Usinage CNC POM : propriétés, tolérances et applications

Usinage CNC POM : un guide pratique pour l'usinage de pièces en delrin et en acétal

Si vous avez bricolé des pièces en plastique de précision, vous aurez rencontré le légendaire POM (en) connu sous certains de ses noms commerciaux comme delrin, Cel ou tout simplement battu par le nom original acétal Des mécanismes de stylo à insuline aux parties du système de carburant d'une voiture, ce thermoplastique d'ingénierie est ubiquitaire pour une raison : il est des machines à nettoyer les normes, est extrêmement précis et résilient à l'usure d'une manière que peu d'autres plastiques peuvent prétendre être.

Cependant, il suffit de jeter du stock dans un Usinage CNC POM centre ne mènera pas à des résultats de premier ordre Ce sont les détails de la sélection de qualité, des paramètres de coupe, de la gestion de la chaleur et du comportement dimensionnel après l'usinage qui déterminent si vos composants finis font de la qualité un déchet.

Ce document résume notre expérience de l'usinage de milliers de pièces de pompons dans des usages médicaux, automobiles et électroniques : sélection de la bonne qualité, calcul des alimentations et des vitesses, tolérances réalisables et lorsque l'usinage CNC dépasse le moulage par injection dans votre cas.

Qu’est-ce que POM et pourquoi fonctionne-t-il si bien ?

POM, bien le polyoxyméthylène, est un thermoplastique technique semi-cristallin, également connu sous le nom d'acétal ou sous le nom commercial DuPont Delrin. Souvent connu sous le nom de polyacétal dans la littérature technique plus ancienne, mais il est lié à la même famille d'ingénierie haute performance que les plastiques Nylon et PBT, mais de meilleures fonctionnalités pour l'usinage CNC.

Le matériau d'origine a été breveté et adopté commercialement par DuPont en 1960 sous le nom d'homopolymère Delrin Celanese a ensuite ajouté une production de copolymère à la gamme sous le nom de Celcon. POM est toujours l'un des plastiques les plus usinés au monde, avec une consommation mondiale de plus de trois millions de tonnes métriques par an sur la base des données d'études de marché.

Ce qui fait tant aimer POM est sa combinaison unique de propriétés : une rigidité élevée rend POM résistant à la déflexion par les forces de coupe. un faible frottement permet une formation de copeaux non soudants, et une excellente stabilité dimensionnelle maintient la taille du composant proche de ses dimensions de programmation une fois le couteau parti.

Son extrême cristallinité ; entre 75 et 85 pour cent entraîne une formation de copeaux cristallins plutôt que gommeux et filandreux ; par opposition aux plastiques amorphes.

Selon le ASTM D6100-17 spécification la forme POM doit également satisfaire aux spécifications pour : Résistance à la traction Allongement à la rupture Module de traction Module de flexion Porosité par impact Izod Conformément à ces spécifications, les ingénieurs disposent désormais d'une base de référence standardisée pour la qualification des matériaux dans les applications d'usinage CNC de précision.

POM-H vs POM-C Choisir la bonne qualité pour les pièces CNC

Tous les POM ne sont pas créés égaux, Les deux principales qualités, pom-h (homopolymère) et POM-C (copolymère) sont suffisamment proches en termes de performances pour que la sélection du mauvais signifie une défaillance mécanique en service. POM-H, disponible sous la marque delrin a une résistance à la traction et une rigidité environ 15 pour cent plus élevées. POM-C, connu sous le nom de Celcon ou Hostaform, sacrifie une certaine résistance mécanique pour une plus grande résistance chimique et une porosité plus faible.

Au sein de notre propre production, le pom-h maintient des tolérances plus serrées sur toutes les pièces d'engrenage et surfaces d'appui où la précision dimensionnelle sous charge est critique Considérant que le POM-C montre l'avantage évident dans les pièces soumises à des conduites d'eau chaude, aux produits chimiques de nettoyage ou aux conditions légèrement acides.

