Műszaki Műanyag Féltermékek Forgácsolása

Vissza

2. A műszaki műanyagok forgácsolásának sajátosságai

Kész polimer alkatrészek gyártása különböző forgácsolási eljárásokkal általában félkész termékek felhasználásával történik. A leggyakoribb félkész termékek - rudak, hasábok, csövek, táblák,...stb. - könnyen megmunkálhatók a hagyományos fém- és bizonyos esetekben famegmunkáló szerszámokkal és gépekkel.

Tekintettel a műveletek során keletkező hő rossz elvezetésére és a műanyagok viszonylag alacsony olvadási pontjára, a megmunkálások során nagyon fontos, hogy a keletkező hőt minimális értéken tartsuk, a műanyag alkatrészek "hősokkját" elkerüljük. Így megelőzhető a műanyag felület megmunkálási elszíneződése, megolvadása.
Ezért:

• a szerszámoknak mindig élesnek és simának kell lennie,
• csak a forgácsoló élnek szabad érintkezni az anyaggal,
• az előtolás a lehető legnagyobb legyen
• ügyelni kell a forgácseltávolításra
• hűtés alkalmazása javasolt, főleg a nagy hőkeletkezéssel járó megmunkálásoknál (pl. fúrás).

2.1. Forgácsolási erők

Mivel a műszaki műanyagok forgácsolásakor az erő kisebb, mint a fémeknél, így az anyagok befogásakor a rögzítő erő (nyomás) szintén csökkenthető. A fémekhez képest kisebb szilárdság, merevség miatt figyelni kell arra, hogy a forgácsolási erő ne befolyásolja a megmunkálás pontosságát. Pl. ha vékonyfalú csapágypersely külső átmérőjét esztergálják, célszerű a perselyt acél csapon rögzíteni.

2.2. Forgácsoló szerszámok

Hasonló a hagyományos fém, bizonyos esetekben famegmunkáló szerszámokhoz: a szénacél, gyorsacél és keményfém egyaránt alkalmazható A MoS2 és üvegszál töltésű hőre lágyuló műanyagokhoz a hosszú élettartam érdekében különösen javasolt a gyorsacél és a keményfém vagy a gyémántbetétes szerszámok használata.

A műanyag forgácsoló szerszámokra általánosságban igaz, hogy mindig tökéletesen élesnek kell lennie, különben a technológiai hibák sorozatát indítja el az életlen szerszám: nagyobb súrlódási hő, anyag kilágyulása- olvadása, egyenetlen fogás és felület, élrátét keletkezés, nehezen eltávolítható forgács.
Amennyiben nem erősen adalékolt polimer - szén és üvegszállal, ásványi anyagokkal képzett kompozitok - forgácsolásáról van szó, hanem natúr vagy csak kenőanyagos kompozit műanyagokról, akkor a legegyszerűbb megoldás a szerszámacél, gyorsacél forgácsoló szerszámok használata, melyek köszörülése sem jelent különleges köszörülési eljárást és köszörű anyagot.

A keményfém, kerámia vagy gyémánt szerszámok használata általában hosszabb szerszámélettartamot jelent és különösen előnyős a szén és üvegszál, ásványi anyag erősítésű kompozitoknál, valamint a HPM anyagok közül a CELAZOLE® PBI és TORLON® PAI anyagoknál, ha a szerszámélezés is megoldott.

2.3. Hűtés - kenés

Hűtés-kenés nem minden esetben feltétlenül szükséges, de az biztos, hogy használatával a polimerek túlmelegedése elkerülhető. Nagy forgácsolási hő keletkezése esetén - pl. fúrás csigafúróval és leszúró esztergálás -, valamint az optimális felületi érdesség egyenletes tartása érdekében, szűk megmunkálási tűrésmezők esetén viszont szükséges a hőelvezetés. Általában a különböző olajos emulziók, hűtő-kenő folyadékok előnyösen használhatók. Azoknál az anyagoknál nem javasolt a használatuk, melyek érzékenyebbek, hajlamosabbak a feszültségrepedés kialakulására pl. PC, PEI és PSU. Ezeknél az anyagoknál megfelelő megoldást jelenthet a tiszta víz vagy sűrített levegő alkalmazása.

Abban az esetben, ha a vízbázisú olajos emulziók használata nem kerülhető el az amorf anyagok (PC, PEI, PPSU, PSU) megmunkálása során (pl. nagyméretű furat fúrása) a forgácsolás befejeztével a munkadarabot sürgősen meg kell tisztítani izopropil-alkohollal, majd ezután tiszta vízzel. Így a feszültség-repedés kialakulásának veszélye csökkenthető.

Ha légfúvót alkalmazunk hűtésre, megfelelő irányítással segítséget nyújthat a forgácseltávolításban is, megelőzve a forgács munkadarabra és szerszámra tekeredését.

2.4. Megmunkálási tűrések

A hőre lágyuló műanyagok forgácsolási tűrése nagyobb, mint normál esetben a fémeknél. Ennek fő okai:

• a műanyagok nagyobb hőtágulási együtthatója
• az esetleges és egyenetlen nedvességfelvételből adódó hullámosodás
• a megmunkálási feszültségek oldódásából, relaxációból eredő deformáció

Ez utóbbi jelenség főleg akkor keletkezik, ha a forgácsolás során jelentős a keresztmetszet változás, pl. csapágypersely esztergálása nagy átmérőjű rúdból. Ilyenkor célszerű hőkezelést (feszültségmentesítést) alkalmazni a végső simító eljárások előtt, a nagyoló forgácsolás után.
Általános szabályként elfogadható, hogy átlagos pontosságú esztergálás és marás esetén a forgácsolási tűrésmező 0,1-0,2%-a a megmunkált névleges méretnek, különösebb elővigyázatosságok nélkül (kis méretek esetében a min. tűrés 0,05 mm). Az ISO 2768, a DIN 7168 szabvány valamint a svájci VKI "Toleranzen spanend hergesteller Kunstoff-Fertigteile" ajánlásai használhatók a méretek és tűrések meghatározására normál esetekben.