Zakaj se plastika topi na CNC rezkalniku – trije osnovni vzroki
Taljenje plastike je običajno mogoče pripisati nekaj praktičnim vzrokom. To je predvidljiv rezultat enega ali več teh treh osnovnih vzrokov. Ugotovite, kateri velja za vašo nastavitev, preden prilagodite parametre.
1. RPM previsoko, hitrost podajanja prenizka
To je pogost vzrok taljenja. Ko se vreteno vrti pri 24000 RPM, je hitrost podajanja pa počasna (na primer 1000 mm/min z orodjem z 2 rezlama), je obremenitev na zob le 0.021 mm na zob. Rezilo drse ob plastiki namesto da bi tvorilo čist odvzem, zato toplota trenja ostane blizu reza namesto da bi odšla z odvzemom.
Popravek: Povečajte hitrost podajanja, da dosežete obremenitev na zob 0.05-0.15 mm na zob pri akrilu, 0.08-0.20 mm pri polikarbonatu. Če vaš stroj ne več doseči zadostne hitrosti podajanja, zmanjšajte vreteno RPM namesto tega.
2. Napačna geometrija rezala – uporaba večreznih končnih frez za rezanje kovin
Končna freza z 4 rezlami, zasnovana za aluminij, ima plitve reze z minimalnim prostorom za odvod odvzemov. Pri plastiki se odvzemi nabijejo v te plitve reze, se od toplote stopijo skupaj in se zvarijo na rezalo. Orodje postane valj, segret od trenja, ki se vrti v staljeni plastiki.
Popravek: Uporabite enorezne (O-flute) spiralne freze z navzgor rezanjem, zasnovane posebej za plastiko. En sam velik rez zagotavlja največji prostor za odvod odvzemov in najkrajši čas stika med rezilom in materialom.
3. Topa rezila
Topo rezalo zahteva več sile za striženje plastike. Dodatna sila se neposredno pretvori v toploto. Plastika se stopi pri rezilu, kontaminira rez in pospeši proces topnenja v povratni zanki.
Popravek: Zamenjajte ali naoštite rezala ob prvem znaku povečanega hrupa pri rezanju, nejasne kakovosti robov ali oprednapetosta materiala na orodju. Pri akrilu karbidna orodja običajno zdržijo 50-100 ur časa rezanja, preden pride do pomembne degradacije roba.
Formula obremenitve na zob: enačba, ki preprečuje taljenje
Obremenitev na zob – debelina materiala, ki ga odstrani vsak rezni rob na vrtljaj – je najpomembnejši parameter pri obdelavi plastike. Če je prenizka, orodje drsi. Če je previsoka, se orodje zlomi. V idealnem območju rezni rob čisto reže, odvzem pa odvaja toploto.
Obremenitev na zob (mm/zob) = Hitrost podajanja (mm/min) / (RPM x Število rezil)
Primer: 24000 RPM, orodje z 2 rezili, podajanje 3000 mm/min daje obremenitev na zob 3000 / (24000 x 2) = 0.0625 mm/zob. To je sprejemljivo za akril. Pri 1000 mm/min je obremenitev na zob 1000 / (24000 x 2) = 0.021 mm/zob – prenizka, bo stalilo.
Ciljni razponi obremenitve na zob glede na vrsto plastike
| Material | Razpon obremenitve na zob |
|---|---|
| Akril (PMMA) | 0.05-0.12 mm/zob |
| Polikarbonat (PC) | 0.08-0.18 mm/zob |
| HDPE / PP | 0.10-0.25 mm/zob |
| ABS | 0.06-0.15 mm/zob |
| POM (Delrin) | 0.08-0.20 mm/zob |
| Najlon (PA6) | 0.08-0.18 mm/zob |
Priporočeni parametri hitrosti in podajanja glede na material
Začetni parametri za karbidna orodja 6 mm premera z enim rezilom. Prilagodite hitrost podajanja +/-20 % glede na togost vašega stroja in opaženo tvorbo odvzema. Vse vrednosti predpostavljajo orodje z enim rezilom za rezanje navzgor (upcut), razen če je drugače navedeno.
