CNC-Bearbeitungsparameter für POM: Geschwindigkeiten, Vorschübe und Einrichtung

CNC-Maschinen für POM-Geschwindigkeitsparameter, Vorschübe und Toleranzdaten

Polyoxymethylen (POM) ist einer der am besten bearbeitbaren technischen Kunststoffe, die Sie in jeder Werkstatt erwarten können Dies POM Bearbeitungsführung Ist aus tatsächlichen Schnittparametern, Werkzeugauswahlen und Toleranzbereichen zusammengestellt, die wichtig sind, wenn Sie ein POM-Kunststoffteil auf einem CNC-Kunststofffräsen oder Drehen von Center-Kunststofftheorie, nur Zahlen, die Sie in den Controller stanzen können.

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Schnelle Spezifikationen

Material	POM (Polyoxymethylen / Acetal / Delrin)
Typische Schnittgeschwindigkeit	150 500 m/min
Futterrate (Fräsen)	0,05 – 25 mm/Zahn
Futterrate (Drehen)	0,05 – 0,30 mm/Umdrehung
Erreichbare Toleranz	±0,02 –10 mm
Oberflächenbeschaffenheit (Ra)	0.4 – 1,6 um (im bearbeiteten Zustand)
Maximale Service-Temp	90 °C kontinuierlich / 140 °C kurzfristig
Bevorzugtes Werkzeugmaterial	Unbeschichtetes Karbid / PCD

Was ist POM und warum funktioniert es gut?

Viele Händler können einen vollständigen Namen für POM, Polyoxymethylen, erwerben, beispielsweise Delrin (DuPont) und Ultraform (BASF), wie z. B. mikrokristalline Kunststoffe, bei denen die Kristallinität bis zu 75% beträgt. Es ist eine so kristalline Natur, die diesem POM-Material seine typische Festigkeit verleiht. Dabei ist zu beachten, dass: die Zugfestigkeit = 60-70 MPa, der Reibungskoeffizient = 0,20-0,35 und die Dimensionsstabilität im Laufe der Zeit eng ist.

Grundsätzlich gibt es Qualitäten von POM: Homopolymer POM (POM-H) und Copolymer POM (POM-C) Von den beiden hat POM-H eine höhere Steifigkeit und Zugfestigkeit 5-1 TP3T mehr als POM-C die Bearbeitungsarbeit von Zahnrad - und Strukturbauteilen POM-C ist in diesen Aspekten POM-H unterlegen, aber durchweg besser für seine chemische Beständigkeit, thermische Leitfähigkeit während der Bearbeitung und verringerte Mittellinienporositätsanfälligkeit Bei Werkstücken mit engen Toleranzen wird letzteres bevorzugt.

Abgesehen von einem geringeren Feuchtigkeitsabsorptionskoeffizienten (weniger als 0,2% im Vergleich zu 1-2% Nylonfasern) weist POM eine hervorragende Dimensionsstabilität für Ladenböden auf, wenn es trocken oder feucht ist, gepaart mit seiner natürlich guten Schmierfähigkeit und bemerkenswerten Beständigkeit gegenüber Alkoholen, schwache Säuren und Kraftstoffe machen es die mechanischen Eigenschaften von POM-Material für Präzisionsteile in Automobilkomponenten, medizinischen Instrumenten und Lebensmittelverarbeitungsmaschinen geeignet.

Empfohlene Schneidparameter für POM-Drehen, Fräsen und Bohren

Material wird bearbeitet Prozessparameter, um sowohl ein formstabiles als auch ein glattes erzeugtes zu erzeugen Die rauen und fertigen Tische werden getrennt aus Wärmeführungen bereitgestellt, wobei erstere nur ein POM-Werkstück mit enger Toleranz bearbeiten.

