- Obróbka wiórowa termoplastycznych tworzyw sztucznych
W związku z szerokim zakresem dostępnych obecnie tworzyw sztucznych konstrukcyjnych i wynikającymi z tego możliwościami zastosowania, otwierają się dla konstruktorów nowe horyzonty, które dotychczas były ograniczone własnościami tworzyw standardowych . Przy produkcji wielkogabarytowych części konstrukcyjnych z poliamidów odlewanych (PA), poliacetalów (POM) lub polietylenów (PE), nie może być stosowana metoda formowania wtryskowego.
W takim przypadku obróbka wiórowa jest szczególnie zalecana przy produkcji małych i średnich partii detali z tworzyw oraz pozwala uzyskać wyroby o bardzo wąskich tolerancjach wymiarowych.
Do produkcji jakościowych, wysokogatunkowych wyrobów z tworzyw, przy wyborze maszyn i narzędzi do obróbki muszą zostać uwzględnione specyficzne właściwości tychże tworzyw.- Obrabiarki/ narzędzia do obrabiania
Przy obróbce wiórowej nie ma potrzeby stosowania specjalnych maszyn lub specjalnych procesów technologicznych i mogą zostać stosowane maszyny do obróbki drewna lub metalu z narzędziami z HSS (stal szybkotnąca o podwyższonej wydajności skrawania) albo narzędziami z węglików spiekanych. Również do cięcia tworzyw sztucznych piłą tarczową zaleca się zastosowanie piły z węglikami spiekanymi o ściśle określonym kącie natarcia zęba.Specyficzną grupę stanowią tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym. Obróbka przy pomocy narzędzi z węglików spiekanych jest w prawdzie możliwa, jednakże na skutek krótkiego okres trwałości narzędzia może okazać się nieekonomiczna. Dlatego korzystne jest zastosowanie narzędzi z uzbrojonego diamentu, które w prawdzie są znacząco droższe niż tradycyjne narzędzia, ale mają znacznie dłuższy okres trwałości. - Obróbka i mocowanie przedmiotów obrabianych
Tworzywa sztuczne w porównaniu z metalami mają niewielką przewodność cieplną, jak również niski E-Moduł sprężystości (Young’a).. W trakcie nieodpowiedniej obróbki może dojść do silnego nagrzania tworzywa, a co za tym idzie do jego deformacji termicznej. Wysokie naciski przy obróbce wiórowej oraz tępe narzędzia mogą również doprowadzić do odkształcenia przedmiotu obrabianego.
Konsekwencją tego są odchyłki wymiaru, kształtu i formy ponad dopuszczalne granice tolerancji a nawet całkowite odkształcenie i wręcz zniszczenie obrabianego tworzywa.Podstawowe uwagi i zalecenia przy obróbce tworzyw konstrukcyjnych są następujące:- prędkość cięcia powinna być w miarę wysoka
- należy zagwarantować optymalne odprowadzenie wiórów
- zastosowane narzędzia muszą charakteryzować się ostro wyszlifowanymi krawędziami tnącymi.
- tępe krawędzie tnące mogą doprowadzić do silnego nagrzania i deformacji obrabianego detalu
- w skutek silnych nacisków przy obróbce wiórowej powstają odkształcenia przedmiotu obrabianego i odciski uchwytu do mocowania przedmiotów obrabianych
- przedmiot obrabiany z tworzywa ze względu na swoją niewielką sztywność powinien zostać możliwie płasko umocowany na stole maszyny
- nienaganne, bardzo gładkie powierzchnie można uzyskać tylko na maszynach, których praca pozbawiona jest drgań,wibracji.
- Chłodzenie podczas obróbki
Chłodzenie podczas obróbki nie jest w zasadzie koniecznie potrzebne. Jeżeli chłodzenie jest wymagane to zaleca się stosowanie sprężonego powietrza. Korzystnym jest aby obok efektu chłodzenia równocześnie zapewnione było usuwanie wiórów tak aby uniknąć ich obecności na narzędziach skrawających. Zwykłej jakości emulsje wiertnicze mogą również być stosowane do chłodzenia i są szczególnie zalecane przy wierceniu głębokich otworów i do gwintowania, co umożliwia uzyskanie większych posuwów oraz pozawala skrócić czas pracy maszyny. Przy zastosowaniu tych emulsji należy zwrócić uwagę, aby po obróbce resztki emulsji zostały usunięte.
- Obrabiarki/ narzędzia do obrabiania
- Parametry dla poszczególnych procesów obróbczych.
- Cięcie
Tworzywa mogą być cięte za pomocy piły tarczowej, taśmowej.
Wybór rodzaju piły jest uzależniony od postaci elementu ciętego.
Użycie piły taśmowej jest korzystne przy cięciu prętów i rur, należy przy tym zwrócić uwagę na właściwe odprowadzenie ciepła powstającego w brzeszczocie piły oraz na wystarczające rozwarcie zębów piły, aby zapobiec jej zakleszczeniu się.
Piły tarczowe są godne polecenia przy cięciu płyt i bloków z prostymi krawędziami. Należy przy tym zwrócić uwagę na odpowiedni przesuw oraz odprowadzenie wiórów, tak aby nie doszło do zakleszczenia się tarczy piły, jak również przegrzania się tworzywa.Tabela 1. Geometria zębów piły i parametry cięcia.PA, PE, POM, PET, PVDF, PVC piła taśmowa piła tarczowa α kąt przyłożenia 30 - 40 10 -15 γ kąt natarcia 0 - 8 0 - 10 v prędkość skrawania m/min. 200 - 1000 1000 - 3500 t liczba (ilość) zębów 3 - 5 24 - 80 - Frezowanie
Obróbka frezowania tworzyw na standardowym centrum obróbczym nie powinna stwarzać żadnych problemów.