| Material | RPM | Podajanje | DOC | Obremenitev rezila | Orodje | Opombe |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Akril (PMMA) – lit | 18000-24000 | 2500-4500 mm/min | 2-4 mm | 0.05-0.12 mm | Enorezni karbidni rezkar z odvzemom navzgor | Liti akril reže čisteje kot ekstrudiran. Zmanjšajte RPM 20% za ekstrudiran akril – mehča se pri nižji temperaturi. |
| Polikarbonat (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.08-0.18 mm | Enorezni rezkar z odvzemom navzgor, polirano rezilo | PC je trši in bolj odporen proti toploti kot akril, vendar tvori nitaste odvzeme. Polirana rezila zmanjšujejo oprednapetost odvzmov. ne uporabljajte hladilne tekočine – PC je nagnjen k napetostnim razpokam zaradi nekaterih hladilnih tekočin. |
| HDPE (polietilen visoke gostote) | 12000-18000 | 3000-5000 mm/min | 3-6 mm | 0.10-0.25 mm | Enorezni z odvzemom navzgor ali 2-rezilni ravni | HDPE je odpuščajoč – mehča se, vendar je običajno bolj odpuščajoč kot akril ali polikarbonat. Višje hitrosti podajanja in globlji rezi so možni. Odstranjevanje odvzmov je glavna skrb. |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 mm/min | 1.5-3 mm | 0.06-0.15 mm | Enorezni rezkar z odvzemom navzgor | ABS se topi pri ~200 °C. Obremenitev na zob naj bo nad 0.06 mm/zob. Če je kakovost roba slaba, poskusite hlajenje s stisnjenim zrakom, usmerjenim v rezalno cono. |
| POM (Delrin / Acetal) | 12000-18000 | 2500-4000 mm/min | 2-5 mm | 0.08-0.20 mm | Enorezna ali 2-rezna upcut freza | POM se odlično obdeluje z ostrimi orodji. Strženi so čisti in se zlahka evakuirajo. Izogibajte se prekomernim RPM – POM se mehča pri ~165 °C. |
| Najlon (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 mm/min | 2-4 mm | 0.08-0.18 mm | Enorezna upcut freza, polirana | Najlon je higroskopen – vlaga v materialu se na rezalnem robu spremeni v paro, kar povzroča hrapave površine. Če je mogoče, material pred obdelavo posušite. |
Strategije hlajenja pri obdelavi plastike
Hlajenje plastike se razlikuje od hlajenja kovin. Cilj je najprej evakuacija strženov, šele nato nadzor temperature. Obilno hlajenje (flood coolant) povzroča več težav, kot jih rešuje.
Pihanje s stisnjenim zrakom – dobro za večino plastik
Usmerite fokusirano zračno šobo v stik med orodjem in materialom. Zrak odstranjuje stržene iz rezalne cone (strženi odnašajo toploto s seboj) in zagotavlja nekaj konvektivnega hlajenja. Uporabite zračni tlak 0.3-0.5 MPa. To je prednostna metoda za akril in PC – ni tveganja za kemijsko interakcijo ali toplotni šok.
Mazanje z meglo (MQL) – odlično, a ravnajte previdno
Zelo fina megla vodno topnega hladila izboljša površinsko kakovost pri nekaterih plastikah in bistveno podaljša življenjsko dobo orodja. Vendar: (1) Nekatere plastike (PC, ABS) lahko zaradi določenih kemijskih sestav hladil razpokajo zaradi napetosti – najprej preizkusite na odpadnem kosu, (2) Megla mora biti res fino – kapljice, ne pršenje, (3) Nikoli ne uporabljajte megljenja na najlonu – ta absorbira vodo in nabrekne.
Obilno hlajenje – ni priporočeno za plastike
Obilno hlajenje je odveč za plastike in povzroča težave: toplotni šok (hladno hladilo na vroči plastiki = razpoke), absorpcija materiala in nabrekanje ter kontaminacija obdelovanca. Obilno hlajenje prihranite za kovine. Za rezalne parametre, optimizirane za neželezne kovine, glejte naš vodnik za strojno obdelavo aluminija in medenine. Za plastike, če zrak in megla nista dovolj, je treba rezalne parametre prilagoditi, ne več hladila.
Vodnik za izbiro orodja za plastike
Pravilna geometrija orodja je enako pomembna kot pravilni parametri. Te štiri značilnosti orodja ločujejo orodja za rezanje plastike od orodij za splošno uporabo.
