È possibile lavorare i componenti in plastica mediante tornitura e la loro applicazione nell'industria meccanica si sta diffondendo sempre di più. Molte materie plastiche tecniche sono utilizzate in apparecchiature elettroniche, dispositivi medici, componenti automobilistici e componenti industriali grazie alla loro leggerezza, resistenza alla corrosione e proprietà isolanti. Rispetto ai metalli, le materie plastiche generalmente richiedono forze di taglio inferiori durante la tornitura, ma sono più soggette a deformazione, fusione, formazione di bave e instabilità dimensionale. Pertanto, sebbene la tornitura delle materie plastiche sia relativamente semplice in termini di resistenza al taglio, richiede comunque un controllo rigoroso della scelta dell'utensile, dei parametri di taglio e delle condizioni di raffreddamento.
Materiali plastici comuni adatti alla tornitura
Molte materie plastiche tecniche sono adatte alle operazioni di tornitura. Le diverse materie plastiche variano significativamente in termini di durezza, tenacità e resistenza al calore, pertanto anche il loro comportamento durante la lavorazione è differente.
Materie plastiche comuni lavorabili
Le materie plastiche tipicamente utilizzate nella lavorazione includono:
- POM (poliossimetilene)
- Nylon (PA)
- PTFE (Teflon)
- ABS
- Acrilico (PMMA)
- PVC
Tutti questi materiali possono essere lavorati utilizzando torni convenzionali o macchine di tornitura a controllo numerico (CNC).
Caratteristiche di lavorazione di diverse materie plastiche
I diversi tipi di plastica si comportano in modo diverso durante la tornitura. Il nylon ha un'elevata tenacità e tende a formare trucioli filamentosi; il PTFE è morbido e si deforma facilmente; l'acrilico ha una durezza relativamente elevata ma è fragile e soggetto a scheggiature. Pertanto, la scelta dell'utensile e i parametri di taglio devono essere regolati in base al comportamento del materiale.
Requisiti degli utensili per la tornitura della plastica
Sebbene le materie plastiche abbiano una minore resistenza al taglio, le cattive condizioni dell'utensile possono comunque influire significativamente sulla qualità della lavorazione. I materiali plastici sono più soggetti a strappi, fusione e formazione di bave, il che rende l'affilatura dell'utensile particolarmente importante.
Gli strumenti devono essere tenuti affilati
Gli utensili da taglio affilati riducono l'estrusione del materiale e migliorano la qualità del taglio.
Ciò aiuta a migliorare:
- Qualità della finitura superficiale
- Pulizia dei bordi
- Stabilità dimensionale
- Riduzione delle sbavature
La lavorazione della plastica dipende maggiormente dall'affilatura degli utensili rispetto alla lavorazione dei metalli.
È necessaria una geometria dell'utensile corretta
Le materie plastiche tendono a deformarsi plasticamente durante il taglio, pertanto la geometria dell'utensile riveste un ruolo fondamentale nella qualità della lavorazione.
Per esempio:
- Un angolo di inclinazione maggiore riduce l'attrito
- Un angolo di gioco adeguato riduce lo sfregamento
- Un raggio del naso più piccolo aiuta a ridurre la lacrimazione
- I bordi taglienti migliorano la separazione dei trucioli.
I diversi tipi di plastica richiedono geometrie degli utensili differenti.
Selezione del materiale dell'utensile
Nella tornitura della plastica si utilizzano comunemente utensili in carburo o in diamante.
I motivi includono:
- Mantenere taglienti affilati
- Riduzione dell'usura degli utensili
- Miglioramento della finitura superficiale
- Riduzione dell'adesione dei materiali
I componenti in plastica di precisione richiedono una qualità degli utensili superiore.
I parametri di taglio influenzano la qualità della lavorazione della plastica.
Le materie plastiche sono sensibili alla temperatura, pertanto il controllo dei parametri di taglio è essenziale. Un calore eccessivo può causare l'ammorbidimento o la fusione del pezzo.
La velocità di taglio deve essere controllata
Una velocità di taglio eccessivamente elevata può generare calore sulla superficie della plastica.