Przy wysokich prędkościach skrawania i przy średnich przesuwach można osiągnąć wysoką wydajność skrawania, a równocześnie dobrą jakość powierzchni i dokładność.
Zaleca się stosowanie geometrii narzędzi dla frezowania podanych w tabeli 2.
Tabela 2. Geometria ostrza narzędzi i parametry frezowania.PA, PE PTFE POM, PET, PVDF, PVC α kąt przyłożenia 5 - 15 10 -15 5 - 10 γ kąt natarcia 0 - 15 15 - 20 0 - 10 v prędkość skrawania m/min. do 1000 do 600 do 1000 s2 przesuw / ząb do 0,5 do 0,5 do 0,5 Kąt pochylenia wzniosu linii śrubowej 0 - 40 0 - 40 0 - 40 - Toczenie
Z uwagi na fakt, że przy toczeniu większości tworzyw powstają wióry wstążkowe (płynące), należy zapewnić ich bardzo dobre odprowadzenie, ponieważ w przeciwnym razie mogą one obracać się z częścią toczoną zakłócając pracę tokarki.
Poza tym ze względu na niewielką sztywność tworzywa przy dłuższych elementach powstaje zagrożenie zwisu co może wymagać zastosowania dodatkowej podtrzymki.
Tabela 3. Geometria ostrza noży tokarskich i parametry skrawaniaPA, PE PTFE POM, PET, PVDF, PVC α kąt przyłożenia 5 - 15 10 -15 5 - 10 γ kąt natarcia 0 - 15 15 - 20 0 - 10 χ kąt nastawienia 0 - 45 0 - 45 0 - 45 v prędkość skrawania m/min. 200 - 500 100 - 300 200 - 500 s posuw mm/obrót 0,05 - 0,5 0,05 - 0,3 0,05 - 0,5 a głębokość skrawania do 15 do 15 do 15 promień kła tokarki powinien wynosić co najmniej 0,5 mmj - Wiercenie
Do wiercenia tworzyw konstrukcyjnych można stosować zwykłej jakości wiertła ze stali szybkotnącej o podwyższonej wydajności skrawania.
Przy wykonywaniu głębokich wierceń należy zwrócić uwagę, aby było odpowiednie odprowadzenie wiórów, aby zapobiec przegrzania tworzywa na ścianie wiercenia aż do temperatury topnienia i zatarcia wiertła.
Do wiercenie otworów w cienkościennych wyrobach zaleca się użycie wysokiej prędkości skrawania i naturalnego ( 0o ) kąta natarcia narzędzia skrawającego co pozwala uniknąć zaklinowania się wiertła w obrabianym przedmiocie i z tym związanego uszkodzenia elementu obrabianego.
Tabela 4. Geometria ostrza wierteł i parametry wierceniaPA, PE PTFE POM, PET, PVDF, PVC α kąt przyłożenia 10 - 15 10 - 15 5 - 10 γ kąt natarcia 3 - 5 3 - 5 3 - 5 φ kąt wierzchołkowy (ostrza) 60 - 90 130 60 - 90 v prędkość skrawania m/min. 50 - 100 100 - 300 50 - 100 s posuw mm/obrót 0,1 - 0,5 0,1 - 0,3 0,1 - 0,3 Kąt pochylenia wzniosu linii śrubowej wiertła powinien wynosić ok 12 - 16o - Wiercenie większych średnic w prętach.
Podczas wiercenia szczególnie tworzyw wysokokrystalicznych takich jak PA 6G na ostrzu wiertła wytwarza się wysoka temperatura i ciepło to nie może być dostatecznie odprowadzone, ze względu na dobre właściwości izolacyjne tych tworzyw
Ten wzrost temperatury prowadzi do wewnętrznego wydłużenia względnego tworzywa, co wywołuje naprężenie ściskające wewnątrz prętów co w skrajnymn przypadku może doprowadzić do rozerwania i rozdzielenia nieobrobionych elementów.
Można tego uniknąć poprzez dopasowanie odpowiedniej obróbki do odpowiedniego tworzywa.Zaleca się wykonanie wiercenia wstępnego w obrabianym detalu i dokonanie obróbki ostatecznej (wykańczającej) przy pomocy noża wytaczaka.
Wiercenia wstępne powinny mieć średnicę > 35mm.Wiercenia otworów w długich prętach powinny być dokonywane tylko z jednej strony, ze względu na fakt, że podczas wiercenia z dwóch stron na środku, w miejscu spotkania się może powstać niekorzystne naprężenie, które potęguje możliwość rozerwania pręta.W ekstremalnych przypadkach może zaistnieć potrzeba, ogrzania elementu obrabianego do temperatury 120 – 150 stopni i dopiero w tej temperaturze dokonać wiercenia.
Obróbka ostateczna może być dokonana dopiero po całkowitym ochłodzeniu i uzyskaniu jednakowej temperatury wewnątrz elementu obrabianego.
- Cięcie
Zachowanie i przestrzeganie w/w zaleceń przy obróbce tworzyw konstrukcyjnych zapewni uzyskanie wyrobów spełniających najwyższe wymagania jakościowe pod względem dokładności wykonania, funkcjonalności, jakości powierzchni itp.
Szczegółowe informacje: tel/fax: 032 730 36 36 / 032 730 36 38;
e-mail:mps-mechanik@mps-mechanik.plZapraszamy do współpracy
e-mail:mps-mechanik@mps-mechanik.plZapraszamy do współpracy