Wiercenie w obróbce CNC części z tworzyw sztucznych może łatwo prowadzić do odchyleń wymiarowych, zadziorów wokół otworu, wyłamań na wyjściu, nierównych ścianek otworu, stopienia materiału i zatykania wiórami. Tworzywa sztuczne różnią się znacznie od metali pod względem przewodności cieplnej, sztywności i zachowania podczas nagrzewania. Ciepło wytwarzane po wejściu wiertła w materiał nie jest łatwo i szybko odprowadzane. Jeśli wióry nie zostaną usunięte na czas, wzrośnie tarcie między wiertłem a ścianką otworu, co ostatecznie wpłynie na jakość otworu. W przypadku różnych tworzyw sztucznych, takich jak POM, PEEK, ABS, PC, PVC, PMMA i nylon, warunki obróbki należy również dostosować do twardości materiału, wytrzymałości i struktury elementu. Zaletą wiercenia CNC jest stosunkowo wysoka dokładność pozycjonowania, umożliwiająca dokładne obróbkę średnicy, odstępu między otworami i głębokości otworów zgodnie z rysunkami technicznymi, a także połączenie frezowania, fazowania, gwintowania i innych procesów w celu ukończenia całego elementu. Jednak osiągnięcie stabilnej jakości otworu wymaga czegoś więcej niż tylko skupienia się na średnicy wiertła.
Geometria wiertła, ostrość krawędzi skrawającej, prędkość obrotowa wrzeciona, posuw, głębokość otworu, metoda mocowania i warunki odprowadzania wiórów mogą mieć wpływ na końcowy rezultat. Wiercenie w tworzywach sztucznych wymaga zazwyczaj ciągłego i stabilnego skrawania, przy jednoczesnym unikaniu długotrwałego tarcia między wiertłem a wnętrzem otworu. W przypadku głębokich otworów wymagane jest również odpowiednie wycofanie narzędzia lub wiercenie z głębokim wierceniem, aby pomóc w usuwaniu wiórów i obniżeniu temperatury wewnątrz otworu. Dlatego podczas wiercenia elementów z tworzyw sztucznych za pomocą obróbki CNC należy ustalić odpowiednie warunki obróbki w zależności od materiału i struktury otworu, a nie bezpośrednio stosować parametry wiercenia przeznaczone dla części metalowych. W przypadku precyzyjnych elementów z tworzyw sztucznych, zwłaszcza gdy otwory są wykorzystywane do montażu wałów, śrub lub innych elementów, jeszcze ważniejsza jest kontrola średnicy otworu, prostopadłości i stanu otworu. Właściwy dobór narzędzia i bezpieczne mocowanie przedmiotu obrabianego mogą zmniejszyć liczbę przeróbek i poprawić jakość obróbki elementów z tworzyw sztucznych.
Przygotowanie przed wierceniem CNC w plastiku
Najpierw potwierdź wymagania dotyczące materiału i otworów
Różne tworzywa sztuczne nie charakteryzują się dokładnie takimi samymi właściwościami skrawania. POM generalnie zapewnia dobrą stabilność obróbki, ABS jest stosunkowo łatwy w obróbce, natomiast PE i PP są bardziej miękkie i charakteryzują się pewnym stopniem wytrzymałości. Wysokowydajne tworzywa sztuczne, takie jak PEEK, mają wyższe wymagania dotyczące warunków obróbki i stanu narzędzi. Przed obróbką należy potwierdzić średnicę otworu, jego głębokość, odstęp między otworami oraz tolerancje określone na rysunkach technicznych. Jeśli otwór jest przeznaczony do montażu, należy również określić wymagane dopasowanie. Na przykład, wymagania dotyczące obróbki otworów na śruby, otworów ustalających, otworów na wałki i otworów przelotowych nie są takie same.
Zaleca się skoncentrowanie się na potwierdzeniu:
- Specyfikacje materiałów i surowców z tworzyw sztucznych
- Średnica otworu i dopuszczalna tolerancja
- Głębokość otworu i to, czy jest to otwór przelotowy
- Zależność wymiarowa pomiędzy położeniem otworu a powierzchniami odniesienia
Po potwierdzeniu tych informacji można odpowiednio zaplanować kolejność wiercenia i dobrać narzędzia.
