CNC обработката на пластмаси е важен етап от машинната обработка, използван в производството на пластмасови части за подобряване на точността на размерите, качеството на повърхността и състоянието на ръбовете. След груба обработка, пластмасовата част обикновено има основната си форма и структура, но ако се изисква по-висока точност на размерите, по-малки допуски за диаметъра на отвора, по-плоски обработени повърхности или по-чист външен вид, е необходима допълнителна обработка. Тъй като материали като POM, PEEK, PTFE, ABS, PC, PMMA, PVC и PPS се различават по твърдост, жилавост, устойчивост на топлина и характеристики на рязане, поведението им при обработка също варира. Пластмасите обикновено имат ниска топлопроводимост, така че топлината, генерирана по време на обработката, е склонна да се концентрира в контактната зона между режещия инструмент и детайла. Ако условията на рязане са неподходящи, може да се появи омекване на материала, образуване на грапавини, нанизване, избелване, следи от инструмента и дори локализирано топене. Следователно, CNC обработката на пластмаси изисква не само контрол на размерите, но и контрол на топлината на рязане, остротата на инструмента, отвеждането на стружките и затягането на детайла.
Често срещаните процеси за довършителни работи включват прецизно фрезоване, прецизно струговане, прецизно разпробиване, прецизно пробиване, скосяване, премахване на мустаци и полиране. За части със сложни структури може да се използва и многоосна CNC обработка, за да се намали многократното затягане и да се подобри качеството на обработка на извити повърхности и елементи под множество ъгли. След обработка, ако продуктът има по-високи изисквания за външен вид или повърхностно усещане, може да се организира подходяща обработка на повърхността според материала и средата на приложение. Следователно, при избора на CNC процес за довършителни работи за пластмаси е необходимо първо да се потвърдят действителните изисквания за размерите и повърхността на детайла и след това да се определи подходящият метод за обработка. Не всяка пластмасова част изисква сложна последваща обработка. Разумният контрол на стъпките на обработка може да гарантира качеството на детайла, като същевременно се избегнат ненужни разходи за обработка.
Прецизното фрезоване е често срещан процес за обработка на пластмаси
Прецизното фрезоване контролира формата и качеството на повърхността
Прецизното фрезоване се използва главно за обработка на равнини, страни, стъпала, канали и сложни контури на пластмасови части. При груба обработка обикновено се запазва известно количество припуск за обработка. След това прецизното фрезоване премахва тънък слой материал, за да се доближат крайните размери до изискванията на чертежа. Остротата на инструмента е особено важна при прецизно фрезоване на пластмаси. Ако инструментът показва видимо износване, режещото действие постепенно се променя в притискане, което лесно може да доведе до образуване на грапавини и назъбване. За части, които изискват добро качество на повърхността, за довършителна обработка трябва да се използва инструмент в добро състояние, а скоростта на шпиндела и скоростта на подаване трябва да се регулират според характеристиките на материала, за да се намали топлината от триене, генерирана по време на обработка. Фиксирането на детайла също трябва да се вземе предвид при прецизно фрезоване. Ако детайлът е сравнително тънък или има стройна структура, прекомерната сила на затягане може да деформира детайла, което да доведе до промяна на размерите му след освобождаване на приспособлението. Следователно, преди довършителна обработка е необходимо да се потвърди, че детайлът има достатъчна опора, особено за тънкостенни части, дълбоки канали и големи пластмасови плочи.
Прецизното струговане е подходящо за ротационни части
За въртящи се части като втулки, цилиндрични компоненти, пръстени и пластмасови втулки, CNC струговането може да се използва за обработка на външни диаметри, вътрешни отвори, челни повърхности, канали и резби. По време на струговане на пластмаса, инструментът трябва да остане остър и ненужното триене трябва да бъде сведено до минимум. Когато материалът е относително мек, ако инструментът не реже стружките правилно, дълги, подобни на нишки стружки могат да се увият около детайла. Неправилните параметри на обработка могат също да причинят промени в размерите или нагряване на повърхността. За прецизни пластмасови втулки и подобни части, грубото струговане и чистовото струговане могат да се извършват отделно. След грубата обработка се оставя подходящо количество припуск преди прецизното струговане. Това помага да се намали ефектът от напрежението и деформацията, генерирани по време на грубата обработка, върху крайните размери.