Drehparameter

Parameter	Schruppend	Veredelung
Schnittgeschwindigkeit	200 –400 m/min	300 500 m/min
Futterrate	0,15 – 30 mm/Umdrehung	0,05 – 12 mm/Umdrehung
Schnitttiefe	1.53,0 mm	0,30,8 mm
Rechenwinkel	6° 10° positiv	6° 10° positiv

CNC-Fräsparameter

Parameter	Schruppend	Veredelung
Schnittgeschwindigkeit	150 250 m/min	250 350 m/min
Futter pro Zahn	0,10 – 25 mm/Zahn	0,05 – 10 mm/Zahn
Axial-doc	2.04.0 mm	0,51,5 mm
Spindelgeschwindigkeit	4.000 6.000 Drehzahlen	6.000 8.000 Drehzahlen

Bohrparameter

Parameter	Empfohlener Wert
Spindelgeschwindigkeit	1.000 2.500 Drehzahlen
Futterrate	0,05 – 15 mm/Umdrehung
Punktwinkel	118° (Standard-Drehbohrer)
Peck-zyklus	Erforderlich für L/D > 3:1

Technische Anmerkung

Eine Studie gedruckt von MDPI Metals im Jahr 2023 Es wurde festgestellt, dass genaue Parameter für das POM-C-Drehen über einem PCD-Werkzeug die Gesamtbearbeitungszeit um 441 TP3 T verkürzten. Die Arbeit nutzte RSM und ein flächenzentriertes CCD-Experimentaldesign mit dem Ziel, die Oberflächenrauheit mit der Werkstückauslenkung und einer guten Spanbildung zu harmonisieren.

Im Allgemeinen kühlt Druckluft die POM-Bearbeitung ab. Da POM praktisch keine Luftfeuchtigkeit absorbiert, ist es auch möglich, wasserbasiertes Kühlmittel für die Massenproduktion zu verwenden, ohne dass sich die Abmessungen des Werkstücks ändern. Dies kann bei der Verwendung von mit Karbid gefüllten Thermoplasten wie Nylon nicht passieren, wo der plötzliche Kühlmittelfluss zu einer Materialquellung führen kann.

Werkzeugauswahl und Werkzeuglebensdauer bei der Bearbeitung von POM

Die Auswahl eines Werkzeugs und einer Werkzeuggeometrie für POM hängt zunächst von der Chargengröße und der Oberflächenrauheit ab, die Sie erwarten. POM schneidet aufgrund seiner Weichheit in der Regel besser ab als die meisten verstärkten Kunststoffe oder Metalle mit geringerem Werkzeugverschleiß an der CNC-Maschine, ist aber auch empfindlich, Grate oder geschmolzene Teile zu haben, wenn die falsche Werkzeuggeometrie verwendet wird.

Werkzeugmaterial	Am besten für	Typische Werkzeuglebensdauer	Oberflächenveredelung
HSS (Hochgeschwindigkeitsstahl)	Prototypen, kurze Auflagen	500 2.000 Teile	Ra 0,8 – 6 um
Unbeschichtetes Carbid	Produktionsmengen	5.000 15.000 Teile	Ra 0,4 – 8 Um
PCD (polykristalliner Diamant)	Hohe Lautstärke, enge Toleranz	50.000+ Teile	Ra 0,2 –4 um
DLC-beschichtetes Carbid	Reduzierte Reibungsanwendungen	10.000 20.000 Teile	Ra 0,4 – 6 Um

💡 Pro-Tipp

Zwei-Flöten-Endmühlen arbeiten viel besser als Vier-Flöten-Sets, wenn mit POM arbeiten Die einheitlichen größeren Cutter GFI-Elemente und lenkt Späne schneller ab, was zu weniger Ansammlungen von nachgeschnittenen geschmolzenen Kunststoffen führt. Mit einem positiven Schrägwinkel von etwa 6-10 Grad steigert sich die Fähigkeit der Maschine, das Material vorzuplanen, anstatt das Werkzeug zu forcieren.

Für Präzisionsgefertigte POM-Teile, ten, Hartmetallwerkzeuge sind die günstigste und effektivste Option PCD für Aufträge speichern, die Oberflächenveredelungen unter Mikrometern erfordern, oder bei denen die Werkzeuginvestitionen über mittelhohe Chargenmengen hinweg amortisiert werden können.

Oberflächenbeschaffenheit und Toleranzbereiche für CNC-bearbeitete POM-Teile

POM liefert tendenziell eine der besten als bearbeitete Oberflächenbeschaffenheit aller technischen Kunststoffe. Mit scharfen Hartmetallwerkzeugen und einer konservativen Vorschubgeschwindigkeit sind 0,4-0,8 Ra direkt vom CNC ohne Polieren möglich.

