Prelucrarea materialelor plastice este de obicei necesară atunci când numărul de piese care trebuie produse este atât de mic încât metodele tradiționale de prelucrare a materialelor plastice (de exemplu, turnarea prin injecție) nu sunt rentabile din cauza costurilor ridicate de scule sau atunci când acestea nu pot atinge precizia sau complexitatea necesară. O greșeală frecventă în prelucrarea produselor din plastic este utilizarea acelorași reguli și soluții ca pentru metale, fără modificări, ignorând proprietățile viscoelastice ale polimerilor și dependența puternică de frecvență și temperatură a proprietăților acestora. Există puține lucrări în literatura de specialitate care oferă o bază științifică pentru prelucrarea materialelor plastice.
Forma finală a diferitelor produse din plastic este uneori obținută prin așchiere. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când numărul necesar de piese este atât de mic încât nu este economic să se producă o matriță costisitoare (de exemplu, turnare prin injecție) sau atunci când este necesar un grad ridicat de precizie și/sau complexitate care nu poate fi obținut prin procese de producție în masă sau numai prin soluții neeconomice costisitoare. Se utilizează adesea o combinație de prelucrare mecanică și alte prelucrări ale plasticului, adică atunci când, de exemplu, valoarea finală a uneia sau mai multor dimensiuni ale unui produs turnat prin injecție sau extrudat este ajustată prin prelucrare ulterioară sau atunci când se fac ulterior găuri în produsul termoformat.
Proprietățile mecanice ale diferiților polimeri pot varia foarte mult, variind de la materiale plastice moi și flexibile, asemănătoare cauciucului, la materiale plastice ranforsate cu rigiditate ridicată. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că proprietățile mecanice ale materialelor plastice depind foarte mult de temperatură, iar valorile modulului lor de elasticitate variază foarte mult în funcție de viteza de aplicare a forței, adică de frecvența de aplicare (același material este rigid la frecvențe înalte și moale la frecvențe joase). În timpul proceselor de prelucrare, trebuie să se acorde atenție, de asemenea, pentru a se asigura că calitatea suprafeței, adică netezimea, suprafeței rezultate nu este afectată.
La proiectarea uneltelor de tăiere și la stabilirea parametrilor de tăiere, informațiile din bazele de date tehnice bazate pe experiența întreprinderilor producătoare de materii prime sunt de obicei utilizate ca punct de plecare și ca bază pentru optimizarea experimentală a valorilor necesare pentru un anumit produs. În prezent, modelele matematice care iau în considerare proprietățile plastice tipice menționate mai sus într-un mod teoretic și complex și care furnizează informații direct aplicabile în practică sunt încă în faza de dezvoltare.
Cu toate acestea, unele corelații au fost deja identificate. De exemplu, în cazul găuririi materialelor plastice, se poate stabili un model care derivă relații importante din doi factori de bază: luând în considerare viteza de tăiere, se poate concluziona că la viteze de tăiere scăzute (frecvență scăzută) interacțiunea dintre polimer și unealta de tăiere este mare, în timp ce la viteze de tăiere mai mari această interacțiune devine mai mică. Acest fenomen este descris de așa-numitul "timp caracteristic", care este o caracteristică unică a diferiților polimeri în funcție de temperatura de tranziție vitroasă, gradul de cristalinitate, masa molară medie și distribuția acesteia, orientarea lanțurilor polimerice, aditivi și alte proprietăți.
A doua teoremă a modelului de bază afirmă că există o relație între forța (forțele) de interacțiune și timpul de interacțiune. Proprietățile termice și mecanice ale polimerilor sunt legate logaritmic de raportul dintre timpul de prelucrare și timpul "caracteristic". Acest lucru este valabil atât pentru forța de compresie (T), cât și pentru cuplul (M) în forare, și anume
T = To log(tc/t)
M = Mo log(tc/t)
unde tc este timpul caracteristic, To și Mo depinde de alți parametri de tăiere. Timpul de interacțiune poate fi exprimat ca inversul timpului de avans (v), To și Mo depinde cel puțin de viteza de găurire (s).
