Руководство по сверлению акрилового листа

Буровое оборудование

Для сверления акриловых листов подойдет любое доступное в продаже оборудование с электроприводом-. Сюда входят, помимо прочего, портативные ручные дрели, настольные сверлильные станки, токарные станки, автоматизированные многошпиндельные сверлильные агрегаты, фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры.

Требования к сверлам

На рынке представлены различные сверла, специально предназначенные для пластиковых материалов. Эти сверла обычно изготавливаются из-быстрорежущей стали (HSS), кобальтовых сплавов, твердосплавных-наконечников из быстрорежущей стали или цельного твердого сплава. Кроме того, для акриловых материалов можно использовать стандартные-спиральные сверла из быстрорежущей стали с соответствующими модификациями.

Стандартные сверла по металлу-предназначены для активной резки металла при агрессивной подаче. При использовании на акриловых материалах без каких-либо модификаций эти насадки вызовут сколы, зазубрины и другие повреждения листа. Следовательно, эти биты необходимо переточить для обработки пластика «скребком», а не «острой резкой», тем самым предотвращая прокол материала.

При адаптации стандартных спиральных сверл по металлу для обработки пластмасс необходимо учитывать три основных аспекта:

Угол точки

Угол при вершине стандартных сверл обычно составляет от 118 до 130 градусов. Угол кончика должен быть отшлифован до 60–90 градусов. Это помогает сверлу плавно входить и выходить из акрилового листа, предотвращая тем самым сколы кромок. Большие углы при вершине (например, превышающие 90 градусов) обычно вызывают растрескивание и взрыв-при выходе сверла из листа.

Для большинства операций сверления акриловых листов рекомендуется использовать сверло с углом заострения 90 градусов. Угол при вершине 90 градусов позволяет получить более мелкую стружку, которую легче удалить, что помогает уменьшить плавление материала и улучшить качество отверстия. Особое внимание требуется при входе и выходе. Также широко используются сверла с углом при вершине 60 градусов, особенно для отверстий диаметром 1/2 дюйма и выше.

Угол наклона

Режущая кромка должна быть плоско отшлифована, чтобы поддерживать передний угол от 0 до 4 градусов. Режущая кромка, модифицированная таким образом, будет «царапать» акрил, а не «долбить» его.

Угол зазора / рельеф спины

Поверхность за режущей кромкой должна быть отшлифована для обеспечения угла зазора от 12 до 15 градусов. Этот задний зазор уменьшает площадь контакта между металлом и пластиком, тем самым уменьшая перегрев. Эта модификация обычно входит в стандартную комплектацию высококачественных спиральных сверл-.

Угол спирали

Угол спирали сверла — это угол между режущей кромкой и вертикальной линией, проходящей вдоль центральной линии сверла. Сверла с умеренным углом спирали облегчают эвакуацию стружки и поэтому рекомендуются для сверления пластмасс. Слишком малый угол спирали будет препятствовать эвакуации стружки и увеличивать риск плавления. Слишком большой угол спирали может привести к растрескиванию краев отверстия. Обычно рекомендуемый угол спирали составляет от 15 до 30 градусов.

Геометрия сверла имеет решающее значение для качества отверстия, поскольку она напрямую влияет на размер стружки и эффективность ее эвакуации. Сверла большего диаметра и сверла с меньшим углом при вершине дают более крупную стружку. Если глубина отверстия (H) меньше диаметра сверла (D), крупную стружку можно легко удалить. По мере увеличения глубины отверстия (т.е. H > D) эвакуация крупной стружки становится затруднительной из-за очень маленького зазора между сверлом и стенкой отверстия. Увеличение угла при вершине сверла может уменьшить размер стружки, тем самым облегчая эвакуацию стружки. Однако, как упоминалось ранее, если угол при вершине слишком велик (более 90 градусов), сверло может вызвать выброс-и сколы при выходе из акрила.

Эксплуатационные характеристики

При выполнении буровых работ обязательно соблюдайте рекомендации по безопасности производителей оборудования и материалов.

Выработка и контроль тепла

При сверлении акриловых листов выделяется большое количество тепла из-за чрезвычайно малого зазора между сверлом и стенкой отверстия в сочетании с затрудненной эвакуацией стружки. Кроме того, относительно низкая теплопроводность акрила и высокий коэффициент теплового расширения заставляют материал расширяться, что еще больше усугубляет трение. Если не контролировать эти факторы, они могут привести к плавлению и слипанию материала, что повлияет на качество отверстия. Поэтому минимизация выделяемого тепла и быстрое удаление стружки имеют решающее значение.

