Obróbka skrawaniem najczęściej kojarzy się z frezowaniem metalu, ewentualnie toczeniem drewna. Jednak rozwój materiałoznawstwa czy technik wytwarzania polimerów sprawił, że dostępne są obecnie różnego rodzaju tworzywa sztuczne, które skutecznie zastępują metal.
Sprawdzają się zwłaszcza w zastosowaniach, w których niska masa i koszt wytworzenia są ważniejsze od dużej odporności mechanicznej. Dzięki temu frezowanie – tradycyjne i CNC - tworzyw sztucznych umożliwia szybką produkcję wysokiej jakości części na potrzeby wielu gałęzi przemysłu.
Czym jest frezowanie tworzyw sztucznych?
Frezowanie tworzyw sztucznych to metoda obróbki skrawaniem wykorzystywana do wytworzenia części z różnego rodzaju polimerów. Podobnie jak w przypadku obróbki metali (stali, aluminium) czy innych materiałów, może być wykonywana zarówno przy pomocy frezarek CNC jak i tradycyjnych.
Jest to forma obróbki ubytkowej, co oznacza, że po obrobieniu, część wytworzona przy pomocy tej technologii jest lżejsza od bloku materiału, z którego jest wykonana. Chociaż sama technologia skrawania polimerów jest bardzo zbliżona do tej stosowanej przy obróbce metali, to specyfika tworzyw sztucznych wymaga zastosowania nieco innych narzędzi oraz technik pracy.
Przede wszystkim – polimery bardzo słabo odprowadzają ciepło podczas obróbki. Między innymi z tego powodu frezowanie tworzyw sztucznych wymaga dobrego odprowadzania ciepła oraz wysokiej efektywności wyciągu zasysającego wióry.
Wysoka temperatura podczas obróbki tworzyw sztucznych może doprowadzić do oblepienia frezu przez wióry, uzyskania gorszej jakości powierzchni oraz wystąpienia odkształceń termicznych.
Między innymi z tych powodów w obróbce tworzyw sztucznych stosuje się frezowanie przeciwbieżne – wióry odrzucone przez ostrza na powierzchnię obrobioną mogą powodować odkształcenia termiczne (tzw. grat).
Można temu zapobiegać również przez dobór frezu o odpowiedniej geometrii lub stosując wysokowydajne odprowadzanie wiórów. Dobór odpowiedniego rodzaju frezu i materiału, z jakiego jest wykonany również ma bezpośredni wpływ na proces obróbki.
Do skrawania polimerów zaleca się wybór frezów z monolitu węglika oraz z odpowiednią do obrabianego materiału geometrią. Zapewniają one najlepszą jakość obróbki oraz efektywne odprowadzanie wiórów (zwłaszcza frezy z dużymi otworami wiórowymi).
Najlepsze efekty przy frezowaniu – CNC i tradycyjnym – tworzyw sztucznych daje zastosowanie wysokich prędkości obrotowych wrzeciona oraz średnich posuwów.
Warto dodać, że w przeciwieństwie do drewna, płaskie powierzchnie z tworzyw sztucznych lepiej obrabia się przy pomocy frezowania czołowego niż walcowego. Te parametry produkcji części z tworzyw konstrukcyjnych i innych polimerów mogą zapewnić uzyskanie najlepszej powierzchni.
Parametry pracy są szczególnie istotne przy pracy z frezowaniu z użyciem maszyn CNC (sterowanych numerycznie) – automatyzacja procesu skrawania znacznie przyspiesza produkcję części, a zarazem wymaga od operatora większej dbałości o właściwe zaprogramowanie urządzenia.
Obróbka tworzyw sztucznych skrawaniem - kiedy ma zastosowanie?
Mówiąc o zastosowaniu tworzyw sztucznych w procesie produkcji części, trzeba wziąć pod uwagę ich właściwości fizyczne oraz inżynieryjne. Technologie wytwarzania plastików sprawiają, że mają one wystarczającą wytrzymałość mechaniczną oraz cieplną, żeby zastąpić niektóre elementy wykonywane do tej pory z metalu.
W połączeniu z niższą masą części z tworzyw sztucznych oraz niższym kosztem ich wytworzenia, zastosowanie polimerów w mniej wymagających aplikacjach może być i często jest źródłem realnych oszczędności, bez utraty wytrzymałości czy trwałości.
Wiąże się to z zaletami współczesnych polimerów, takimi jak:
- niska masa,
- stosunkowo wysoka odporność mechaniczna i termiczna,
- łatwość obróbki,
- wysoka odporność na działanie wielu substancji chemicznych,
- niskie przewodnictwo elektryczne,
- stosunkowo niska cena materiałów,
- duży wybór rodzajów polimerów, różniących się właściwościami (np. przeźroczystość).