Sprawdź stan zamocowania przedmiotu obrabianego
Części z tworzyw sztucznych charakteryzują się zazwyczaj mniejszą sztywnością niż części metalowe. Cienkie płyty, elementy cienkościenne i elementy o dużych rozmiarach są szczególnie podatne na siły zacisku. Jeśli obrabiany przedmiot nie jest solidnie zamocowany, wiertło może nieznacznie się przesunąć po wejściu w materiał, powodując odchylenie położenia otworu. Podczas zaciskania obrabiany przedmiot musi pozostać stabilny, unikając jednocześnie nadmiernego nacisku punktowego ze strony uchwytu. W przypadku cienkich elementów z tworzyw sztucznych można zastosować dodatkowe podparcie, aby utrzymać płaską powierzchnię wiercenia. W przypadku części o skomplikowanych obróbkach skrawaniem konieczne jest również upewnienie się, że uchwyt nie będzie zakłócał ruchu wiertła.
Wybór wiertła ma bezpośredni wpływ na jakość otworu
Utrzymuj wiertło ostre
Podczas wiercenia tworzyw sztucznych ostra krawędź skrawająca może zmniejszyć ściskanie i tarcie. Zużycie wiertła powoduje wytwarzanie większej ilości ciepła podczas wiercenia, a otwór jest bardziej podatny na powstawanie zadziorów lub deformacji. Do wiercenia tworzyw sztucznych zazwyczaj stosuje się wiertła o dobrych właściwościach odprowadzania wiórów, z kątem wierzchołkowym, kątem pochylenia linii śrubowej i geometrią krawędzi skrawającej dobranymi do materiału. Różne materiały nie zawsze wymagają dokładnie tych samych parametrów wiertła. Materiały związane z obróbką tworzyw sztucznych zalecają również dostosowanie kąta wierzchołkowego i kąta przyłożenia wiertła do właściwości materiału, aby zmniejszyć zakleszczanie, tarcie i akumulację ciepła. Standardowe części z tworzyw sztucznych można zazwyczaj obrabiać wiertłami ze stali szybkotnącej lub węglików spiekanych w dobrym stanie. W przypadku części wymagających większej precyzji lub wykonanych ze specjalnych materiałów, należy dobrać dedykowane narzędzia w zależności od rzeczywistych warunków obróbki.
Zwróć uwagę na przestrzeń do ewakuacji chipów
Podczas wiercenia wiertło usuwa materiał z otworu. Jeśli przestrzeń rowka wiórowego jest niewystarczająca, wewnątrz otworu mogą gromadzić się wióry z tworzywa sztucznego, co może prowadzić do powtarzających się skrawań. Jest to szczególnie istotne w przypadku obróbki głębokich otworów. Im głębiej wiertło wchodzi, tym trudniej jest odprowadzać wióry. Jeśli wióry nie zostaną usunięte na czas, temperatura wewnątrz otworu będzie stopniowo rosła, co może prowadzić do nagrzewania się ścianek otworu, przywierania materiału, a nawet zmiany średnicy otworu. Dlatego przy wyborze wiertła należy brać pod uwagę nie tylko średnicę, ale także konstrukcję rowka wiórowego i rzeczywistą głębokość otworu.
Jak należy regulować parametry wiercenia w tworzywach sztucznych metodą CNC?
Odpowiednie parametry wiercenia w tworzywach sztucznych należy dostosować do materiału, średnicy wiertła, głębokości otworu, wydajności maszyny i stanu mocowania przedmiotu obrabianego. Publicznie dostępne podręczniki dotyczące obróbki tworzyw sztucznych podają obecnie znacząco różne zakresy wiercenia. Dlatego podczas produkcji lepiej jest zacząć od stosunkowo konserwatywnych parametrów, obserwować stan otworu i wiórów podczas próbnego skrawania, a następnie stopniowo wprowadzać korekty.
Prędkość wrzeciona nie powinna być zwiększana niezależnie
Wiele tworzyw sztucznych mięknie wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego też, gdy prędkość wrzeciona jest zbyt wysoka, a posuw zbyt niski, wiertło może ocierać się o powierzchnię materiału zamiast wytwarzać normalne wióry.
Jeżeli podczas obróbki wystąpią następujące warunki:
- Otwór otworu staje się biały lub się topi
- Wióry plastikowe przyklejają się do wiertła
- Na ściance otworu widoczne są wyraźne rysy
- Średnica otworu zmienia się po wyjściu wiertła
należy sprawdzić prędkość wrzeciona, prędkość posuwu i warunki odprowadzania wiórów.
Podczas obróbki tworzyw sztucznych wiertło powinno zapewniać skuteczne skrawanie, a nie tarcie o materiał przez dłuższy czas. W rzeczywistej obróbce posuw na obrót należy dostosować do średnicy narzędzia, a odpowiednie warunki należy potwierdzić poprzez skrawanie próbne.
