Usinage CNC POM : sélection de qualité, conseils de conception et prévention des défauts

Guide d'usinage CNC POM : Comment choisir les qualités, concevoir des pièces et éviter les défauts courants

Polyoxyméthylène, POM, également connu sous le nom d'acétal ou, par DuPont, Delrin C'est l'un des thermoplastiques d'ingénierie d'usinage les plus importants pour la fabrication de haute précision Il est souvent utilisé pour les engrenages, les corps de vanne, les bagues et les connecteurs électroniques car il a un faible coefficient de frottement, une rigidité élevée et une stabilité dimensionnelle exceptionnelle.

Cependant, l'usinage du Delrin n'est pas aussi simple que de le simplement insérer dans le tour Les différences, tant en termes de performances que d'usinabilité, entre les différentes qualités de polyoxyméthylène (POM), entre POM-H et POM-C par exemple, influencent tout, de la propension à la porosité à l'endurance chimique. Les pièces d'alumimun en forme de tolling avec des profils occupés qui ne fournissent pas de support peuvent entraîner une distorsion acétal.

De plus ; les chiffres des coefficients de frottement qui circulent sur la bande sont cinq fois inexacts.

Il s'agit du premier de vos guides de fabrication POM qui traite des choix d'ingénierie qui garantissent que vos pièces POM répondent aux normes de tolérance pour rester en dehors de la poubelle. Il comprend : des directives de sélection de qualité, des normes DFM uniques à l'acétal, des normes de limite de minimisation des défauts, des tableaux de comparaison de matériaux et des facteurs d'incitation aux coûts. Toutes les valeurs de propriété sont répertoriées avec la méthode de test ASTM respective pour confirmation par rapport à vos fiches techniques de matériaux.

Qu'est-ce qui fait de POM un plastique d'usinage CNC préféré ?

Le polyoxyméthylène (POM) est un thermoplastique technique, avec des thermoplastiques hautement cristallins, alors que les métaux ne le sont pas (ce qui a joué un rôle déterminant dans la fabrication de qualités métalliques plus proches que les produits de base). Du Référence plastique BYU-Idaho, 1, le degré élevé de cristallinité crée une bonne résistance, rigidité, dureté de surface, propriétés barrières, résistance aux solvants et un point de fusion élevé.

Ce qui rend POM unique lorsque l'on considère Services d'usinage CNC POM est sa réponse à un outil de coupe Selon les machinistes l'acétal est le plastique d'ingénierie le plus usinable, produisant des copeaux courts et propres plutôt que des copeaux filandreux et gommeux comme le nylon ou le polycarbonate Cela se traduit par des tolérances plus serrées, une qualité de surface améliorée et des temps de cycle d'usinage plus courts.

Le POM-H (homopolymère) produit une résistance à la traction ASTM D638 de 69 MPa et un module de traction de 3 100 MPa Son coefficient de frottement avec l'acier est de 0,20-0,35 comme essai ASTM D1894 suffisamment faible pour une surface d'appui non lubrifiée, bien qu'il soit clair que le chiffre de 0,04 cité par de nombreux guides d'usinage n'est pas utilisé C'est le coefficient appartenant au PTFE/Téflon, et la mauvaise application qui en résulte a appelé les ingénieurs recommandant que le POM soit utilisé comme surface de glissement à faible frottement lorsqu'un roulement en PTFE ou une nuance remplie de PTFE ferait mieux.

La stabilité dimensionnelle est la raison pour laquelle le POM est utilisé dans les pièces de précision où une rigidité élevée est souhaitée Avec une absorption d'humidité sur 24 heures de seulement 0,251TP3 T (ASTM D570) et un coefficient de dilatation thermique de 110 µm/m·°C (ASTM D696), le POM montre une très bonne stabilité dimensionnelle sur des plages de température et d'humidité qui provoquerait une dilatation des pièces en nylon hors tolérance Le matériau POM classé sous ASTM D6778 délivre de manière constante des tolérances de ±0,025 mm sur les pièces de précision nécessitant une rigidité élevée au-dessus du module de flexion de 2 900 MPa.

POM-H vs POM-C vs POM rempli de verre Quelle qualité devriez-vous usiner ?

L'étiquetage “POM” sur le dessin n'est pas suffisant L'homopolymère POM (POM-H ), marqué Delrin par DuPont, et le copolymère POM (POM-C ) possèdent une cristallinité distincte, ce qui produit des variations quantifiables de résistance mécanique, de résistance aux attaques chimiques et d'usinabilité Un mauvais choix de POM pourrait conduire à une porosité centrale dans les sections épaisses, à une rupture fragile chimiquement ou à des dépenses inutiles.

