sculele din carbură durează de obicei 50-100 ore de tăiere înainte ca degradarea muchiei să fie semnificativă.
Formula încărcării așchiilor: singura ecuație care previne topirea
Sarcina de așchiere – grosimea materialului îndepărtat de fiecare muchie tăietoare pe rotație – este cel mai important parametru în prelucrarea materialelor plastice. Prea mică, și unealta freacă. Prea mare, și unealta se rupe. În zona optimă, muchia taie curat și așchia elimină căldura.
Sarcina de așchiere (mm/dinte) = Viteza de avans (mm/min) / (RPM x Număr de canale)
Exemplu: 24000 RPM, unealtă cu 2 canale, avans de 3000 mm/min produce o sarcină de așchiere de 3000 / (24000 x 2) = 0.0625 mm/dinte. Acest lucru este acceptabil pentru acril. La 1000 mm/min sarcina de așchiere este de 1000 / (24000 x 2) = 0.021 mm/dinte – prea mică, se va topi.
Intervale țintă ale sarcinii de așchiere în funcție de tipul de plastic
| Material | Interval sarcină de așchiere |
|---|---|
| Acrilic (PMMA) | 0.05-0.12 mm/dinte |
| Policarbonat (PC) | 0.08-0.18 mm/dinte |
| HDPE / PP | 0.10-0.25 mm/dinte |
| ABS | 0.06-0.15 mm/dinte |
| POM (Delrin) | 0.08-0.20 mm/dinte |
| Nylon (PA6) | 0.08-0.18 mm/dinte |
Parametri recomandați de viteză și avans în funcție de material
Parametri de pornire pentru unelte carburi cu o singură cană de diametru 6 mm. Reglați viteza de avans cu +/-20% în funcție de rigiditatea mașinii și de formarea observată a așchiilor. Toate valorile presupun o unealtă cu o singură cană de tăiere ascendentă, cu excepția cazurilor menționate.
| Material | RPM | Avans | DOC | Încărcare așchie | Unealtă | Note |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Acrilic (PMMA) – turnat | 18000-24000 | 2500-4500 mm/min | 2-4 mm | 0.05-0.12 mm | Carbură cu o singură canelură, tăiere în sus | Acrilicul turnat taie mai curat decât cel extrudat. Reduceți RPM cu 20% pentru acrilicul extrudat – se înmoaie la o temperatură mai scăzută. |
| Policarbonat (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.08-0.18 mm | O canelură, tăiere în sus, canelură lustruită | PC-ul este mai rezistent și mai tolerant la căldură decât acrilicul, dar produce așchii filamentoase. Canelurile lustruite reduc aderența așchiilor. NOT utilizați lichid de răcire – PC-ul este susceptibil la fisurare prin tensiune din cauza unor lichide de răcire. |
| HDPE (HDPE – Polietilenă de Înaltă Densitate) | 12000-18000 | 3000-5000 mm/min | 3-6 mm | 0.10-0.25 mm | O canelură tăiere în sus sau 2 caneluri drepte | HDPE este tolerant – se înmoaie, dar este de obicei mai tolerant decât acrilicul sau policarbonatul. Sunt posibile viteze de avans mai mari și tăieturi mai adânci. Evacuarea așchiilor este principala preocupare. |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.06-0.15 mm | O canelură tăiere în sus | ABS se topește la ~200 C. Mențineți sarcina de așchie peste 0.06 mm/dinți. Dacă calitatea marginii este slabă, încercați răcirea cu aer comprimat direcționată asupra zonei de tăiere. |
| POM (Delrin / Acetal) | 12000-18000 | 2500-4000 mm/min | 2-5 mm | 0.08-0.20 mm | Freza cu un canal sau cu 2 canale, tăiere ascendentă | POM se prelucrează frumos cu scule ascuțite. Așchiile sunt clare și se evacuează ușor. Evitați excesul de RPM – POM se înmoaie la ~165 C. |
| Nylon (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 mm/min | 2-4 mm | 0.08-0.18 mm | Freză cu un canal, tăiere ascendentă, lustruită | Nailonul este higroscopic – umezeala din material se transformă în abur la muchia de tăiere, cauzând suprafețe aspre. Uscați materialul înainte de prelucrare, dacă este posibil. |
Strategii de răcire pentru prelucrarea materialelor plastice
Răcirea pentru materiale plastice este diferită de cea pentru metale. Scopul este evacuarea așchiilor în primul rând, controlul temperaturii în al doilea rând. Lichidul de răcire înundare creează mai multe probleme decât rezolvă.
Racire cu aer comprimat – Bună pentru majoritatea materialelor plastice
Direcționați o duză de aer focalizată la interfața sculă-material. Aerul îndepărtează așchiile din zona de tăiere (așchiile transportă căldura cu ele) și oferă o răcire convectivă. Utilizați presiunea aerului de 0.3-0.5 MPa. Aceasta este metoda preferată pentru acrilic și PC – fără risc de interacțiune chimică sau șoc termic.
Lubrifiere cu ceață (MQL) – Excelentă, dar utilizați cu prudență
O ceață foarte fină de lichid de răcire solubil în apă îmbunătățește finisajul suprafeței pe unele materiale plastice și prelungește dramatic durata de viață a sculei. Cu toate acestea: (1) Unele materiale plastice (PC, ABS) se pot fisura din cauza anumitor chimii ale lichidului de răcire – testați pe deșeuri mai întâi, (2) Ceața trebuie să fie cu adevărat fină – picături, nu un spray, (3) Nu utilizați niciodată ceață pe nailon – absoarbe apă și se umflă.
