Risolvere i problemi di finitura superficiale nella lavorazione POM

Come risolvere i problemi di finitura superficiale durante la lavorazione del POM (acetale/delrin)

POM (poliossimetilene) è uno dei termoplastici ingegneristici più comunemente usati per la lavorazione di precisione (o la finitura superficiale va storta) Componenti POM lavorati che dovrebbero tornare a Ra 0,8 m o peggio, linee di trascinamento lucide, bave e graffi simili a baffi o segni di utensili visibili a occhio nudo (non si capisce la finitura superficiale) e che la superficie ruvida esclude queste parti lavorate a cnc dall'assemblaggio Le cause principali sono specifiche del POM e focalizzate sulla fisica, e le soluzioni differiscono intrinsecamente dalle operazioni di lavorazione dei metalli.

Questo articolo spiega perché Poliossimetilene lavorato CNC la finitura superficiale è disastrosa, come identificare un difetto, quali parametri di taglio e attrezzature risolveranno ciascuno Ogni valore Ra e raccomandazione di avanzamento/velocità si basa su dati concreti e esperienza di negozio Non su stime di cortesia Sia che si utilizzi la lavorazione CNC per il copolimero omopolimero POM o POM, i principi sono identici.

Perché le parti POM escono con una scarsa finitura superficiale

La maggior parte dei guasti della finitura della lavorazione POM risalgono alla conduttività termica. Secondo dati sul poliossimetilene su Wikipedia, POM ha una conduttività termica di 0,31 W/m K. Confronta che all'alluminio a 25 W/m K 0 differenza di funzionamento 660x Quando la lavorazione vuole prelevare calore dalla zona di taglio, POM preferisce immagazzinare calore nel suo pezzo.

Quella carenza di capacità termica provoca tre tipi di guasto della rugosità:

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  Fusione localizzata 1 F L'attrito di FOM supera il punto di calore morbido di 150 °C, producendo segni di striscio lucidi invece di una superficie liscia con geometria a taglio pulito
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  Molla elastica La cristallinità 75T di 75 PPOM, lo rende semirigido, ma la frazione amorfa rimbalza dopo il contatto con l'utensile lasciando una deviazione dimensionale e una struttura superficiale più ruvida
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  Ritaglio chip 1, i chip POM lunghi e stringenti avvolgono l'utensile da taglio e ricontattano la superficie lavorata, provocando graffi secondari che aumentano i valori Ra di 0.4.8μm

POM-H (Delrin vs POM-C (Copolimero) Quali macchine finiscono meglio?

Non tutti i gradi POM sono uguali La natura amorfa (non cristallina) di POM-H (chiamato anche Delrin, o omopolimero) e POM-C (chiamato copolimero) influisce sul modo in cui una superficie finita appare come un numero Ra. L'utilizzo di un tipo di materiale POM che non è adatto per una parte critica di finitura è una perdita di tempo e fatica.

I macchinisti di Shop Floor che lavorano con POM scoprono che POM-C (copolimero, punto di fusione inferiore 12C) è più facile da ottenere un buon aspetto della finitura La differenza può sembrare drastica e, nonostante il punto di fusione inferiore, la sua cristallinità inferiore significa meno stress interno e deformazione se il marchio POM-C selezionato è correttamente lavorato Per una tolleranza stretta, la rugosità superficiale più bassa componente POM, POM-C spesso produce una migliore stabilità dimensionale post-lavorazione con la finitura superficiale desiderata.

Parametri di taglio che controllano la rugosità superficiale nel POM

Nella lavorazione POM, la rugosità superficiale è governata da quattro fattori con il seguente ordine di significatività: velocità di taglio, geometria dell'utensile, velocità di avanzamento e tecnica di raffreddamento Il corretto ordinamento di questi fattori evita l'accumulo di calore che tende a portare alla maggior parte dei problemi di qualità superficiale.

Parametri di tornitura

Parametri di fresatura

Geometria degli strumenti

La geometria dell'utensile svolge un ruolo più significativo nel determinare la qualità della superficie del POM rispetto a quanto previsto dalla maggior parte degli operatori. Gli angoli di spoglia e di spoglia appropriati scoraggiano il contatto di sfregamento che provoca la fusione localizzata.

