În timpul prelucrării CNC a plasticului, morfologia așchiilor este unul dintre cele mai directe semnale care reflectă condițiile de așchiere. Prin observarea formei, dimensiunii, culorii și uniformității așchiilor, operatorii pot determina rapid dacă parametrii de prelucrare sunt rezonabili, dacă scula funcționează corect și dacă materialul se încadrează în intervalul ideal de așchiere, fără a întrerupe procesul de prelucrare. În producția reală, operatorii experimentați pot detecta adesea anomalii prin modificări ale așchiilor înainte ca echipamentul de inspecție să confirme o problemă, prevenind astfel problemele legate de calitatea suprafeței lotului și uzura excesivă a sculelor.
Morfologii diferite ale așchiilor corespund unor condiții diferite de tăiere
În prelucrarea CNC a plasticului, formele comune de așchii pot fi împărțite în principal în patru tipuri: așchii sub formă de pulbere, așchii sub formă de fir, așchii sub formă de foaie și așchii granulare. Fiecare tip corespunde unor condiții de așchiere diferite și posibilelor probleme de prelucrare.
Chipsuri asemănătoare pulberii
Așchiile sub formă de pulbere apar de obicei atunci când viteza de avans este prea mică sau adâncimea de așchiere este prea mică. În aceste condiții, muchie sculei nu poate pătrunde eficient în material, ci creează în schimb frecare și compresie pe suprafață, provocând desprinderea materialului sub formă de pulbere. Deși aceste așchii par foarte fine, temperatura reală din zona de așchiere este adesea relativ ridicată. Motivul este că frecarea generează mult mai multă căldură decât tăierea normală, iar materialele plastice au o conductivitate termică slabă, ceea ce face dificilă transportul căldurii prin așchii. O cantitate mare de căldură se acumulează pe suprafața piesei de prelucrat și în zona de contact dintre sculă și material. Acest fenomen este evident mai ales la prelucrarea acrilului. Când se produce o cantitate mare de așchii sub formă de pulbere, suprafața piesei poate prezenta un aspect de albire cețoasă, cauzat de modificări microscopice ale materialului la temperaturi ridicate.
Dacă continuă să apară așchii sub formă de pulbere, trebuie verificați următorii factori:
- Dacă viteza de avans este prea mică, împiedicând scula să așchieze eficient materialul;
- Dacă adâncimea de tăiere este insuficientă pentru a crea condiții normale de tăiere;
- Dacă muchia sculei s-a uzat, transformând acțiunea de tăiere în frecare.
Chipsuri asemănătoare firelor
Așchiile de tip fir sunt o problemă frecventă în prelucrarea CNC a plasticului. Acestea apar ca niște șiruri subțiri continue sau benzi de așchii care se înfășoară în jurul sculei și sunt greu de rupt. Această situație apare în principal la prelucrarea materialelor cu puncte de topire relativ scăzute, cum ar fi nailonul (PA), ABS și polietilena (PE). Când temperatura din zona de așchiere crește, materialul se înmoaie local sau intră într-o stare semi-topită. În loc să fie tăiat curat, materialul este întins și deformat, formând așchii continue de tip fir. Așchiile de tip fir se pot înfășura în jurul sculei, provocând o evacuare deficitară a așchiilor și crescând în continuare temperatura în zona de așchiere, creând un cerc vicios. De asemenea, pot lăsa zgârieturi pe suprafața piesei de prelucrat.
Pentru problemele legate de cipurile de tip șir, metodele de ajustare includ:
- Creșterea corectă a vitezei de avans pentru a crește cantitatea de așchiere pe rotație, făcând așchiile mai groase și mai ușor de rupt;
- Verificarea dacă viteza axului este prea mare, ceea ce face ca temperatura de așchiere să depășească intervalul de toleranță al materialului;
- Utilizarea continuă a aerului comprimat pentru a îndepărta așchiile din zona de tăiere;
- Confirmarea ascuțimii muchiei sculei, deoarece sculele uzate sunt mai predispuse să provoace comprimarea decât tăierea.