Ciò può causare:
- Fusione di superficie
- Deformazione del pezzo
- Aspetto superficiale lucido
- variazione dimensionale
Alcuni tipi di plastica sono più sensibili alla lavorazione ad alta velocità.
La velocità di alimentazione influisce sulle condizioni della superficie.
La velocità di alimentazione influisce direttamente sulla qualità superficiale dei pezzi in plastica.
Per esempio:
- Un avanzamento eccessivo crea segni visibili dell'utensile.
- Un'alimentazione troppo bassa genera calore da attrito
- Un'alimentazione instabile influisce sulla coerenza dimensionale.
- La fase di finitura richiede un controllo stabile dell'alimentazione.
Un taglio stabile migliora la qualità della superficie.
La profondità di taglio non deve essere eccessiva.
In genere, le materie plastiche hanno una rigidità inferiore rispetto ai metalli, pertanto una profondità di taglio eccessiva può causare deformazioni.
I possibili risultati includono:
- Piegatura del pezzo
- Vibrazione superficiale
- Deviazione dimensionale
- Crepa del bordo
I componenti in plastica a parete sottile sono particolarmente delicati.
Problemi comuni nella tornitura della plastica
Sebbene la lavorazione della plastica sia relativamente semplice, le proprietà del materiale comportano comunque diversi problemi comuni, soprattutto nella realizzazione di componenti in plastica di precisione e trasparenti.
Formazione di bave durante la lavorazione
Le materie plastiche con maggiore tenacità tendono a formare facilmente bave.
I sintomi comuni includono:
- Flangia di bordo
- Baccelli fibrosi
- Bordi ruvidi della superficie
- Bordi irregolari dei fori
Il nylon e il POM sono particolarmente soggetti a questo problema.
Deformazione termica dei pezzi
Le materie plastiche hanno una minore resistenza al calore rispetto ai metalli, il che le rende sensibili al calore generato durante la lavorazione.
I possibili problemi includono:
- Instabilità dimensionale
- Piegatura del pezzo
- Ammorbidimento locale
- Deformazione superficiale
Gli effetti del calore diventano più evidenti durante la lavorazione continua.
Graffi superficiali
Le superfici in plastica sono relativamente morbide, il che le rende soggette a graffi dopo la lavorazione.
Le possibili cause includono:
- Il truciolo sfrega contro il pezzo in lavorazione
- Utensili da taglio smussati
- Forza di serraggio eccessiva
- Mancanza di protezione della superficie
Le plastiche trasparenti sono particolarmente sensibili ai graffi.
Metodi di serraggio per la tornitura della plastica
I materiali plastici hanno una bassa rigidità, quindi una forza di serraggio eccessiva può facilmente causare deformazioni. Questo è particolarmente critico per i componenti di precisione di piccole dimensioni e a parete sottile.
Mantenere una forza di serraggio adeguata
Un serraggio adeguato migliora la stabilità dimensionale.
Ciò aiuta a migliorare:
- Stabilità dimensionale
- Precisione della rotondità
- qualità della superficie
- Consistenza della lavorazione
I componenti in plastica sono estremamente sensibili alla pressione di serraggio.
Ridurre la pressione di serraggio localizzata
Il serraggio deve evitare aree di stress concentrate.
I metodi comuni includono:
- Utilizzando ganasce morbide
- Aumento dell'area di contatto
- Utilizzo di supporto ausiliario
- Riduzione della lunghezza dello sbalzo
Questi metodi migliorano la stabilità della lavorazione.
Applicazione crescente della tornitura delle materie plastiche nella produzione di precisione
Grazie al continuo miglioramento delle prestazioni delle materie plastiche tecniche, sempre più componenti di precisione vengono realizzati con materiali plastici. Molti dispositivi elettronici, sistemi medicali e componenti per l'automazione utilizzano parti in plastica leggera.
Rispetto ai componenti metallici, le materie plastiche offrono vantaggi in termini di riduzione del peso, resistenza alla corrosione e proprietà isolanti. Tuttavia, a causa della minore stabilità termica, la lavorazione delle materie plastiche richiede un controllo accurato dell'affilatura dell'utensile, della temperatura e della stabilità del taglio. Solo con un adeguato controllo del processo è possibile ottenere dimensioni stabili e una buona qualità superficiale.