Propriétés mécaniques et thermiques importantes pour l'usinage CNC POM

Lorsque vous faites un pompon de machine CNC, les propriétés mécaniques affectent directement son comportement sous les forces de coupe, la qualité de son maintien et la durée de service des pièces finies. Voici une comparaison du POM avec les autres plastiques les plus largement spécifiés pour les pièces d'usinage CNC de précision.

En raison de la combinaison de la friction faible de POM, des propriétés autolubrifiantes et de la résistance à l'usure, il est idéal pour les pièces mobiles telles que les engrenages ; mécanismes de roulement et de glissière ; applications où le nylon absorbe l'excès d'humidité et l'ABS n'a pas la durée de vie nécessaire Sa faible absorption d'eau (0,20% par rapport au nylon 1,2-1,5%) signifie simplement une stabilité dimensionnelle élevée même dans un environnement humide C'est pourquoi POM est utilisé dans des pièces de précision nécessitant un ajustement constant à différentes saisons et climats.

Il convient de noter : le coefficient de dilatation thermique de POM (110.10 -6/K) signifie qu'une pièce POM de 100 mm à 20 C se dilaterait d'environ 0,13 mm à 30 C. Pour des exigences de tolérance plus serrées que 0,05 mm, cela affecte la nécessité de usiner et d'inspecter dans une pièce à température contrôlée. Essais réalisés sur les matériaux POM par Matériaux avancés chimiques Mitsubishi montrer que le copolymère et les acétals respectifs maintiennent la stabilité dimensionnelle dans les limites spécifiées (normes ASTM).

Paramètres d'usinage CNC pour POM : vitesses, alimentations et sélection d'outils

POM est facile à usiner et l'un des plastiques techniques les plus simples à utiliser, mais “simple” ne signifie pas “forgiving. De mauvais choix de paramètres provoquent une fusion de surface, la formation de copeaux gommeux ou, dans le pire des cas, une décomposition thermique qui libère du formaldéhyde gazeux. Voici les paramètres d'usinage utilisés par notre équipe lors de l'exécution de POM sur les centres de fraisage et de tournage CNC.

Paramètres de fraisage CNC

Paramètres de rotation CNC

Sélection d'outils de coupe et de liquide de refroidissement

Utilisez des fraises en carbure pointues et polies Effectuez l'usinage avec des angles de coupe positifs Utilisez des fraises en acier à grande vitesse (HSS) car celles-ci suffiront pour les travaux de production à faible volume, mais utilisez du carbure pour une meilleure durée de vie des outils, des finitions de surface et l'usure des outils.

Utilisez des broyeurs à une ou deux flûtes plutôt que des outils à quatre flûtes, ceux-ci élimineront les copeaux plus efficacement car les copeaux POM ont tendance à obstruer les vallées de refusion des couteaux :

Pour le liquide de refroidissement, la norme acceptée par l'industrie pour tourner le POM est l'air comprimé à haute pression Cela va casser les copeaux immédiatement, il empêche la chaleur de s'accumuler dans la pièce et l'unité est sèche Un liquide de refroidissement soluble dans l'eau est également efficace, mais le liquide de refroidissement par inondation n'est pas nécessaire en raison de la faible consommation d'eau du POM (0.201TP3 T).

Les liquides de refroidissement à base d’huile peuvent également être évités car ils ont tendance à marquer la surface.

Tolérances et finitions de surface réalisables pour les pièces POM usinées

Les tolérances de POM sont équivalentes à de nombreux métaux et à de nombreuses matières plastiques nettement meilleures que la plupart des autres plastiques. Standard, notre molarod de pièces de pom a 0,05 mm sur des caractéristiques inférieures à 50 mm. Les tolérances réalisables pour les ajustements d'alésage de précision et les pièces d'accouplement sont de 0,02 mm en utilisant l'alésage de finition ou l'alésage fin, combinés à des situations de machine de contrôle de température.