Głębokie otwory wymagają uwagi przy wycofywaniu narzędzi i odprowadzaniu wiórów
Płytkie otwory można zazwyczaj wiercić w sposób ciągły, natomiast obróbka głębokich otworów wymaga większej uwagi w zakresie usuwania wiórów i temperatury wewnątrz otworu. Wraz ze wzrostem głębokości otworu wióry mogą łatwo gromadzić się na dnie otworu. W takiej sytuacji można zastosować wiercenie segmentowe, aby umożliwić wiertłu okresowe wycofywanie się z otworu, usuwanie wiórów, a następnie kontynuowanie obróbki. W przypadku stosunkowo głębokich otworów w tworzywach sztucznych metoda ta może zmniejszyć blokowanie wiórów i akumulację ciepła. Odpowiednie źródła dotyczące wiercenia w tworzywach sztucznych zalecają również odpowiednie wiercenie z głębokimi otworami, aby poprawić odprowadzanie wiórów i obniżyć temperaturę wewnątrz otworu. Należy pamiętać, że metoda i częstotliwość wycofywania narzędzia nie powinny być stałe mechanicznie, ale dostosowywane do średnicy i głębokości otworu oraz stanu materiału.
Jak można zredukować zadziory i pęknięcia w otworach w tworzywach sztucznych?
Kontroluj stan wyjścia z ćwiczenia
Podczas wiercenia otworów przelotowych w elementach z tworzyw sztucznych, wyjście otworu jest zazwyczaj bardziej narażone na powstawanie zadziorów lub pęknięć niż wejście otworu. Gdy wiertło jest bliskie wniknięcia w obrabiany przedmiot, pozostała grubość materiału jest już bardzo mała. Jeśli pod spodem nie ma podparcia, dalszy ruch wiertła w dół może wypychać materiał na zewnątrz. Dlatego podczas wiercenia otworów przelotowych, pod obrabiany przedmiot można dodać materiał podporowy, aby zapewnić stabilne podparcie podczas wychodzenia wiertła. Jest to szczególnie ważne w przypadku cienkich arkuszy z tworzyw sztucznych. Jeśli konstrukcja elementu na to pozwala, po wierceniu można również zastosować fazowanie, aby uzyskać bardziej jednolitą krawędź otworu.
Sprawdź stan narzędzia, gdy na wejściu pojawią się zadziory
Zadziory wokół otworu niekoniecznie są spowodowane wyłącznie przez posuw. Zużycie krawędzi wiertła, nieodpowiednia geometria narzędzia i niestabilne mocowanie przedmiotu obrabianego mogą obniżyć jakość krawędzi. Jeśli podobne zadziory pojawiają się w kilku otworach, należy sprawdzić stan narzędzia i parametry obróbki. Jeśli problem występuje tylko w określonym miejscu, należy również sprawdzić, czy przedmiot obrabiany nie jest odkształcony lub nie ma w tym miejscu wystarczającego podparcia.
Jakie są różnice podczas wiercenia w różnych tworzywach sztucznych?
Materiały z tworzyw sztucznych różnią się twardością, wytrzymałością, odpornością na ciepło i odkształceniami pod obciążeniem; w konsekwencji ich zachowanie podczas wiercenia CNC jest różne. Podczas obróbki różnych tworzyw sztucznych wiertłem o tej samej średnicy, optymalna prędkość wrzeciona, posuw, głębokość wiercenia i metoda odprowadzania wiórów nie są identyczne. Samo zastosowanie tych samych parametrów obróbki może prowadzić do problemów, takich jak nierównomierne średnice otworów, nierówne ścianki otworów, zadziory na wlocie otworu, topnienie materiału lub zatykanie wiórami. Parametry wiercenia należy dostosować w oparciu o właściwości materiału i geometrię części. W przypadku standardowych części z tworzyw sztucznych należy skupić się na ostrości narzędzia i odprowadzaniu wiórów; w przypadku wysokowydajnych tworzyw konstrukcyjnych należy zwrócić większą uwagę na ciepło skrawania, zużycie narzędzia i stabilność wymiarową; a w przypadku materiałów przezroczystych, wizualna jakość ścianek i wlotów otworów wymaga szczególnej uwagi.
Tworzywo sztuczne POM
POM charakteryzuje się dobrą obrabialnością i jest powszechnie stosowany do produkcji kół zębatych, tulei, suwaków i precyzyjnych elementów konstrukcyjnych. Podczas wiercenia należy zachować ostrą krawędź skrawającą i szybko usuwać wióry, aby zapobiec nadmiernemu tarciu wewnątrz otworu.
Plastik PEEK
PEEK charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i odpornością na temperaturę, ale jest również stosunkowo drogi. Podczas obróbki należy zwrócić szczególną uwagę na stan narzędzia i dokładność pozycjonowania otworu. W przypadku otworów głębokich lub precyzyjnych zaleca się przeprowadzenie obróbki próbnej przed potwierdzeniem ostatecznych parametrów.
