Tworzywa sztuczne coraz częściej wykorzystywane są w nowoczesnej produkcji przemysłowej jako alternatywa dla metalu. Niewielka masa, odporność chemiczna oraz dobre właściwości izolacyjne sprawiają, że elementy z tworzyw znajdują zastosowanie między innymi w automatyce, elektronice, przemyśle spożywczym oraz produkcji maszyn.
Jednocześnie obróbka tworzyw sztucznych wymaga odpowiedniego przygotowania procesu technologicznego. W praktyce materiały te zachowują się zupełnie inaczej niż aluminium czy stal, dlatego frezowanie CNC tworzyw wymaga właściwego doboru parametrów, narzędzi oraz strategii obróbki.
Dobrze przygotowany proces pozwala uzyskać wysoką dokładność wykonania, dobrą jakość powierzchni oraz stabilną powtarzalność produkcji.
Dlaczego tworzywa sztuczne obrabia się metodą CNC?
Frezowanie CNC pozwala wykonywać elementy z tworzyw z bardzo wysoką dokładnością oraz dużą powtarzalnością produkcji.
Technologia wykorzystywana jest przede wszystkim wtedy, gdy element wymaga:
- dokładnej geometrii,
- stabilnych wymiarów,
- niewielkich lub średnich serii produkcyjnych,
- szybkiego wykonania,
- wysokiej jakości powierzchni,
- możliwości łatwej modyfikacji projektu.
W praktyce obróbka CNC tworzyw bardzo dobrze sprawdza się zarówno przy produkcji pojedynczych komponentów, jak i produkcji seryjnej.
Kiedy tworzywo jest lepszym rozwiązaniem niż aluminium?
W wielu zastosowaniach przemysłowych tworzywa sztuczne pozwalają osiągnąć lepsze parametry użytkowe niż aluminium.
Dotyczy to przede wszystkim sytuacji, w których istotne są:
- odporność chemiczna,
- izolacja elektryczna,
- niewielka masa,
- niski współczynnik tarcia,
- tłumienie drgań,
- odporność na wilgoć.
Dlatego elementy z tworzyw często wykorzystywane są jako prowadnice, ślizgi, izolatory czy komponenty pracujące w środowisku agresywnym chemicznie.
W jednym z realizowanych projektów zastąpienie aluminiowego komponentu elementem wykonanym z POM pozwoliło ograniczyć masę detalu oraz poprawić odporność na ścieranie podczas pracy układu.
Jakie tworzywa najczęściej obrabia się metodą CNC?
W produkcji przemysłowej najczęściej wykorzystywane są tworzywa techniczne o dobrych właściwościach mechanicznych oraz wysokiej stabilności wymiarowej.
Do najczęściej obrabianych materiałów należą między innymi:
- POM,
- PTFE,
- PVC,
- PEHD,
- ABS,
- poliwęglan,
- PA6,
- PEEK.
Każdy materiał wymaga jednak indywidualnego podejścia technologicznego oraz odpowiednich parametrów obróbki.
POM – jedno z najczęściej obrabianych tworzyw technicznych
POM bardzo często wykorzystywany jest przy produkcji elementów mechanicznych oraz komponentów dla automatyki przemysłowej.
Materiał charakteryzuje się:
- dobrą obrabialnością,
- wysoką stabilnością wymiarową,
- niskim współczynnikiem tarcia,
- dobrą wytrzymałością mechaniczną.
Dzięki temu frezowanie CNC POM pozwala wykonywać precyzyjne elementy techniczne wymagające dobrej powtarzalności wymiarowej.
PTFE – materiał wymagający odpowiedniej technologii
PTFE, czyli teflon, wykorzystywany jest przede wszystkim tam, gdzie istotna jest odporność chemiczna oraz bardzo niski współczynnik tarcia.
Jednocześnie materiał jest stosunkowo miękki i podatny na odkształcenia, dlatego jego obróbka wymaga odpowiedniego przygotowania procesu technologicznego.
Przy frezowaniu PTFE ogromne znaczenie ma:
- stabilność mocowania,
- odpowiedni dobór narzędzi,
- ograniczenie odkształceń materiału,
- kontrola temperatury podczas obróbki.
Jak wygląda proces obróbki tworzyw sztucznych CNC?
Proces obróbki rozpoczyna się od analizy projektu oraz doboru odpowiedniej technologii.
Na etapie przygotowania określane są między innymi:
- rodzaj materiału,
- strategia obróbki,
- parametry skrawania,
- sposób mocowania,
- wymagane tolerancje,
- jakość powierzchni.
W praktyce obróbka tworzyw wymaga często bardziej zachowawczych parametrów niż frezowanie aluminium CNC lub obróbka stali.
Duże znaczenie ma również ograniczenie przegrzewania materiału podczas obróbki.
Jakie problemy najczęściej pojawiają się podczas obróbki tworzyw?
Tworzywa sztuczne są znacznie bardziej podatne na odkształcenia niż metale.
Najczęstsze problemy technologiczne dotyczą między innymi:
- przegrzewania materiału,
- deformacji elementów,
- pogorszenia jakości powierzchni,
- problemów z odprowadzaniem wióra,
- zmian wymiarowych po obróbce,
- drgań cienkościennych elementów.
