Рішення для деформації матеріалу PEEK + 30% скловолокна на верстатах з ЧПК
Зміст
Під час обробки високопродуктивних інженерних пластмас, таких як PEEK 30GF (поліетерефіркетон, армований 30% скловолокна), основним завданням є забезпечення відсутності деформації. Армування скловолокном значно підвищує міцність, жорсткість та стабільність розмірів матеріалу (після охолодження), але також призводить до анізотропії, високої абразивності та підвищеного ризику деформації через нагрівання та напруження під час обробки. Щоб мінімізувати деформацію під час обробки, потрібен систематичний підхід, зосереджений на контролі підведення та виділення тепла, зменшенні механічних напружень та оптимізації стратегій обробки:
1. Суворо контролюйте температуру різання для PEEK 30GF (найважливіше!).
Гострі ріжучі інструменти: Використовуйте абсолютно нові, надзвичайно гострі твердосплавні ріжучі інструменти (рекомендується дрібнозернистий або ультрадрібнозернистий твердосплавний інструмент). Затуплені інструменти генерують значну кількість тепла від тертя. Надавайте перевагу інструментам з алмазним покриттям (таким як алмазні покриття PCD або CVD), які мають надзвичайно низькі коефіцієнти тертя та відмінну зносостійкість, що значно зменшує виділення тепла та подовжує термін служби інструменту.
Оптимізація параметрів різання:
Лінійна швидкість: Використовуйте середньо-високу лінійну швидкість. Занадто низька лінійна швидкість може призвести до «тертя» матеріалу, а не до різання, що призведе до утворення тепла від тертя; занадто висока швидкість може перешкоджати розсіюванню тепла. Зазвичай рекомендується діапазон 100-250 м/хв, залежно від інструменту, геометрії заготовки та методу охолодження. Почніть з меншого значення та поступово збільшуйте його.
Feed Rate: Використовуйте достатньо велику швидкість подачі. Занадто мала швидкість подачі (наприклад, під час чистової обробки) призведе до того, що край інструменту буде тертися об матеріал занадто довго, що призведе до утворення більшої кількості тепла. Мета полягає в тому, щоб утворювати ефективну стружку для відведення тепла. Під час чорнової обробки швидкість подачі може бути більшою (наприклад, 0,1-0,3 мм/зуб), тоді як під час чистової обробки слід уникати занадто малої подачі (наприклад, 0,05-0,15 мм/зуб).
Глибина різання: Вибирається на основі жорсткості заготовки та припуску на обробку. Там, де дозволяє жорсткість, більша осьова глибина різання (Ap) зазвичай краще сприяє розсіюванню тепла (зменшує кількість циклів тертя по кромці), ніж менша Ap. Радіальну глибину різання (Ae) також необхідно встановити відповідно.
Ефективне охолодження: Наполегливо рекомендується використовувати охолоджувальну рідину: це один з найефективніших засобів контролю температури. Використовуйте водорозчинну охолоджувальну рідину високого тиску з високою швидкістю потоку, точно спрямовану на ріжучу кромку. Це відводить тепло та змащує зону різання.
Охолодження повітряним/масляним туманом: Якщо охолоджувальна рідина незручна (або є побоювання щодо поглинання матеріалом вологи), можна використовувати охолодження стисненим повітрям (особливо для гострих інструментів з алмазним покриттям) або нанести невелику кількість мастила. Однак, ефект охолодження зазвичай не такий хороший, як при використанні великого об'єму водорозчинної охолоджувальної рідини.
Уникайте сухого різання: Якщо глибина різання не дуже мала, а інструмент надзвичайно гострий, сухе різання, ймовірно, спричинить перегрів та деформацію. Для PEEK 30GF це категорично не рекомендується.
2. Зменшення механічного напруження та деформації затискання
Стабільне та рівномірне затискання:
Використовуйте жорсткі затискачі. Затискна сила має бути рівномірно розподілена, щоб уникнути локалізованої концентрації напружень, яка може призвести до деформації затискання. Для тонкостінних деталей розгляньте можливість використання м’яких кулачків, вакуумних патронів або спеціальних затискачів для забезпечення опори великої площі.
