Πλαστικά που δεν είναι κατάλληλα για κατεργασία με CNC

Δεν μπορούν όλα τα πλαστικά να υποστούν αξιόπιστη ή οικονομική επεξεργασία με φρεζάρισμα, τόρνευση, διάτρηση ή φρεζάρισμα CNC. Ορισμένα πολυμερή εμφανίζουν υπερβολική τήξη, σχίσιμο, στρέβλωση, ρωγμές ή χημική υποβάθμιση υπό συνθήκες κοπής, καθιστώντας τα ακατάλληλα ή μόνο οριακά κατάλληλα για κατεργασία CNC. Αυτός ο οδηγός παρέχει μια συστηματική επισκόπηση των πλαστικών που γενικά δεν συνιστώνται για κατεργασία CNC, τους υποκείμενους περιορισμούς τους, τα συνηθισμένα προβλήματα στην πραγματική παραγωγή και τις πρακτικές εναλλακτικές λύσεις.

Γιατί ορισμένα πλαστικά είναι κακοί υποψήφιοι για κατεργασία CNC

Η κατεργασία με CNC εφαρμόζει συγκεντρωμένα μηχανικά και θερμικά φορτία σε ένα τεμάχιο εργασίας. Τα πλαστικά με δυσμενείς συνδυασμούς θερμοκρασίας τήξης, θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης, σκληρότητας, ανθεκτικότητας, θερμικής αγωγιμότητας και χημικής σταθερότητας μπορεί να ανταποκριθούν αρνητικά. Οι τυπικοί τρόποι αστοχίας περιλαμβάνουν μαλάκωμα και μουτζούρες αντί για κοπή, τήξη και επαναστερεοποίηση, θραύση στις άκρες, ρωγμές λόγω τάσης και διαστατική αστάθεια.

Βασικοί λόγοι που σχετίζονται με το υλικό α πλαστικό μπορεί να είναι ακατάλληλα, συμπεριλαμβανομένων:

• Χαμηλή αντοχή στη θερμότητα που οδηγεί σε τήξη ή σοβαρό μαλάκωμα υπό θερμοκρασίες κοπής
• Ακραία ελαστικότητα ή απαλότητα που προκαλεί παραμόρφωση του εξαρτήματος, κακές ανοχές και σχίσιμο της επιφάνειας
• Υψηλή ευθραυστότητα ή υαλώδης συμπεριφορά που προκαλεί ρωγμές και θραύση υπό φορτίο εργαλείου
• Πολύ χαμηλή θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης που προκαλεί ερπυσμό και χαλάρωση κατά την κατεργασία
• Υψηλή θερμική διαστολή και χαμηλή ακαμψία που προκαλούν παραμόρφωση και στρέβλωση καθώς συσσωρεύεται θερμότητα
• Χημική ευαισθησία σε ψυκτικά μέσα, λιπαντικά ή υγρασία περιβάλλοντος

Πολλοί από αυτούς τους παράγοντες αλληλεπιδρούν: για παράδειγμα, ένα πλαστικό που είναι μαλακό και θερμικά ευαίσθητο, θα εκτραπεί μακριά από το εργαλείο ενώ ταυτόχρονα θα μουτζουρωθεί και θα λιώσει στην επιφάνεια, καθιστώντας την ακριβή κατεργασία CNC μη πρακτική.

Τυπικές απαιτήσεις κατεργασίας CNC για πλαστικά

Η κατανόηση των βασικών απαιτήσεων κατεργασίας διευκρινίζει γιατί ορισμένα πλαστικά αποτυγχάνουν στην πράξη. CNC. Η κατεργασία πλαστικών προϋποθέτει ότι το υλικό μπορούν να διατηρήσουν επαρκή διαστατική σταθερότητα και δομική ακεραιότητα ενώ κόβονται σε συγκεκριμένες ταχύτητες ατράκτου, ρυθμούς τροφοδοσίας και βάθος κοπής. Σημαντικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες περιλαμβάνουν:

• Θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης (Tg) και θερμοκρασία τήξης (Tm)
• Μέτρο ελαστικότητας και μέτρο κάμψης
• Θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας (HDT)
• Συντελεστής θερμικής διαστολής
• Σκληρότητα και αντοχή σε κρούση
• Θερμική αγωγιμότητα

