Чому пластики плавляться на CNC-фрезері – три основні причини
Плавлення пластику зазвичай пояснюється кількома практичними причинами. Це передбачуваний результат однієї або кількох з цих трьох основних причин. Визначте, яка з них стосується вашого налаштування, перш ніж регулювати параметри.
1. RPM занадто високі, подача занадто низька
Це поширена причина плавлення. Коли шпиндель обертається зі швидкістю 24000 RPM, але подача повільна (наприклад, 1000 mm/хв з інструментом з 2-різцевою фрезою), подача на зуб становить лише 0.021 mm. Ріжуча кромка треться об пластик, а не утворює чисту стружку, тому тепло тертя залишається біля різу, а не виходить зі стружкою.
Рішення: Збільште подачу, щоб досягти подачі на зуб 0.05-0.15 мм для акрилу, 0.08-0.20 мм для полікарбонату. Якщо ваш верстат не може забезпечити достатню подачу, зменшіть RPM шпинделя.
2. Неправильна геометрія різака – використання багаторізцевих кінцевих фрез для металу
4-різцева кінцева фреза, призначена для алюмінію, має неглибокі канавки з мінімальним простором для виведення стружки. У пластику стружка набивається в ці неглибокі канавки, сплавляється від тепла і приварюється до різака. Інструмент перетворюється на циліндр, що нагрівається тертям і обертається в розплавленому пластику.
Рішення: Використовуйте однорізцеві (O-образні) фрези зі спіральним підйомом, призначені спеціально для пластику. Одна велика канавка забезпечує максимальний простір для виведення стружки та найкоротший час контакту між ріжучою кромкою та матеріалом.
3. Тупі ріжучі кромки
Тупий різак потребує більшої сили для зрізання пластику. Додаткова сила безпосередньо перетворюється на тепло. Пластик плавиться на ріжучій кромці, забруднює канавку та прискорює процес затуплення в замкнутому циклі.
Рішення: Замінюйте або заточуйте різаки за перших ознак підвищеного шуму різання, неякісної кромки або прилипання матеріалу до інструменту. Для акрилу твердосплавні інструменти зазвичай витримують 50-100 годин різання, перш ніж значно погіршиться якість крайки.
Формула подачі на зуб: одне рівняння, яке запобігає плавленню
Навантаження на різальну кромку – товщина матеріалу, що видаляється кожним різальним краєм за один оберт – є найважливішим параметром в обробці пластику. Занадто низьке – інструмент треться. Занадто високе – інструмент ламається. У золотій середині край ріже чисто, а стружка відводить тепло.
Навантаження на кромку (мм/зуб) = Швидкість подачі (мм/хв) / (RPM x Кількість зубів)
Приклад: 24000 RPM, інструмент на 2 зуби, подача 3000 mm/хв дає навантаження 3000 / (24000 x 2) = 0.0625 mm/зуб. Це прийнятно для акрилу. При подачі 1000 mm/хв навантаження становить 1000 / (24000 x 2) = 0.021 mm/зуб – занадто низьке, призведе до плавлення.
Цільові діапазони навантаження на кромку за типом пластику
| Матеріал | Діапазон навантаження на кромку |
|---|---|
| Акрил (PMMA) | 0.05-0.12 мм/зуб |
| Полікарбонат (PC) | 0.08-0.18 мм/зуб |
| HDPE / PP | 0.10-0.25 мм/зуб |
| ABS | 0.06-0.15 мм/зуб |
| POM (Delrin) | 0.08-0.20 мм/зуб |
| Нейлон (PA6) | 0.08-0.18 мм/зуб |
Рекомендовані параметри швидкості та подачі за матеріалом
Вихідні параметри для однозубого твердосплавного інструменту діаметром 6 mm. Регулюйте швидкість подачі +/-20% залежно від жорсткості вашого верстата та спостережуваного утворення стружки. Усі значення припускають однозубий інструмент з висхідною стружкою, якщо не зазначено інше.
