ทำไมพลาสติกถึงละลายบนเครื่องกัด CNC – สามสาเหตุหลัก
การละลายของพลาสติกมักมีสาเหตุที่สามารถตรวจสอบได้จากสาเหตุในทางปฏิบัติไม่กี่ประการ เป็นผลที่คาดการณ์ได้จากหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งในสามสาเหตุหลักนี้ ระบุว่าสาเหตุใดที่เกี่ยวข้องกับการตั้งค่าของคุณก่อนปรับพารามิเตอร์
1. RPM สูงเกินไป อัตราป้อนต่ำเกินไป
นี่เป็นสาเหตุทั่วไป เมื่อแกนหมุนหมุนที่ความเร็ว 24000 RPM แต่อัตราป้อนช้า (เช่น 1000 mm/นาที ด้วยดอกกัด 2-ฟัน) ปริมาณเศษตัดจะอยู่ที่เพียง 0.021 mm ต่อฟัน คมตัดจะถูกับพลาสติกแทนที่จะเกิดการตัดเป็นชิ้นที่สะอาด ความร้อนจากแรงเสียดทานจึงยังคงอยู่ใกล้รอยตัดแทนที่จะออกไปกับเศษตัด
วิธีแก้ไข: เพิ่มอัตราป้อนเพื่อให้ได้ปริมาณเศษตัด 0.05-0.15 มม. ต่อฟันสำหรับอะคริลิก, 0.08-0.20 มม. สำหรับโพลีคาร์บอเนต หากเครื่องของคุณไม่สามารถให้อัตราป้อนที่เพียงพอ ให้ลด RPM ของแกนหมุนแทน
2. รูปทรงดอกกัดไม่ถูกต้อง – การใช้ดอกกัดหลายฟันสำหรับตัดโลหะ
ดอกกัด 4-ฟันที่ออกแบบมาสำหรับอลูมิเนียมมีร่องตื้นและพื้นที่ระบายเศษตัดน้อยที่สุด ในพลาสติก เศษตัดจะอัดแน่นในร่องตื้นเหล่านี้ หลอมรวมกันจากความร้อนและเชื่อมติดกับดอกกัด เครื่องมือจะกลายเป็นทรงกระบอกที่ถูกความร้อนเสียดสีหมุนอยู่ในพลาสติกหลอมละลาย
วิธีแก้ไข: ใช้ดอกกัดแบบฟันเดียว (O-flute) แบบขึ้นที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับพลาสติก ร่องฟันเดี่ยวขนาดใหญ่ให้พื้นที่ระบายเศษตัดสูงสุดและเวลาสัมผัสระหว่างคมตัดกับวัสดุสั้นที่สุด
3. คมตัดทื่อ
ดอกกัดทื่อต้องใช้แรงมากขึ้นในการเฉือนพลาสติก แรงที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนเป็นความร้อนโดยตรง พลาสติกละลายที่คมตัด ปนเปื้อนร่องดอก และเร่งกระบวนการทื่อในวงจรป้อนกลับ
วิธีแก้ไข: เปลี่ยนหรือลับดอกกัดเมื่อมีสัญญาณแรกของเสียงตัดที่เพิ่มขึ้น คุณภาพขอบไม่เรียบ หรือวัสดุติดกับเครื่องมือ สำหรับอะคริลิก ดอกกัดคาร์ไบด์มักใช้งานได้ประมาณ 50-100 ชั่วโมงก่อนที่คมตัดจะเสื่อมลงอย่างมีนัยสำคัญ
สูตรปริมาณเศษตัด: สมการเดียวที่ป้องกันการละลาย
ค่าชิปโหลด – ความหนาของวัสดุที่คมตัดแต่ละครั้งตัดออกในหนึ่งรอบการหมุน – เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการตัดเฉือนพลาสติก หากต่ำเกินไป เครื่องมือจะเสียดสี หากสูงเกินไป เครื่องมือจะหัก ในจุดที่เหมาะสม ขอบคมจะตัดได้อย่างสะอาดและเศษวัสดุจะนำพาความร้อนออกไป
ค่าชิปโหลด (มม./ฟัน) = อัตราป้อน (มม./นาที) / (RPM × จำนวนฟัน)
ตัวอย่าง: 24000 RPM, 2-ฟัน เครื่องมือ, 3000 mm/นาที อัตราป้อน ให้ค่าชิปโหลด 3000 / (24000 × 2) = 0.0625 mm/ฟัน ซึ่งเป็นค่าที่ยอมรับได้สำหรับอะคริลิก ที่ 1000 mm/นาที ค่าชิปโหลดคือ 1000 / (24000 × 2) = 0.021 mm/ฟัน – ต่ำเกินไป จะทำให้ละลาย
ช่วงค่าชิปโหลดเป้าหมายตามประเภทพลาสติก
| วัสดุ | ช่วงค่าชิปโหลด |
|---|---|
| อะคริลิก (PMMA) | 0.05-0.12 มม./ฟัน |
