ЧПК-обробка пластмас є важливим етапом обробки, який використовується у виробництві пластикових деталей для покращення точності розмірів, якості поверхні та стану кромок. Після чорнової обробки пластикова деталь зазвичай має свою основну форму та структуру, але якщо потрібна вища точність розмірів, менші допуски діаметра отворів, рівніші оброблені поверхні або чистіший зовнішній вигляд, необхідна подальша обробка. Оскільки такі матеріали, як POM, PEEK, PTFE, ABS, PC, PMMA, PVC та PPS, відрізняються твердістю, в'язкістю, термостійкістю та характеристиками різання, їхня обробка також варіюється. Пластмаси зазвичай мають низьку теплопровідність, тому тепло, що утворюється під час обробки, має тенденцію концентруватися в зоні контакту між ріжучим інструментом та заготовкою. Якщо умови різання невідповідні, може виникнути розм'якшення матеріалу, поява задирок, розтягування, відбілювання, слідів інструменту та навіть локального плавлення. Тому ЧПК-обробка пластмас вимагає не тільки контролю розмірів, але й контролю температури різання, гостроти інструменту, видалення стружки та затискання заготовки.
Звичайні процеси обробки включають точне фрезерування, точне точіння, точне розточування, точне свердління, зняття фасок, видалення задирок та полірування. Для деталей зі складними структурами також може використовуватися багатоосьова обробка на верстатах з ЧПК, щоб зменшити повторне затискання та покращити якість обробки криволінійних поверхонь та елементів під різними кутами. Після обробки, якщо виріб має вищі вимоги до зовнішнього вигляду або відчуття поверхні, можна організувати відповідну обробку поверхні відповідно до матеріалу та середовища застосування. Тому, вибираючи процес обробки пластмас на верстатах з ЧПК, необхідно спочатку підтвердити фактичні вимоги до розмірів та поверхні деталі, а потім визначити відповідний метод обробки. Не кожна пластикова деталь потребує складної постобробки. Розумний контроль етапів обробки може забезпечити якість деталі, уникаючи при цьому непотрібних витрат на обробку.
Точне фрезерування – поширений процес обробки пластику
Точне фрезерування контролює форму та якість поверхні
Точне фрезерування в основному використовується для обробки площин, боків, сходинок, канавок та складних контурів пластикових деталей. Під час чорнової обробки зазвичай залишається певний припуск на обробку. Потім точне фрезерування видаляє тонкий шар матеріалу, щоб наблизити кінцеві розміри до вимог креслення. Гострота інструменту особливо важлива під час точного фрезерування пластмас. Якщо інструмент демонструє очевидний знос, різання поступово переходить у стискання, що може легко призвести до задирок та розтягувань. Для деталей, які потребують гарної якості поверхні, для чистової обробки слід використовувати інструмент у хорошому стані, а швидкість обертання шпинделя та швидкість подачі слід регулювати відповідно до характеристик матеріалу, щоб зменшити тепло, що утворюється від тертя під час обробки. Під час точного фрезерування також необхідно враховувати фіксацію заготовки. Якщо деталь відносно тонка або має струнку структуру, надмірне зусилля затиску може деформувати заготовку, що призведе до зміни її розмірів після звільнення пристосування. Тому перед чистовою обробкою необхідно переконатися, що заготовка має достатню опору, особливо для тонкостінних деталей, глибоких канавок та великих пластикових пластин.
Точне токарство підходить для обертових деталей
Для обертових деталей, таких як втулки, циліндричні компоненти, кільця та пластикові втулки, токарний верстат з ЧПК може використовуватися для обробки зовнішніх діаметрів, внутрішніх отворів, торцевих поверхонь, канавок та різьби. Під час токарної обробки пластмас інструмент повинен залишатися гострим, а зайве тертя має бути мінімізоване. Коли матеріал відносно м'який, якщо інструмент не зрізає стружку належним чином, довга, струноподібна стружка може намотуватися на заготовку. Неправильні параметри обробки також можуть спричинити зміну розмірів або нагрівання поверхні. Для прецизійних пластикових втулок та подібних деталей чорнове та чистове токарне оброблення можна виконувати окремо. Після чорнової обробки залишають відповідний припуск перед точним токарним обробленням. Це допомагає зменшити вплив напружень та деформацій, що виникають під час чорнової обробки, на кінцеві розміри.