Τα πλαστικά που βρίσκονται πολύ εκτός των πρακτικών ορίων (για παράδειγμα, πολύ χαμηλή Tg σε συνδυασμό με χαμηλό μέτρο ελαστικότητας) είναι εγγενώς δύσκολο να στερεωθούν, να κοπούν και να διατηρηθούν οι ανοχές. Τα υλικά με υψηλή ανισοτροπία ή τα υλικά με έντονη αφρώδη υφή περιπλέκουν περαιτέρω την εμπλοκή του εργαλείου, τον σχηματισμό θραυσμάτων και την ποιότητα της επιφάνειας, συχνά καθιστώντας τα... Τεχνική κατεργασία CNC εφικτό μόνο υπό ακραίους περιορισμούς ή καθόλου εφικτό.

Άμορφα και χαμηλής θερμοκρασίας πλαστικά που παραμορφώνονται και μουτζουρώνουν

Τα άμορφα πλαστικά και τα θερμοπλαστικά χαμηλής θερμοκρασίας με πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μαλάκυνσης συχνά μουτζουρώνουν αντί να σχηματίζουν καθαρά θραύσματα. Τυπικά προβλήματα περιλαμβάνουν βαριά γρέζια, λιωμένες άκρες, μετατόπιση διαστάσεων και ασυνεπές φινίρισμα επιφάνειας, ειδικά όταν τα εργαλεία θερμαίνονται κατά τη διάρκεια εκτεταμένης κοπής. Οι ακόλουθες ομάδες αποτελούν συνηθισμένα παραδείγματα.

Βινυλικές και εύκαμπτες ενώσεις PVC

Οι μαλακές ή εύκαμπτες συνθέσεις PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο) που χρησιμοποιούνται για μανδύες καλωδίων, μαλακούς σωλήνες, παρεμβύσματα και παρόμοια προϊόντα είναι συνήθως δεν είναι κατάλληλο για κατεργασία CNC σε μορφή συμπαγούς μπλοκ. Ενώ τα άκαμπτα φύλλα και οι ράβδοι PVC μπορούν να κατεργαστούν με προσαρμοσμένες παραμέτρους, οι πλαστικοποιημένες ποιότητες PVC παρουσιάζουν αρκετούς περιορισμούς:

Αντιπροσωπευτικά χαρακτηριστικά (τα εύρη είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από τη σύνθεση):

Τυπικά προβλήματα μηχανικής κατεργασίας είναι:

• Ελαστική ανάκτηση: το υλικό επανέρχεται μετά το πέρασμα του εργαλείου, εξαλείφοντας τα αιχμηρά σημεία
• Λερώνοντας αντί για κόψιμο: οι άκρες σύρονται και σκίζονται αντί να κόβονται καθαρά
• Ρύπανση εργαλείων: το μαλακωμένο υλικό προσκολλάται στις κοπτικές ακμές, επιδεινώνοντας τη συσσώρευση θερμότητας
• Δυσκολία σύσφιξης: το τεμάχιο εργασίας συμπιέζεται στο εξάρτημα, προκαλώντας παραμόρφωση όταν απελευθερώνεται

Για εξαρτήματα κατασκευασμένα από μαλακό PVC, η εξώθηση, η χύτευση ή η κοπή με μήτρα είναι πιο πρακτικά από την κατεργασία CNC από συμπαγές υλικό.

Πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας και γραμμικό χαμηλής πυκνότητας (LDPE, LLDPE)

Το πολυαιθυλένιο υπάρχει σε διάφορες μορφές. Μερικές είναι αρκετά μηχανικά επεξεργάσιμες, άλλες όχι. Το LDPE και το LLDPE έχουν χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας και χαμηλότερα σημεία μαλάκυνσης από το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE), με αποτέλεσμα κακή συμπεριφορά μηχανικής κατεργασίας:

Γενικά χαρακτηριστικά:

• Χαμηλή σκληρότητα, κηρώδης αίσθηση επιφάνειας
• Πολύ χαμηλή τριβή και υψηλή ολκιμότητα
• Χαμηλό σημείο τήξης (Tm συνήθως περίπου 110–125 °C)
• Χαμηλή θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας

Όταν υποβάλλονται σε κατεργασία CNC, τα LDPE και LLDPE συχνά εμφανίζουν:

Λεκέδες και σχηματισμός γραμμών αντί για σχηματισμό θραυσμάτων, διαστατική αστάθεια σε λεπτά στοιχεία, ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας και εντοπισμένη τήξη, και δυσκολία επίτευξης αυστηρών ανοχών ή λεπτών λεπτομερειών στην επιφάνεια. Αν και πολύ απλά στοιχεία σε παχιές διατομές μπορούν μερικές φορές να υποστούν κατεργασία με πολύ αιχμηρά εργαλεία και συντηρητικές παραμέτρους, το LDPE και το LLDPE θεωρούνται γενικά κακοί υποψήφιοι για κατεργασία ακριβείας CNC.