Уникайте надмірного затискання: Затискайте лише настільки, щоб запобігти руху заготовки. Надмірне затискання створює напругу перед обробкою та призводить до деформації після відпускання.
Сегментна обробка (чорнова + чистова):
- Чорнова обробка: Видаліть більшу частину зайвого матеріалу, використовуючи більші параметри різання (в межах діапазону терморегуляції).
- Зняття напруги: Після чорнової обробки, якщо можливо, зніміть заготовку із затискача та дайте їй природним чином розслабитися протягом певного часу (від кількох годин до доби), щоб зняти внутрішню залишкову напругу. Це критично важливий крок!
- Чистова обробка: Повторне затискання (забезпечення однакової опорної точки та помірного зусилля затискання), використання меншої глибини різання та швидкості подачі, але з підтримкою достатньої лінійної швидкості та охолодження, для остаточної обробки розмірів та поверхні.
- Симетрична обробка: Для симетричних деталей використовуйте симетричні траєкторії обробки, щоб досягти більш рівномірного розподілу напружень та зменшити деформацію.
3. Оптимізація траєкторій інструменту та стратегій обробки
Поперечне фрезерування: Перевага надається попутному фрезеруванню. Під час попутного фрезерування товщина стружки зменшується від максимуму до нуля, що призводить до плавніших сил різання, меншого удару інструменту під час входу, зменшення вібрації та нагрівання, а також легшого видалення стружки.
Безперервне різання: Плануючи траєкторію руху інструменту, максимально підтримуйте безперервне різання, уникаючи частого входу та виходу, що може призвести до коливань температури та ударів.
Зменшення радіального зачеплення: Під час чистової обробки використовуйте невеликий радіальний крок (наприклад, 10%-30% від діаметра інструменту), що допомагає зменшити сили різання та нагрівання.
Уникайте вібрації тонких стінок: Під час обробки тонкостінних ділянок може знадобитися додатково зменшити глибину різання та швидкість подачі або використовувати вищу швидкість обертання шпинделя, щоб уникнути резонансних частот.
Шарувата обробка: Для глибоких порожнин або високих стінок використовуйте стратегію пошарової обробки, щоб уникнути надмірно глибоких одношарових різів, які призводять до надмірного вильоту інструменту, що спричиняє вібрацію та перегрівання.
4. Вибір інструменту та геометрія
Гострі кути нахилу та заднього нахилу: Гострі ріжучі кромки ефективніше ріжуть матеріали, зменшуючи тепло, виділене від стискання та тертя. Виберіть геометрію інструменту з позитивним кутом заточки, що підходить для обробки пластмас.
Міцна ріжуча кромка: Зберігаючи гостроту, ріжуча кромка повинна бути достатньо міцною, щоб протистояти стиранню скловолокна.
Гладкі канавки для стружки: Забезпечує плавне видалення стружки, запобігаючи її блокуванню та вторинному теплоутворенню від тертя.
Регулярна перевірка та заміна інструментів: Скловолокно дуже швидко зношує інструменти. Уважно стежте за зносом інструменту. Негайно замініть інструмент, якщо спостерігається збільшення сили різання, зниження якості поверхні або задирки. Навіть незначно зношені інструменти можуть значно збільшити нагрівання. Встановіть графік заміни з певним графіком або використовуйте систему моніторингу інструменту.
5. Стан матеріалу та подальша обробка для PEEK 30GF
Попередня обробка матеріалу: Переконайтеся, що сировина суха. Хоча PEEK 30GF має низьку гігроскопічність, належне сушіння відповідно до специфікацій матеріалу (наприклад, випікання при температурі 150°C протягом кількох годин) перед обробкою є гарною практикою, щоб уникнути потенційного впливу водяної пари.
Термічна обробка після механічної обробки (відпал під напругою): Для деталей з надзвичайно високими вимогами до розмірної стабільності після обробки можна виконати одноразовий відпал нижче температури склування (Tg ≈ 143°C) (наприклад, у печі при температурі 120-140°C).
Найчастіші запитання
1. Чому PEEK 30GF схильний до деформації під час обробки на верстатах з ЧПК?