Rezultatele experimentale au demonstrat aplicabilitatea modelului simplu de mai sus pentru găurirea poliamidei și a teflonului. După cum era de așteptat, rigiditatea (modulul elastic) materialelor plastice a variat semnificativ în funcție de rata de deformare (frecvență), adică a crescut odată cu creșterea ratei de deformare. Pe baza rezultatelor de mai sus, un model capabil să prezică efectul parametrilor de tăiere poate fi extins la alte procese de tăiere.
În modelarea polipropilenei (PP), care este, de asemenea, utilizată pe scară largă în scopuri tehnice (de exemplu, piese auto), este uneori necesar să se utilizeze diferite tehnici de tăiere pentru a modela produsul final. Aceasta implică se utilizează adesea frezarea. Dacă doriți să obțineți o bună precizie dimensională și/sau calitate a suprafeței, trebuie să utilizați o mașină CNC pentru frezare, deoarece acest lucru nu poate fi realizat cu unelte manuale. PP este dificil (mai rău decât, de exemplu, ABS sau PET) pot fi prelucrate, din cauza comportamentului său mai degrabă moale și cauciucat, se "lipește" adesea de capul de frezare și este, de asemenea, predispus la "revenire". Din acest motiv, parametrii optimi de tăiere trebuie de obicei stabiliți experimental pentru a asigura o productivitate adecvată. În special, alegerea corectă a vitezei de avans și a geometriei capului de frezare este importantă. Scopul trebuie să fie tăierea de așchii mari, care pot fi tăiate cu o freză spirală lentă (a se vedea "Tăierea așchiilor"). Figurile 1/A și 1/BAceste capete cu o singură muchie și cu două muchii produc așchii mai mari decât capetele de frezare spiralate tradiționale. Cu câteva tăieturi de probă, puteți alege dacă capetele spiralate cu o singură muchie sau cu două muchii sau cu tăieturi în sus sau în jos vor da un rezultat mai bun pentru un anumit produs. În unele cazuri, Figura 1/C capul de frezare cu un singur tăiș "O" oferă cele mai bune rezultate.
Deoarece PP relativ moale se încălzește puternic în timpul frezării, nu se recomandă utilizarea sculelor din oțel de mare viteză. Se pot obține rezultate bune cu freze din carbură, care sunt chiar mai bune decât frezele cu tăiș din carbură și cu tăiș diamantat.
Se recomandă viteze mari de avans în combinație cu viteze mici de rotație. Acest lucru previne lipirea și revenirea așchiilor. Viteza de avans trebuie mărită până când calitatea suprafeței frezate nu se deteriorează sub un nivel acceptabil. Viteza de rotație trebuie apoi redusă până când calitatea suprafeței se îmbunătățește. Acest proces poate fi repetat până când sunt găsiți parametrii optimi de frezare.
Pentru o productivitate maximă, merită să se utilizeze și tehnica de frezare în două etape. În cazul în care echipamentul este echipat cu un mecanism de schimbare a capului, 1/D Figura Capul de frezare ilustrat aici este utilizat în a doua etapă pentru a obține calitatea corectă a suprafeței. În cazurile în care adâncimea de frezare depășește de trei ori diametrul capului de frezare, este recomandabil să se utilizeze același cap ca în prima etapă pentru a doua etapă.
Figura 1 Capete de frezare pentru PP
De asemenea, este foarte important să aveți o prindere bună pe piesa de prelucrat. O bandă de etanșare este adesea utilizată pentru a îmbunătăți prinderea în vid. Cu toate acestea, de multe ori banda de etanșare este pur și simplu plasată pe masa de prindere, iar atunci când se aplică vidul, materialul din spumă se aplatizează și încetează să mai netezească orice denivelare. Rezultatul este o vibrație a piesei de prelucrat, care degradează calitatea suprafeței și poate duce uneori la ruperea capului de frezare. Soluția constă în realizarea unei caneluri în masă, sub bandă, cu o adâncime egală cu jumătate din grosimea benzii.