Θερμοπλαστικά ελαστομερή (TPE, TPU, TPR, μείγματα SEBS)

Τα θερμοπλαστικά ελαστομερή συνδυάζουν την ελαστικότητα που μοιάζει με καουτσούκ με θερμοπλαστική επεξεργασία. Πολλές ποιότητες ενώσεων με βάση TPE, TPU (θερμοπλαστική πολυουρεθάνη), TPR και SEBS είναι ακατάλληλες για κατεργασία CNC σε μορφή συμπαγούς ράβδου ή μπλοκ λόγω:

• Εξαιρετικά χαμηλό μέτρο ελαστικότητας και υψηλή επιμήκυνση κατά τη θραύση (συχνά >300%)
• Έντονη ελαστική ανάκτηση και παραμόρφωση υπό δυνάμεις κοπής
• Λεκέδες στην επιφάνεια, σχίσιμο και ασυνεπής αφαίρεση υλικού

Συνηθισμένα αποτελέσματα κατεργασίας περιλαμβάνουν ασταθείς διαστάσεις, κακό ορισμό ακμών, τραχιές ή «σχισμένες» επιφάνειες, ειδικά σε τρυπημένες οπές, και δυσκολία διάτρησης και σπειρώματος επειδή το ελαστομερές κλείνει πίσω από το εργαλείο. Στα περισσότερα μηχανικά περιβάλλοντα, τέτοια υλικά σχηματίζονται μέσω χύτευσης με έγχυση, εξώθησης ή κοπής με μήτρα αντί για κατεργασία CNC από το απόθεμα.

Πλαστικά υψηλής όλκιμότητας, χαμηλής ακαμψίας με χαμηλή διαστατική σταθερότητα

Πέρα από τη συμπεριφορά σε χαμηλές θερμοκρασίες, ορισμένα πλαστικά είναι απλώς πολύ μαλακά ή εύκαμπτα για να διατηρήσουν το σχήμα τους κατά την κατεργασία CNC. Ακόμα κι αν δεν λιώνουν υπερβολικά, παραμορφώνονται υπό σχετικά μικρά φορτία σύσφιξης ή κοπής.

Μαλακοί αφροί πολυολεφίνης και διογκωμένα πλαστικά

Τα αφρώδη πολυμερή, όπως ο μαλακός αφρός πολυαιθυλενίου, ορισμένες διογκωμένες πολυολεφίνες και οι εύκαμπτοι αφροί χαμηλής πυκνότητας, περιέχουν ένα υψηλό κλάσμα όγκου κυψελών γεμάτων με αέριο. Αυτά τα υλικά έχουν σχεδιαστεί για απορρόφηση κραδασμών και θερμομόνωση, όχι για κατεργασία ακριβείας. Τα τυπικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν πολύ χαμηλή πυκνότητα, χαμηλή αντοχή σε θλίψη και υψηλή συμπιεστότητα.

Όταν επιχειρείται κατεργασία CNC, προκύπτουν τα ακόλουθα προβλήματα:

• Σοβαρή συμπίεση υπό τη δύναμη σύσφιξης, που οδηγεί σε απρόβλεπτο πάχος μετά την απελευθέρωση
• Ακανόνιστη κοπή επειδή το εργαλείο εναλλάσσεται μεταξύ στερεού πολυμερούς και κενών
• Σχίσιμο των κυττάρων και ακανόνιστες άκρες αντί για λείες επιφάνειες
• Δυσκολία στη διατήρηση ομοιόμορφου βάθους ή επιπεδότητας

Η κοπή με μήτρα, η κοπή με υδροβολή και η κοπή με θερμό σύρμα (για ορισμένους αφρούς) είναι συνήθως πιο κατάλληλες για αυτά τα υλικά από τις συμβατικές. Φρέζα ή τόρνευση CNC.