Options de finition de surface

Où les pièces POM sont utilisées dans l'industrie

Le mélange unique de résistance mécanique, de faible friction et de résistance chimique de POM le rend adapté à la large gamme de plastiques utilisés Composants POM usinés CNC. Voici les pièces typiques en plastique pom que nous usinons le plus souvent : mécanismes de stylo à insuline pour les équipementiers médicaux, rails de guidage de convoyeur pour les processus de qualité alimentaire et boîtiers de connecteurs électriques évalués aux performances de flamme UL94 HB.

Automobile

Les engrenages, les pièces du système de carburant, les composants du lève-vitre, les mécanismes de ceinture de sécurité et les fixations de garniture intérieure utilisent tous POM Son excellente résistance à l'usure et sa durée de vie en fatigue le rendent idéal dans les applications où ces pièces voient des centaines de cycles sans lubrification des milliers de coûts de maintenance importants dans le processus.

Dispositifs Médicaux

Systèmes d'administration de médicaments (stylos à insuline, inhalateurs), poignées d'instruments chirurgicaux, douilles de cartouches de diagnostic Le POM de qualité médicale répond aux exigences de FDA 21 CFR 177.2470 et a été inclus à la fois dans les registres FDA Drug Master File et FDA Device Master File Les tests ISO 10993 et les tests de biocompatibilité USP Classe VI fournissent une assurance supplémentaire de leur utilisation sûre en contact avec les patients.

Équipement de transformation des aliments

Chaînes de convoyeurs, rails de guidage, lames de racleur et sièges de vannes Le POM-C de qualité alimentaire adhère aux existants Règlement FDA pour le contact alimentaire les règles, ainsi que le règlement européen 10/2011 impliquant un contact direct avec des matières premières alimentaires, deviennent de plus en plus importantes pour les composants destinés à l'exportation.

Électronique et électrique

Les coques de connecteurs, les boîtiers de commutateurs, les roulements de soufflante et les isolateurs à voie mince Une excellente stabilité dimensionnelle sur une large plage de température et d'humidité élimine les changements de placement des broches de connecteur, tandis que sa faible absorption d'humidité réduit le gonflement qui peut modifier les jeux électriques.

Machines Industrielles

Roues de pompe, soupapes, suiveurs de came et bagues POM personnalisées Ces plastiques sont des remplacements viables pour le métal lorsque l'on peut s'attendre à ce que les économies de poids, la résistance à la corrosion, ou le fonctionnement sans lubrification justifient les changements à 30-5 pour cent moins les coûts des pièces finies.

Usinage de moulage par CNC POM vs moulage par injection lorsque chaque méthode gagne

le moulage par injection est capable d'usiner CNC POM, mais est mieux adapté pour répondre aux profils de projet des besoins de plus grand volume généralement identifiés par les clients de moulage par injection La spécification de tolérance, le volume des composants, les délais et le budget des pièces sont pesés les uns par rapport aux autres pour prendre la décision.

À notre avis, l'usinage CNC devrait être employé pour les efforts inférieurs à 500 pièces ou ceux nécessitant des tolérances plus serrées que 0,05 mm Pour les conceptions stables avec une taille de lot de 1 000 pièces ou plus, cependant, il est préférable d'employer le moulage par injection Le seuil de viabilité économique pour les formes simples est de 300-700 pièces, tandis que le même seuil monte à 5 000 pièces pour les formes complexes de POM qui nécessitent des moules multi-empreintes coûteux.

Beaucoup de nos clients emploient un processus hybride : les pièces POM usinées CNC servent de prototype et d'article de test, puis le moulage par injection gère les séries de production De cette façon, la forme et la fonction sont validées sur les pièces POM usinées avant que $10 000 ou plus ne soient engagées dans l'outillage de moule Le prototype CNC utilise la même qualité POM que la pièce moulée finale, de sorte que les propriétés du matériau se répercutent directement contrairement aux prototypes d'impression 3 D qui ne se rapprochent que des performances finales.

Foire aux questions sur l'usinage CNC POM