Obróbka CNCProdukcja akryluBliższe dane

Od ponad dziesięciu lat przepuszczamy PMMA na maszynach CNC. Poniższy tekst nie jest przeglądem podręcznikowym-to zbiorcze notatki z setek serii produkcyjnych, napisane dla inżynierów zaopatrzenia i twórców produktów, którzy muszą zrozumieć, co tak naprawdę dzieje się, gdy akryl spotyka się z węglikiem.

 

Odlewane czy wytłaczane? Od tego powinna zaczynać się każda rozmowa, ale rzadko się to dzieje.

Obydwa materiały wyglądają identycznie na papierze. Obydwa są wykonane z PMMA, obie maszyny na tym samym sprzęcie, w obu specyfikacjach podano podobne właściwości mechaniczne. W sklepie zachowują się jak zupełnie inne gatunki. Odlewany akryl wytwarza puszyste spirale wiórów, które są czysto wyrzucane ze strefy cięcia-podobnie do obróbki aluminium 6061. Wytłaczany materiał daje ciągnące się, gumowate wstążki, które owijają się wokół chwytu narzędzia i łączą się z powrotem z obrabianym przedmiotem. Naprężenia wewnętrzne powstające w wytłaczanym arkuszu podczas produkcji stwarzają również problemy w dalszej części procesu: pęknięcia pojawiające się kilka tygodni po montażu, szczególnie wokół połączeń-spawanych rozpuszczalnikiem.

Naszą standardową rekomendacją w przypadku wyświetlaczy i komponentów optycznych jest materiał odlewany, pomimo 20-30% wyższej ceny. Powodem jest prosta matematyka-krótsze czasy cykli, mniej odrzutów i brak wywołań zwrotnych w przypadku pękania naprężeniowego. W przypadku zastosowań związanych ze-kosztem, gdzie nie jest wymagana doskonała przejrzystość, sprawdzi się wytłaczanie. Jednak podejście do obróbki zmienia się całkowicie: prędkość wrzeciona spada poniżej 4000 obr./min, zwiększa się prędkość posuwu, aby wypychać wióry przed ich stopieniem, a wyżarzanie po obróbce staje się obowiązkowe, a nie opcjonalne.

Szybka identyfikacja w przypadku braku certyfikatów materiałowych: próba palności. Odlany akryl trzeszczy i dymi bez kapania. Wytłaczany topi się cicho i tworzy kropelki. Surowe, ale działa.

Zarządzanie temperaturą

Temperatura zeszklenia PMMA wynosi około 105-116 stopni, w zależności od składu. Ta liczba ma mniejsze znaczenie, niż myślisz. Praktyczny próg obróbki jest znacznie niższy-około 70 stopni, a jego przekroczenie zmienia wszystko w reakcji materiału na cięcie.

Badania opublikowane wPolimery(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) śledzono powstawanie wiórów w zależności od temperatury w strefie skrawania. Poniżej 70 stopni PMMA pęka czysto w trybie kruchym. Powyżej tego progu materiał wchodzi w stan lepkosprężysty,-który raczej mięknie, rozmazuje się i odkształca, a nie ścina. Tworzą się zadziory. Jakość powierzchni ulega pogorszeniu. Wióry łączą się z powrotem z częścią.

Częstym błędem jest zmniejszenie posuwu w celu poprawy wykończenia. W przypadku większości materiałów wolniejszy posuw oznacza lepszą jakość powierzchni. Akryl odwraca tę logikę. Powolny posuw oznacza, że ​​narzędzie pozostaje w nacięciu, następuje skoki ciepła w wyniku tarcia, materiał mięknie, a narzędzie trze zamiast nacinać. Części wychodzą mętne. Nasi operatorzy uczą się wcześnie: w razie wątpliwości przesuwaj posuw w górę, a nie w dół.

Chłodzenie odbywa się za pomocą sprężonego powietrza, a nie cieczy. Niektóre chłodziwa-rozpuszczalne w wodzie powodują pękanie naprężeniowe w PMMA, jeśli pozostają pozostałości. Szok termiczny wywołany uderzeniem zimnego płynu w ciepły akryl powoduje naprężenia wewnętrzne. Powietrze stygnie wolniej, ale eliminuje oba zagrożenia.

Uwagi dotyczące narzędzi

Frezy trzpieniowe z pojedynczym-ostrzem O-geometrii. Jest to standard obróbki akrylu obowiązujący od lat. Geometria-jednej krawędzi skrawającej, masywny wręb wiórowy, duże dodatnie nachylenie (10-15 stopni), duży prześwit zapewniają ostrą krawędź i ruchome wióry.

Oto coś sprzecznego z intuicją, które początkowo odrzuciliśmy, gdy usłyszeliśmy to od mechanika na forach Practical Machinist (practicalmachinist.com): zużyta-stal szybkotnąca czasami zapewnia lepsze wykończenie powierzchni niż ostry węglik. Najwyraźniej wyjaśnienie jest takie, że stępiona krawędź raczej poleruje się niż przecina. Przeprowadziliśmy testy. Wyniki były mieszane, ale w przypadku końcowych przejść-powierzchni nieoptycznych coś w tym jest.