Merkmalstyp	Standardtoleranz	Enge Toleranz	Anmerkungen
Lineare Abmessungen	±0,10 mm	±0,02 mm	Erfordert Glühen + Klimatisierung
Bohrungsdurchmesser	±0,05 mm	±0,02 mm	Ries nach dem Bohren
Ebenheit	0,10 mm/100 mm	0,05 mm/100 mm	Symmetrische Materialentfernung kritisch
Oberflächenrauheit	Ra 0,8 – 6 um	Ra 0,2 –4 um	PCD-Tooling für bestes Finish

Gekoppelt mit null Toleranz-bearbeiteter Befestigung und Spannungs-Entlastungs-Glühen können Toleranzen zwischen 0,02 mm gehalten werden Forscher Pinisetty und Redner Es wurde gezeigt, dass bei POM die Vorschubgeschwindigkeit und der Nasenradius die Oberflächenrauheit dominieren, wobei die Schnitttiefe einen sekundären Einfluss hat.

Häufige Probleme bei der POM-Bearbeitung und wie man sie behebt

Ein Ruf für einfache Bearbeitung bedeutet, dass es immer eine Überraschung ist, wenn eines von drei Problemen Betreiber überrascht, insbesondere Metallmaschinen, die neu in der Kunststoffe. Jedes beruht auf einem bestimmten Merkmal des POM-Bearbeitungsprozesses und hat eine geeignete Lösung.

Problem	Wurzelursache	Lösung
Verformung nach der Bearbeitung	Restspannung durch Extrusion/Formung, die durch Materialentfernung freigesetzt wird	Glühen zwischen Roh- und Enddurchgängen; Material symmetrisch entfernen
Gratenbildung an Kanten	Stumpfe Werkzeugkante oder übermäßige Verweildauer an Austrittsstellen	Pflegen Sie scharfe Werkzeuge; Steigfräsen verwenden; Programmieren Sie Ausstiegspfade, um Verweilzeiten zu vermeiden
Cracken (insbesondere POM-H)	Spannungskonzentration an scharfen Innenecken; Mittellinienporosität im Homopolymer POM	Filetradien 0,5 mm hinzufügen; Wechseln Sie für dickwandige Teile zu POM-C; Glühen vor der Endbearbeitung

Technische Anmerkung „Annealing Protocol für POM

Glühen bei 140-150 C (10-20 C unter Wärmeverzerrungstemperatur), um Eigenspannungen zu minimieren In einem Ölbad 40-60 Minuten pro 5 mm Wand halten In einem Luftbad mit Raumtemperatur 20-30 Minuten pro 5 mm Wand halten Vor der Bearbeitung oder Wiedereinführung von Spannung vollständig auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Zwangskühlung beim Glühschritt vermeiden; wieder eingeführte Eigenspannungen würden die Dimensionsvorteile ausgleichen Zeitplan nach grober Bearbeitung oder während Zwischenfertigstellungsstufen Dieser Schritt ist am wichtigsten für POM-Merkmale, die Toleranzen erfordern, die feiner als 0,05 mm sind.

️ Wichtig

Aus chemischer Sicht beginnt POM oberhalb von 230 C abzubauen und gibt gleichzeitig Formaldehyd ab, sollte bei der Bearbeitung während der Heißspanentfernung eine ordnungsgemäße Belüftung an der Bedienerstation aufrechterhalten werden Fälle übermäßiger Wärmeentwicklung an der Arbeitszone durch unbelastete Späne und konzentrierte Schneidzonen-Reibungswärme sind gut dokumentiert.

Vergleich der Maschinsparameter POM vs. PEEK vs. Nylon

Die optimale Anwendungsauswahl zwischen POM und anderen technischen Kunststoffen hängt davon ab, welche Betriebsbedingungen für die Anwendung und den Prozess am wichtigsten sind. Nachfolgend werden in einer Tabelle die tatsächlichen Eigenschaftswerte (Werte für “gut” werden ebenfalls aufgeführt, um zu veranschaulichen, dass es keine Take-for-granted-Korrelation gibt) der einzelnen Werte verglichen.