Εξαιρετικά μαλακά ελαστομερή σιλικόνης

Τα ελαστικά σιλικόνης βουλκανισμού σε θερμοκρασία δωματίου (RTV) και τα πολύ μαλακά ελαστομερή σιλικόνης, ειδικά εκείνα της χαμηλής περιοχής Shore A ή πιο μαλακά (συμπεριλαμβανομένων των σιλικονών που μοιάζουν με γέλη), εμφανίζουν σχεδόν γέλη απόκρισης κάτω από εργαλεία κατεργασίας. Λόγω της υψηλής ελαστικότητάς τους και του πολύ χαμηλού μέτρου ελαστικότητάς τους, δεν δημιουργούν συμβατικά θραύσματα και δεν μπορούν να διατηρήσουν την ακεραιότητα των διαστάσεων.

Πρακτικά προβλήματα περιλαμβάνουν ακραία παραμόρφωση κάτω από εργαλεία και εξαρτήματα, αδυναμία διατήρησης ανοχών ή αιχμηρών γεωμετριών, δυσκολία κοπής σπειρωμάτων και παραμόρφωση επιφάνειας και σημάδια οπισθέλκουσας. Τα εξαρτήματα από μαλακή σιλικόνη παράγονται πιο αποτελεσματικά με χύτευση, χύτευση σε εργαλεία ή κοπή λεπτών φύλλων με καλούπι αντί για κατεργασία CNC από ογκώδη μπλοκ.

Εύθραυστα, υαλώδη και γεμισμένα πλαστικά με τάση ρωγμών

Στο αντίθετο άκρο του φάσματος, τα πολύ εύθραυστα ή τα πλαστικά με έντονη γέμιση γυαλιού μπορούν να ραγίσουν, να σπάσουν ή να αποκολληθούν υπό τις τάσεις που δημιουργούνται από την κατεργασία CNC. Ακόμα κι αν δεν λιώσουν, μπορεί να σπάσουν υπό την εμπλοκή του εργαλείου, ιδιαίτερα σε αιχμηρές εσωτερικές γωνίες ή λεπτά τμήματα.

Πολυστυρένιο (GPPS) και ορισμένα στυρενικά συμπολυμερή

Το πολυστυρένιο γενικής χρήσης (GPPS) είναι ένα διαφανές, άκαμπτο, αλλά εύθραυστο θερμοπλαστικό. Έχει σχετικά υψηλή θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης (περίπου 90–100 °C), αλλά η χαμηλή αντοχή του σε κρούση και η τάση για ρωγμάτωση λόγω τάσης το καθιστούν ακατάλληλο για κατεργασία CNC.

Συνήθεις συμπεριφορές στην κατεργασία περιλαμβάνουν ψαθυρή θραύση κατά μήκος των διαδρομών των εργαλείων, θραύση στις άκρες και μικρορωγμές, ρωγμές στην επιφάνεια και υψηλό κίνδυνο ρωγμών κατά τη διάτρηση και την κοπή με σπείρωμα. Λόγω αυτών των προβλημάτων, το πολυστυρένιο διαμορφώνεται καλύτερα μέσω χύτευσης με έγχυση, διαμόρφωσης υπό κενό (ως φύλλο) ή κοπής με λεπτώς ελεγχόμενα πριόνια ή λέιζερ για μη κρίσιμες εφαρμογές παρά με κατεργασία ακριβείας CNC.

Πλαστικά με υψηλή πλήρωση ορυκτών ή ενισχυμένα με γυαλί

Τα πλαστικά ενισχυμένα με υαλοβάμβακα (GFRP) και οι ενώσεις με υψηλή περιεκτικότητα σε ορυκτά μπορούν μερικές φορές να υποστούν κατεργασία με εξειδικευμένα εργαλεία και παραμέτρους, αλλά ορισμένες συνθέσεις είναι ουσιαστικά μη πρακτικές για κατεργασία ακριβείας CNC από συμπαγές πλαστικό υλικό, ειδικά όταν η περιεκτικότητα σε οπλισμό είναι πολύ υψηλή ή η ίδια η μήτρα είναι εύθραυστη.