Прецизната обработка на отвори изисква контрол на размерите
Отворите в пластмасовите части често изпълняват функции за сглобяване, позициониране, закрепване и ротационно напасване. Следователно, диаметърът на отвора, разстоянието между отворите, кръглостта и точността на позициониране обикновено са важни аспекти на довършителните работи. Качеството на обработка на отворите влияе пряко върху монтажа на винтовете, сглобяването на компонентите на вала и монтажната връзка между множество части. Ако диаметърът на отвора е твърде голям, сглобката може да се разхлаби; ако е твърде малък, съпротивлението при сглобяване може да се увеличи и дори да доведе до напукване на детайла. При дълбоки отвори, тънкостенни отвори и многоотворни конструкции трябва да се обърне специално внимание и на отвеждането на стружките, разсейването на топлината и деформацията на детайла.
Прецизно пробиване и разпробиване
Обикновени проходни отвори могат да бъдат произведени чрез CNC пробиване, но когато са необходими по-строги допуски за диаметър на отвора, една операция по пробиване може да не е достатъчна. В зависимост от структурата на детайла и изискванията за размери, пробиването може да бъде последвано от разпробиване или други методи за прецизна обработка, за да се постигнат по-стабилни размери на отвора. По време на обработката трябва да се поддържа добро отвеждане на стружките. Ако пластмасовите стружки останат в отвора за продължителен период от време, триенето между свредлото и стената на отвора може да се увеличи, което да доведе до повишаване на температурата на обработваната зона. Обработката на дълбоки отвори изисква специално внимание към отстраняването на стружките. Ако е необходимо, може да се използва пробиване с отклонение или подходящо издърпване на инструмента.
Прецизното пробиване подобрява точността на отворите
За пластмасови части с по-големи диаметри на отворите и по-високи изисквания за прецизност, може да се използва пробиване за по-нататъшна обработка. Прецизното пробиване позволява по-детайлно управление на диаметъра на отвора, като същевременно подобрява състоянието на повърхността на стената на отвора. Ако отворът се използва за лагери, валове или фиксиращи щифтове, трябва да се обърне внимание не само на диаметъра на отвора, но и на кръглостта, точността на позициониране и състоянието на оста на отвора. По време на обработката трябва да се избягват неравномерни сили на затягане. В противен случай, дори ако параметрите на машинния инструмент останат стабилни, в готовата част все още могат да се появят отклонения в размерите.
Скосяване, обезкостяване и обработка на повърхността
След като основните размери на пластмасовия детайл са обработени машинно, ръбовете обикновено изискват допълнителна обработка. Скосяването и отстраняването на мустаци влияят не само върху външния вид, но могат също така да намалят смущенията и надраскването на ръбовете по време на сглобяването. При части с отвори, прорези, стъпала или тънкостенни конструкции е по-вероятно да останат малки мустаци по ръбовете. Ако не бъдат отстранени навреме, те могат да повлияят на сглобяването на детайлите, уплътнителните характеристики и безопасността при работа. Правилното скосяване може да направи ръбовете по-гладки, да намали концентрацията на напрежение и да улесни последващия монтаж. По време на отстраняването на мустаци силата трябва да се контролира според твърдостта на материала и структурата на детайла, за да се избегнат промени в размерите или повреди по повърхността, причинени от прекомерна обработка.
Скосяването прави ръбовете по-равномерни
CNC скосяването може да премахне остри ръбове и да направи отворите, външните контури и позициите на стъпалата по-гладки. За части, които изискват монтаж на винтове, уплътнения или други свързващи компоненти, подходящото скосяване може да улесни сглобяването. Размерите на скосяването трябва да следват инженерния чертеж. Ако няма специални изисквания, също не се препоръчва да се обработват всички ръбове с прекомерно големи скосения, тъй като премахването на твърде много материал може да повлияе на размерите на частите и монтажните връзки.
Почистването на мустаци подобрява състоянието на обработените повърхности
Машинната обработка на пластмаси може лесно да доведе до малки грапавини, особено на изходите на свредлата, тънкостенните ръбове и сложните отвори на прорезите. Почистването на грапавини може да се извърши с помощта на ръчни инструменти, инструменти за финно рязане или други методи за обработка, подходящи за материала. За прецизни части, силата, използвана по време на почистването на грапавини, трябва да се контролира, за да се предотврати прекомерно отстраняване на ръб, който първоначално е бил в рамките на допустимото отклонение. За прозрачни пластмаси като PMMA, които имат високи изисквания към външния вид, е необходимо също да се предотвратят надрасквания по време на обработката.