| Матеріал | RPM | Подача | DOC | Навантаження на зуб | Інструмент | Примітки |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Акрил (PMMA) – литий | 18000-24000 | 2500-4500 мм/хв | 2-4 мм | 0.05-0.12 мм | Карбід однорізцевий із виштовхуванням вгору | Литий акрил ріжеться чистіше, ніж екструдований. Зменште RPM на 20% для екструдованого акрилу – він пом’якшується при нижчій температурі. |
| Полікарбонат (PC) | 14000-18000 | 2000-3500 мм/хв | 1.5-3 mm | 0.08-0.18 мм | Однорізцевий із виштовхуванням вгору, полірована канавка | ПК (полікарбонат) міцніший і більш термостійкий, ніж акрил, але дає ниткоподібну стружку. Поліровані канавки зменшують прилипання стружки. NOT використовуйте охолоджувальну рідину – ПК схильний до утворення тріщин під напругою від деяких охолоджувачів. |
| HDPE (поліетилен високої щільності) | 12000-18000 | 3000-5000 мм/хв | 3-6 мм | 0.10-0.25 мм | Однорізцевий із виштовхуванням вгору або 2-різцевий прямий | HDPE є більш лояльним – він пом’якшується, але зазвичай більш прощає помилки, ніж акрил чи полікарбонат. Можливі вищі швидкості подачі та глибші різи. Основне занепокоєння – евакуація стружки. |
| ABS | 14000-18000 | 2000-3500 мм/хв | 1.5-3 mm | 0.06-0.15 мм | Однорізцевий із виштовхуванням вгору | ABS плавиться при ~200 °C. Тримайте навантаження на зуб вище 0.06 mm/на зуб. Якщо якість краю погана, спробуйте охолодження стисненим повітрям, спрямованим у зону різання. |
| POM (Delrin / Acetal) | 12000-18000 | 2500-4000 мм/хв | 2-5 мм | 0.08-0.20 мм | Однозуба або 2-зуба фреза з верхнім різанням | POM обробляється чудово гострими інструментами. Стружка виходить чистою і легко видаляється. Уникайте надмірних RPM – POM пом’якшується при ~165 °C. |
| Нейлон (PA6) | 12000-16000 | 2000-3500 мм/хв | 2-4 мм | 0.08-0.18 мм | Однозуба фреза з верхнім різанням, полірована | Нейлон гігроскопічний – волога в матеріалі перетворюється на пару на ріжучій кромці, спричиняючи шорсткі поверхні. Перед обробкою по можливості висушіть матеріал. |
Стратегії охолодження для обробки пластику
Охолодження для пластику відрізняється від металу. Першочергова мета – видалення стружки, контроль температури – другорядна. Заливне охолодження створює більше проблем, ніж вирішує.
Струмінь стисненого повітря – добре для більшості пластиків
Спрямуйте сфокусоване сопло повітря на інтерфейс інструмент-матеріал. Повітря видаляє стружку із зони різання (стружка забирає тепло) та забезпечує деяке конвекційне охолодження. Використовуйте тиск повітря 0.3-0.5 MPa. Це переважний метод для акрилу та ПК – немає ризику хімічної взаємодії або теплового удару.
Масляний туман (MQL) – відмінно, але використовуйте з обережністю
Дуже дрібний туман водорозчинної охолоджуючої рідини покращує якість поверхні на деяких пластиках і значно подовжує термін служби інструменту. Однак: (1) Деякі пластики (ПК, ABS) можуть розтріскуватися через напруження від певних хімічних складів охолоджуючої рідини – спочатку протестуйте на відходах, (2) Туман має бути справді дрібним – краплі, а не розпилення, (3) Ніколи не використовуйте туман на нейлоні – він поглинає воду і набухає.
Заливне охолодження – NOT рекомендовано для пластику
Заливне охолодження є надмірним для пластику і створює проблеми: тепловий удар (холодна охолоджувальна рідина на гарячому пластику = розтріскування), поглинання матеріалу та набухання, а також забруднення заготовки. Залишіть заливне охолодження для металів. Для параметрів різання, оптимізованих для кольорових металів, дивіться наш посібник з обробки алюмінію та латуні . Для пластику, якщо повітря та туману недостатньо, необхідно скоригувати параметри різання, а не додавати більше охолоджувальної рідини.
Посібник з вибору інструменту для пластику
Правильна геометрія інструменту настільки ж важлива, як і правильні параметри. Ці чотири характеристики інструменту відрізняють інструменти для різання пластику від інструментів загального призначення.