Oui, l'avantage d'usinabilité revendiqué pour le Delrin est impressionnant mais conditionnel POM-H offre un 10 à 151TP3 T supplémentaire par rapport au POM-C en dureté, rigidité, résistance à la traction et à la compression Il gère également des charges environ 101TP3 T plus élevées avant que la déformation par fluage ne se produise Pour les applications structurelles sèches à haute contrainte où la résistance est primordiale, POM-H est certainement le choix le plus fort.

Cependant, les outils POM-C de façon plus fiable sur une gamme de parcours d'outils Des sources industrielles rapportent que l'acétal de copolymère est moins sensible à la refusion et à la déformation lors de coupes longues et fines ou d'élimination de matières lourdes Le POM-C offre également une résilience chimique plus large que l'homopolymère (pH 4-13 vs POM-H pH 4-9), ce qui en fait le meilleur candidat pour les pièces soumises à des travaux de nettoyage, les hydrocarbures ou les attaques alcalines.

Ajouter du verre 10-301TP3 T en poids pour produire du POM renforcé de verre afin d'augmenter la rigidité et le coefficient de dilatation de contrôle Les fabricants utilisent des fougères et des enceintes coulis pour s'adapter à la facture L'utilité du POM rempli de verre se fait au détriment de l'usure accrue des outils et de la finition plus rugueuse de la machine Se référer à la fiche technique POM de chaque marque pour déterminer les propriétés de leur mélange personnalisé individuel.

Règles de conception pour les pièces POM usinées CNC

Les machines POM comme le métal, mais ce plastique acétal ne se comporte pas comme un seul dans la fixation, le contrôle de la température ou le soulagement de la contrainte de transfert. Des principes de conception en aluminium imprudent pour la fabrication conduiront à des POM de machines déformées ou hors spécifications. Des problèmes de conception spécifiques au POM doivent être appliqués.

Épaisseur minimale de la paroi

Conserver l'épaisseur minimale de la paroi à 0,8 mm lors du fraisage CNC et à 1,0 mm lors du tournage Les parois plus fines dévient sous la pression de serrage et pendant la coupe, ce qui conduit à la conicité formée ainsi qu'aux marques de broutage sur le produit Lors de l'usinage de pièces de pom complexe avec poches profondes, augmenter l'épaisseur de la paroi à 1,5 mm ou utiliser plusieurs passes de finition légères Lors de l'usinage de composants POM compliqués avec poches profondes, augmenter l'épaisseur de la paroi à 1,5 mm ou utiliser plusieurs passes de finition légères.

Gestion de la chaleur Le problème caché

Le POM a une conductivité thermique (0,31 W/mK ASTM C177) environ 40 fois inférieure à celle de l'aluminium Toute chaleur produite au niveau de la zone de coupe ne peut pas être dissipée à travers la pièce à travailler Elle reste concentrée au niveau de la zone de coupe de l'outil C'est la raison principale que le refroidissement par air est préférable au liquide de refroidissement par inondation lors de l'usinage du POM : l'air comprimé sec souffle les copeaux et dissipe la chaleur sans le choc thermique que le liquide de refroidissement provoque à une faible conductivité thermique, les plastiques cristallins.

Soulagement du stress et stabilité dimensionnelle

Lors de l'usinage de pièces POM nécessitant des tolérances plus serrées que ±0,05 mm, il est nécessaire d'utiliser un procédé d'usinage en deux étapes (rugueuse, détensionnement, finition).Machine rugueuse le POM à 0,20,3 mm surdimensionner par surface avant détensionnement de la pièce dans un four Anne calage à 140 150 °C (20 30 °C en dessous de la température de déviation thermique) libère la contrainte résiduelle verrouillée dans la pièce par les étapes d'extrusion et d'usinage grossier Par la suite, la pièce usinée mesurée dans la plage de tolérance acceptable immédiatement après usinage peut sortir de tolérance de la tolérance résiduelle autant que 244488 heures en raison de la relaxation résiduelle.