| โพลีคาร์บอเนต (PC) | 0.08-0.18 มม./ฟัน |
| HDPE / PP | 0.10-0.25 มม./ฟัน |
| ABS | 0.06-0.15 มม./ฟัน |
| POM (เดลริน) | 0.08-0.20 มม./ฟัน |
| ไนลอน (PA6) | 0.08-0.18 มม./ฟัน |
พารามิเตอร์ความเร็วและอัตราป้อนที่แนะนำตามวัสดุ
พารามิเตอร์ตั้งต้นสำหรับเครื่องมือคาร์ไบด์ฟันเดี่ยวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 mm ปรับอัตราป้อน ±20% ตามความแข็งแกร่งของเครื่องจักรและการก่อตัวของเศษที่สังเกตได้ ค่าทั้งหมดสมมติว่าใช้เครื่องมือแบบ upcut ฟันเดี่ยว เว้นแต่ระบุไว้
| วัสดุ | RPM | อัตราป้อน | DOC | น้ำหนักเศษวัสดุ | เครื่องมือ | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| อะคริลิก (PMMA) – แบบหล่อ | 18000-24000 | 2500-4500 มม./นาที | 2-4 มม. | 0.05-0.12 มม. | คาร์ไบด์เกลียวเดียวแบบตัดขึ้น | อะคริลิกแบบหล่อตัดได้สะอาดกว่าแบบอัดรีด ลด RPM 20% สำหรับอะคริลิกแบบอัดรีด – จะอ่อนตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า |
| โพลีคาร์บอเนต (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 มม./นาที | 1.5-3 mm | 0.08-0.18 มม. | เกลียวเดียวแบบตัดขึ้น, ร่องขัดเงา | PC แข็งแรงและทนความร้อนมากกว่าอะคริลิก แต่ผลิตเศษเป็นเส้น ร่องขัดเงาช่วยลดการยึดติดของเศษ ห้ามใช้สารหล่อเย็น – PC ไวต่อการแตกร้าวจากความเครียดจากสารหล่อเย็นบางชนิด |
| HDPE (โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง) | 12000-18000 | 3000-5000 มม./นาที | 3-6 มม. | 0.10-0.25 มม. | เกลียวเดียวแบบตัดขึ้นหรือตรงแบบ2เกลียว | HDPE ให้อภัยได้ – มันอ่อนตัวแต่โดยทั่วไปแล้วให้อภัยมากกว่าอะคริลิกหรือโพลีคาร์บอเนต อัตราป้อนที่สูงขึ้นและการตัดลึกขึ้นทำได้ การกำจัดเศษเป็นข้อกังวลหลัก |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 มม./นาที | 1.5-3 mm | 0.06-0.15 มม. | เกลียวเดียวแบบตัดขึ้น | ABS ละลายที่ประมาณ 200 °C รักษาระยะกินเศษ (chip load) ให้สูงกว่า 0.06 mm/ฟัน หากคุณภาพขอบไม่ดี ให้ลองใช้ลมอัดระบายความร้อนที่บริเวณตัด |
| POM (เดลริน / อะซีทัล) | 12000-18000 | 2500-4000 มม./นาที | 2-5 มม. | 0.08-0.20 มม. | ดอกกัดแบบฟันเดี่ยวหรือ 2 ฟัน แบบ upcut | POM สามารถกัดได้สวยงามด้วยคมตัดที่คม เศษที่ได้มีความกรอบและระบายออกง่าย หลีกเลี่ยง RPM ที่สูงเกินไป – POM จะอ่อนตัวที่อุณหภูมิประมาณ 165 °C |
| ไนลอน (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 มม./นาที | 2-4 มม. | 0.08-0.18 มม. | ดอกกัดแบบฟันเดี่ยว upcut ผิวขัดเงา | ไนลอนดูดความชื้น – ความชื้นในวัสดุจะกลายเป็นไอน้ำที่คมตัด ทำให้ผิวหยาบ ควรทำให้วัสดุแห้งก่อนกัดหากเป็นไปได้ |
กลยุทธ์การระบายความร้อนสำหรับการกัดพลาสติก
การระบายความร้อนสำหรับพลาสติกแตกต่างจากโลหะ จุดประสงค์หลักคือการระบายเศษก่อน การควบคุมอุณหภูมิเป็นรอง การใช้สารหล่อเย็นแบบท่วม (flood coolant) จะสร้างปัญหามากกว่าที่แก้ไข