Nie są to też materiały idealne, dlatego warto wspomnieć o wadach, jakie mają tworzywa sztuczne, zwłaszcza w odniesieniu do metali:
- niższa wytrzymałość mechaniczna oraz wyższa podatność na zużycie,
- mniejsza sztywność,
- niska odporność na wysokie temperatury.
Co istotne: są to ogólne cechy współczesnych polimerów. Konkretne rodzaje mogą się różnić między sobą (np. polioksymetylen charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością termiczną i mechaniczną, ale polikaprolaktam już nie), dlatego istotny jest dobór odpowiedniego materiału do konkretnych zastosowań.
Tak szeroki zakres materiałów o różnych właściwościach sprawia, że frezowanie tworzyw sztucznych sprawdza się w szybkiej i efektywnej produkcji elementów takich jak m.in.:
- lekkie koła zębate, często monolityczne,
- różnego rodzaju sworzni i tulei,
- mniejszych i większych elementów obudów,
- różnego rodzaju stelaży i kratek.
Znajdują one zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu – od produkcji zabawek, przez elementy konstrukcyjne większych i mniejszych układów, aż do branży automotive.
Frezowanie polimerów, zwłaszcza sterowane numerycznie, umożliwia przyspieszenie produkcji, wyższą jakość wytwarzanych części (mniejsze tolerancje, mniej odrzutów na etapie kontroli jakości), jak i obniżenie kosztu jednostkowego.
Rodzaje tworzyw sztucznych poddawane obróbce CNC
Rozwój materiałoznawstwa oraz chemii przemysłowej sprawił, że możliwości produkcji części z tworzyw sztucznych są ogromne. Szeroka gama polimerów o różnych właściwościach sprawia, że dobranie odpowiedniego materiału ze względu na jego oczekiwane właściwości jest znacznie prostsze.
Różne tworzywa sztuczne mają inne właściwości, a co za tym idzie – sprawdzą się w innych zastosowaniach. W niektórych z nich istotna będzie odporność na ścieranie i wysoka sztywność; w innych ważniejsza będzie wysoka plastyczność przy zachowaniu akceptowalnej tolerancji wysokich temperatur.
Wśród polimerów służących do wytwarzania części przy pomocy frezowania należy wymienić:
- polimery wysokosprawne (np. PEI – polieteroimid lub PAI – poliamidoimid), które charakteryzują bardzo dobre właściwości mechaniczne i odporność na ścieranie,
- polioksymetylen (POM) – bardzo często wybierane tworzywo konstrukcyjne, charakteryzujące się dobrą sztywnością oraz odpornością termiczną i na ścieranie (często stosowany w branży automotive),
- polikaprolaktam (PA-6) – tworzywo sztuczne bardzo łatwe w obróbce, jednak o słabych właściwościach mechanicznych, ale za to charakteryzujące się bardzo niskim przewodnictwem elektrycznym; znajduje ono zastosowanie w produkcji drobnych podzespołów do urządzeń elektronicznych,
- szkło akrylowe (PMMA, powszechnie znane jako plexiglas lub plexi) – przeźroczysty polimer, często stosowany jako dużo lżejsza alternatywa dla szyb (np. jako przesłony lub fronty w różnego rodzaju ramkach), który charakteryzują zadowalające parametry mechaniczne i bardzo wysoka odporność na promieniowanie UV,
- teflon PTFE (politetrafluoroetylen, tarflen) – niska topliwość, dobre właściwości mechaniczne oraz wysoka odporność na temperaturę sprawiają, że jest to materiał często obrabiany na frezarkach i innych maszynach do obróbki mechanicznej.
Wybór odpowiedniego tworzywa sztucznego do wytworzenia części przy pomocy frezowania jest niezwykle istotny. Może pomóc to zoptymalizować koszty produkcji czy uzyskać obiekt o parametrach bardziej odpowiadających potrzebom (np. nie każda przeźroczysta tafla z tworzywa sztucznego musi być wykonana z poliwęglanu – w wielu zastosowaniach lepiej się sprawdzi szkło akrylowe).
W wyborze odpowiedniego materiału do obróbki skrawaniem pomoże doświadczony zespół operatorów i specjalistów z zakresu frezowania tworzyw sztucznych.
Usługi frezowania CNC - mamy w tym 40 lat doświadczenia, można (i warto) nam zaufać.
W RADMOT produkujemy na najnowocześniejszych maszynach, wprost od renomowanych producentów (m.in. Fanuc, Okuma, DMG, Hermle). Nowoczesny park maszynowy CNC oraz doświadczony zespół pozwala nam produkować szerokie portfolio różnych części. Oferujemy zarówno usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, doradzimy Ci na każdym etapie procesu.
