Nhựa, acrylic và vật liệu composite thường được cho là dễ gia công vì chúng mềm hơn kim loại, nhưng giả định này dẫn đến nhiều phế phẩm hơn mong đợi của hầu hết các xưởng. Acrylic có thể bị chảy và hàn lại vào lưỡi cắt ở nhiệt độ tương đối thấp, PVC có thể làm tắc rãnh dao được thiết kế cho kim loại, và vật liệu composite gia cố sợi có thể bị tách lớp hoặc để lại cạnh bị xé thay vì vết cắt sạch. Một bộ dụng cụ và thông số hoạt động tốt trên nhôm hoặc thép thường cho kết quả kém trên các vật liệu này vì cơ chế hỏng hóc về cơ bản là khác nhau.
Hướng dẫn này giúp các kỹ sư gia công CNC, kỹ sư quy trình và đội ngũ mua hàng lựa chọn hình dạng dao phay ngón carbide phù hợp cho nhựa, acrylic và vật liệu composite, đồng thời xây dựng chiến lược thông số hoạt động để kiểm soát nhiệt và hư hỏng sợi thay vì coi các vật liệu này là thứ yếu so với gia công kim loại.
Ba hành vi của vật liệu thúc đẩy hầu hết các vấn đề thực tế trong danh mục này:
Vì các chế độ hỏng hóc này mang tính nhiệt và cấu trúc hơn là chủ yếu về độ cứng, hình dạng dụng cụ, độ sắc của lưỡi cắt và thoát phoi thường quan trọng hơn độ cứng của lớp phủ trong nhóm vật liệu này.
Thiết kế một rãnh dao hoặc hai rãnh dao là phổ biến cho acrylic và nhựa nói chung vì nó tối đa hóa không gian thoát phoi và giảm số lượng lưỡi cắt tạo ra ma sát trên mỗi vòng quay. Điều này giúp thoát phoi trước khi chúng có thể mềm và dính lại. Đối với vật liệu composite, số lượng rãnh dao và thiết kế thường được lựa chọn dựa trên việc ưu tiên là bề mặt trên sạch, tách lớp tối thiểu ở điểm ra, hay sự cân bằng giữa cả hai, và điều này nên được xác nhận dựa trên loại sợi và cấu trúc lớp cụ thể.
Lưỡi cắt sắc với góc cắt dương sẽ cắt nhựa thay vì đẩy và làm chảy nó. Lưỡi cắt cùn hoặc được mài sắc quá mức làm tăng ma sát và nhiệt, đây là nguyên nhân chính gây chảy và hàn lại trong acrylic và các loại nhựa nhiệt dẻo tương tự. Trong vật liệu composite, độ sắc của lưỡi cắt ảnh hưởng đến việc sợi được cắt sạch hay bị xé ra khỏi ma trận.
Bề mặt rãnh dao và mặt cắt được đánh bóng cao làm giảm ma sát khiến nhựa mềm bị dính và đóng gói thay vì thoát ra. Độ bóng này có chức năng tương tự như vai trò của nó trong gia công nhôm, mặc dù độ hoàn thiện và hình dạng cụ thể phù hợp với nhựa nên được xác nhận cho vật liệu chính xác thay vì giả định từ dụng cụ cắt kim loại.
Vật liệu composite, đặc biệt là những vật liệu có sợi gia cố mài mòn, thường hưởng lợi từ hình dạng và chuẩn bị cạnh dao được thiết kế để cắt sợi thay vì xé chúng, đặc biệt là ở các đường nối lớp và điểm ra vết cắt. Khi một dụng cụ tiêu chuẩn liên tục tạo ra hiện tượng tách lớp hoặc kéo sợi trên một lớp vật liệu cụ thể, dao phay tùy chỉnh được thiết kế dựa trên hướng sợi và cấu trúc lớp có thể mang lại khả năng kiểm soát tốt hơn so với dụng cụ chung chung.
Nhiều loại nhựa và acrylic được gia công hiệu quả bằng dụng cụ carbide không phủ, được đánh bóng, vì ưu tiên là lưỡi cắt sắc, ma sát thấp thay vì chống mài mòn do vật liệu gia công cứng. Vật liệu composite, đặc biệt là những vật liệu có sợi thủy tinh hoặc sợi carbon gia cố, có thể mài mòn dụng cụ mặc dù nhẹ hơn kim loại, và việc lựa chọn lớp phủ hoặc vật liệu nền cho các vật liệu này nên được xác nhận với nhà cung cấp dụng cụ dựa trên hàm lượng sợi và loại ma trận cụ thể thay vì giả định từ mặc định gia công kim loại hoặc gia công nhựa.
Tốc độ cắt và tốc độ tiến cho nhựa và vật liệu composite nên được coi là tham chiếu ban đầu, không phải là cài đặt đảm bảo. Giá trị chính xác phụ thuộc vào loại vật liệu cụ thể, hình dạng dụng cụ, độ cứng của máy, cách gá kẹp, và liệu có sử dụng làm mát hoặc luồng khí để thoát phoi hay không. Xác nhận bất kỳ thông số ban đầu nào trên máy và thiết lập thực tế trước khi coi đó là quy trình tiêu chuẩn.
Vì nhiều loại nhựa mềm ở nhiệt độ tương đối thấp, kiểm soát nhiệt thường là biến số quan trọng nhất trong quy trình. Điều này có thể bao gồm việc sử dụng luồng khí hoặc chất làm mát để hỗ trợ thoát phoi, tốc độ trục chính phù hợp với đường kính dụng cụ và tránh chà xát kéo dài tại bất kỳ điểm cắt nào. Giảm tốc độ tiến như một phản ứng mặc định với hiện tượng chảy đôi khi có thể làm vấn đề tồi tệ hơn bằng cách tăng thời gian lưu và nhiệt tại lưỡi cắt thay vì giúp ích.