Крепление заготовки

Заготовка должна быть прочно закреплена на рабочем столе. Лучше всего использовать еще один кусок акрила, другой термопластичный лист или древесноволокнистую плиту средней-плотности (МДФ) в качестве опорной пластины, позволяя сверлу продолжать сверлить твердый материал по мере его проникновения в нижнюю поверхность. Это эффективно предотвращает сколы нижней поверхности.

Управление скоростью подачи

В начале движения сверления следует использовать более медленную скорость подачи, чтобы сверло могло плавно войти в материал; когда сверло вот-вот выйдет из нижней поверхности, скорость подачи также следует уменьшить, чтобы предотвратить сколы кромок.

Рекомендуемые условия бурения

Правильные условия сверления — это сочетание скорости шпинделя (об/мин) и скорости подачи (IPM). Для определения этих условий обычно используются следующие два параметра:

SFM (поверхностных футов в минуту): Скорость, с которой режущая кромка сверла ударяется о материал.

IPR (дюймы на оборот): количество материала, удаляемого за один оборот сверла, также известное как нагрузка стружки.

Хотя SFM и IPR нельзя установить непосредственно на ручном сверлильном оборудовании, их можно использовать для определения скорости шпинделя (об/мин, оборотов в минуту) и скорости подачи (IPM, дюймов в минуту). Если определены оптимальные значения SFM и IPR, то для определения настроек оборудования можно использовать следующие формулы:

Для сверления акрила рекомендуемые значения SFM и IPR показаны в следующей таблице:

Как показано в таблице выше, сверла большего диаметра требуют меньшего SFM. Это необходимо для обеспечения плавности операций сверления,-без вибрации, поскольку большие сверла легче захватывают материал. Поэтому скорость подачи обычно необходимо уменьшать, чтобы предотвратить сколы кромок, а скорость шпинделя необходимо уменьшать, чтобы предотвратить плавление материала.

В случаях, когда H > D, следует использовать «сверление с ударом»,-то есть сверление сегментами и периодическое извлечение сверла из материала для удаления стружки.

Ручное бурение

При ручном сверлении должны использоваться более низкие скорости и подачи, чем при автоматизированном сверлении или сверлении с ЧПУ. Принимая во внимание диаметр сверла, толщину материала и охлаждающую способность, при сверлении глубоких отверстий следует использовать сверление с пробивкой, чтобы уменьшить плавление. Поскольку ручное сверление затрудняет точный контроль скорости подачи, после определения правильного числа оборотов в минуту качество поверхности отверстия можно использовать в качестве ориентира для скорости подачи. Если материал измельчается, скорость подачи слишком велика и ее необходимо уменьшить. Если материал плавится, скорость подачи слишком мала (вызывает тепло трения) или частота вращения слишком высока, и необходимо внести коррективы.

Диагностика образования стружки

Форма стружки, образующейся во время сверления, может служить ориентиром для оценки условий бурения:

Оптимальные условия: Поверхность отверстий гладкая, сколы выглядят как гладкие, сплошные ленты.

Слишком высокая скорость подачи или слишком низкая частота вращения: Стружка рыхлая и прерывистая, резка неравномерная.

Слишком низкая скорость подачи или слишком высокая частота вращения: Стружка оплавлена ​​и слиплась, на стенках отверстий имеются следы плавления.

Использование охлаждающей жидкости

Если позволяют условия, по возможности следует использовать воздух или жидкую охлаждающую жидкость. СОЖ может эффективно снизить выделение тепла, тем самым улучшая качество отверстий. При определенных глубинах и размерах отверстий охлаждающая жидкость является необходимым средством предотвращения плавления.

Общее правило: When hole depth (H) exceeds drill bit diameter (D) (e.g., when D=0.250", coolant should be used if H>0,250 дюйма) или когда диаметр отверстия больше или равен 1/2 дюйма (D больше или равен 1/2 дюйма), следует использовать охлаждающую жидкость.

Выбор: Пистолеты холодного воздуха обеспечивают хороший охлаждающий эффект и более удобны в использовании. Однако жидкие охлаждающие жидкости обеспечивают более сильное охлаждение, поскольку жидкость может течь по сверлу на глубину отверстия, что приводит к лучшей чистоте отверстия. Можно использовать воду, керосин, минеральное масло или другие совместимые растворители.