Повърхностна обработка след довършителни работи
Някои пластмасови части изискват полиране, пясъкоструене или други обработки за подобряване на външния вид след CNC обработка. Трябва да се отбележи, че последващата обработка може да промени грапавостта на повърхността, а някои обработки могат да повлияят и на размерите. Следователно, изискванията за крайната повърхност трябва да се определят по време на етапа на проектиране. Качеството на повърхността на CNC обработените пластмаси обикновено е тясно свързано със състоянието на инструмента, топлината на рязане, параметрите на обработка и отвеждането на стружките. Използването на по-леко натоварване на рязане по време на довършителни работи и поддържането на инструмента остър може да помогне за намаляване на проблеми като мустаци, натрупване и локализирано топене.
Общи въпроси
Пластмасовите части винаги ли се нуждаят от довършителна обработка?
Не е задължително. Ако обикновен конструктивен детайл вече отговаря на изискванията за размери и повърхност след груба обработка, няма нужда да се добавят прекомерни стъпки на обработка. За монтажни части, уплътнителни компоненти, прецизно позиционирани части или части с критичен външен вид, довършителните работи обикновено се организират според изискванията на чертежа.
Каква е разликата между прецизно фрезоване и грубо фрезоване?
Грубото фрезоване се използва главно за бързо отстраняване на по-голямо количество материал, като същевременно се оставя подходящ припуск за последваща обработка. Прецизното фрезоване се фокусира върху контролирането на крайните размери и състоянието на повърхността. Условията на рязане и целите на обработката на двата процеса са различни, така че едни и същи параметри не могат да се приложат напълно и за двата.
Защо пластмасовите части лесно развиват следи от инструменти по време на обработка?
Износването на инструмента, вибрациите на машината, неподходящите параметри на рязане, лошото отвеждане на стружките и нестабилното закрепване на детайла могат да причинят забележими следи от инструмента. Пластмасите са сравнително чувствителни към топлина и налягане. Когато инструментът не е достатъчно остър, е по-вероятно да се появят назъбвания и грапавини.
Могат ли пластмасовите части да се полират?
Да, но трябва да се вземе предвид специфичният материал. Някои пластмаси, като PMMA, са подходящи за висококачествено полиране на повърхността, докато POM, PTFE и други материали изискват различни методи за обработка на повърхността. Преди полиране трябва да се потвърди дали промените в размерите и текстурата на повърхността са приемливи.
Заключение
CNC обработката на пластмаси изисква контрол върху структурата на детайлите, свойствата на материала, размерните допуски и изискванията за повърхността. Равнините и външните контури обикновено могат да се обработват чрез прецизно фрезоване, ротационните части са подходящи за прецизно струговане за контрол на външните диаметри и вътрешните отвори, а прецизните отвори могат да се обработват чрез прецизно пробиване, разпробиване или прецизно разпробиване в съответствие с диаметъра на отвора и изискванията за допуск. За ръбовете също трябва да се предвиди скосяване и обезмасляване, за да се направят частите по-подходящи за сглобяване и употреба. Различните пластмаси също се държат различно по време на обработка. POM има добра обработваемост, PEEK е високоефективна инженерна пластмаса, която изисква по-голямо внимание към състоянието на инструмента и контрола на температурата по време на обработка, PTFE е сравнително мек и е склонен към плъзгане на инструмента и разкъсване на повърхността, докато PMMA изисква особено внимание към качеството на обработка на прозрачни повърхности. Параметрите на обработка не трябва да се определят единствено от размерите на детайлите, а трябва да се регулират и според характеристиките на рязане на самия материал.
За пластмасови части, изискващи висока точност на размерите, се препоръчва да се остави разумен запас между грубата и чистата обработка и да се коригира крайното количество на рязане според действителните резултати от обработката. След довършителни работи, ключовите размери също трябва да се проверят, за да се потвърди дали диаметърът на отвора, равнините, ширината на канала, общите размери и позициите на сглобяване отговарят на изискванията на чертежа. Ако детайлът има и изисквания за външен вид, трябва да се проверят допълнително следите от инструмента, мустаците, избелването и локализираното топене. Често срещаните CNC обработвани пластмаси в момента включват POM, ABS, PMMA, PVC, PEEK, PC, HDPE, PTFE и други. Подходящи материали и методи на обработка могат да бъдат избрани според предназначението на детайла. За части със сложни структури или характеристики на обработка в множество посоки, многоосната обработка може да се избере и според действителната структура, за да се намалят грешките в позиционирането, причинени от многократно затягане.
