A műanyag alkatrészek valóban megmunkálhatók esztergálással, és alkalmazásuk a gépiparban egyre elterjedtebb. Számos műszaki műanyagot használnak elektronikus berendezésekben, orvostechnikai eszközökben, autóipari alkatrészekben és ipari alkatrészekben könnyű súlyuk, korrózióállóságuk és szigetelő tulajdonságaik miatt. A fémekhez képest a műanyagok általában kisebb forgácsolóerőt igényelnek esztergálás közben, de hajlamosabbak a deformációra, az olvadásra, a sorjaképződésre és a méretbeli instabilitásra. Ezért, bár a műanyag esztergálása viszonylag egyszerű a forgácsolási ellenállás szempontjából, továbbra is szigorú szerszámválasztást, forgácsolási paramétereket és hűtési feltételeket igényel.
Esztergáláshoz alkalmas általános műanyagok
Sok műszaki műanyag alkalmas esztergálási műveletekre. A különböző műanyagok keménységükben, szívósságukban és hőállóságukban jelentősen eltérnek, így a megmunkálási viselkedésük is eltérő.
Gyakori megmunkálható műanyagok
A megmunkálásban használt tipikus műanyagok a következők:
- POM (polioximetilén)
- Nylon (PA)
- PTFE (teflon)
- ABS
- akril (PMMA)
- PVC
Mindezek az anyagok megmunkálhatók hagyományos esztergákkal vagy CNC esztergagépekkel.
Különböző műanyagok megmunkálási jellemzői
A különböző műanyagok eltérően viselkednek esztergálás közben. A nejlon nagy szívósságú és hajlamos szálas forgácsokat képezni; a PTFE puha és könnyen deformálódik; az akril viszonylag nagy keménységű, de törékeny és hajlamos a lepattogzásra. Ezért a szerszámválasztást és a forgácsolási paramétereket az anyag viselkedésének megfelelően kell beállítani.
Szerszámkövetelmények műanyag esztergáláshoz
Bár a műanyagok forgácsolási ellenállása alacsonyabb, a rossz szerszámállapot továbbra is jelentősen befolyásolhatja a megmunkálás minőségét. A műanyagok hajlamosabbak a szakadásra, az olvadásra és a sorjaképződésre, ezért a szerszámélesség különösen fontos.
A szerszámokat élesen kell tartani
Az éles vágószerszámok csökkentik az anyag kinyomódását és javítják a vágás minőségét.
Ez segít a következők javításában:
- Felületi minőség
- A szélek tisztasága
- Méretstabilitás
- Sorjacsökkentés
A műanyagmegmunkálás jobban támaszkodik a szerszámélességre, mint a fémmegmunkálás.
Megfelelő szerszámgeometria szükséges
A műanyagok hajlamosak képlékeny deformációra forgácsolás közben, ezért a szerszámgeometria kritikus szerepet játszik a megmunkálás minőségében.
Például:
- A nagyobb dőlésszög csökkenti a súrlódást
- A megfelelő szabadszög csökkenti a súrlódást
- A kisebb orrsugár segít csökkenteni a szakadást
- Az éles vágóélek javítják a forgácsleválasztást
A különböző műanyagokhoz eltérő szerszámgeometriák szükségesek.
Szerszám anyag kiválasztása
A műanyag esztergáláshoz általában keményfém vagy gyémánt szerszámokat használnak.
Az okok a következők:
- Éles vágóélek megőrzése
- Szerszámkopás csökkentése
- Felületminőség javítása
- Az anyag tapadásának csökkentése
A precíziós műanyag alkatrészek magasabb szerszámminőséget igényelnek.
A forgácsolási paraméterek befolyásolják a műanyag megmunkálás minőségét
A műanyagok érzékenyek a hőmérsékletre, ezért a forgácsolási paraméterek szabályozása elengedhetetlen. A túlzott hő a munkadarab meglágyulását vagy megolvadását okozhatja.
A vágási sebességet szabályozni kell
A túl nagy vágási sebesség hőt termelhet a műanyag felületén.