Eigentum	POM (Acetal)	Nylon (PA6/66)	GUCK
Zugfestigkeit	60 –70 MPa	70 –85 MPa	90 100 MPa
Reibungskoeffizient	0,20 35	0,35 45	0,35 40
Max Kontinuierliche Temperatur	90 100 °C	80 °C	250 °C
Feuchtigkeitsaufnahme	<0,2%	1.02.5%	<0,1%
Bearbeitbarkeit	Ausgezeichnetes Chips	Gut zum Schmieren	Gut Schneiden Kräfte
Relative Materialkosten	1.0×	0.70.9×	15 –20

Für Anwendungen, bei denen Dimensionsstabilität und Reibungskoeffizient am kritischsten sind, ist POM am besten POM nimmt kein Wasser auf und ändert die Abmessungen, wie Nylon es tun wird, um 0,5-1,01TP3 T in einer ansonsten feuchten Umgebung POM lädt auch leichter und gleicht sich schneller aus als PEEK unter Hochtemperatur / chemisch rauen Umgebungen, kostet aber 15-20 /kg. Für CNC-bearbeitete Teile Und für die Anwendungen, für die sie am besten geeignet sind, wird POM Verbundwerkstoffe oder andere Kunststoffe unter 100 C in Bezug auf Kosten, Bearbeitbarkeit und Leistung übertreffen.

Industrieanwendungen präzisionsgefertigter POM-Komponenten

Die Kombination aus geringer Reibung und den mechanischen Eigenschaften dieses Kunststoffmaterials machen POM ideal für Selbstschmieranwendungen, bei denen Übergewicht oder überschüssiges Material ein Produkt behindern würden Die folgenden Branchen machen den Großteil des Marktes für maschinell bearbeitetes POM aus:

Automobil: Kraftstoffsystemklammern, Sicherheitsgurtführungsbuchsen, Fensterhebergetriebe und Komponenten des Innenmechanismus. POM wird hier verwendet, weil es vielen Zyklen standhält und Raumtemperaturen und langfristiger Exposition gegenüber Autoflüssigkeiten ausgesetzt ist, selbst wiederholt über viele Zyklen hinweg ohne Zersetzung.

Medizinische Geräte: Inhalatorkörper, Griffe chirurgischer Instrumente, Teile der Medikamentenabgabepumpe Weil POM-Homopolymer konform ist mit FDA 21 CFR 177.2480, 0,5 mg/in sind bei Verwendung in Kontakt mit Lebensmitteln Extraktive begrenzt und der Formaldehydgehalt liegt unter 0,0050 Gewichtsprozent POM-Copolymer wird gesondert geregelt unter 21 CFR 177,2470.

Lebensmittelverarbeitung: Förderführungen, Verpackungsmaschinen-Verschleißstreifen und Ventilsitze Die bewährte Ausdauer von POM in der nassen Umgebung der Lebensmittelverarbeitung, gepaart mit FDA-konformen Qualitäten, macht POM zu einer hervorragenden Wahl für Lebensmittelkontaktmaschinen.

Industrieausrüstung: Gleitlager, Getriebemechanismen, Ventilkörper und Pumpenlaufräder Der niedrige Reibungskoeffizient von POM (0,20-0,35) ermöglicht die Ausführung einiger Lageranwendungen ohne Schmierung. – Reduzierung der Wartungsfrequenz und Verhinderung der Kontamination sauberer Umgebungen.

Für alle diese Endmärkte wurde POM bearbeitet Maßgeschneiderte Spezifikationen von CNC Bietet nicht nur große Toleranzen und erstaunliche Wiederholbarkeit, sondern übertrifft auch den Spritzguss im Bereich von 5.000 Stück pro Bestellung.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied zwischen Delrin und POM?

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Zur Verdeutlichung ist Delrin DuPonts Handelsname für POM-Homopolymer Der Gattungsname lautet Polyoxymethylen Die Abkürzung Homopolymer lautet POM-H; Copolymer ist POM-C. POM-H ist der steifere von beiden, während POM-C Rissen beim Mahlen besser widersteht.

F: Was ist die engste Toleranz, die POM CNC-Bearbeitung erreichen kann?

