Tehnikaplastide CNC-mehaaniline töötlemine: materjali valik, mõõtmete stabiilsus ja kvaliteedikontroll

Plastmassi töötlemisprotsess muudab polümeermaterjali funktsionaalseteks komponentideks, millel on määratletud geomeetria, sobivus ja pinnaomadused. Erinevalt metallidest võivad termoplastid deformeeruda kinnitusjõudude mõjul, koguda töötlussoojust ja muuta mõõtmeid niiskuse neeldumise või temperatuurimuutuste tõttu. Seetõttu sõltub edukas tootmine pigem materjali valiku, tööriista geomeetria, töötlemisparameetrite, töö hoidmise ja kontrolli kooskõlastamisest, mitte ainult lõikamise täpsusest.

Tööstuslike komponentide puhul on inseneri põhieesmärk saavutada nõutud mõõtmete ja funktsionaalne jõudlus kindlaksmääratud töötingimustes. Enne töötlemisprotsessi lõppu peaks joonisel olema kindlaks määratud kriitilised mõõtmed, liidesed, tolerantsid, pinnanõuded ja kokkupuude keskkonnaga.

CNC-freesplastmaterjalid: klassid erinevad jäikuse, hõõrdumise, keemilise vastupidavuse, niiskustundlikkuse ja termilise käitumise poolest. Polümeeri valimine ainult selle nimitugevuse järgi võib põhjustada mõõtmete triivi, enneaegset kulumist või kokkusobimatust töökeskkonnaga.

PEEK: termilised ja mehaanilised nõuded

Polüeeter-eeterketooni (PEEK) kasutatakse komponentides, mis nõuavad mehaanilise tugevuse, keemilise vastupidavuse ja kõrgendatud temperatuuri võime kombinatsiooni. Olenevalt klassist hõlmavad rakendused täppispuksid, isolatsioonikomponendid, pumba osad ja mehaanilised kinnitused.

Täitmata PEEK-i ja tugevdatud PEEK-klasse ei tohiks käsitleda asendatavatena. Klaaskiust või süsinikkiust tugevdamine võib suurendada jäikust ja vähendada soojuspaisumist teatud suundades, kuid see võib tekitada ka anisotroopset käitumist ja erinevaid tööriistade kulumisomadusi.

Projekteerijad peaksid täpsustama täpse kvaliteediklassi, tugevduse tüübi ja laoseisu. Materjali avaldatud temperatuurireiting tuleb eristada ka valmiskomponendi lubatud pideva töötemperatuuri tegeliku koormuse ja keemilise kokkupuute korral.

POM: mõõtmete juhtimine ja libisevad komponendid

Polüoksümetüleen (POM), mida tavaliselt nimetatakse atsetaaliks, valitakse sageli hammasrataste, rullide, vahetükkide, juhtelementide ja madala hõõrdumisega mehaaniliste osade jaoks. Selle töödeldavus muudab selle sobivaks komponentidele, mis nõuavad korratavaid mõõtmeid ja suhteliselt stabiilseid töödeldud pindu.

Mõõtmete stabiilsus sõltub aga konkreetsest klassist, temperatuurist ja komponendi geomeetriast. Õhukesed seinad, kitsad pilud ja asümmeetriline materjali eemaldamine võivad tekitada jääkpingest tingitud moonutusi. Osa, mis vastab mõõtmete nõuetele kohe pärast töötlemist, võib muutuda hilisema konditsioneerimise või temperatuuri tasakaalustamise käigus.

PPS: keemiline vastupidavus ja elektriisolatsioon

Polüfenüleensulfiidi (PPS) peetakse komponentide jaoks, mis nõuavad keemilist vastupidavust, mõõtmete stabiilsust ja elektriisolatsiooni. Tugevdatud sorte kasutatakse seal, kus on vaja suurendada jäikust või vähendada soojuspaisumist.

Tugevdussüsteem mõjutab töödeldavust, pinnaviimistlust ja mõõtmete käitumist. Varude tootmisprotsessist päritud kiudude orientatsioon võib mõjutada erinevatel telgedel mõõdetud mõõtmete vahelist seost. Täppiskorpuste ja paigalduskomponentide puhul tuleks seetõttu kontrollida materjali klassi ja varude orientatsiooni.

Nailon: kulumiskindlus ja niiskustundlikkus

Polüamiidi, üldtuntud kui nailon, kasutatakse kulumiselementides, rullides, puksides ja mehaanilistes ülekandekomponentides. Selle sobivus sõltub kvaliteedist, töökoormusest, määrimistingimustest ja keskkonna niiskusest.