Selezione del liquido refrigerante

L'aria compressa funge da metodo di raffreddamento principale durante il funzionamento lavorazione CNC plastica gli utensili (a parte lo stampaggio a iniezione del POM) sono ad aria compressa Il getto d'aria fa uscire i trucioli dalla zona di taglio e fornisce anche un raffreddamento adeguato in modo che la temperatura di taglio rimanga al di sotto di 120 C (al di sopra della quale il POM inizia a decomporsi termicamente) Il refrigerante nebbiogeno idrosolubile (da lavare via con acqua dopo l'uso) può essere utilizzato per la perforazione di fori profondi, ma evitato per un uso prolungato perché il contatto continuo con alcune delle sostanze chimiche presenti in questi refrigeranti può causare fessurazioni da stress, soprattutto attorno a caratteristiche strette.

Cinque difetti superficiali POM comuni e come risolverli ciascuno

Ogni difetto superficiale su una parte POM lavorata può essere ricondotto a una causa principale; la corretta identificazione del tipo di difetto è il percorso più rapido verso la soluzione corretta; ed evita l'errore comune di modificare più parametri di lavorazione contemporaneamente.

1. fusione e sbavatura superficiale

Cosa sembra essere: aree lucenti sulla superficie lavorata con linee di trascinamento La superficie sembra semi-fusa, non lavorata in modo pulito e può avere un grado minore di colorazione.

Causa principale: il calore generato a causa di un elevato livello di attrito supera la temperatura di rammollimento del POM, ovvero 150-160 Deg.C, perché gli utensili sono opachi o la velocità del mandrino è molto elevata, ecc. Ciò provoca un grave aumento della temperatura all'interfaccia utensile-pezzo, a causa della bassa conduttività termica del POM.

Fix (a): Diminuire la velocità del mandrino di 30-40%. passare al carburo non rivestito tagliente con scanalature lucidate Soffiare aria compressa nella zona di taglio.

Risultato tipico: Ra scende da 2,5-3,2 m a 0,6-1,0 m.

2. Formazione Burr

Come appare: Whisker-metallo come bordi su caratteristiche lavorate Più evidente dopo la fresatura fessure fori di perforazione Burrs su POM sono fibrosi, non metallici, quindi tendono a piegarsi piuttosto che a rompersi;

Causa principale: l'elevata resistenza alla trazione e l'elevata duttilità del POM determinano grandi quantità di flusso di plastica sul tagliente senza fratturarsi Aggravato quando il funzionamento viene eseguito con strumenti più opachi, ad alimentazioni prive di tool (piegature del materiale prima della tosatura) o nella direzione convenzionale del mulino.

Fix: Implementare la fresatura in salita Aumentare la velocità di avanzamento a una velocità sufficientemente elevata da consentire all'utensile di tranciare il POM anziché spingerlo Utilizzare frese terminali O-flute a scanalatura singola quando lavorazione di parti POM. Per la produzione in grandi volumi, possono essere utili la sbavatura criogenica e la barilatura vibratoria come processo di lavorazione secondaria.

Modelli di contrassegni di strumenti visibili 3

Come appare: segni regolari di scriccatura o smerlatura che si trovano su superfici piane o curve La dimensione della capesante è direttamente correlata al passaggio tra i passaggi successivi dell'utensileria.

Causa principale: un passaggio radiale troppo elevato durante le passate di finitura, che culmina con passaggi di consolidamento con insufficiente sovrapposizione tra i percorsi, con conseguenti percorsi utensile staccati che non riflettono la forma della parte. Questo è un problema di programmazione, non un problema di stampaggio a iniezione.

Fix: ridurre lo stepover radiale durante i passaggi di finitura POM a 10-15% del diametro dell'utensile Infeed un passaggio di finitura tagliato a luce profonda dedicato (0,13-0,50 mm/0,005-0,020 in) Quando viene utilizzato carburo affilato alle velocità corrette, un singolo passaggio può ottenere una finitura standard Ra di 3,2 m fino a una finitura liscia di 0,8 m Ra senza operazioni secondarie.