Ez okozhatja:
- Felületi olvadás
- Munkadarab deformációja
- Fényes felület
- Méretvariáció
Egyes műanyagok érzékenyebbek a nagy sebességű megmunkálásra.
Az előtolási sebesség befolyásolja a felület állapotát
Az előtolási sebesség közvetlenül befolyásolja a műanyag alkatrészek felületi minőségét.
Például:
- A túlzott előtolás látható szerszámnyomokat okoz
- A túl alacsony előtolás súrlódási hőt termel
- Az instabil előtolás befolyásolja a méretkonzisztenciát
- A simításhoz stabil előtolás-szabályozás szükséges
A stabil vágás javítja a felület minőségét.
A vágási mélység nem lehet túl nagy
A műanyagok általában kisebb merevséggel rendelkeznek, mint a fémek, ezért a túlzott forgácsolási mélység deformációt okozhat.
Lehetséges eredmények a következők:
- Munkadarab hajlítása
- Felületi vibráció
- Méreteltérés
- Élrepedés
A vékony falú műanyag alkatrészek különösen érzékenyek.
Gyakori problémák a műanyag esztergálásban
Bár a műanyagok megmunkálása viszonylag egyszerű, az anyagtulajdonságok továbbra is számos gyakori problémához vezetnek, különösen a precíziós és átlátszó műanyag alkatrészek esetében.
Sorjaképződés megmunkálás közben
A nagyobb szívósságú műanyagok hajlamosak könnyen sorját képezni.
Általános tünetek a következők:
- Peremezés
- Rugalmas sorják
- Felületi érdes élek
- Szabálytalan lyukszélek
A nejlon és a POM különösen hajlamos erre a problémára.
Munkadarabok hődeformációja
A műanyagok hőállósága alacsonyabb, mint a fémeké, ezért érzékenyek a megmunkálási hőre.
A lehetséges problémák a következők:
- Dimenziós instabilitás
- Munkadarab hajlítása
- Helyi lágyulás
- Felületi deformáció
A hőhatások folyamatos megmunkálás során nyilvánvalóbbá válnak.
Felületi karcolások
A műanyag felületek viszonylag puhák, így megmunkálás után hajlamosak a karcolásokra.
A lehetséges okok a következők:
- Forgács súrlódása a munkadarabon
- Tompa vágószerszámok
- Túlzott szorítóerő
- Felületvédelem hiánya
Az átlátszó műanyagok különösen érzékenyek a karcolásokra.
Műanyag esztergálási rögzítési módszerek
A műanyagok merevsége alacsony, így a túlzott szorítóerő könnyen deformációt okozhat. Ez különösen kritikus a vékony falú és kis precíziós alkatrészek esetében.
Megfelelő szorítóerő fenntartása
A megfelelő rögzítés javítja a méretstabilitást.
Ez segít a következők javításában:
- Méretstabilitás
- Kerekség pontossága
- felületi minőség
- Megmunkálási állandóság
A műanyag alkatrészek nagyon érzékenyek a szorítónyomásra.
Csökkentse a lokalizált szorítóerőt
A szorításnak kerülnie kell a koncentrált feszültségi területeket.
A gyakori módszerek a következők:
- Puha állkapcsok használata
- Növekvő érintkezési felület
- Kiegészítő támogatás használata
- Kinyúlás hosszának csökkentése
Ezek a módszerek javítják a megmunkálás stabilitását.
A műanyagesztergálás egyre növekvő alkalmazása a precíziós gyártásban
A műszaki műanyagok teljesítményének folyamatos fejlesztésével egyre több precíziós alkatrész készül műanyagokból. Számos elektronikus eszköz, orvosi rendszer és automatizálási alkatrész használ könnyű műanyag alkatrészeket.
A fém alkatrészekkel összehasonlítva a műanyagok előnyöket kínálnak a súlycsökkentés, a korrózióállóság és a szigetelő tulajdonságok terén. Az alacsonyabb hőstabilitás miatt azonban a műanyagok megmunkálása a szerszámélesség, a hőmérséklet és a vágási stabilitás gondos szabályozását igényli. Csak megfelelő folyamatszabályozással érhető el stabil méretek és jó felületi minőség.
