Как быстро оценить параметры обработки пластика на станках с ЧПУ?

Пошаговый подход к быстрому определению параметров обработки пластика

Быстрая оценка параметров обработки пластика требует структурированного, многоуровневого подхода, который сочетает скорость с основными инженерными принципами. В отличие от металлов, пластики обладают низкой теплопроводностью и могут быть мягкими, абразивными или вязкими, поэтому выбор параметров критически важен для предотвращения плавления, сколов и плохого качества поверхности. Эффективная методика включает начальные расчёты базовых параметров, применение поправочных коэффициентов для конкретных материалов и последующую настройку на основе реальных результатов и выбранного инструмента.

Уровень 1: Базовые эмпирические значения

Для быстрой первичной оценки используйте базовые параметры для стандартной твердосплавной фрезы (например, диаметр 6 мм, 2 зуба), с возможностью масштабирования. Основной принцип — поддерживать высокую скорость резания (SFM) и большую подачу на зуб (FPT), чтобы тепло удалялось со стружкой, а не накапливалось в детали.

• Скорость шпинделя (RPM): начните с скорости резания (SFM) 500–1000 для жёстких пластиков, таких как PC или ABS, и 200–500 для более мягких пластиков, таких как PEEK или нейлон (PA). Формула: RPM = (SFM × 3.82) / диаметр инструмента (в дюймах).

• Скорость подачи (IPM): используйте подачу на зуб (FPT) 0.001–0.004 дюйма для чистовой обработки и 0.005–0.015 дюйма для черновой. Формула: IPM = RPM × количество зубьев × FPT.

• Глубина реза (DOC): для инструмента диаметром 6 мм безопасное начальное значение осевой глубины составляет 1–2 диаметра инструмента, а радиальная глубина (припуск на проход) — 10–50% диаметра для чистовой обработки и до 75% для черновой.

Уровень 2: Поправки и настройки в зависимости от материала

На этом этапе выполняется быстрая корректировка базовых значений с учётом поведения пластика. Разделите материал на категории и примените следующие корректировки:

• Жёсткие / стеклонаполненные (например, PC, ABS, акрил): используйте верхний диапазон RPM. Эти материалы хрупкие, поэтому увеличенная FPT помогает чисто разрушать материал. Следите за сколами кромок при выходе инструмента.

• Мягкие / вязкие (например, нейлон, HDPE, PP): используйте острые, полированные инструменты с большими положительными углами. Уменьшите RPM, чтобы снизить нагрев, и увеличьте FPT для формирования более толстой стружки, которая отводит тепло. Такие материалы склонны к плавлению и налипанию на инструмент.

• Абразивные / композитные (например, PEEK, PI, стеклонаполненные марки): используйте инструменты с алмазным покрытием или из твёрдого сплава. Применяйте средние или высокие RPM, но будьте готовы к быстрому износу инструмента. Эти материалы требуют баланса между скоростью съёма и сроком службы инструмента.

• Инженерные термопласты (например, ULTEM/PEI): ведут себя как гибрид. Начните с параметров для жёстких пластиков, но будьте готовы корректировать значения с учётом их специфических тепловых и механических свойств.

Уровень 3: Особенности выбора инструмента и геометрии

Правильный инструмент — это основа эффективной обработки. Без подходящей фрезы любые параметры будут бесполезны.

• Тип инструмента: используйте исключительно острые, непокрытые или полированные твердосплавные фрезы. Для пластика стандартом являются 2- или 3-зубые фрезы, обеспечивающие достаточный объём удаления стружки.

• Геометрия: высокий угол спирали (около 45°) и положительный угол резания обеспечивают эффективное срезание и чистое удаление стружки. Фрезы типа «O» (однозубые спиральные) идеально подходят для достижения высококачественной поверхности на акриле и других пластиках.

• Охлаждение: обычно используется сжатый воздух или туманообразное охлаждение. Цель — удаление стружки и лёгкое охлаждение. Заливное охлаждение применяется редко, так как может вызвать термический шок и не решает основную проблему — выделение тепла из-за неправильного формирования стружки.

Уровень 4: Практическое тестирование и устранение неполадок

После расчёта начальных параметров выполните тестовый проход и используйте этот краткий диагностический справочник:

• Плавление или налипание стружки: инструмент трёт, а не режет.

  • Решение: увеличить подачу (IPM) и/или уменьшить RPM. Убедитесь, что инструмент острый.

• Плохое качество поверхности (мутная или шероховатая):

  • Решение: увеличить RPM, уменьшить подачу и сократить припуск. Проверьте биение инструмента.

• Сколы кромок или расслоение:

  • Решение: использовать более острый инструмент, немного увеличить подачу и убедиться, что применяется встречное фрезерование (при попутном возможно отрыв слоёв в композитах).

Когда стоит обратиться к специалистам

Хотя эти методы оценки полезны для прототипирования и первичной настройки, сложные детали, жёсткие допуски и серийное производство требуют участия профессионалов, специализирующихся на услугах ЧПУ-обработки. Для критически важных компонентов, особенно в регулируемых отраслях, таких как медицинские устройства или аэрокосмическая промышленность, сотрудничество с производителем, имеющим большой опыт в обработке пластика на ЧПУ, гарантирует использование оптимальных параметров с самого начала, обеспечивая высокое качество, точность и экономичность производства.