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Erreichbare Toleranzen für kritische Abmessungen betragen etwa 0,02 mm. Eine genaue CNC-POM-Bearbeitung enger Toleranzen erfordert ein Spannungsentlastungsglühen bei 140-150 C zwischen Vor- und Endbearbeitungsvorgängen, eine Umgebung für temperaturstabilisierte Bearbeitung (2 C), eine Befestigung, die eine glatte und gleichmäßige Kraft auf das Teil ausübt, und eine Konstruktion der Arbeitshaltung, die das Drehmoment auf kritische Merkmale minimiert.

F: Wie verhindert man Verformungen während der POM-Bearbeitung?

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Die Verhinderung von Verformungen erfolgt in drei Stufen: 1. Entfernen Sie Metall gleichmäßig in alle Richtungen, indem Sie Material von allen Seiten entfernen, anstatt zu versuchen, eine einzelne, kritische Kante “abzudecken”; 2. Verwenden Sie viele Lichtdurchgänge in der Vorstufe (0,5-1,5 mm DOC) statt nur wenige schwere. 3. Glühen bei 140-150 C für etwa 40-60 Minuten pro 5 mm Wandstärke, in einem beheizten Ölbad, nach dem Vorrauhen und vor dem Fertigstellen. Lassen Sie das Teil ohne erzwungenen Luftstrom abkühlen, um zu verhindern, dass die innere Spannung, die eine Verformung verursacht, innerhalb eines Mittelteils verhindert wird.0 mm.

F: Welche Oberflächenveredelungen sind für POM-bearbeitete Teile erhältlich?

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Im bearbeiteten Zustand poliert POM je nach Werkzeugtyp und Bearbeitungsbedingungen auf Ra 0,4-1,6 m. POM, das laserdampfpoliert ist, kann Ra 0,2 m erreichen. Durch Dampfpolieren kann POM von nahezu optischer Klarheit bereitgestellt werden. In den meisten Fällen für allgemeine funktionale Anforderungen ist die Oberflächenqualität im bearbeiteten Zustand ausreichend.

F: Kann POM für Lebensmittelkontaktanwendungen verwendet werden?

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Ja. POM-H ist FDA 21 CFR 177.2480-konform; POM-C ist FDA 21 CFR 177.2470-konform Teile müssen vor dem ersten Kontakt mit Lebensmitteln sauber sein.

F: Ist POM für die Bearbeitung komplexer 3 D-Formen geeignet?

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Absolut. Sowohl die 3 - als auch die 5-Achsen-Bearbeitung funktionieren gut mit POM, aufgrund seiner Steifigkeit und dementsprechend steifen Auslenkungen bei der mehrachsigen Bearbeitung, und seines geringen Werkzeugverschleißes bei langen Bearbeitungsläufen, Unterschneidungen und Innenkonturen müssen unter Umständen über EDM oder präzise Befestigung bewerkstelligt werden Willholds formstabiles POM lässt komplexe Geometrien bei der Bearbeitung mit dem klassischen Drehteilindex wahr bleiben und beseitigt gleichzeitig die übliche Rückfederungstendenz weicherer Kunststoffe.

F: Was ist die maximale Temperatur, die POM aushalten kann?

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Langzeitbetrieb 90-100 C. Kurzzeitbelichtung 140 C. Oberhalb von 230 C zersetzt sich POM und setzt Formaldehyd frei. Während der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ist eine ausreichende Belüftung erforderlich, um eine lokale Überhitzung zu verhindern.

Betrachten Sie PEEK über 120 C, allerdings bei 15-20 Materialkosten.

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Über diese technische Referenz

Dieser Leitfaden wurde von der technischen Abteilung von Le-creator zusammengestellt, einem in Shenzhen ansässigen CNC-Bearbeitungsunternehmen mit 17 Jahren Produktionserfahrung in der Arbeit mit POM, PEEK, Nylon und über 40 anderen technischen Kunststoffen. Die in diesem Artikel aufgeführten Fräsbereiche wurden mit bestehenden, von MDPI und Springer veröffentlichten Forschungsergebnissen sowie den Daten verglichen, die wir aus dem täglichen Betrieb von über 80 CNC-Maschinen auf Polymermaterial erhalten.