Niiskuse neeldumine võib muuta mõõtmeid ja mehaanilisi omadusi. Tihedalt liibuvate liidestega nailonkomponentide puhul on kontrollitulemused mõttekad ainult siis, kui on määratletud konditsioneerimise olek ja mõõtmiskeskkond. Joonistamise tolerantsi ei tohiks hinnata sõltumata materjali niiskusega seotud mõõtmete käitumisest.

Treimine, freesimine ja puurimine

CNC freesimine sobib profiilide, taskute, pilude, paigalduspindade ja keerukate kolmemõõtmeliste geomeetriate jaoks. CNC treimine sobib silindriliste osade, pukside, hülsside ja kontsentriliste detailide jaoks. Puurimine ja puurimine tekitavad augud ja sisemised liidesed, samas kui hõõritamist võib kasutada juhul, kui avade kindlaksmääratud viimistlus ja mõõtmete nõuded õigustavad lisatoimingut.

Protsessi marsruut peaks kajastama komponendi geomeetriat ja funktsionaalseid lähtepunkte. Näiteks täppisava töötlemine enne stabiilse võrdluspinna loomist võib muuta hilisema positsioneerimise ja kontrollimise keerulisemaks.

Tööriista geomeetria ja lõikekuumus

Polümeeride töötlemine nõuab lõikejõudude ja soojuse tekke kontrolli. Tööriistad peaksid tagama tõhusa laastu eemaldamise ja valitud polümeerile sobiva lõikegeomeetria. Tuimad tööriistad võivad suurendada hõõrdumist, tekitada halva pinnakvaliteedi ja pehmendada kohalikku materjali soojuse akumuleerumise tõttu.

Liigne ettenihe või lõikejõud võib töötluse ajal põhjustada servade purunemist, jäsemeid või elastset deformatsiooni. Vastupidi, ebasobivad lõiketingimused võivad tõhusa laastu eemaldamise asemel põhjustada hõõrdumist. Materjali klassi, tööriista, geomeetria ja masina seadistuse jaoks tuleb määrata õiged parameetrid.

Jahutusmeetodeid tuleks hinnata materjalide ühilduvuse ja mõõtmete mõju suhtes. Jahutusvedeliku kasutamine ei ole automaatselt kasulik iga polümeeri või komponendi jaoks.

Tööhoidmise ja õhukese seina omadused

Polümeermaterjalid on üldiselt nõuetele vastavamad kui metallmaterjalid. Liigne kinnitussurve võib töödeldavat detaili moonutada, põhjustades klammerdatud olekus mõõdetud mõõtmete erinevusi pärast vabastamist mõõdetud mõõtudest.

Õhukesed seinad, pikad toetamata sektsioonid ja kitsad ribid on deformatsiooni suhtes eriti tundlikud. Sobivad kinnitused peaksid jaotama kinnitusjõude ja toetama töödeldavat detaili lõikeala lähedal, takistamata tööriista juurdepääsu.

Kui geomeetria lubab, saab töötlemata töötlemise ja viimistluse eraldada. See võimaldab mõningal määral töötlemisest põhjustatud pinget enne kriitiliste mõõtmete valmimist leevendada. Nõutav järjestus sõltub materjalist, laoseisust, komponendi geomeetriast ja tolerantsi spetsifikatsioonist.

Täpsus ei ole ühe masina võime. See on täieliku tootmis- ja mõõtmissüsteemi tulemus, sealhulgas laovarude kõikumine, töö hoidmine, tööriista seisukord, temperatuur, masina positsioneerimine ja kontrollitehnika.

Töödeldud plastkomponentide puhul tuleks tolerantsinõuded määrata vastavalt funktsioonile. Paigaldusava, laagripesa või ühendusliides võib vajada rangemat kontrolli kui mittetoimiv välisprofiil. Sama range tolerantsi rakendamine igale funktsioonile võib pikendada töötlemisaega ja kontrollikulusid ilma montaaži jõudlust parandamata.

Järgmised tavad aitavad luua kontrollitud protsessi:

• Määratlege funktsionaalsed nullpunktid:Viidake kriitilistele mõõtmetele pindadele, mis määravad tegeliku montaažiasendi.
• Määrake tolerantsid funktsiooni järgi:Eraldage kriitilised sobitused üldmõõtmetest ja mittefunktsionaalsetest pindadest.
• Mõõtmiskeskkonna juhtimine:Enne kontrollimist laske osal ja mõõteseadmetel saavutada sobiv dokumenteeritud temperatuur.
• Arvestage materiaalse käitumisega:Vajadusel hinnake niiskuse neeldumist, soojuspaisumist, tugevduse suunda ja pingete leevendamist.
• Kontrollige pärast lahtivõtmist:Kontrollige valmis komponenti selle kavandatud kasutus- ja vastuvõtutingimusi esindavas olekus.