ลมอัด – เหมาะกับพลาสติกส่วนใหญ่
กำหนดหัวฉีดลมที่โฟกัสไปยังจุดสัมผัสระหว่างเครื่องมือกับวัสดุ ลมจะช่วยกำจัดเศษออกจากบริเวณตัด (เศษจะพาความร้อนออกไป) และช่วยระบายความร้อนแบบพาความร้อน ใช้ความดันลม 0.3-0.5 MPa วิธีนี้เป็นวิธีที่แนะนำสำหรับอะคริลิกและพีซี – ไม่มีความเสี่ยงจากปฏิกิริยาเคมีหรือการช็อกทางความร้อน
การหล่อลื่นแบบละออง (MQL) – ยอดเยี่ยมแต่ต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง
ละอองละเอียดมากของสารหล่อเย็นที่ละลายน้ำได้ช่วยปรับปรุงผิวสำเร็จบนพลาสติกบางชนิดและยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม: (1) พลาสติกบางชนิด (PC, ABS) อาจแตกร้าวจากความเครียดเนื่องจากสารเคมีหล่อเย็นบางชนิด – ทดสอบกับเศษวัสดุก่อน, (2) ละอองต้องละเอียดจริงๆ – เป็นหยดน้ำ ไม่ใช่พ่น, (3) ห้ามใช้ละอองกับไนลอน – ไนลอนดูดซับน้ำและพองตัว
สารหล่อเย็นแบบท่วม – ไม่แนะนำสำหรับพลาสติก
สารหล่อเย็นแบบท่วมมากเกินไปสำหรับพลาสติกและทำให้เกิดปัญหา: การช็อกทางความร้อน (สารหล่อเย็นเย็นบนพลาสติกร้อน = แตก), การดูดซึมและการพองตัวของวัสดุ, และการปนเปื้อนของชิ้นงาน ควรสงวนสารหล่อเย็นแบบท่วมไว้สำหรับโลหะ สำหรับพารามิเตอร์การตัดที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โปรดดู คู่มือการกัดอลูมิเนียมและทองเหลือง. สำหรับพลาสติก หากลมและละอองไม่เพียงพอ จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์การตัด ไม่ใช่เพิ่มสารหล่อเย็น
คู่มือการเลือกเครื่องมือสำหรับพลาสติก
รูปทรงของเครื่องมือที่ถูกต้องมีความสำคัญพอๆ กับค่าพารามิเตอร์ที่ถูกต้อง คุณลักษณะของเครื่องมือทั้งสี่นี้แยกเครื่องมือตัดพลาสติกออกจากเครื่องมือเอนกประสงค์
รูปทรงใบมีดเดี่ยว (โอ-ฟลูท)
พื้นที่ระบายเศษวัสดุสูงสุด ใบมีดตัดหนึ่งใบสร้างความร้อนเพียงครึ่งหนึ่งของใบมีด 2 ฟลูทที่ RPM เท่ากัน ช่องฟลูทที่เปิดกว้างป้องกันการอัดแน่นของเศษวัสดุและการตัดซ้ำ
เหมาะสำหรับ: พลาสติกทั้งหมด – นี่คือตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการกัดด้วย CNC ของเทอร์โมพลาสติก
พื้นผิวฟลูทขัดเงา
ฟลูทที่ขัดเงาดุจกระจกลดแรงเสียดทานระหว่างเศษวัสดุและเครื่องมือ เศษวัสดุจะไหลออกแทนที่จะติด จำเป็นสำหรับวัสดุที่เหนียวเมื่อถูกความร้อน (PC, ABS, อะคริลิก)
เหมาะสำหรับ: โพลีคาร์บอเนต, ABS, และวัสดุใดๆ ที่มีการยึดติดของเศษวัสดุบนเครื่องมือมาตรฐาน
ทิศทางเกลียวขึ้น (Upcut)
เครื่องมือแบบ upcut ดึงเศษวัสดุขึ้นด้านบนออกจากรอยตัด ห่างจากพื้นผิววัสดุ ซึ่งป้องกันไม่ให้เศษวัสดุถูกตัดซ้ำและร้อนซ้ำ เครื่องมือแบบ downcut ดันเศษวัสดุเข้าไปในรอยตัดและโดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับพลาสติก ยกเว้นข้อกำหนดการเก็บผิวสำเร็จที่เฉพาะเจาะจงทำให้ต้องทดสอบ
เหมาะสำหรับ: พลาสติกทั้งหมด – upcut เป็นมาตรฐานสำหรับการระบายเศษวัสดุ ใช้เกลียวอัด (up/down) เฉพาะกับวัสดุเคลือบหรือเมื่อต้องการให้ขอบทั้งบนและล่างไม่มีเศษวัสดุ