4. deformazione e deriva dimensionale

Come appare: parti in POM lavorate che raggiungono le specifiche di finitura superficiale direttamente dalla macchina, ma deformano entrambi i lati delle dimensioni entro 24-48 ore di servizio facendo sì che la superficie esca dalle tolleranze di stampa.

La radice causa le sollecitazioni interne causate dal rilascio del processo di estrusione quando la rimozione asimmetrica del materiale consente alla parte vincolata di rilassarsi POM ha un assorbimento di umidità molto piccolo (meno di 02%) quindi l'umidità non è la causa interna lo stress è.

Fix: spiegare le sequenze del processo di lavorazione CNC in modo tale che le parti POM lavorate siano simmetriche per la rimozione del materiale ove possibile; eseguire una ricottura interna antistress di pezzi POM ad alta precisione prima della lavorazione finale: aumentare POM-H a 160 C (da POM-C a 150 C) in un forno con aria circolante, mantenere per 30 minuti per 6 mm di spessore della parete e raffreddare a 10 C/ora Dopo la ricottura, consentire 24 ore per stabilizzare il pezzo prima della lavorazione finale.

5. Saldatura del chip e danni da taglio

Come appare: sgorbie casuali e una rugosità superficiale non uniforme che non ha alcuna relazione con le direzioni del percorso utensile Piccoli particolati POM possono essere visti nella superficie lavorata.

Causa principale: i trucioli POM lunghi e filanti scivolano attorno all'utensile di lavorazione ed entrano nuovamente in contatto con il pezzo. Gli utensili multiflauto con gullet a truciolo molto piccoli tendono a intrappolare i trucioli nella zona di taglio.

Fix: implementare su uno strumento a scanalatura da 1-2 con un angolo di elica elevato (30+) e gullet con chip rifiniti a specchio Aria di scoppio compressa attraverso un ugello soffiato a chiave nella zona di taglio per evacuare i trucioli mentre si formano Per le operazioni di tornitura implementare la geometria di rottura del truciolo specifica per i termoplastici Questi cambiamenti aboliscono quasi sempre completamente i danni da taglio e si ottiene una struttura superficiale uniforme di Ra 0,8-1,6 m attraverso il pezzo POM, offrendo la migliore qualità superficiale ottenibile attraverso una lavorazione accurata.

Metodi di finitura post-lavorazione per parti POM

Nei casi in cui la finitura lavorata sui componenti POM non riesce a soddisfare le specifiche di finitura superficiale, possono essere impiegati trattamenti superficiali secondari. Ciascun metodo presenta un compromesso in termini di Ra ottenibile, costi di lavorazione e rischi di precisione.

Al di fuori delle tolleranze strutturali e dimensionali più impegnative, la finitura superficiale lavorata di Ra 0,4-0,8 m suggerita per un insieme ben sintonizzato di parametri di lavorazione CNC è più che adeguata Pianificare l'utilizzo di fasi di lavorazione aggiuntive nel caso in cui sia necessaria una finitura non funzionale per soddisfare la finitura superficiale desiderata, o la contornatura della parte per raggiungere Ra al di sotto di 0,4 m sul foro di tenuta o sulla superficie di scorrimento.

Standard e misurazioni della rugosità superficiale per POM

Indicare la rugosità superficiale richiesta sul disegno della parte POM richiede di fare riferimento allo standard di misurazione appropriato 21 che è cambiato in 20.

Dal 2021 lo standard internazionale per la misurazione della rugosità superficiale è ISO21920. Quattro standard (ISO 47 parametri del profilo e 428 istruzioni di misura ISO 13 e 2, indicazione di disegno ISO 356 ISO 132) combinati in un unico documento che ha introdotto nuovi standard per la valutazione della finitura per tutti i parametri di misura ISO 21920 introduce cinque Classi di impostazione (Sc1-Sc5) con tipi di filtro preimpostati e lunghezza di valutazione, che riduce significativamente la varianza dovuta all'operatore nelle misurazioni Si applica a livello internazionale.

Negli Stati Uniti, la rugosità superficiale è ancora regolata ASME B46.1. Questo processo di valutazione standard utilizza il vecchio sistema di misurazione basato su micrometri (x [in], la conversione di corrente: 1 m = 39,37 in).

Domande Frequenti