Τυπικά προβλήματα περιλαμβάνουν την ταχεία φθορά των εργαλείων κοπής λόγω λείανσης, την αποκόλληση των ινών και τις τραχιές επιφάνειες, το ξεφλούδισμα των άκρων και την μικρο-αποκόλληση κατά μήκος των κατευθύνσεων των ινών, την παραγωγή σκόνης και λεπτών σωματιδίων που απαιτεί εξειδικευμένη εξαγωγή, και την ανισότροπη μηχανική συμπεριφορά που προκαλεί απρόβλεπτες τάσεις και παραμόρφωση. Για πολλές εφαρμογές που περιλαμβάνουν βαριά ενίσχυση, προτιμώνται στρατηγικές και εργαλεία κατεργασίας ειδικά για σύνθετα υλικά ή διαδικασίες χύτευσης σχεδόν σε καθαρό σχήμα έναντι της γενικής κατεργασίας CNC συμπαγών πλαστικών ράβδων.

Πλαστικά με πολύ χαμηλή αντοχή στη θερμότητα ή στενά παράθυρα επεξεργασίας

Η κατεργασία CNC παράγει θερμότητα τριβής στη ζώνη κοπής. Τα πλαστικά με πολύ χαμηλή αντοχή στη θερμότητα ή εξαιρετικά στενά εύρη θερμοκρασίας μεταξύ μαλάκυνσης και θερμικής υποβάθμισης διατρέχουν κίνδυνο παραμόρφωσης ή καύσης κατά την κατεργασία.

Ορισμένα βιοδιασπώμενα πλαστικά (ορισμένα PLA, PHA, μείγματα αμύλου)

Τα βιοδιασπώμενα πολυμερή όπως το πολυγαλακτικό οξύ (PLA), ορισμένα πολυυδροξυαλκανοϊκά (PHA) και τα μείγματα με βάση το άμυλο ποικίλλουν σημαντικά ως προς τη σύνθεση. Ενώ ορισμένες ποιότητες PLA μπορούν να υποστούν μηχανική κατεργασία με προσοχή, πολλά βιοδιασπώμενα παρουσιάζουν περιορισμένη αντοχή στη θερμότητα και σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες μαλάκυνσης.

Τα παρατηρούμενα προβλήματα μπορεί να περιλαμβάνουν εντοπισμένη τήξη και κόλλημα στα εργαλεία, αποχρωματισμό και υποβάθμιση της επιφάνειας όταν υπερθερμανθεί, ευθραυστότητα που οδηγεί σε θραύση σε λεπτά τμήματα και διαστατική αστάθεια εάν οι υπολειμματικές τάσεις χαλαρώσουν κατά την κατεργασία ή την επακόλουθη προετοιμασία. Δεδομένης της ευαισθησίας αυτών των υλικών, η χύτευση σχεδόν σε καθαρό σχήμα ή η προσθετική κατασκευή είναι συχνά πιο αποτελεσματική από την κατεργασία από συμπαγή πλάκα ή ράβδο.

Συμπολυμερή και Μείγματα Πολύ Χαμηλής Θερμοκρασίας Μαλάκυνσης

Ορισμένα ειδικά συμπολυμερή και μείγματα έχουν σχεδιαστεί για ευελιξία ή επεξεργασιμότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ενώ είναι χρήσιμα για μεμβράνες, επικαλυπτικά καλούπια ή συγκολλητικά στρώματα, τα χαμηλά σημεία μαλάκυνσης και οι χαμηλές θερμοκρασίες υαλώδους μετάπτωσης εμποδίζουν τις ακριβείς εργασίες CNC.

Πιθανές συνέπειες περιλαμβάνουν σοβαρό μουτζούρωμα των χαρακτηριστικών με μικρά εργαλεία, παραμόρφωση λεπτών τοιχωμάτων και λεπτών νευρώσεων μόλις το εργαλείο θερμάνει το υλικό, καθώς και κυματισμό και κυματισμό της επιφάνειας αντί για λεία, αιχμηρά χαρακτηριστικά. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτά τα πλαστικά διαχειρίζονται μέσω διαδικασιών ρολού προς ρολό, θερμοδιαμόρφωσης ή χύτευσης αντί για αφαιρετική κατεργασία.

Αφρώδη υλικά και κυψελοειδή πλαστικά: Δομική αδυναμία και ζητήματα ποιότητας επιφάνειας

Οι αφροί και τα κυψελοειδή πλαστικά δημιουργούν μοναδικά προβλήματα για την κατεργασία CNC λόγω της μη ομοιογενούς μικροδομής τους. Η πυκνότητα και η αντοχή του υλικού ποικίλλουν από σημείο σε σημείο και η διεπαφή μεταξύ των συμπαγών κυψελοειδών τοιχωμάτων και των κενών αντιδρά ασυνεπώς στις δυνάμεις κοπής.