Удаление заусенцев и зенковка

Для отверстий, которые могут выдерживать нагрузки от винтов или болтов, следует использовать зенковку для снятия заусенцев. Зенкеры с нулевой-канавкой очень подходят для зенковки и снятия заусенцев на акриловых листах. Если инструмент для зенковки недоступен, можно использовать сверло большего диаметра, чем диаметр отверстия, для удаления заусенцев с неровных кромок на выходной стороне отверстия (стороне, где сверло выходит из листа).

Специальные применения и большие отверстия

Сверление печатной платы

Сверление печатных плат — это особый случай, когда используются автоматизированные станки для сверления тысяч крошечных отверстий на чрезвычайно высоких скоростях. Для этого нужны специальные сверла. Рекомендуемые скорости подачи и число оборотов можно найти в соответствующих таблицах.

Сверление отверстий большого диаметра

Для сверления отверстий диаметром более 1 дюйма (25,4 мм) в акриловых листах можно использовать круговую фрезу. Инструмент также необходимо модифицировать в соответствии с характеристиками материала акрила: режущая кромка должна обрабатывать акрил соскабливанием, а не долблением.

Для получения оптимальных результатов стрижки следуйте следующим рекомендациям:

Круглая фреза и сам режущий инструмент должны быть надежно закреплены.

Длина выдвижения режущего инструмента должна достигать необходимой глубины резания.

Акриловый лист должен иметь адекватную поддержку и зажим, чтобы предотвратить изгиб или вибрацию во время резки.

Материал следует размещать как можно ближе к инструменту, чтобы сократить расстояние перемещения инструмента.

Рекомендуемая скорость шпинделя составляет 400-600 об/мин.

Медленная и постоянная скорость подачи имеет решающее значение для получения чистых и гладких отверстий.

Когда отверстие будет завершено и «центральная заглушка» выпадет, лучше всего выключить сверлильный станок, не снимая инструмент, чтобы инструмент не вызвал скалывание отверстия во время извлечения.

Небольшое количество водяного тумана рекомендуется использовать для охлаждения, чтобы поддерживать низкую температуру инструмента и пластика, а также служить в качестве смазочно-охлаждающей жидкости.

Примечание: Круглые фрезы следует использовать только на настольных сверлильных станках, а акриловый лист должен быть прочно закреплен на рабочем столе станка. Сверлильный станок обеспечивает равномерное давление и постоянное позиционирование, которые имеют решающее значение для безопасного сверления-отверстий высокого качества. Никогда не пытайтесь использовать круглую фрезу с ручной дрелью.

Буровые работы по установке на месте

Предыдущие разделы в основном касались контролируемого производства и мастерских. Однако иногда сверление необходимо выполнять в полевых условиях (например, на строительной площадке), где точный контроль скорости и подачи ограничен. В таких случаях могут оказаться полезными следующие рекомендации по сверлам.

Ниже описаны несколько геометрий сверл, которые можно успешно использовать, хотя большинство из них не могут обеспечить гладкую поверхность внутреннего диаметра отверстия. Эти сверла также должны соответствовать ранее упомянутым требованиям к опорной пластине и охлаждению.

Лопастная бита (от 1-1/2 дюйма до 2 дюймов): используйте усовершенствованные конструкции, например модели с точками поворота по внешнему ободу, которые помогают выравнивать и обеспечивают плавный выход сверла при выходе сверла из материала.

Бит Брэд-Пойнт (от 1/8 до 1 дюйма): эта конструкция похожа на спиральное сверло, но с улучшенным наконечником и точкой поворота, аналогичной лопаточному сверлу. Он имеет спиральную канавку, которая помогает вытягивать стружку, что превосходит обычные лопаточные насадки.

Ступенчатое сверло (от 1/8 до 1/2 дюйма): Может использоваться для листов толщиной до 0,118 дюйма (3 мм) для получения отверстий разного диаметра с помощью одного сверла. Использование требует максимальной поддержки позади листа во избежание растрескивания.

Кольцевые пилы с центральным направляющим сверлом (от 3/4 до 6 дюймов): Во время резки требуется охлаждение, чтобы предотвратить накопление напряжений внутри листа. Они обеспечивают плохое качество внутренней поверхности отверстия. Подходит для неровных проходных отверстий для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, водопровода или установки проводки.

Расстояние сверления от направляющих кромок листа

При сверлении отверстий для точечного крепления листов необходимо соблюдать два правила:

Диаметр отверстия Размер: Диаметр отверстия под болт должен быть как минимум в 2 раза больше диаметра болта. Это обеспечивает достаточный зазор для теплового расширения и расширения/сжатия под действием влаги.

Расстояние до края: Расстояние от центра отверстия до края листа должно быть как минимум в 1,5 раза больше диаметра отверстия.