Lichid de răcire înundare – NOT recomandat pentru materiale plastice
Lichidul de răcire înundare este exagerat pentru materiale plastice și introduce probleme: șoc termic (lichid de răcire rece pe plastic fierbinte = fisurare), absorbție și umflare a materialului, și contaminarea piesei de prelucrat. Rezervați lichidul de răcire înundare pentru metale. Pentru parametrii de tăiere optimizați pentru metale neferoase, consultați ghidul de prelucrare a aluminiului și alamei . Pentru materiale plastice, dacă aerul și ceața nu sunt suficiente, parametrii de tăiere trebuie ajustați, nu mai mult lichid de răcire.
Ghid de selecție a sculelor pentru materiale plastice
Geometria corectă a sculei este la fel de importantă ca și parametrii corecți. Aceste patru caracteristici ale sculei separă sculele pentru tăierea materialelor plastice de sculele de uz general.
Geometrie cu o singură canelură (canelură O)
Spațiu maxim de evacuare a așchiilor. O singură muchie tăietoare generează jumătate din căldura unei caneluri 2 la același RPM. Canelura largă deschisă previne înghesuirea și re-tăierea așchiilor.
Potrivit pentru: Toate materialele plastice – aceasta este alegerea implicită pentru frezarea CNC a termoplastelor.
Suprafață canelată lustruită
O canelură lustruită în oglindă reduce frecarea dintre așchie și sculă. Așchiile alunecă afară în loc să se lipească. Esențial pentru materialele care devin lipicioase atunci când sunt încălzite (PC, ABS, acrilic).
Potrivit pentru: Policarbonat, ABS și orice material care prezintă aderență a așchiilor pe sculele standard.
Direcție spirală ascendentă
Sculele cu tăiere ascendentă trag așchiile în sus, departe de suprafața materialului. Acest lucru previne re-tăierea și re-încălzirea așchiilor. Sculele cu tăiere descendentă împing așchiile în tăietură și sunt de obicei o alegere slabă pentru materiale plastice, cu excepția cazului în care o cerință specifică de finisare a muchiei justifică testarea.
Potrivit pentru: Toate materialele plastice – tăierea ascendentă este standardul pentru evacuarea așchiilor. Utilizați o spirală de compresie (sus/jos) numai pentru materiale laminate sau când atât marginile superioare, cât și cele inferioare trebuie să fie fără așchii.
Muchie tăietoare ascuțită (fără șlefuire de degroșare)
Sculele pentru metal au adesea o ușoară șlefuire a muchiei pentru a crește rezistența. Pentru materiale plastice, muchia trebuie să fie cât mai ascuțită posibil – o muchie șlefuită împinge materialul în lateral în loc să îl taie, generând căldură excesivă.
Potrivit pentru: Toate materialele plastice. Specificați „muchie ascuțită” sau „pentru materiale plastice” atunci când comandați scule personalizate. Inspectați muchiile sub mărire – orice rotunjire vizibilă înseamnă că scula este tocită.
Care configurații de fus ATC se potrivesc cel mai bine pentru frezarea materialelor plastice
Pentru atelierele cu materiale mixte care au nevoie de schimbare practică automată a sculei, Fus Model A BT30 3.5 kW ATC acoperă materiale plastice, lemn și aluminiu ușor pe un router cu un corp de fus de 100 mm.
Pentru cumpărătorii de materiale plastice de precizie care prioritizează finisajul muchiei, controlul bătăii și repetabilitatea la treceri de finisare de mare viteză, Fus Model C HSK40E 3.5 kW ATC este platforma potrivită.
Prelucrarea materialelor plastice FAQ
De ce funcționează o sculă cu o singură canelură mai bine decât una cu 2 caneluri pentru materiale plastice?
O sculă cu o singură canelură are o singură muchie tăietoare și un canal mare de evacuare a așchiilor. La 24000 RPM, muchia tăietoare contactează materialul de 400 ori pe secundă. O sculă cu 2 caneluri contactează de 800 ori pe secundă – jumătate din sarcina așchiei per dinte, dublu căldura prin frecare. Designul cu o singură canelură oferă fiecărei așchii mai mult timp pentru a se forma și mai mult spațiu pentru a fi evacuată, transportând căldura departe de zona de tăiere. Pentru materiale plastice, evacuarea așchiilor înseamnă gestionarea căldurii.
Ce se întâmplă dacă mașina mea nu poate atinge vitezele de avans recomandate?
Dacă viteza maximă de avans a routerului dumneavoastră CNC este limitată (de ex., 2000 mm/min), reduceți turația arborelui RPM proporțional pentru a menține sarcina țintă a așchiei. Exemplu: pentru acrilic cu o sculă cu o singură canelură la o sarcină a așchiei de 0.08 mm, în loc de 24000 RPM la 1920 mm/min, utilizați 12000 RPM la 960 mm/min. Rata de îndepărtare a materialului este mai mică, dar calitatea tăieturii va fi mult mai bună decât rularea 24000 RPM la o viteză de avans insuficientă.
Cum știu dacă topesc plasticul sau doar obțin o tăietură aspră?
Topirea produce: (1) o creastă topită vizibilă sau bavură de-a lungul marginii superioare a tăieturii, (2) plastic topit pe muchiile tăietoare ale sculei (inspectați după tăiere), (3) o suprafață lucioasă, resolidificată în interiorul șanțului de tăiere și (4) un miros dulce sau acru (arsura acrilicului are un miros distinct). O tăietură aspră dar netopită are un aspect mat sau înghețat cu urme vizibile ale sculei – aceasta indică vibrații sau excentricitate, nu topire.