Точна обробка отворів вимагає контролю розмірів
Отвори в пластикових деталях часто виконують функції складання, позиціонування, кріплення та обертального прилягання. Тому діаметр отвору, відстань між отворами, округлість та точність позиціонування зазвичай є важливими аспектами обробки. Якість обробки отворів безпосередньо впливає на встановлення гвинтів, посадку компонентів вала та монтажні зв'язки між кількома деталями. Якщо діаметр отвору занадто великий, посадка може ослабнути; якщо він занадто малий, опір складанню може збільшитися і навіть призвести до розтріскування деталі. Для глибоких отворів, тонкостінних отворів та багатоотвірних конструкцій особливу увагу також необхідно приділяти відведенню стружки, розсіюванню тепла та деформації заготовки.
Точне свердління та розсвердлювання
Звичайні наскрізні отвори можна виготовити за допомогою свердління на верстатах з ЧПК, але коли потрібні жорсткіші допуски діаметра отвору, однієї операції свердління може бути недостатньо. Залежно від структури деталі та вимог до розмірів, після свердління може проводитися розсвердлювання або інші методи точної обробки для досягнення стабільніших розмірів отвору. Під час обробки необхідно підтримувати належне видалення стружки. Якщо пластикова стружка залишається всередині отвору протягом тривалого часу, тертя між свердлом і стінкою отвору може збільшитися, що призведе до підвищення температури зони обробки. Обробка глибоких отворів вимагає особливої уваги до видалення стружки. За необхідності можна використовувати свердління з виїмкою або відповідне відведення інструменту.
Прецизійне розточування покращує точність отворів
Для пластикових деталей з більшим діаметром отворів та вищими вимогами до точності для подальшої обробки можна використовувати розточування. Прецизійне розточування дозволяє детальніше контролювати діаметр отвору, одночасно покращуючи стан поверхні стінки отвору. Якщо отвір використовується для підшипників, валів або фіксуючих штифтів, слід звертати увагу не лише на діаметр отвору, але й на округлість, точність положення та стан осі отвору. Під час обробки слід уникати нерівномірних сил затиску. В іншому випадку, навіть якщо параметри верстата залишаються стабільними, у готовій деталі все одно можуть виникати відхилення розмірів.
Зняття фасок, видалення задирок та обробка поверхні
Після обробки основних розмірів пластикової деталі, краї зазвичай потребують додаткової обробки. Зняття фаски та видалення задирок впливають не тільки на зовнішній вигляд, але й можуть зменшити перешкоди та подряпини на краях під час складання. Для деталей з отворами, пазами, ступенями або тонкостінними конструкціями невеликі задирки, швидше за все, залишаться вздовж країв. Якщо їх вчасно не видалити, вони можуть вплинути на складання деталі, герметичність та безпеку експлуатації. Правильне зняття фаски може зробити краї більш гладкими, зменшити концентрацію напружень та полегшити подальший монтаж. Під час видалення задирок зусилля слід контролювати відповідно до твердості матеріалу та структури деталі, щоб уникнути зміни розмірів або пошкодження поверхні, спричинених надмірною обробкою.
Зняття фаски робить краї більш рівномірними
Зняття фаски на верстаті з ЧПК може видалити гострі краї та зробити отвори, зовнішні контури та положення сходинок більш гладкими. Для деталей, які потребують встановлення гвинтів, ущільнень або інших сполучних компонентів, відповідне зняття фаски може полегшити складання. Розміри фаски повинні відповідати інженерному кресленню. Якщо немає спеціальних вимог, також не рекомендується обробляти всі краї з надмірно великими фасками, оскільки видалення занадто великої кількості матеріалу може вплинути на розміри деталі та з'єднання при складанні.
Зняття задирок покращує стан оброблених деталей
Обробка пластмас може легко призвести до появи невеликих задирок, особливо на виході свердла, тонкостінних краях та складних пазах. Зняття задирок можна виконувати за допомогою ручних інструментів, інструментів для точного різання або інших методів обробки, придатних для матеріалу. Для прецизійних деталей необхідно контролювати силу, що застосовується під час видалення задирок, щоб запобігти надмірному видаленню крайки, яка спочатку знаходилася в межах допуску. Для прозорих пластмас, таких як ПММА, до яких пред'являються високі вимоги до зовнішнього вигляду, також необхідно запобігати подряпинам під час обробки.