ABS i PCV
ABS i PVC są generalnie stosunkowo łatwe w obróbce, jednak podczas wiercenia należy unikać stępienia narzędzi i słabego odprowadzania wiórów. Podczas obróbki PVC można zazwyczaj zastosować wspomaganie powietrzne odprowadzania wiórów, aby zapobiec ich wielokrotnemu ocieraniu się o wnętrze otworu.
PC i PMMA
PC charakteryzuje się pewnym stopniem wytrzymałości, podczas gdy PMMA jest stosunkowo podatny na naprężenia i warunki obróbki. Podczas obróbki przezroczystego PMMA szczególnie ważna jest jakość otworu i jego ścianek, a także należy unikać nadmiernego ciepła skrawania i niestabilnego ruchu narzędzia.
Najczęściej zadawane pytania
Dlaczego plastik topi się podczas wiercenia?
Zwykle jest to związane z nadmierną temperaturą w obszarze obróbki. Wiertło, które nie jest wystarczająco ostre, nadmierna prędkość obrotowa wrzeciona, niedostateczny posuw lub słabe odprowadzanie wiórów mogą zwiększać ciepło tarcia.
Dlaczego wywiercony otwór jest większy od średnicy wiertła?
Możliwe przyczyny to odkształcenie przedmiotu obrabianego, bicie wiertła, zużycie narzędzia lub oddziaływanie ciepła na materiał. W przypadku otworów precyzyjnych należy sprawdzić stan wrzeciona maszyny, bicie narzędzia oraz zamocowanie przedmiotu obrabianego.
Dlaczego otwór wyjściowy ma tendencję do pękania?
Gdy wiertło jest na etapie zagłębiania się w obrabiany przedmiot, materiał na dole nie ma podparcia i może zostać łatwo pociągnięty przez wiertło. Dodanie tylnego podparcia i prawidłowa kontrola posuwu wiertła mogą zmniejszyć wybicie otworu przy jego wylocie.
Czy wiercenie głębokich otworów zawsze wymaga wiercenia udarowego?
Nie każdy głęboki otwór musi być wiercony tą samą metodą. Średnica i głębokość otworu, materiał oraz struktura wiertła wpływają na odprowadzanie wiórów. W przypadku głębokich otworów, gdzie odprowadzanie wiórów jest utrudnione, można zastosować odpowiednie wycofanie narzędzia w celu usunięcia wiórów i redukcji ciepła.
Wniosek
Podczas wiercenia elementów z tworzyw sztucznych metodą obróbki CNC, stabilne rezultaty obróbki zależą od odpowiednich narzędzi, parametrów obróbki i bezpiecznego zamocowania przedmiotu obrabianego. Tworzywa sztuczne różnią się od metali i są bardziej podatne na działanie ciepła skrawania, wytrzymałości materiału i sztywności przedmiotu obrabianego podczas wiercenia. Dlatego warunki wiercenia dla elementów metalowych nie powinny być bezpośrednio stosowane do wiercenia elementów z tworzyw sztucznych. Przed obróbką należy dobrać odpowiednie wiertło, biorąc pod uwagę charakterystykę materiałów takich jak POM, PEEK, ABS, PC, PVC i PMMA, a także sprawdzić ostrość krawędzi skrawającej. Podczas obróbki należy zapewnić dobre odprowadzanie wiórów, aby zapobiec gromadzeniu się wiórów z tworzywa sztucznego w otworze i powodowaniu wzrostu tarcia i temperatury. W przypadku cienkich płyt, elementów cienkościennych i dużych elementów z tworzyw sztucznych, należy również odpowiednio ustawić pozycje podparcia i mocowania, aby zapobiec przemieszczaniu się lub odkształcaniu przedmiotu obrabianego podczas wiercenia.
W przypadku obróbki głębokich otworów należy zwrócić szczególną uwagę na odprowadzanie wiórów i temperaturę wewnątrz otworu. W razie potrzeby można zastosować odpowiednie metody wycofywania narzędzia w celu usunięcia wiórów. Po obróbce należy sprawdzić średnicę otworu, jego głębokość, odstępy między otworami oraz stan otworu zgodnie z wymaganiami rysunku. Dokładny pomiar jest szczególnie ważny w przypadku otworów o krytycznym znaczeniu, wykorzystywanych pod śruby, wałki, kołki ustalające i inne elementy montażowe. Odpowiedni proces wiercenia może ograniczyć typowe problemy, takie jak zadziory, wyłamania, nadtopienia i odchyłki średnicy otworu, zapewniając stabilniejszą jakość obróbki części z tworzyw sztucznych. W przypadku precyzyjnych elementów z tworzyw sztucznych, rzeczywiste warunki obróbki należy również potwierdzić poprzez skrawanie próbne przed formalną produkcją.