PEEK 30GF є найімовірніше до деформуються внаслідок зняття залишкових внутрішніх напружень. Включення скляних волокон, безумовно, робить композит жорсткішим, але операція екструзії або лиття під тиском призводить до високої... внутрішній напруга. Ситуація це подібний до пружина, що відпускається; коли рівновага це порушена обробкою та зміною форми, деталь з PEEK 30GF деформується або скручується, щоб позбутися з стрес. Крім того, тертя від різання скляних волокон генерує тепло, що викликає теплове розширення.
2. Який найефективніший спосіб запобігти деформації деталей з PEEK 30GF?
Перший і найважливіший крок це Відпал (зняття напруги). Попередній до будь-яка обробка, PEEK 30GF потреби в заготівельному матеріалі (прутку чи плиті) до мати цикл термічної обробки з певний рівень, до якого досягнуто. Матеріальні ланцюги стають більш гнучкими, а отже, внутрішні напруження блокуються під час виробництво випускається. А ще, до досягти надзвичайної точності обробки компонента, це поширена практика до провести вторинний відпал після "У нас тут є чорнова обробка з поверхню, щоб PEEK 30GF стабілізувався перед "У нас тут є останній фінішний прохід.
3. Як мені слід використовувати стратегію обробки PEEK 30GF, щоб зменшити деформацію?
Ти. слід використовувати підхід симетричної обробки. Не видаляйте велику кількість матеріалу лише з одного боку PEEK 30GF Запас, оскільки це призведе до деформації матеріалу. Фліп "У нас тут є часто розрізайте та рівномірно знімайте матеріал з обох боків, щоб зняття напруги залишалося збалансованим. Крім того, розділіть "У нас тут є процес на етапи чорнової та чистової обробки, і нехай PEEK 30GF відпочиньте протягом 24-48 годин після першого кроку для матеріал стабілізуватися.
4. Які ріжучі інструменти найефективніші для обмеження деформації PEEK 30GF?
PEEK 30GF має абразивні скловолокна, які під час механічної обробки виділяють багато тепла від тертя, і це тепло викликає деформацію.
Рекомендується використовувати інструменти з полікристалічного алмазу (PCD) або високоякісні алмазні інструменти з покриттям з карбіду. Такі інструменти можуть мати дуже гостру ріжучу кромку. за набагато довший час, ніж звичайний карбід. Наявність гострого леза дуже важлива, оскільки тупий інструмент не зрізає PEEK 30GF але замість цього штовхає його, таким чином новостворені деталі піддаються додатковим напруженням, і тепло, що виробляється, стає надмірним.
5. Яким чином тиск затискання може впливати на точність розмірів деталей з PEEK 30GF?
Основним фактором деформації є надмірна затискання сила. Деталь з PEEK 30GF, яка перебуває в затиснутому стані, буде стиснута після обробки та виймання. з пристосування, воно повернеться до своєї початкової форми, що призведе до помилок форми. У м'яких щелепах для тонких деталей можна використовувати вакуумні кріплення або двосторонній скотч. За адресою "У нас тут є остаточний фінішний прохід, використовуйте лише мінімальний сила затиску необхідний для надійного кріплення PEEK 30GF.
6. Чи потребує PEEK 30GF охолодження під час обробки?
Звичайно, застосування охолоджувальної рідини відіграє важливу роль. Оскільки пластмаси погано проводять тепло, "У нас тут є Тепло різання локалізоване безпосередньо на межі розділу інструмент-матеріал. Неароматичні, водорозчинні, розчинні охолоджувальні рідини або холодноповітряний пістолет забезпечать найкраще відведення тепла. В результаті, PEEK 30GF не розм'якшується, не розширюється та не розмазується, що забезпечує вищу... точність і менший ризик з теплове спотворення.
Коментарі
Останні публікації
Пов'язані блоги
Блог Senyo зосереджений на тому, щоб поділитися нашими глибокими знаннями у сфері виробництва прототипів. За допомогою наших статей ми прагнемо допомогти вам удосконалити дизайн вашого продукту та ефективніше розібратися зі складнощами швидкого прототипування.
