Jakie są metody obróbki tworzyw sztucznych?

Tworzywa sztuczne w dzisiejszych czasach odgrywają ogromną rolę we wszelkich branżach przemysłu – od produkcji żywności, kończąc na motoryzacji. Elementy do tej pory wytwarzane z metali coraz częściej zastępowane są wyrobami z różnego rodzaju tworzyw sztucznych, co wynika nie tylko z właściwości tych materiałów, ale również rozwiniętych metod ich obróbki.

Na czym polega obróbka skrawaniem?

Skrawanie obejmuje cały szereg metod polegających na nadawaniu elementowi pożądanego kształtu oraz wymiarów poprzez usuwanie z niego tzw. naddatku, czyli nadmiaru materiału. Cel ten osiąga się przy użyciu narzędzi o ustalonej geometrii i liczbie ostrzy, które stopniowo odcinają naddatek. Najważniejsze metody obróbki skrawanie to frezowanie oraz toczenie – poza nimi wykonuje się również wiercenie, czy gwintowanie. Ponadto obróbkę skrawaniem można podzielić na zgrubną oraz dokładną. Pierwsza z nich polega na nadaniu materiałowi zbliżonych kształtów i wymiarów – wykonywana później obróbka dokładna nadaje elementowi bardzo precyzyjne, zgodne z projektem, parametry.

Frezowanie tworzyw sztucznych

Polega na oddzielaniu od danego elementu zbędnych warstw materiału. Element na czas obróbki zostaje unieruchomiony, skrawanie odbywa się przy użyciu poruszającego się nad jego powierzchnią obrotowego narzędzia o wielu ostrzach. W zależności od rodzaju ruchu narzędzia oraz kierunku jego obrotu możemy mówić między innymi o frezowanie:

• współbieżnym – ruch posuwowy i obrotowy wykonywane są w tym samym kierunku,
• przeciwbieżnym – oba ruchy wykonywane są w kierunkach przeciwnych.

Maszyną wykorzystywaną do frezowania jest frezarka, natomiast narzędzie tnący używane do usuwania naddatku materiały jest tzw. frez.

Toczenie tworzyw sztucznych

To metoda wykorzystywana w obróbce zewnętrznych i wewnętrznych powierzchni brył obrotowych, np. walców. Obrabiany element mocowany jest na specjalnym wale tokarki, który następnie wprowadza go w szybki ruch obrotowy. Następnie do powierzchni materiału przykładane jest ruchem prostoliniowym narzędzie tnące, czyli nóż tokarski

Wiercenie

Metoda znana i często stosowana w niemal wszystkich gospodarstwach domowych. Przy pomocy obrotowego nagwintowanego wiertła w elemencie z tworzywa sztucznego wykonywany jest otwór o danej średnicy oraz głębokości. Zazwyczaj w wyniku wiercenia powstają otwory o przekroju kołowym, jednak przy pomocy specjalnych wierteł możliwe jest również wykonywanie otworów o przekroju czworokątnym lub trójkątnym. Wiercenie może być również wykonywane w czasie toczenia.

Gwintowanie

Jak sama nazwa wskazuje, wykonywane jest w celu uzyskania gwintu, umożliwiającego połączenie dwóch elementów. Gwintowanie może być wykonywane na zewnętrznych powierzchniach obrotowego przedmiotu lub wewnętrznej powierzchni otworu. W pierwszym przypadku do jego przeprowadzenia używa się tzw. narzynki, w drugim – specjalnego wiertła, nazywanego gwintownikiem.

Obróbka CNC a konwencjonalna

W dzisiejszych czasach powszechnie stosowaną technologią obróbki tworzyw sztucznych jest obróbka CNC (z ang. Computerized Numerical Control). Wykorzystuje się w niej specjalne, sterowane komputerowo obrabiarki – frezarki, tokarki etc. Rozwiązanie to ma wiele istotnych zalet, takich jak:

• wysoka dokładność obróbki – maszyny pracują z ogromną, niedostępną dla człowieka precyzją, dzięki czemu gotowe produkty spełniają wszystkie wymagane standardy,
• prędkość produkcji – uzależniona jest ona w dużej mierze od stopnia skomplikowania elementy, niemniej obrabiarki CNC pracują dużo szybciej niż operator konwencjonalnej obrabiarki i to bez szkody dla dokładności,
• powtarzalność – każdy cyfrowy projekt, który zostanie wgrany do systemu obrabiarki może być wykorzystany wielokrotnie z zachowaniem identycznej zgodności gotowych produktów z projektem,
• Automatyzacja – większość zadań obrabiarki CNC wykonują samodzielnie, bez pomocy obsługi. Jeden pracownik może więc z powodzeniem mieć pod swoją opieką kilka takich urządzeń,
• Bezpieczeństwo – zredukowanie udziału operatora w procesie obróbki znacznie wpływa na poziom bezpieczeństwa i przyczynia się do redukcji groźnych dla zdrowia wypadków. Urządzenia CNC są ponadto wyposażone w szereg rozwiązań, zapobiegających np. rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń powstających w procesie obróbki.

Wszystko to przekłada się na znaczne obniżenie kosztów obróbki. Precyzja pracy maszyn oznacza zminimalizowanie ilość produktów wadliwych lub niespełniających standardów, z kolei prędkość maszyn, powtarzalność procesu obróbki oraz jego zautomatyzowanie przekłada się na skrócenie czasu potrzebnego do wyprodukowania nawet bardzo dużych partii towarów. Dlatego obróbka CNC stosowana jest szczególnie często przy produkcji elementów z tworzyw sztucznych na masową skalę – koszty wykonania projektu są wtedy rozłożone na wiele produktów

A co z obróbką konwencjonalną?

Alternatywą dla obróbki CNC jest obróbka konwencjonalna, wykonywana przy wykorzystaniu obrabiarek sterowanych ręcznie. Wbrew pozorom jest ona dość często stosowana, jednak nie na masową skalę – seryjna produkcja elementów byłaby w tym przypadku zbyt czasochłonna, kosztowna i ryzykowna. Po obróbkę konwencjonalną sięga się przede wszystkim w celu wykonania unikatowych elementów o niestandardowych wymiarach czy kształtach – nie ma potrzeby wtedy tworzenia cyfrowego projektu. Oczywiście obróbka konwencjonalna daje zadowalające rezultaty tylko wtedy, gdy jest wykonywana przez profesjonalnego, doświadczonego operatora.