คมตัดที่คม (ไม่มีการลบมุม)
เครื่องมือสำหรับโลหะมักมีการลบมุมเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของคมตัด สำหรับพลาสติก คมตัดต้องคมที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ – คมตัดที่ถูกลบมุมจะดันวัสดุแทนที่จะเฉือน ทำให้เกิดความร้อนเกิน
เหมาะสำหรับ: พลาสติกทั้งหมด ระบุ ‘คมตัดคม’ หรือ ‘สำหรับพลาสติก’ เมื่อสั่งทำเครื่องมือพิเศษ ตรวจสอบคมตัดภายใต้กำลังขยาย – การมนที่มองเห็นได้หมายถึงเครื่องมือทื่อ
การตั้งค่าแกนหมุนแบบ ATC แบบใดเหมาะที่สุดสำหรับการกัดพลาสติก
สำหรับร้านค้าที่ทำงานกับวัสดุผสมที่ต้องการการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติที่ใช้งานได้จริง รุ่น A แกนหมุน BT30 3.5 kW ATC ครอบคลุมพลาสติก ไม้ และอะลูมิเนียมน้ำหนักเบาบนเครื่องกัด CNC เครื่องเดียวด้วยตัวแกนหมุน 100 mm
สำหรับผู้ซื้อพลาสติกที่ต้องการความแม่นยำสูงซึ่งให้ความสำคัญกับผิวสำเร็จของขอบ การควบคุมการเยื้องศูนย์ และความสามารถในการทำซ้ำในการผ่านการเก็บผิวสำเร็จความเร็วสูง รุ่น C แกนหมุน HSK40E 3.5 kW ATC เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสม
การกัดพลาสติก FAQ
ทำไมดอกสว่านแบบใบเดี่ยวถึงทำงานได้ดีกว่าดอกสว่านแบบ 2 ใบสำหรับพลาสติก?
เครื่องมือแบบใบเดี่ยวมีคมตัดหนึ่งคมและช่องระบายเศษชิปขนาดใหญ่หนึ่งช่อง ที่ความเร็ว 24000 RPM คมตัดจะสัมผัสกับวัสดุ 400 ครั้งต่อวินาที เครื่องมือแบบ 2 ใบจะสัมผัส 800 ครั้งต่อวินาที – ครึ่งหนึ่งของภาระเศษชิปต่อฟัน ความร้อนจากแรงเสียดทานสองเท่า การออกแบบใบเดี่ยวช่วยให้เศษชิปมีเวลามากขึ้นในการก่อตัวและมีพื้นที่มากขึ้นในการระบายออก นำความร้อนออกจากบริเวณตัด สำหรับพลาสติก การระบายเศษชิปคือการจัดการความร้อน
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเครื่องจักรของฉันไม่สามารถทำอัตราป้อนที่แนะนำได้?
หากอัตราป้อนสูงสุดของเครื่องกัด CNC ของคุณมีจำกัด (เช่น 2000 mm/นาที) ให้ลดความเร็วแกนหมุน RPM ตามสัดส่วนเพื่อรักษาภาระเศษชิปเป้าหมาย ตัวอย่าง: สำหรับอะคริลิกด้วยดอกสว่านแบบใบเดี่ยวที่ภาระเศษชิป 0.08 mm แทนที่จะใช้ 24000 RPM ที่ 1920 mm/นาที ให้ใช้ 12000 RPM ที่ 960 mm/นาที อัตราการขจัดวัสดุจะต่ำกว่า แต่คุณภาพการตัดจะดีกว่าการใช้ 24000 RPM ที่อัตราป้อนไม่เพียงพอ
ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าฉันกำลังหลอมพลาสติกหรือแค่ได้รอยตัดที่หยาบ?
การหลอมละลายทำให้เกิด: (1) สันหรือเสี้ยนที่หลอมละลายมองเห็นได้ตามขอบด้านบนของรอยตัด, (2) พลาสติกติดที่คมตัดของเครื่องมือ (ตรวจสอบหลังจากตัด), (3) พื้นผิวที่เรียบและแข็งตัวใหม่ภายในร่องตัด, และ (4) กลิ่นหวานหรือฉุน (การเผาอะคริลิกมีกลิ่นเฉพาะ) การตัดที่หยาบแต่ไม่หลอมละลายจะมีลักษณะเป็นฝ้าด้านหรือด้านพร้อมรอยเครื่องมือที่มองเห็นได้ – บ่งชี้ถึงการสั่นสะเทือนหรือการหมุนเยื้องศูนย์ ไม่ใช่การหลอมละลาย