Na akrylu malowanie bardziej szkodzi niż pomaga. TiN, TiAlN, cokolwiek-powłoka dodaje mikrony do krawędzi, skutecznie tępiąc narzędzie. W przypadku twardych materiałów, dla których liczy się odporność na zużycie, zastosowanie powłok ma sens. W przypadku miękkich tworzyw sztucznych, nagi węglik lub HSS z polerowaną krawędzią jest lepszy od opcji powlekanych.

Spirala z nacięciem do stołów podciśnieniowych i uchwytów taśmowych-zapobiega podnoszeniu. Spirala nacięta do mechanicznego mocowania-lepszego odprowadzania wiórów. Wybór narzędzia zależy od uchwytu roboczego, a nie od materiału.

Opcje wykańczania powierzchni

Sama obróbka nie zapewni przejrzystości optycznej. Nawet zoptymalizowane parametry pozostawiają widoczne ślady narzędzia w zakresie Ra 1,6-3,2 μm. Dotarcie do przezroczystości przypominającej szkło wymaga dodatkowych operacji.

Polerowanie mechaniczne jest opcją kontrolowaną. Standardowa progresja ziarna: 320, 600, 1000, 2000, następnie tarcza polerska z pastą polerską. Pracochłonne-. Spójny. Bezpieczny dla części, które będą poddawane wielokrotnemu czyszczeniu.

Polerowanie płomieniowe jest szybsze i zapewnia wyjątkową wyrazistość krawędzi,-ale. To „ale” ma znaczenie. W procesie tym powstają naprężenia powierzchniowe, które mogą objawiać się spękaniami po tygodniach lub miesiącach, szczególnie w przypadku kontaktu części ze środkami czyszczącymi na bazie-alkoholu. Osiem tygodni po dostawie na partii półek ekspozycyjnych pojawiły się włoskowate pęknięcia. Pierwotną przyczyną są-wypolerowane płomieniowo krawędzie w połączeniu z roztworem czyszczącym na bazie etanolu, którego użył klient końcowy. Ten projekt nauczył nas jasno określać w dokumentacji zalecenia dotyczące-przetwarzania końcowego.

Polerowanie parowe dichlorometanem (DCM) dobrze radzi sobie ze złożonymi geometriami. Czas ekspozycji około 3 sekundy, wymagana jest odpowiednia wentylacja. Rezultatem jest ponad 93% transmisji światła-porównywalnej z polerowanym arkuszem odlewu. Proces jest na tyle kontrolowany, że możemy go określić dla serii produkcyjnych, a nie tylko prototypów.

Rzeczywistość tolerancji

Liczby te reprezentują to, co jest możliwe do osiągnięcia, a nie to, co jest automatyczne. Czynnikami ograniczającymi są stabilność termiczna i mocowanie.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej PMMA oznacza, że ​​część obrobiona pod kątem 28 stopni ma inne wymiary w 20 stopniach. W przypadku prac precyzyjnych przygotowujemy materiał w warsztacie przez noc przed ostatecznym cięciem, a następnie weryfikujemy wymiary, gdy część osiągnie równowagę termiczną. Grubość ścianki wpływa również na tolerancje praktyczne-poniżej 0,8 mm, cienkie sekcje uginają się pod wpływem sił skrawania, co pogarsza spójność wymiarową.

Tryby awarii, które warto znać

Odpryski krawędzi zazwyczaj sygnalizują tępe narzędzia lub niewłaściwą geometrię. W większości przypadków rozwiązuje się węglik spiekany z jednym-ostrzem i wysokim kątem natarcia.

Topienie lub gumowanie oznacza, że ​​podawanie jest zbyt wolne, prędkość zbyt duża lub jedno i drugie. Zwiększ posuw przed zmniejszeniem obrotów-co jest sprzeczne z intuicją, ale poprawne.

Szaleństwo po-montażu jest-związane ze stresem. Albo z parametrów obróbki, polerowania płomieniowego, albo-z obu tych czynników, które powstają, gdy rozpuszczalniki stykają się z powierzchnią naprężoną podczas klejenia. Zapobieganie polega na wyżarzaniu w temperaturze 80 stopni przed jakimkolwiek związaniem rozpuszczalnikiem, z czasem ogrzewania skalowanym do grubości materiału (około 1 godziny na mm) i szybkością chłodzenia utrzymywaną poniżej 50 stopni F na godzinę.

Firma Ouke Display prowadzi w Shenzhen-zakład produkcji akrylu oferujący pełen zakres usług, w którym-własna obróbka CNC, polerowanie i montaż. Zarządzanie jakością z certyfikatem ISO-, zdolność tworzenia prototypów w ramach wielkości produkcji.