обработка с ЧПУАкриловое производствоПодробности

Мы используем ПММА на станках с ЧПУ уже более десяти лет. Нижеследующее не является обзором учебника-, это накопленные заметки о сотнях производственных циклов, написанные для инженеров по снабжению и разработчиков продукции, которым необходимо понять, что на самом деле происходит, когда акрил встречается с карбидом.

 

Литой или прессованный? Именно с этого должен начинаться каждый разговор, но это случается редко.

На бумаге оба материала выглядят одинаково. Оба изготовлены из ПММА, оба обрабатываются на одном и том же оборудовании, в обеих спецификациях указаны схожие механические свойства. В цехах они ведут себя совершенно как разные виды. Литой акрил образует пушистые спирали стружки, которые аккуратно выбрасываются из зоны резания-по ощущениям, как при обработке алюминия 6061. Экструдированная заготовка дает вам тягучие, липкие ленты, которые оборачиваются вокруг хвостовика инструмента и снова прикрепляются к заготовке. Внутреннее напряжение, возникающее в экструдированном листе во время производства, также создает проблемы на последующих этапах: образование трещин, которые появляются через несколько недель после сборки, особенно вокруг соединений, -склеенных растворителем.

Наша стандартная рекомендация в отношении дисплеев и оптических компонентов — литой материал, несмотря на надбавку к цене в 20-30 %. Обоснование — простая математика:-ускорение цикла, меньше брака, отсутствие обратного вызова для растрескивания под напряжением. Для экономичных-приложений, где не требуется идеальная прозрачность, подойдет экструдирование. Но подход к обработке полностью меняется: скорость шпинделя падает ниже 4000 об/мин, скорость подачи увеличивается, чтобы вытолкнуть стружку до того, как она расплавится, а отжиг после обработки становится скорее обязательным, чем необязательным.

Быстрая идентификация отсутствия сертификатов на материал: испытание на сжигание. Литой акрил потрескивает и дымит, не капая. Экструдированный плавится бесшумно и образует капли. Грубо, но это работает.

Управление температурой

Температура стеклования ПММА составляет около 105-116 градусов в зависимости от рецептуры. Это число имеет меньшее значение, чем вы думаете. Практический порог обработки намного ниже-около 70 градусов, и его превышение меняет все, как материал реагирует на резку.

Исследования, опубликованные вПолимеры(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) отслеживали образование стружки в зависимости от температуры в зоне резания. При температуре ниже 70 градусов ПММА легко разрушается в хрупком режиме. Выше этого порога материал переходит в вязкоупругое состояние-он размягчается, размазывается и деформируется, а не сдвигается. Образуются заусенцы. Качество поверхности ухудшается. Чипы снова прилипают к детали.

Распространенной ошибкой является уменьшение подачи для улучшения качества обработки. Для большинства материалов более медленная подача означает лучшее качество поверхности. Акрил переворачивает эту логику. Медленная подача означает, что инструмент задерживается в разрезе, происходит резкое повышение температуры при трении, материал размягчается, инструмент трется, а не режет. Детали получаются мутными. Наши операторы учатся рано: в случае сомнений толкайте подачу вверх, а не вниз.

Охлаждение сжатым воздухом, а не жидкостным. Некоторые водо-растворимые охлаждающие жидкости вызывают растрескивание ПММА под напряжением, если остаются остатки. Термический удар от попадания холодной жидкости на теплый акрил создает внутреннее напряжение. Воздух остывает медленнее, но устраняет оба риска.

Примечания к инструментам

Концевые фрезы с однозубой-геометрией O-. Это стандарт обработки акрила, существующий уже много лет. Геометрия-одной режущей кромки, массивный желоб для стружки, высокий положительный передний угол (10-15 градусов), большой зазор обеспечивают остроту кромки и движение стружки.

Вот что-то противоречащее здравому смыслу, которое мы поначалу отвергли, услышав это от машиниста на форумах практикующих машинистов (practicalmachinist.com): изношенная быстрорежущая-сталь иногда обеспечивает лучшее качество поверхности, чем острый твердый сплав. Объяснение, видимо, в том, что притупленный край полирует, а не режет. Мы провели тесты. Результаты были неоднозначными, но при финальных проходах для не-оптических поверхностей в этом что-то есть.