În timpul ajustării propriu-zise, trebuie făcută o evaluare completă pe baza tipului de material și a parametrilor actuali de prelucrare. Simpla reducere a vitezei axului nu este întotdeauna o soluție eficientă. O viteză excesiv de mică poate prelungi timpul de contact dintre sculă și material și, în unele cazuri, poate chiar crește acumularea de căldură.
Așchii granulare și în formă de foi
Așchiile granulare de tip foaie sau distribuite uniform sunt forme de așchii relativ ideale în prelucrarea CNC a plasticului. Aceasta indică faptul că muchia sculei taie materialul în mod normal, forțele de tăiere sunt stabile, iar căldura generată este eliminată eficient prin așchii în loc să se acumuleze pe suprafața piesei de prelucrat. Luând ca exemplu materialul POM, atunci când parametrii sunt corespunzători, așchiile apar ca niște fulgi mici uniformi cu o textură uscată, similară cu așchiile de lemn. Acest tip de așchie indică condiții bune de tăiere, iar suprafața prelucrată este de obicei relativ netedă. Diferite materiale necesită intervale de parametri diferite pentru a obține forme ideale ale așchiilor. Un singur standard nu poate fi aplicat tuturor materialelor plastice. Sunt necesare tăieri de probă și observații pentru a găsi intervalul optim de prelucrare pentru fiecare material în condițiile actuale ale mașinii și sculelor.
Diferențe în caracteristicile cipurilor diferitelor materiale plastice
Datorită diferențelor de proprietăți fizice, cum ar fi duritatea, punctul de topire și conductivitatea termică, diferite materiale plastice prezintă diferențe semnificative în morfologia așchiilor în timpul prelucrării CNC. Înțelegerea acestor diferențe îi ajută pe operatori să ajusteze parametrii de prelucrare mai eficient, în loc să înceapă procesul de depanare de la început de fiecare dată când apare o problemă.
PMMA
Acrilul este un material fragil. În condiții normale de tăiere, așchiile apar ca niște particule granulare mici, cu o textură dură și fragilă, similară cristalelor fine de zahăr. Dacă așchiile devin lipicioase sau seamănă cu plastilina, indică faptul că temperatura de tăiere a devenit prea mare și că materialul se apropie de punctul său de înmuiere. Calitatea suprafeței este de obicei afectată în aceste condiții. Piesele acrilice transparente sunt deosebit de sensibile la această problemă. Modificările morfologiei așchiilor apar adesea înainte ca defectele vizibile de suprafață să apară.
POM
POM este unul dintre materialele plastice cu performanțe de așchiere mai bune în prelucrarea CNC. Atunci când parametrii sunt setați corect, așchiile apar ca foi uniforme cu o suprafață uscată și netedă. Apariția pulberii indică de obicei că parametrii de avans sunt prea conservativi și că scula nu își utilizează pe deplin eficiența de așchiere. Fragmentele mari și neregulate pot indica faptul că volumul de așchiere într-o singură trecere este prea mare și că sarcina sculei depășește un interval rezonabil.
PC
Morfologia cipurilor de PC se situează între acrilic și POM. În condiții normale de tăiere, așchiile au de obicei aspect de foaie. Trebuie acordată o atenție deosebită stării marginilor așchiilor. Dacă marginile apar lucioase sau prezintă urme ușoare de topire, acesta este un semnal timpuriu că temperatura de tăiere este prea ridicată. Materialele PC sunt foarte sensibile la căldură. Temperatura excesivă poate crea tensiuni interne în piese, afectând stabilitatea dimensională în timpul utilizării ulterioare.
PA
În condiții uscate, așchiile de nailon sunt de obicei ondulate și asemănătoare foilor. Cu toate acestea, dacă conținutul de umiditate al materialului este prea mare sau dacă temperatura de tăiere crește, așchiile se pot transforma ușor în forme asemănătoare firelor. Nylonul are caracteristici puternice de absorbție a umidității. Uscarea completă a materialului înainte de prelucrare poate reduce eficient probabilitatea formării așchiilor asemănătoare firelor.
