Как отличается выбор инструмента для различных пластиковых материалов?
Ключевые принципы выбора инструмента для обработки пластика
Выбор инструмента для обработки пластика принципиально отличается от резки металлов, главным образом из-за низкой теплопроводности, вязкоупругости и абразивности пластиков. Основные цели — контролировать выделение тепла, предотвращать налипание материала (образование нароста на кромке) и обеспечивать чистое срезание вместо рваного или оплавленного реза. Неправильный выбор инструмента напрямую приводит к плохому качеству поверхности, потере точности, плавлению и расслоению. В компании Neway наша услуга высокоточной обработки использует стратегии выбора инструмента, адаптированные под конкретные материалы, чтобы гарантировать оптимальные результаты при работе с широким спектром полимеров.
Геометрия инструмента и покрытия в зависимости от категории материала
Категория материала | Рекомендуемая геометрия инструмента | Материал и покрытие инструмента | Ключевые параметры и обоснование |
|---|---|---|---|
• Большие положительные углы заточки (10°–20°) • Острые, полированные режущие кромки • Большие объемы канавок (2–3 зуба) • Высокие углы винтовой линии (40°–60°) | • Без покрытия (твердый сплав) • Полированный твердый сплав • Нанокристаллическое алмазное покрытие | Обоснование: Острые инструменты с высокими углами резания обеспечивают чистое срезание вместо продавливания, снижая силы резания и тепловыделение. Полированные канавки и высокий угол спирали способствуют эффективному удалению стружки, предотвращая повторное резание и залипание. | |
Жесткие, хрупкие пластики (например, акрил (PMMA), поликарбонат (PC), полистирол) | • Нулевой или слегка отрицательный угол заточки • Мелкое притупление кромки (T-образная фаска) • Стандартные углы спирали (30°–45°) • Однозубые или двухзубые O-фрезы | • Твердый сплав • Алмазное покрытие • Возможны TiN-покрытия | Обоснование: Усиленная режущая кромка предотвращает микротрещины и сколы при выходе. Геометрия инструмента контролирует направление разрушения, обеспечивая чистый срез. O-фрезы особенно эффективны для получения оптического качества поверхности на акриле. |
Абразивные и наполненные пластики (например, керамически наполненные, стеклонаполненный нейлон, углеродонаполненный PEEK) | • Положительный угол резания, но с износостойкой кромкой • Умеренные углы спирали • Прочный сердечник для жёсткости инструмента | • Поликристаллический алмаз (PCD) • Алмазное покрытие на твердом сплаве • Твердый сплав (для коротких серий) | Обоснование: Армирующие волокна (стеклянные, углеродные) крайне абразивны и быстро изнашивают обычный твердый сплав. Инструменты с PCD и алмазным покрытием обеспечивают необходимую твердость и износостойкость, сохраняя остроту и срок службы. |
Термопластичные эластомеры (TPE) и полиуретан (PU) (например, TPE, полиуретан (PU)) | • Чрезвычайно острые, ножеподобные кромки • Высокий положительный угол (>15°) • Высокая спираль, полированные канавки | • Без покрытия, полированный твердый сплав • Острый быстрорежущий инструмент (HSS) для отдельных операций | Обоснование: Эти материалы эластичны и склонны к разрыву. Необходима режущая кромка, способная «резать» материал, а не растягивать и рвать его. Высокая полировка предотвращает налипание материала. |
Подробный анализ по конкретным материалам
• Акрил (PMMA) и поликарбонат (PC): Для прозрачных материалов, требующих оптической чистоты, идеален инструмент типа O-фрезы (однозубая спиральная фреза). Он формирует непрерывную стружку и обеспечивает полированную поверхность. Для серийного производства используются инструменты с алмазными наконечниками, чтобы сохранить остроту и предотвратить помутнение.
• Нейлон и ацеталь (POM/Delrin): Эти полукристаллические материалы вязкие. Важно использовать фрезы на 2–3 зуба с высоким углом спирали и полированными канавками. Острота инструмента имеет решающее значение — слегка тупая кромка сразу вызывает плавление и налипание, что особенно критично при фрезеровании на ЧПУ.
• PEEK и PEI (Ultem): Хотя это высокопроизводительные материалы, в неармированном состоянии они могут вести себя вязко. Подход аналогичен нейлону. Однако для стекло- и углеродонаполненных марок необходимо применять износостойкие инструменты, такие как PCD, чтобы обеспечить экономичный срок службы и точность при многоосевой обработке сложных деталей.
• FR-4 и G10: Эти стеклотекстолитные композиты крайне абразивны. Инструменты с алмазными вставками (PCD) являются стандартом. Использование твердосплавных фрез приводит к быстрому износу, потере точности и плохому качеству кромок из-за вырывания волокон.
Основные характеристики инструмента
Главное правило при обработке пластика — острота инструмента. Помимо этого, выбор инструмента представляет собой баланс следующих параметров: • Угол резания: определяет соотношение между срезанием и продавливанием; • Угол спирали: влияет на плавность эвакуации стружки; • Количество и полировка канавок: определяет объём удаления стружки и предотвращает налипание материала; • Покрытие и материал: влияют на срок службы инструмента, особенно при работе с абразивными композитами. Успешная обработка — будь то прототипирование или мелкосерийное производство — зависит от правильного подбора этих характеристик инструмента под конкретное поведение пластика, чтобы минимизировать тепло, силы резания и обеспечить высокое качество результата.