На акриле покрытие больше вредит, чем помогает. TiN, TiAlN, любое-покрытие добавляет кромке микроны, эффективно притупляя инструмент. Для твердых материалов, где важна износостойкость, целесообразно использовать покрытия. Для мягких пластмасс голый твердый сплав или быстрорежущая сталь с полированной кромкой превосходят варианты с покрытием.

Срезанная вниз спираль для вакуумных столов и ленточных креплений-предотвращает подъем. Направленная спираль для механического зажима-лучшего удаления стружки. Выбор инструмента зависит от крепления, а не от материала.

Варианты отделки поверхности

Обработка сама по себе не обеспечит оптическую прозрачность. Даже оптимизированные параметры оставляют видимые следы инструмента в диапазоне Ra 1,6-3,2 мкм. Чтобы добиться прозрачности, подобной стеклу, требуются вторичные операции.

Механическая полировка является контролируемым вариантом. Стандартная степень зернистости: 320, 600, 1000, 2000, затем полировка круга составом. Трудоемкий-интенсивный. Последовательный. Безопасно для деталей, которые будут подвергаться многократной чистке.

Полировка пламенем выполняется быстрее и обеспечивает исключительную четкость кромок,-но. «Но» имеет значение. В результате этого процесса возникает поверхностное напряжение, которое может проявиться в виде трещин через несколько недель или месяцев, особенно если деталь контактирует с чистящими средствами на основе спирта-. Через восемь недель после доставки у нас на полках витрин появились микротрещины. Основная причина связана с полировкой кромок пламенем-в сочетании с чистящим раствором на этаноле, который использовал конечный клиент. Этот проект научил нас четко выражать рекомендации по пост-обработке в документации.

Полировка паром дихлорметана (DCM) хорошо справляется со сложной геометрией. Время воздействия около 3 секунд, обязательна соответствующая вентиляция. Результат: светопропускание более 93 %-по сравнению с полированным литым листом. Процесс достаточно контролируем, поэтому мы можем использовать его для производственных циклов, а не только для прототипов.

Толерантность Реальность

Эти цифры представляют собой то, что достижимо, а не то, что происходит автоматически. Ограничивающими факторами являются термическая стабильность и фиксация.

Коэффициент теплового расширения ПММА означает, что деталь, обработанная при 28 градусах, имеет другие значения при 20 градусах. Для точной работы мы помещаем материал в цех на ночь перед окончательным раскроем, а затем проверяем размеры после того, как деталь достигнет теплового равновесия. Толщина стенки также влияет на практические допуски: -ниже 0,8 мм, тонкие секции прогибаются под действием сил резания, а стабильность размеров ухудшается.

Виды отказов, которые стоит знать

Сколы на кромках обычно сигнализируют о затуплении инструментов или неправильной геометрии. В большинстве случаев решается одна-твердосплавная канавка с большим передним углом.

Плавление или склеивание означает, что подача слишком медленная, слишком высокая скорость или и то, и другое. Увеличьте подачу, прежде чем снижать число оборотов в минуту.-Это противоречит здравому смыслу, но правильно.

Помешательство после-сборки связано со стрессом-. Либо из-за параметров механической обработки, либо из-за огневой полировки, либо из-за того и другого,-выделяется при контакте растворителей с нагруженной поверхностью во время склеивания. Предотвращением является отжиг при температуре 80 градусов перед любым связыванием растворителем, при этом время нагрева зависит от толщины материала (примерно 1 час на мм), а скорость охлаждения поддерживается ниже 50 градусов по Фаренгейту в час.

Ouke Display управляет предприятием по производству акрила с полным-обслуживанием в Шэньчжэне, где -обработка, полировка и сборка осуществляется на станках с ЧПУ. ISO-сертифицированное управление качеством, возможность создания прототипов благодаря объемам производства.