• Utilisez des outils en carbure tranchant et poli, les outils en dull créent de la chaleur et dégradent la finition de la surface
• Soutenez la pièce à pomper tout au long de l'opération. Le POM se déforme plus facilement sous les forces de serrage que les métaux
• Détendez la contrainte résiduelle avant l'usinage final (24 heures ou cuisson)
• Chips agressivement dégagées de la zone de coupe Chips POM re-coupés s'ils ne sont pas ventilés
• Machine à tubes POM dans une pièce stabilisée en température à partir de la tolérance cible de ±0,025 mm.
• Compte des caractéristiques d'usinage uniques de POM : ce plastique haute performance a une conductivité thermique 40.1 inférieure à celle de l'aluminium (0,31 vs 12,5 W/m·K par ASTM C177)

Défauts courants d’usinage POM et comment les prévenir

La plupart des défaillances associées à l'usinage POM sont différentes des défaillances avec l'aluminium ou d'autres plastiques amorphes Les machinistes concepteurs rencontreront des problèmes de pulvérisation, de distorsion et d'usure qui sont propres à la nature physique cristalline des polyoxyméthylènes, ainsi que des problèmes de faible conductivité thermique et de libération des contraintes résiduelles lorsque les composants sont laissés à l'assise après la coupe Ces huit pointes assurent la tolérance finale et la moindre distorsion des pièces.

Verrouillage et dérive dimensionnelle

Les pièces cristallines ou minces de POM se déforment après usinage à mesure que la contrainte résiduelle se stabilise. L'écart par rapport au plan de référence immédiatement après l'usinage peut être supérieur à 0,12 mm mais peut être réduit à moins de 0,02 mm en quelques heures avec une combinaison de méthodes résiduelles de soulagement des contraintes à faible coût telles que le recuit et l'enlèvement symétrique des matériaux, et le refroidissement par air pour aider à dissiper l'énergie thermique. Ce phénomène a amené les concepteurs à croire que les moulures POM ou les produits usinés doivent être construits dans un four après usinage mais en réalité c'est la contrainte interne des produits qui est à blâmer.

Correction : recuit à 140 °C avant usinage final Pour recuit bain d'huile avec temps de trempage augmenté, un taux recommandé est de 4060 minutes d'augmentation par 5 d'épaisseur de paroi Pour recuit bain d'air (four), augmenter de 20-30 minutes par 5 mm Alternativement, les pièces peuvent être cuites à la vapeur dans l'eau du robinet à ébullition pendant 5-6 heures et refroidir naturellement.

Formation de Burr

En raison de la ténacité et de la ductilité du POM, l'écoulement du plastique se produit au niveau du tranchant, plutôt qu'un cisaillement propre, et des bavures en forme de moustaches sont générées au niveau de la face coupée, en particulier après le fraisage et le perçage CNC. Utilisez un râteau pointu et positif (6-10), des vitesses de coupe élevées et un fraisage en montée pour aider à réduire la hauteur de la bavure. Le débourrage des pièces POM après usinage est la norme. L'ébavurage par engorgement ou cryogénique est efficace dans les productions en volume. Un processus d'usinage contrôlé avec des angles de râteau positifs de 6 à 10° produit des composants POM qui répondent à Ra 0,8 µm ou mieux sur les faces critiques d'étanchéité.

Surface Fusion et Décoloration

Lorsque la chaleur monte plus vite que POM ne peut s'en débarrasser, l'émail de surface et fond Le processus se produit le plus souvent lors du forage de trous profonds sans cycles de picotements ou avec des outils ternes à des débits d'alimentation élevés Le point de fusion du POM-100 est de 165 °C, à peine au-dessus des températures atteintes lors de l'usinage agressif Réduire le régime de la broche, meuler les forets en un râteau négatif ou neutre (0-2), utiliser un perçage de picotements (outil de rétraction tous les 1-2 diamètres de foret) et utiliser de l'air comprimé pour souffler la chaleur.

POM vs Nylon vs PEEK vs ABS Guide de décision de sélection de matériaux

POM est un excellent plastique pom, mais ce n'est pas le bon choix pour chaque application La sélection honnête de matériaux nécessite de comparer les valeurs de propriétés spécifiques dans des conditions de test standardisées ; pas de vagues affirmations sur le plastique qui est mieux.“ Le tableau suivant utilise des données référencées ASTM pour vous donner une comparaison directe.

Où POM est le choix : Engrenages, roulements, bagues, et toute autre caractéristique standard de fraisage, de perçage ou de tournage dans laquelle un faible frottement et une stabilité dimensionnelle dans des conditions d'humidité variables sont importants L'absorption d'eau 0,251TP3 T de POM lui permet de tenir tolérances serrées là où le nylon gonfle d'environ 10 fois cette quantité, un faible coefficient de frottement (0,20,35 selon ASTM D1894) associé à une absorption d'humidité inférieure à 0,3% est la raison pour laquelle ce plastique technique domine les applications de roulements et d'engrenages à fonctionnement sec.