Μαλακός αφρός πολυουρεθάνης και εύκαμπτα κυψελοειδή υλικά

Οι μαλακοί αφροί πολυουρεθάνης, οι εύκαμπτοι μικροκυψελωτοί αφροί ελαστομερούς και παρόμοια υλικά προσφέρουν απορρόφηση κραδασμών και ακουστική απόσβεση, αλλά δεν έχουν την απαραίτητη δομική ακεραιότητα για κατεργασία ακριβείας. Ενώ οι άκαμπτες σανίδες μοντελοποίησης ουρεθάνης έχουν σχεδιαστεί ειδικά για κατεργασία, οι εύκαμπτοι αφροί δεν είναι.

Βασικά ζητήματα περιλαμβάνουν το σχίσιμο των τοιχωμάτων των κυψελών αντί για την ελεγχόμενη κοπή, τα πολύ ακανόνιστα προφίλ ακμών και την ασάφεια, την ουσιαστική συμπίεση υπό τις δυνάμεις του εργαλείου και της σφιγκτήρα που οδηγούν σε απρόβλεπτες τελικές διαστάσεις και την αδυναμία διατήρησης αιχμηρών εσωτερικών γωνιών ή μικρών μεγεθών χαρακτηριστικών. Οι μέθοδοι κοπής όπως η κοπή με υδροβολή, η κοπή με ταλαντευόμενο μαχαίρι ή η κοπή με θερμό σύρμα (για κατάλληλους αφρούς) προσφέρουν πιο συνεπή αποτελέσματα από την άλεση με CNC.

Διογκωμένο πολυστυρένιο (EPS) και ορισμένοι αφροί μόνωσης χαμηλής πυκνότητας

Οι μονωτικές πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) και παρόμοιοι αφροί σφαιριδίων αποτελούνται από συντηγμένες χάντρες με διεπιφάνειες που είναι μηχανικά αδύναμες σε σχέση με τις ίδιες τις χάντρες. Οι συμβατικές διαδρομές εργαλείων CNC μπορούν να προκαλέσουν διαχωρισμό και θρυμματισμό των σφαιριδίων, ειδικά κοντά στις άκρες και τα περιγράμματα.

Η τυπική συμπεριφορά κατεργασίας περιλαμβάνει την εξαγωγή των χαντρών και τον σχηματισμό κρατήρων, σημαντική ποσότητα σκόνης και μικρών σωματιδίων, χαμηλή ακρίβεια διαστάσεων επειδή το υλικό συνθλίβεται κάτω από το εργαλείο και εξαιρετικά μεταβλητό φινίρισμα επιφάνειας. Η εξειδικευμένη κοπή με θερμό σύρμα ή η φρεζάρισμα χαμηλής δύναμης που έχει σχεδιαστεί ειδικά για EPS προτιμάται συνήθως από τις τυπικές προσεγγίσεις κατεργασίας CNC.

Χημικά ευαίσθητα πλαστικά και συμβατότητα ψυκτικού υγρού

Η κατεργασία πλαστικών με CNC χρησιμοποιεί συχνά ψυκτικά μέσα, λιπαντικά ή πεπιεσμένο αέρα για τον έλεγχο της θερμότητας και της απομάκρυνσης θραυσμάτων. Ορισμένα πολυμερή είναι χημικά ευαίσθητα και μπορεί να ραγίσουν, να ραγίσουν ή να διογκωθούν κατά την έκθεση σε κοινά ψυκτικά μέσα, καθιστώντας τα ακατάλληλα ή επικίνδυνα για συμβατικές διατάξεις CNC.

Πλαστικά επιρρεπή σε ρωγμές λόγω καταπόνησης παρουσία ψυκτικών υγρών

Ορισμένα διαφανή, άμορφα πλαστικά, όπως ορισμένες ποιότητες πολυανθρακικού, ακρυλικού (PMMA) και στυρενίου, είναι γνωστό ότι είναι ευαίσθητα σε ρωγμές λόγω περιβαλλοντικών τάσεων όταν εκτίθενται σε συγκεκριμένες χημικές ουσίες. Εάν η διαδικασία κατεργασίας εισαγάγει εσωτερικές τάσεις και το υλικό έρθει σε επαφή με ένα μη συμβατό ψυκτικό ή καθαριστικό μέσο, ​​μπορεί να εμφανιστεί καθυστερημένη ρωγμή.