Геометрія з однією канавкою (O-канавка)
Максимальний простір для видалення стружки. Одна ріжуча кромка генерує вдвічі менше тепла, ніж канавка з 2 кромками при тій самій RPM. Велика відкрита канавка запобігає накопиченню стружки та повторному різанню.
Найкраще підходить для: Усі пластики – це стандартний вибір для CNC фрезерування термопластів.
Полірована поверхня канавки
Дзеркально полірована канавка зменшує тертя між стружкою та інструментом. Стружка вислизає, а не прилипає. Важливо для матеріалів, які стають липкими при нагріванні (PC, ABS, акрил).
Найкраще підходить для: Полікарбонат, ABS та будь-який матеріал, який демонструє адгезію стружки на стандартних інструментах.
Напрямок спіралі вгору (upcut)
Інструменти з нарізкою вгору витягують стружку вгору з різу, подалі від поверхні матеріалу. Це запобігає повторному різанню та нагріванню стружки. Інструменти з нарізкою вниз штовхають стружку в різ і зазвичай є поганим вибором для пластику, якщо лише певна вимога до якості кромки не виправдовує тестування.
Найкраще підходить для: Усі пластики – нарізка вгору є стандартом для видалення стружки. Використовуйте компресійну (вгору/вниз) спіраль лише для ламінованих матеріалів або коли обидві верхня та нижня кромки повинні бути без стружки.
Гостра ріжуча кромка (без притуплення)
Інструменти для металу часто мають невелике притуплення кромки для підвищення міцності. Для пластику кромка повинна бути якомога гострішою – притуплена кромка відштовхує матеріал, а не зрізає його, генеруючи надлишкове тепло.
Найкраще підходить для: Усі пластики. Вказуйте «гостра кромка» або «для пластику» при замовленні індивідуальних інструментів. Перевіряйте кромки під збільшенням – будь-яке видиме заокруглення означає, що інструмент затуплений.
Які конфігурації ATC шпинделя найкраще підходять для фрезерування пластику
Для майстерень, які працюють з різними матеріалами і потребують практичної автоматичної зміни інструменту, Модель A BT30 3.5 kW ATC Шпиндель покриває пластик, дерево та легкий алюміній на одному фрезері з корпусом шпинделя 100 mm.
Для покупців, які займаються прецизійним пластиком і надають перевагу якості кромки, контролю биття та повторюваності на високошвидкісних фінішних проходах, Модель C HSK40E 3.5 kW ATC Шпиндель є правильною платформою.
Обробка пластмас FAQ
Чому однозуба фреза працює краще, ніж 2-зуба для пластмас?
Однозубий інструмент має одну ріжучу кромку та один великий канал для видалення стружки. При 24000 RPM ріжуча кромка контактує з матеріалом 400 разів на секунду. 2-зубий інструмент контактує 800 разів на секунду — вдвічі менше навантаження стружки на зуб, вдвічі більше тепла від тертя. Конструкція з одним зубом дає кожній стружці більше часу на формування та більше простору для видалення, виносячи тепло із зони різання. Для пластмас видалення стружки — це управління теплом.
Що робити, якщо мій верстат не може досягти рекомендованих швидкостей подачі?
Якщо максимальна швидкість подачі вашого CNC фрезера обмежена (напр., 2000 mm/хв), зменшіть оберти шпинделя RPM пропорційно, щоб підтримувати цільове навантаження стружки. Приклад: для акрилу однозубим інструментом при навантаженні стружки 0.08 mm, замість 24000 RPM при 1920 mm/хв, використовуйте 12000 RPM при 960 mm/хв. Швидкість знімання матеріалу нижча, але якість різання буде набагато кращою, ніж при роботі 24000 RPM з недостатньою швидкістю подачі.
Як зрозуміти, чи я плавлю пластик, чи просто отримую грубий різ?
Плавлення призводить до: (1) видимої оплавленої гребені або задирки вздовж верхньої кромки різу, (2) пластику, приплавленого до ріжучих кромок інструменту (оглянути після різання), (3) глянцевої, повторно затверділої поверхні всередині канавки різу, та (4) солодкуватого або різкого запаху (горілий акрил має характерний запах). Грубий, але неоплавлений різ має матовий або тьмяний вигляд з видимими слідами інструменту – це вказує на вібрацію або биття, а не на плавлення.