Mõõtmete kontrollimise kavas tuleks kindlaks määrata mõõtevahend, eraldusvõime, meetod, vastuvõtupiirid ja proovivõtusagedus. Koordinaatide mõõtemasinad, kalibreeritud mikromeetrid, puurauamõõturid ja muud sobivad seadmed võib valida vastavalt tunnuse geomeetriale ja nõutavale mõõtemääramatusest.

Pinnakvaliteet mõjutab tihendust, libisevat hõõrdumist, kontaktosade vahelist kontakti ja montaaživahede teket. Nõutav viimistlus tuleks täpsustada funktsiooni, mitte ainult välimuse järgi.

Ebasobivate lõikamistingimuste korral võib töödeldud pinnal esineda rebenemist, pragunemist, kohalikku sulamist või kokkupuudet kiududega. Tugevdatud polümeeridel võivad olla erinevad pinnaomadused kui täitmata polümeeridel, kuna lõikeriist suhtleb nii polümeermaatriksi kui ka tugevdusega.

Kobade eemaldamine peaks eemaldama soovimatud materjalid funktsionaalseid servi muutmata või kriitilisi mõõtmeid vähendamata. Kui kokkupanemiseks või tihendamiseks on vaja teravaid servi, peaks joonisel eristama tahtlikku serva geomeetriat kontrollimatutest jäsemetest.

Pinna kareduse väärtused tuleks täpsustada ainult siis, kui see on kavandatud funktsiooni jaoks vajalik. Kui karedus on kriitiline aktsepteerimiskriteerium, tuleks joonise või ülevaatuse kavas määrata mõõtmismeetod ja hindamistingimused.

Korratav protsess algab materjali tuvastamisest ja jälgitavusest. Ülevaatusprotokoll peaks ühendama saadud varu valmisosade ja asjakohase tootmisdokumentatsiooniga.

Praktiline kvaliteedikontrolli jada sisaldab:

• Sissetuleva materjali kontroll:Kinnitage määratud polümeeri klass, laomõõtmed ja tarnija dokumentatsioon.
• Esimese artikli ülevaatus:Kontrollige kriitilisi mõõtmeid, nullpunktide seoseid, auke, pilusid ja liideseid kinnitatud joonise alusel.
• Protsessiaegne kontroll:Monitori funktsioonid on tundlikud tööriista kulumise, termilise triivi või tooriku deformatsiooni suhtes.
• Mõõtmete lõplik kontroll:Kontrollige kindlaksmääratud omadusi kalibreeritud instrumentide ja dokumenteeritud vastuvõtukriteeriumide abil.
• Visuaalne ja pinnakontroll:Kontrollige purse, pragusid, laaste, värvimuutusi, tööriistajälgi ja muid täpsustatud defekte.
• Partii identifitseerimine ja kirjed:Säilitage seosed materjalipartiide, tootmispartiide ja kontrollitulemuste vahel.

Kui statistiline protsessi juhtimine on asjakohane, tuleks suutlikkuse indeksid arvutada stabiilse protsessi käigus kogutud sobivast andmekogumist. Ainuüksi masina nominaalpositsioneerimise spetsifikatsioon ei näita, et tootmisprotsess suudab järjekindlalt täita joonise tolerantsi.

CNC-töödeldud polümeerikomponendi jõudlus sõltub materjali omaduste, töötlemisstrateegia, mõõtmete kontrolli ja töötingimuste vastastikusest mõjust. PEEK, POM, PPS ja nailon pakuvad igaüks erinevaid jäikuse, kulumiskäitumise, keemilise vastupidavuse ja mõõtmete reageerimise kombinatsioone. Valik peaks algama funktsionaalsetest nõuetest ja jätkuma protsessi planeerimise, kontrollimise ja koostu valideerimisega.

SestTehnilised plastid CNC osad, usaldusväärne tootmine algab kinnitatud joonisest, selgelt määratletud materjaliklassist ja mõõdetavatest vastuvõtukriteeriumidest. Need sisendid võimaldavad tootmismeeskondadel hinnata töötlemise teostatavust, tuvastada tolerantsusriske ja koostada kontrolliplaani enne seeriatootmise algust.

Valmistage ette oma järgmine tootmisväljaanne joonisel põhineva inseneriülevaatega: esitage CAD-failid, materjali spetsifikatsioonid, aastanõudlus ja kriitilised tolerantsid kohe, et kinnitada töötlemise teostatavust, kontrollinõudeid ja tootmisvõimsust enne tellimuse täitmist.