Παρόλο που ορισμένα από αυτά τα υλικά μπορούν να υποστούν κατεργασία με πολύ ελεγχόμενες παραμέτρους και συμβατά ψυκτικά μέσα, συγκεκριμένες ποιότητες ή συνθέσεις ενδέχεται να είναι ουσιαστικά ακατάλληλες για κατεργασία CNC σε τυπικά περιβάλλοντα εργαστηρίων όπου χρησιμοποιούνται τυπικές χημικές ουσίες ψυκτικού μέσου. Σε τέτοιες περιπτώσεις, απαιτούνται εναλλακτικές μέθοδοι κατασκευής ή αυστηρά μέτρα ελέγχου ψυκτικού μέσου για την αποφυγή βλαβών.

Διόγκωση ή μαλάκωμα πλαστικών σε επαφή με λάδια και υγρά κοπής

Ορισμένα ελαστομερή ή ιδιαίτερα πλαστικοποιημένα υλικά απορροφούν λάδια ή ορισμένα εξαρτήματα υγρού κοπής, με αποτέλεσμα τη διόγκωση, το μαλάκωμα ή την απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων. Εάν τέτοια πλαστικά υποβληθούν σε μηχανική κατεργασία, η επαφή με τυπικά υγρά συνεργείου μπορεί να προκαλέσει απώλεια εξαρτημάτων. διαστατική ακρίβεια ή μηχανική ακεραιότητα μετά την κατεργασία.

Σε περιβάλλοντα όπου η ξηρή κατεργασία ή η ψύξη μόνο με αέρα δεν είναι εφικτή, αυτά τα πλαστικά είναι λειτουργικά ακατάλληλα για CNC μηχανική κατεργασία επειδή τα υποχρεωτικά υγρά διεργασίας έρχονται σε αντίθεση με το προφίλ χημικής αντοχής του υλικού.

Συνήθη προβλήματα κατεργασίας με μη κατάλληλα πλαστικά

Στις διάφορες κατηγορίες πλαστικών που δεν είναι κατάλληλα για κατεργασία CNC, μπορούν να παρατηρηθούν πολλά επαναλαμβανόμενα προβλήματα. Η αναγνώριση αυτών των προβλημάτων βοηθά στον εντοπισμό της ασυμφωνίας υλικού προς κατεργασία.

Όταν ένα πλαστικό είναι μόνο οριακά κατεργάσιμο

Ορισμένα πλαστικά βρίσκονται σε οριακό σημείο: Η κατεργασία με CNC δεν είναι τεχνικά αδύνατη, αλλά δημιουργεί περιορισμούς που μπορεί να είναι απαράδεκτοι για πολλές εφαρμογές. Αυτές οι οριακές περιπτώσεις έχουν κοινά χαρακτηριστικά:

• Αποδεκτά αποτελέσματα μόνο σε παχιές, απλές γεωμετρίες με γενναιόδωρες ανοχές
• Ανάγκη για πολύ χαμηλές ταχύτητες κοπής, εξαιρετικά αιχμηρά εργαλεία και μικρά βάθη κοπής
• Αδυναμία αξιόπιστης μηχανικής κατεργασίας μικρών στοιχείων, λεπτών τοίχων ή λεπτών σπειρωμάτων
• Υψηλά ποσοστά απόρριψης ή επανεπεξεργασίας λόγω μεταβλητότητας στο φινίρισμα της επιφάνειας και στις διαστάσεις

Όταν ένα υλικό συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο, είναι συχνά πιο αποτελεσματικό να επιλέξετε ένα διαφορετικό πλαστικό με καλύτερη συμπεριφορά κατεργασίας ή να χρησιμοποιήσετε μια εναλλακτική διαδικασία κατασκευής για αυτό το υλικό.

Εναλλακτικές Διαδικασίες Παραγωγής για Μη Μηχανικά Πλαστικά

Όταν ένα επιλεγμένο πλαστικό δεν είναι κατάλληλο για κατεργασία CNC, εναλλακτικές διαδικασίες μπορούν να παρέχουν συνεπή, οικονομικά αποτελέσματα διατηρώντας παράλληλα τις επιθυμητές ιδιότητες του υλικού, όπως η ευκαμψία, η οπτική διαύγεια ή η βιοδιασπασιμότητα.

