Jakie tworzywa frezuje się najczęściej?

Tworzywa sztuczne to grupa materiałów, które zyskują w ostatnich latach coraz większe znaczenie w przemyśle – gdzie tylko jest to możliwe, zastępuje się nimi inne surowce, takie jak stopy metali czy szkło. Wynika z między innymi z bardzo zróżnicowanych właściwości fizycznych i mechanicznych, między innymi podatności na obróbkę ścierną. W poniższym wpisie sprawdzamy, jakiego rodzaju tworzywa sztuczne najlepiej nadają się do frezowania i jakie znajdują zastosowania w przemyśle.

Polietylen – PE

Poza wysoką podatnością na obróbkę skrawaniem, odznacza się również wysoką odpornością na działanie kwasów i innych substancji chemicznych, a także na niskie temperatury. Wyróżnia się trzy podstawowe odmiany polietylenu, każda z nich posiada nieco odmienne właściwości:

• PE 300 – jest tworzywem o dość delikatnej strukturze, dlatego też wykorzystywany jest do produkcji elementów o stosunkowo niewielkich wymaganiach technicznych,
• PE 500 – jest trwalszy niż PE 300, ale wciąż bardzo dobrze nadaje się do obróbki skrawaniem,
• PE 1000 – odznacza się dużą gęstością, co przekłada się na jego stosunkowo wyższą masę oraz wytrzymałość mechaniczną. Jest ponadto odporny na ścieraniem, ma świetne właściwości ślizgowe oraz może pracować w temperaturach w zakresie od -200 do 80 stopni.

Gatunek polietylenu decyduje o jego zastosowaniu. PE 300 wykorzystywany jest przede wszystkim w produkcji obudów. PE 500 idealnie sprawdzi się w produkcji elementów mających kontakt z żywnością. Z kolei PE 1000 poddawane jest frezowaniu w toku produkcji takich komponentów jak prowadnice czy ślimaki ustalające.

Poliamid – PA

Znany powszechnie jako nylon, poliamid jest bardzo powszechnie wykorzystywany do produkcji elementów frezowanych takich jak:

• prowadnice,
• koła zębate,
• ślimaki ustalające,
• łożyska.

Poza tym bardzo powszechnie wykorzystywany jest do produkcji całego szerokiego wachlarza asortymentu, m.in. akcesoriów łazienkowych i kuchennych, obudów, uchwytów etc. Poza podatnością na obróbkę skrawaniem, poliamid wyróżnia również bardzo wysoka wytrzymałość mechaniczne, dobre właściwości ślizgowe i niski współczynnika tarcia, odporność na uszkodzenia mechaniczne (np. uderzenia, rozciąganie), a także odporność na czynniki zewnętrzne, takie jak wysoka temperatura czy kontakt z substancjami chemicznymi.

Poliacetal - POM

Cechy wyróżniające poliacetal to bardzo dobre właściwości ślizgowe, wysoka wytrzymałość mechaniczna, a także odporność na ścieranie. Ponadto jest materiałem stabilnym i nie chłonącym wilgoci. To wszystko sprawia, że doskonale nadaje się do produkcji elementów maszyn, która są narażone na pracę w wyjątkowo niesprzyjającymi środowisku oraz pod dużymi obciążeniami – wytwarza się z niego m.in. elementy instalacji pracujących w wodzie morskiej.

Polieteroeteroketon – PEEK

To semikrystaliczne tworzywo sztuczne zaliczane jest do grupy tworzyw wysokosprawnych. Charakteryzuje się bardzo wysoką stabilnością wymiarową, wysoką wytrzymałością, sztywnością i twardością, a także znakomitą odpornością na ścieranie. Dlatego PEEK wykorzystywany jest powszechnie w produkcji elementów takich jak koła zębate i gniazda zaworowe, które następnie stosowane są w branży motoryzacyjnej, lotniczej czy produkcji sprzętu wojskowego.

Na czym polega frezowanie tworzyw sztucznych?

Frezowanie tworzyw sztucznych, co do zasady, nie różni się niczym od frezowania innych materiałów, takich jak metale czy drewno. Również i tutaj mamy do czynienia z nadawaniem danemu elementowi pożądanych kształtów i wymiarów poprzez usunięcie naddatku, czyli nadmiaru tworzywa. Odbywa się to z użyciem frezu, czyli obrotowego narzędzia o kilku ostrzach, które, przesuwając się wzdłuż powierzchni elementu, stopniowo ściąga naddatek.

Co bardzo ważne w przypadku frezowania tworzyw sztucznych, prędkość obrotu frezu nie może być zbyt wysokie. Wynika to z niższej, niż w przypadku np. metali odporności obrabianego materiału na wysokie temperatury. Przy zbyt wysokich obrotach dochodzić może do nadmiernego rozgrzewania tworzywa, co z jednej strony wpływa na jego wytrzymałość, z drugiej zaś uniemożliwia prawidłowe zachodzenie obróbki. Zazwyczaj frezowanie odbywa się w dwóch etapach. W pierwszym, czyli obróbce zgrubnej materiałowi nadawane są jedynie przybliżone parametry wymiarowe i kształtowe. Dla uzyskania elementu dokładnie odpowiadającego założeniom projektowym wykonywana jest obróbka wykańczająca.

Frezowanie konwencjonalne czy CNC?

Większość elementów frezowanych wytwarzana jest w procesie nazywanym obróbką CNC, tj. przy użyciu sterowanych komputerowo obrabiarek. Technologia ta ma istotne zalety, między innymi:

• wysoką precyzję – wytwarzane przez obrabiarki CNC elementy dokładnie odpowiadają założeniom projektowym,
• powtarzalność – każdy projekt wgrany do pamięci obrabiarki może zostać wykonany dowolną ilość razy, a wszystkie wykonane elementy są identyczne,
• szybkość – nawet przy zachowaniu ogromnej dokładności, obrabiarki CNC pracują dużo szybciej, niż obrabiarki obsługiwane ręcznie przez operatora,
• automatyczność – praca operatora obrabiarki ogranicza się do ustawienia urządzenia pracy, obrabiarka przez większość czasu pracuje samodzielnie i bez nadzoru,
• bezpieczeństwo – ograniczenie udziału operatora urządzenia w procesie frezowania powoduje zredukowanie liczby wypadków. Ponadto obrabiarki CNC wyposażone są w szereg zabezpieczających, ograniczających np. emisję szkodliwych związków chemicznych czy zapylenia.

Mimo wszystkich swoich zalet, frezarki CNC nie zawsze są najlepszym rozwiązaniem. Problemem w ich przypadku jest fakt, że do pracy potrzebują projektu, którego wykonanie jest kosztowne i czasochłonne. Dlatego ich wykorzystanie opłaca się wyłącznie przy seryjnej produkcji elementów, takich jak koła zębate do maszyn. W sytuacji, kiedy konieczne jest wykonanie pojedynczych elementów o unikalnych wymiarach, dużo lepszym rozwiązaniem okazują się nowoczesne frezarki obsługiwane ręcznie.