Обробка поверхні після обробки
Деякі пластикові деталі потребують полірування, піскоструминної обробки або інших видів обробки після обробки на верстатах з ЧПК. Слід зазначити, що подальша обробка може змінити шорсткість поверхні, а деякі види обробки також можуть впливати на розміри. Тому кінцеві вимоги до поверхні слід визначати на етапі проектування. Якість поверхні пластику, обробленого на верстатах з ЧПК, зазвичай тісно пов'язана зі станом інструменту, температурою різання, параметрами обробки та видаленням стружки. Використання меншого навантаження різання під час обробки та підтримка гостроти інструменту може допомогти зменшити такі проблеми, як задирки, розтягування та локальне плавлення.
Загальні питання
Чи завжди пластикові деталі потребують обробки?
Не обов'язково. Якщо звичайна конструкційна деталь вже відповідає вимогам до розмірів та поверхні після чорнової обробки, немає потреби додавати надмірні етапи обробки. Для монтажних деталей, герметизуючих компонентів, деталей з точним позиціонуванням або деталей, критично важливих для зовнішнього вигляду, обробка зазвичай здійснюється відповідно до вимог креслення.
Яка різниця між прецизійним фрезеруванням та чорновим фрезеруванням?
Чорнове фрезерування в основному використовується для швидкого видалення більшої кількості матеріалу, залишаючи відповідний припуск для подальшої обробки. Прецизійне фрезерування зосереджено на контролі кінцевих розмірів та стану поверхні. Умови різання та цілі обробки цих двох процесів різні, тому однакові параметри не можуть бути повністю застосовані до обох.
Чому на пластикових деталях легко залишаються сліди від інструменту під час обробки?
Знос інструменту, вібрація верстата, невідповідні параметри різання, погане відведення стружки та нестабільне кріплення заготовки можуть спричинити помітні сліди від інструменту. Пластмаси відносно чутливі до тепла та тиску. Коли інструмент недостатньо гострий, також більш імовірно утворення задирок та розтягувань.
Чи можна полірувати пластикові деталі?
Так, але потрібно враховувати конкретний матеріал. Деякі пластмаси, такі як PMMA, підходять для високоякісного полірування поверхні, тоді як POM, PTFE та інші матеріали потребують різних методів обробки поверхні. Перед поліруванням слід перевірити, чи є прийнятними зміни розмірів та текстури поверхні.
Висновок
Оздоблення пластмас на верстатах з ЧПК вимагає контролю структури деталі, властивостей матеріалу, допусків на розміри та вимог до поверхні. Площини та зовнішні контури, як правило, можна обробляти прецизійним фрезеруванням, обертові деталі підходять для прецизійного токарного різання для контролю зовнішніх діаметрів та внутрішніх отворів, а прецизійні отвори можна обробляти прецизійним свердлінням, розсвердлюванням або прецизійним розточуванням відповідно до діаметра отвору та вимог до допусків. Також слід організувати зняття фасок та видалення задирок для крайових зон, щоб зробити деталі більш придатними для складання та використання. Різні пластики також по-різному поводяться під час обробки. POM має добру оброблюваність, PEEK - це високоефективний інженерний пластик, який вимагає більшої уваги до стану інструменту та контролю температури під час обробки, PTFE відносно м'який і схильний до скручування інструменту та розриву поверхні, тоді як PMMA вимагає особливої уваги до якості обробки прозорих поверхонь. Параметри обробки не повинні визначатися виключно розмірами деталі, але також повинні коригуватися відповідно до характеристик різання самого матеріалу.
Для пластикових деталей, що потребують високої точності розмірів, рекомендується залишати розумний запас між чорновою та чистовою обробкою та регулювати кінцеву величину різання відповідно до фактичних результатів обробки. Після чистової обробки також слід перевірити ключові розміри, щоб підтвердити, що діаметр отвору, площини, ширина канавки, загальні розміри та положення складання відповідають вимогам креслення. Якщо деталь також має вимоги до зовнішнього вигляду, слід додатково перевірити сліди інструменту, задирки, побіління та локальне плавлення. До поширених пластмас, що оброблюються на верстатах з ЧПК, наразі належать POM, ABS, PMMA, PVC, PEEK, PC, HDPE, PTFE та інші. Відповідні матеріали та методи обробки можна вибрати відповідно до передбачуваного застосування деталі. Для деталей зі складними структурами або елементами обробки в кількох напрямках також можна вибрати багатоосьову обробку відповідно до фактичної структури, щоб зменшити похибки положення, спричинені багаторазовим затисканням.