Χύτευση με έγχυση και χύτευση με συμπίεση

Πολλά μαλακά, εύθραυστα ή χημικά ευαίσθητα πλαστικά διαμορφώνονται καλύτερα με χύτευση. Η χύτευση με έγχυση και η χύτευση με συμπίεση επιτρέπουν την επεξεργασία του πολυμερούς σε ελεγχόμενο θερμικό και ροϊκό περιβάλλον, εξαλείφοντας τα τοπικά μηχανικά και θερμικά φορτία που σχετίζονται με την κοπή CNC. Οι σύνθετες γεωμετρίες, τα λεπτά τοιχώματα και τα ελαστικά εξαρτήματα παράγονται συχνά πιο αξιόπιστα με χύτευση παρά με μηχανική κατεργασία.

Εξώθηση, Θερμοδιαμόρφωση και Κοπή με Μήτρα

Για μεμβράνες, φύλλα, σωλήνες και εύκαμπτα προφίλ, χρησιμοποιείται συνήθως η εξώθηση ακολουθούμενη από θερμοδιαμόρφωση ή κοπή με μήτρα. Υλικά όπως το εύκαμπτο PVC, το TPE και ορισμένα ειδικά συμπολυμερή υποβάλλονται σε συστηματική επεξεργασία με αυτόν τον τρόπο. Η θερμοδιαμόρφωση επιτρέπει τη διαμόρφωση φύλλων που έχουν μαλακώσει με θερμότητα πάνω σε καλούπια και η κοπή με μήτρα μπορεί να παράγει δισδιάστατα σχήματα σε αφρώδη και ελαστομερή φύλλα χωρίς να προκαλεί τις συγκεντρωμένες τάσεις που είναι τυπικές για τα εργαλεία φρεζαρίσματος.

Προσθετική Κατασκευή για Σύνθετα ή Ευαίσθητα Υλικά

Ορισμένα βιοδιασπώμενα πλαστικά και πολυμερή χαμηλής θερμοκρασίας διατίθενται σε μορφή νημάτων ή σκόνης για προσθετική κατασκευή. Οι διαδικασίες στρώσης προς στρώση μπορούν να δημιουργήσουν πολύπλοκες γεωμετρίες χωρίς τις υψηλές δυνάμεις κοπής και τη θερμότητα της διεπαφής εργαλείου της κατεργασίας CNC. Για μικρές παρτίδες και πρωτότυπα, αυτό είναι συχνά προτιμότερο από την προσπάθεια ακριβούς κατεργασίας τέτοιων υλικών από στερεό υλικό.

Οδηγίες επιλογής υλικού για την αποφυγή ακατάλληλων πλαστικών

Για την ελαχιστοποίηση των προβλημάτων, η επιλογή υλικών σε αρχικό στάδιο θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη όχι μόνο τη λειτουργική απόδοση κατά τη λειτουργία αλλά και τη συμβατότητα με την κατεργασία CNC. Οι βασικές οδηγίες περιλαμβάνουν:

• Ελέγξτε εάν το πλαστικό παρέχεται συνήθως ως υλικό που μπορεί να υποστεί μηχανική κατεργασία (φύλλο, πλάκα, ράβδος) που προορίζεται για αφαιρετική κατασκευή.
• Ελέγξτε τα φύλλα δεδομένων υλικών για ιδιότητες που σχετίζονται με την κατεργασία: μέτρο ελαστικότητας, θερμοκρασία θερμικής παραμόρφωσης, θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, σκληρότητα και συνιστώμενες μέθοδοι επεξεργασίας.
• Αποφύγετε υλικά πολύ χαμηλού μέτρου ελαστικότητας και υψηλής ελαστικότητας για εξαρτήματα CNC με στενή ανοχή
• Να είστε προσεκτικοί με υλικά με υψηλή πλήρωση, εύθραυστα ή αφρώδη υλικά όταν απαιτείται λεπτή ακρίβεια χαρακτηριστικών.

Όταν το δελτίο δεδομένων ή η τεκμηρίωση του προμηθευτή δίνει έμφαση στη χύτευση, την εξώθηση ή τη χύτευση και δεν παρέχει οδηγίες σχετικά με την κατεργασία, το υλικό είναι συχνά κακός υποψήφιος για διαδικασίες CNC.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τα πλαστικά που δεν είναι κατάλληλα για κατεργασία CNC