ARUNCA O PRIVIRE
PEEK este un plastic ingineresc rezistent la temperaturi ridicate, cu o rezistență la tăiere relativ mare. În condiții normale, așchiile sunt particule granulare dure, cu o culoare puțin mai închisă decât materialul original. Dacă culoarea așchiilor devine semnificativ mai închisă sau se întunecă, indică faptul că temperatura de tăiere a depășit intervalul rezonabil. Deși PEEK are un punct de topire peste 340°C, temperaturile ridicate continue pot genera tensiuni interne în piesa de prelucrat. Pot apărea modificări dimensionale după prelucrare, așa că controlul temperaturii rămâne important.
Combinarea sunetelor de tăiere pentru o judecată completă
Morfologia așchiilor oferă informații vizuale. Combinată cu modificările sunetelor de așchiere, aceasta poate oferi o evaluare mai completă a condițiilor de prelucrare. În timpul așchierii normale, sunetul generat între sculă și material ar trebui să fie continuu și stabil, fără fluctuații sau întreruperi evidente. În acest moment, așchiile apar de obicei sub formă de foi uniforme sau granulare, iar cele două semnale se confirmă reciproc. Când sunetul devine mat și greu, însoțit de sunete de frecare intermitente neregulate, așchiile sunt adesea asemănătoare pulberii, indicând faptul că scula freacă mai degrabă decât taie.
Cea mai îngrijorătoare situație este zgomotul ascuțit și neregulat. Aceasta înseamnă, de obicei, că așchiile s-au înfășurat în jurul sculei sau au aderat la muchia așchietoare, iar condițiile de așchiere s-au deteriorat. Continuarea prelucrării poate provoca deteriorarea suprafeței. În prelucrarea de precizie a componentelor din plastic, prezicerea anomaliilor de așchiere prin modificări ale sunetului permite operatorilor să oprească și să ajusteze înainte ca calitatea suprafeței să fie afectată. Această metodă de evaluare nu necesită echipamente suplimentare. Se bazează pe familiaritatea operatorilor cu funcționarea normală a mașinii și pe experiența acumulată. Mulți operatori experimentați și-au dezvoltat deja capacitatea de a utiliza modificările sunetului ca răspuns instinctiv pentru evaluarea condițiilor de așchiere. Combinată cu observarea așchiilor, aceasta îmbunătățește considerabil viteza de detectare a problemelor.
Întrebări frecvente
Pot fi urmărite problemele din prelucrările anterioare prin intermediul așchiilor după prelucrarea CNC a pieselor din plastic?
Da. Chiar și după finalizarea prelucrării, morfologia așchiilor colectate poate oferi informații de diagnostic valoroase. De exemplu, particulele de culoare anormală amestecate în așchii pot indica impurități în material sau o distribuție neuniformă a materialelor de umplutură. Inconsecvențele mari în dimensiunea așchiilor pot indica modificări ale parametrilor de prelucrare sau ale condițiilor sculelor în timpul prelucrării. Aceste indicii pot ajuta operatorii să facă ajustări înainte de următorul lot de producție și să prevină reapariția acelorași probleme. Cu toate acestea, pentru calitatea pieselor deja finalizate, rezultatele măsurătorilor efective și inspecția aspectului ar trebui să rămână baza finală.
Concluzie
Morfologia așchiilor în prelucrarea CNC a plasticului este o bază practică pentru evaluarea condițiilor de așchiere. Nu este necesar echipament suplimentar de inspecție; operatorii trebuie doar să observe conștient și să acumuleze experiență în timpul prelucrării. Diferite materiale, parametri și condiții ale sculelor produc caracteristici diferite ale așchiilor. Înțelegerea acestor relații permite intervenția la timp înainte ca problemele să devină grave. Prin combinarea observării așchiilor cu modificările sunetelor de așchiere, precizia evaluării poate fi îmbunătățită și mai mult, ajutând la menținerea unei calități stabile a prelucrării și a eficienței producției.
