Механическая обработка конструкционных термопластов, таких как полиэфирэфиркетон PEEK, полиамид капролон ПА-6 и фторопласт PTFE, требует строгого соблюдения температурного баланса из-за высокого коэффициента теплового расширения пластмасс. Низкая теплопроводность полимеров приводит к локальному плавлению заготовки. При этом упругие деформации вызывают искажение геометрических размеров. В нашей практике мы используем полированные однозаходные фрезы и охлаждение вихревой трубкой Ранка-Хилша.

Теплофизические свойства конструкционных пластмасс: температура стеклования и усадка

Конструкционные полимеры отличаются от конструкционных металлов низким модулем упругости и высоким коэффициентом линейного термического расширения, превышающим показатели стали в пять-десять раз. Нагрев зоны резания свыше температуры стеклования полимера вызывает интенсивное налипание стружки на фрезу и затягивание режущей кромки в материал. А внутренние остаточные напряжения в экструдированных блоках провоцируют коробление деталей после их раскрепления.

Факторы, определяющие особенности высокоскоростного фрезерования полимеров:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  • Высокая упругая податливость заготовки при боковом давлении инструментальной оправки.
  • Склонность к образованию длинной сливной стружки, наматывающейся на вращающийся шпиндель.
  • Локальный разогрев и деструкция поверхностного слоя полимера при недостаточной подаче.

Учет этих факторов позволяет получать прецизионные пластиковые детали квалитетов IT7-IT8.

Специфика заточки однозаходных фрез с полированной канавкой

Для высокоскоростной обработки термопластов применяются цельные твердосплавные однозаходные фрезы с увеличенным объемом стружечной канавки и углом подъема спирали свыше тридцати градусов. Острая режущая кромка без фаски срезает стружку подобно бритве, минимизируя сжимающие деформации полимера. Наш цеховой опыт показывает, что зеркальная полировка стружечной канавки полностью исключает прилипание расплавленного полиамида.

Однозубые полированные фрезы обеспечивают мгновенный выброс широкой стружки из зоны резания.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Передний угол заточки фрез для пластиков PEEK и фторопласта составляет от 15° до 25° при угле заострения 50°.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Особенности закрепления тонкостенных полимерных заготовок

Высокая эластичность термопластов требует равномерного распределения зажимных усилий для предотвращения остаточных деформаций детали после механической обработки. Для тонкостенных втулок и корпусов применяются вакуумные столы, мягкие полимерные губки тисков и клеевые методы фиксации. При этом усилие гидравлического зажима снижается до минимального уровня, удерживающего заготовку от сдвига силами резания.

Расчет изменения линейных размеров полимерной детали при колебаниях температуры:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

\[\Delta L = L_0 \cdot \alpha_{thermal} \cdot \Delta T\]

где параметр \(L_0\) обозначает номинальный размер, величина \(\alpha_{thermal}\) задает коэффициент расширения, а \(\Delta T\) указывает нагрев заготовки.

Инженерный пластикТемпература плавления / стеклованияКоэффициент расширения \(\alpha\), \(10^{-6}\) 1/KСкорость резания Vc, м/мин
Полиэфирэфиркетон PEEKПлавление +343 °C / Ст. +143 °C45 – 50200 – 400 м/мин
Капролон (Полиамид ПА-6)Плавление +220 °C / Ст. +50 °C80 – 100250 – 500 м/мин
Фторопласт (PTFE)Плавление +327 °C / Хладотекучесть120 – 150150 – 300 м/мин

Охлаждение сжатым воздухом Vortex и водно-спиртовыми эмульсиями

Традиционные масляные СОЖ не всегда совместимы с медицинскими пластиками из-за риска химического растрескивания и проникновения масел в пористую структуру материала. Для охлаждения зоны резания термопластов применяется сухой холодный сжатый воздух от вихревых охладителей Vortex с температурой струи минус десять градусов. А спиртовые микрораспылители обеспечивают идеальную чистоту без набухания капролона.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Преимущества вихревого воздушного охлаждения при фрезеровании оптических и медицинских полимеров:

Среда охлаждения полимераВлияние на химическую чистотуРиск термической усадки и разбухания
Водорастворимая эмульсия СОЖТребует ультразвуковой отмывкиНабухание полиамида до 2 – 3% по объему
Холодный воздух Vortex (-10 °C)Абсолютная чистота заготовкиПолное отсутствие остаточных химикатов

Технические критерии контроля размерной стабильности и шероховатости торцев

Финальный размерный контроль прецизионных полимерных деталей выполняется после их полной температурной стабилизации в измерительной лаборатории в течение суток. Нагрев заготовки при резании всего на десять градусов приводит к уходу размеров фторопластового кольца на десятые доли миллиметра. А чистовой проход с малой глубиной среза гарантирует шероховатость торцевых стенок Ra 0.4.

Технологический регламент точной обработки конструкционных термопластов:

  1. Предварительный отжиг полимерных заготовок в термошкафу для снятия внутренних напряжений.
  2. Закрепление блока в мягких накладных губках тисков с контролируемым моментом затяжки.
  3. Черновая выборка однозубой полированной фрезой с активным воздушным обдувом Vortex.
  4. Чистовой проход острым резцом и выдержка детали в лаборатории перед контрольным замером.

Грамотный термоконтроль обеспечивает безупречную геометрию ответственных деталей приборостроения.