Où le Nylon est le choix : ténacité aux chocs et amortissement des vibrations Le Nylon 6/6 a une ductilité plus élevée et une résistance à la traction plus élevée que le POM Utilisez-le pour les boîtiers à encliquetage, les supports structurels et toute application structurelle où l'énergie est absorbée sous des charges de choc Le Nylon s'autolubrifie également, étant très glissant lorsqu'il est mouillé.

Où PEEK est le choix : applications à haute température au-dessus de 150 °C, environnements chimiques agressifs et applications nécessitant une stérilisation. PEEK est 4 à 6 fois plus cher à la machine CNC que le POM et n'est donc certainement pas un matériau de premier choix.

Où l'ABS est le choix : dans le prototypage, les boîtiers cosmétiques, toute application où la peignabilité et le collage sont plus importants que la résistance et l'usinabilité est un avantage élevé. Machines ABS est plus rentable lorsque le volume de production prévoit des pièces structurelles.

Facteurs de coûts dans l'usinage CNC POM

Le coût de l'usinage CNC de pom dans un atelier CNC est fonction de six facteurs différents et interconnectés qui ne sont pas toujours intuitifs. Ces considérations de coût pour POM vous permettront de prendre des décisions de conception de pièces qui minimisent les coûts sans sacrifier vos exigences.

Les avantages de l'usinage cnc par rapport au moulage par injection dans la production à faible volume sont clairs : pas de coûts d'outillage, refonte rapide et pièces premières fabriquées plus rapides Sur la base des économies d'échelle, les coûts d'usinage ont tendance à dominer jusqu'à ce que les quantités atteignent un ordre de plusieurs milliers de pièces, auquel cas les économies d'échelle favorisent le moulage par injection Demandez toujours des devis pour les deux lorsque vous planifiez les quantités de production de pièces de pom personnalisées. POM maintient un avantage de coût par pièce sur PEEK de 4.6 à tolérances équivalentes, faisant de POM le choix par défaut pour les applications non-extrême température sous 100 °C (UL 746 B).

Applications industrielles où POM surpasse les alternatives

POM se fait un bon usage non pas en étant une résine formidable à usage général, mais en ayant des propriétés spécifiques que les autres plastiques ne peuvent pas égaler facilement.

Composants du système de carburant automobile : les corps de soupape dans et les engrenages de pompe à carburant bénéficient de la résistance à l'essence et au diesel, de la stabilité dimensionnelle par le biais du cycle thermique et d'un fonctionnement à faible frottement du copolymère POM-C répondant à ces propriétés, et ces composants de pompes POM bénéficient également des propriétés de résistance aux hydrocarbures du matériau générique.

Dispositifs médicaux et instrumentation : réunion de différents grades POM ASTM F1855 (Spécification standard pour le polyoxyméthylène pour application médicale) et les spécifications USP Classe VI sont utilisées pour les composants de stylo à insuline, les poignées d'outils chirurgicaux et les engrenages de pompe de distribution granulaire Les pièces stérilisables, biocompatibles et usinées avec précision sont toutes produites à partir du seul matériau, le POM.

Elektronic Kontaktierungen und Isolatoren : En raison de sa bonne résistance thermique, une très bonne stabilité dimensionnelle des matériaux POM lors des changements cycliques se produit ainsi que de sa bonne résistance diélectrique élevée (19,7 kV/mm selon ASTM D149), l'un des matériaux les plus appropriés pour corps de connecteur et distances insensibles. Et les pièces ne modifient pas l'alignement des contacts dans le champ de température de fonctionnement et ne présentent pas le gonflement de l'humidité qui disqualifie l'utilisation du nylon.

Pom usiné Pour les engrenages et les guides de convoyeurs : Compte tenu de leur faible coefficient de frottement et de leur capacité élevée d'autolubrification, le pom usiné peut être utilisé comme dents d'engrenage, guides de chaîne et rouleaux de convoyage pour des applications légères dans les équipements de transformation et d'emballage des aliments Certaines qualités approuvées par la FDA satisfont aux exigences de contact alimentaire par la réglementation de la FDA 21 CFR 177.2470.

Foire aux questions POM CNC Machining