Geometrija z enim rezilom (O-flute)
Največji prostor za odvajanje čipov. Eno rezilo ustvari polovico toplote v primerjavi z 2-rezilom pri enaki RPM. Velika odprta reža preprečuje nabiranje čipov in ponovno rezanje.
Najbolje za: Vse vrste plastike — to je privzeta izbira za CNC rezkanje termoplastov.
Polirana površina reže
Zrcalno polirana reža zmanjšuje trenje med čipom in orodjem. Čipi zdrsnejo ven namesto da bi se prilepili. Bistveno za materiale, ki postanejo lepljivi ob segrevanju (PC, ABS, akril).
Najbolje za: Polikarbonat, ABS, in vsak material, ki kaže lepljenje čipov na standardnih orodjih.
Smer spirale z rezom navzgor
Orodja z rezom navzgor vlečejo čipe navzgor iz reza, stran od površine materiala. To preprečuje, da bi bili čipi ponovno rezani in segreti. Orodja z rezom navzdol potiskajo čipe v rez in so običajno slaba izbira za plastiko, razen če posebna zahteva po kakovosti roba upraviči preizkus.
Najbolje za: vse plastics – upcut je standardni za chip evacuation. Kompresijsko (gor/dol) spiralo uporabite le za laminirane materiale ali ko morata biti tako zgornji kot spodnji rob brez čipov.
Ostro rezno rob (brez honanja)
Orodja za kovino pogosto imajo rahlo honanje roba za povečanje trdnosti reznega roba. Pri plastiki mora biti rob čim bolj oster – honan rob potiska material na stran namesto da bi ga odrezal, kar ustvarja prekomerno toploto.
Najbolje za: Vse vrste plastike. Pri naročilu orodij po meri navedite “ostri rob” ali “za plastiko”. Robove preglejte pod povečavo — vsaka vidna zaobljenost pomeni, da je orodje topo.
Katere ATC nastavitve vretena najbolje ustrezajo rezkanju plastike
Za delavnice z mešanimi materiali, ki potrebujejo praktično avtomatsko menjavo orodij, je Model A BT30 3.5 kW ATC vreteno zajema plastiko, les in lahki aluminij na enem CNC rezkalniku z 100 mm telesom vretena.
Za kupce, ki kupujejo natančno plastiko in dajejo prednost kakovosti roba, nadzoru odstopanja ter ponovljivosti pri hitrih dokončevalnih potezah, je Model C HSK40E 3.5 kW ATC vreteno prava platforma.
Strojna obdelava plastike FAQ
Zakaj enorezno orodje deluje bolje kot 2-rezno za plastiko?
Enorezno orodje ima eno rezilo in en velik kanal za odvajanje odvrtin. Pri 24000 RPM se rezilo dotakne materiala 400-krat na sekundo. Orodje z 2 rezili se dotakne 800-krat na sekundo – polovična obremenitev odvrtine na zob, dvojna toplota trenja. Enorezna zasnova vsaki odvrtini omogoča več časa za oblikovanje in več prostora za odvajanje, s čimer odvaja toploto iz cone reza. Pri plastiki je odvajanje odvrtin upravljanje s toploto.
Kaj pa, če moj stroj ne več doseči priporočenih hitrosti podajanja?
Če je največja hitrost podajanja vašega CNC rezkalnika omejena (npr. 2000 mm/min), sorazmerno zmanjšajte RPM vretena, da ohranite ciljno obremenitev odvrtine. Primer: za akril z enoreznim orodjem pri obremenitvi odvrtine 0.08 mm, namesto 24000 RPM pri 1920 mm/min uporabite 12000 RPM pri 960 mm/min. Stopnja odstranjevanja materiala je nižja, vendar bo kakovost reza veliko boljša kot pri delovanju 24000 RPM pri nezadostni hitrosti podajanja.
Kako vem, ali plastiko talim ali le dobivam grob rez?
Taljenje povzroča: (1) vidno staljeno greben ali žabico ob zgornjem robu reza, (2) plastiko, zvarjeno na rezilah orodja (preglejte po rezanju), (3) sijočo, ponovno strjeno površino znotraj utora reza in (4) sladkast ali oster vonj (goreči akril ima izrazit vonj). Grob, a netaljen rez ima matirano ali mat videz z vidnimi sledovi orodja — to nakazuje vibracije ali radialni iztek vretena (radialni iztek), ne taljenje.