W praktyce ogromne znaczenie ma odpowiedni dobór parametrów oraz stabilność całego procesu produkcyjnego.
Dlaczego temperatura ma tak duże znaczenie?
Wiele tworzyw sztucznych jest bardzo wrażliwych na temperaturę podczas obróbki.
Zbyt agresywne parametry skrawania mogą powodować:
- topienie materiału,
- deformacje,
- pogorszenie jakości powierzchni,
- utratę dokładności wymiarowej.
Dlatego podczas frezowania tworzyw bardzo ważne jest ograniczenie przegrzewania oraz odpowiednie odprowadzanie wióra.
W praktyce często stosowane są strategie pozwalające ograniczyć ilość ciepła generowanego podczas obróbki.
Stabilność wymiarowa po obróbce – dlaczego jest tak ważna?
W przypadku tworzyw sztucznych bardzo duże znaczenie ma zachowanie stabilności wymiarowej już po zakończeniu obróbki.
Niektóre materiały mogą zmieniać wymiary pod wpływem temperatury, wilgotności lub naprężeń powstających podczas frezowania. Szczególnie widoczne jest to przy cienkościennych detalach oraz elementach o dużych powierzchniach.
W praktyce odpowiedni dobór parametrów obróbki oraz właściwe przygotowanie procesu pozwalają ograniczyć ryzyko deformacji po zakończeniu produkcji.
Przy bardziej wymagających projektach ogromne znaczenie ma również odpowiednie sezonowanie materiału oraz kontrola warunków produkcyjnych.
Jak tolerancje wpływają na obróbkę tworzyw sztucznych?
Tworzywa sztuczne charakteryzują się większą rozszerzalnością cieplną niż metale, dlatego utrzymanie bardzo wymagających tolerancji bywa bardziej skomplikowane.
Na dokładność wykonania wpływają między innymi:
- temperatura materiału,
- geometria elementu,
- sposób mocowania,
- stabilność procesu,
- rodzaj tworzywa.
W praktyce odpowiednie przygotowanie technologii pozwala uzyskać bardzo dobrą dokładność wykonania, jednak wymagania tolerancyjne powinny być dostosowane do właściwości konkretnego materiału.
Gdzie wykorzystuje się elementy z tworzyw obrabiane CNC?
Obróbka CNC tworzyw wykorzystywana jest w wielu branżach przemysłowych.
Elementy wykonywane z tworzyw sztucznych stosowane są między innymi jako:
- komponenty automatyki,
- elementy ślizgowe,
- izolatory,
- prowadnice,
- obudowy,
- elementy urządzeń przemysłowych,
- komponenty dla przemysłu spożywczego,
- części dla elektroniki.
Dużą zaletą tworzyw jest możliwość uzyskania dobrej odporności chemicznej oraz niewielkiej masy elementów.
Jak projekt detalu wpływa na obróbkę tworzyw?
Projekt elementu ma bardzo duży wpływ na stabilność procesu obróbki.
Problematyczne bywają szczególnie:
- cienkie ścianki,
- bardzo duże powierzchnie,
- skomplikowane geometrie,
- utrudniony dostęp narzędzia,
- elementy podatne na odkształcenia.
W praktyce odpowiednio zoptymalizowany projekt pozwala ograniczyć ryzyko deformacji oraz poprawić stabilność wymiarową gotowego elementu.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Jakie tworzywa można obrabiać metodą CNC?
Najczęściej obrabiane są POM, PTFE, PVC, ABS, PEHD, PA6, poliwęglan oraz PEEK.
Czy tworzywa sztuczne można obrabiać z dużą dokładnością?
Tak, jednak wymagania tolerancyjne powinny być dostosowane do właściwości konkretnego materiału oraz warunków pracy elementu.
Dlaczego tworzywa odkształcają się podczas obróbki?
Najczęściej wpływają na to temperatura, niewłaściwe parametry skrawania oraz zbyt mała stabilność mocowania.
Czy frezowanie CNC tworzyw nadaje się do produkcji seryjnej?
Tak. Technologia bardzo dobrze sprawdza się zarówno przy produkcji jednostkowej, jak i seryjnej.
Które tworzywo najlepiej nadaje się do precyzyjnej obróbki CNC?
Bardzo często wykorzystywany jest POM ze względu na dobrą stabilność wymiarową oraz korzystne właściwości mechaniczne.
Obróbka tworzyw sztucznych CNC – stabilność procesu i dobór technologii
Frezowanie CNC tworzyw sztucznych wymaga odpowiedniego przygotowania procesu technologicznego oraz znajomości właściwości materiału.
W Gold Plating analizujemy projekty pod kątem geometrii, rodzaju tworzywa oraz wymagań produkcyjnych, dzięki czemu możemy dobrać technologię pozwalającą zachować wysoką jakość wykonania przy jednoczesnej optymalizacji kosztów produkcji.
Jeżeli przygotowujesz projekt elementu z tworzywa sztucznego do produkcji CNC, warto przeanalizować go jeszcze przed rozpoczęciem obróbki. Odpowiednie przygotowanie procesu pozwala ograniczyć ryzyko deformacji oraz poprawić stabilność całej produkcji.