Hiện tượng tách lớp và kéo sợi trong vật liệu composite thường tập trung ở điểm vào và ra của vết cắt, nơi hỗ trợ cho sợi bị giảm. Các chiến lược đường chạy dao kiểm soát sự ăn khớp tại các điểm chuyển tiếp này, cùng với vật liệu lót hoặc hỗ trợ khi có thể, có thể giảm hư hỏng cạnh so với đường chạy dao không sửa đổi được thiết kế cho kim loại.
Phôi không được làm sạch hiệu quả có thể cắt lại, tạo ra nhiệt bổ sung và tăng nguy cơ dính lại trong nhựa nhiệt dẻo hoặc hư hỏng sợi bổ sung trong vật liệu composite. Hỗ trợ bằng luồng khí là phổ biến trong gia công nhựa khi không sử dụng chất làm mát dạng lỏng hoặc không phù hợp với vật liệu.
Khi khắc phục sự cố gia công nhựa hoặc vật liệu composite, hãy thay đổi tốc độ trục chính, tốc độ tiến, hình dạng dụng cụ hoặc phương pháp thoát phoi từng cái một và ghi lại kết quả. Điều chỉnh nhiều biến số cùng lúc có thể mang lại kết quả cải thiện mà không tiết lộ thay đổi nào là nguyên nhân.
Dữ liệu cắt được phát triển cho nhôm hoặc thép không chuyển trực tiếp sang nhựa hoặc vật liệu composite vì cơ chế hỏng hóc mang tính nhiệt và cấu trúc hơn là mài mòn chủ yếu. Nên yêu cầu nhà cung cấp dụng cụ cung cấp thông số ban đầu dành riêng cho vật liệu cho vật liệu và dụng cụ chính xác.
Một dụng cụ vẫn hoạt động chấp nhận được trong kim loại có thể gây chảy, chảy nhão hoặc xé sợi trong nhựa và vật liệu composite trước khi nó thể hiện dấu hiệu mòn thông thường, vì ngưỡng nhiệt và ma sát để hỏng hóc thấp hơn trong các vật liệu này.
Phôi bị kẹt trong rãnh dao thay vì thoát ra sạch sẽ có thể dính lại trong nhựa nhiệt dẻo hoặc gây hư hỏng sợi thứ cấp trong vật liệu composite. Xác nhận rằng hình dạng rãnh dao đã chọn và bất kỳ hỗ trợ luồng khí hoặc chất làm mát nào là đủ cho hoạt động.
Acrylic, PVC, nylon và vật liệu composite gia cố sợi hoạt động khác nhau dưới dao cắt. Hình dạng, chuẩn bị cạnh dao hoặc bộ thông số hoạt động đã được xác nhận cho một vật liệu không nên giả định là chuyển trực tiếp sang vật liệu khác mà không có xác nhận.
Nhiều vấn đề tách lớp và kéo sợi bắt nguồn từ điểm vào hoặc ra của vết cắt thay vì trong quá trình ăn khớp ổn định. Xem xét chiến lược đường chạy dao tại các điểm chuyển tiếp này thường hiệu quả hơn là chỉ điều chỉnh tốc độ và tốc độ tiến tổng thể.
Acrylic có nhiệt độ làm mềm tương đối thấp và không dẫn nhiệt hiệu quả, do đó ma sát ở lưỡi cắt có thể làm tăng nhiệt độ cục bộ nhanh chóng. Dụng cụ sắc, được đánh bóng, ma sát thấp kết hợp với thoát phoi đầy đủ giúp hạn chế sự tích tụ nhiệt trước khi đạt đến điểm làm mềm.
Thiết kế một rãnh dao hoặc hai rãnh dao là phổ biến cho acrylic và nhựa nói chung vì nó tối đa hóa không gian thoát phoi và giảm ma sát trên mỗi vòng quay, nhưng lựa chọn phù hợp phụ thuộc vào vật liệu cụ thể, độ dày thành và yêu cầu về độ hoàn thiện. Xác nhận số lượng rãnh dao với nhà cung cấp dụng cụ cho ứng dụng chính xác.
Tách lớp thường là kết quả của việc sợi bị xé ra khỏi ma trận thay vì cắt sạch, đặc biệt là ở điểm vào và ra nơi hỗ trợ sợi bị giảm. Hình dạng dụng cụ, độ sắc của lưỡi cắt và chiến lược đường chạy dao tại các điểm chuyển tiếp này đều ảnh hưởng đến kết quả.
Không nhất thiết phải là lớp phủ giống nhau, nhưng việc lựa chọn vật liệu nền và lớp phủ nên phản ánh rằng một số vật liệu composite có tính mài mòn dụng cụ do gia cố sợi, trong khi nhiều loại nhựa ưu tiên lưỡi cắt sắc, ma sát thấp hơn là khả năng chống mài mòn. Xác nhận sự kết hợp phù hợp cho hàm lượng sợi và loại ma trận cụ thể.
Cung cấp vật liệu và loại cụ thể (bao gồm loại sợi và hàm lượng cho vật liệu composite), độ dày thành hoặc hình dạng chi tiết, hình dạng dụng cụ hiện tại nếu có, chi tiết trục chính và máy, thông số hoạt động hiện tại, phương pháp thoát phoi và ảnh chụp bất kỳ hiện tượng chảy, chảy nhão hoặc tách lớp nào quan sát được.
Thách thức gia công nhựa, acrylic và vật liệu composite chủ yếu đến từ điểm nóng chảy thấp, tản nhiệt kém và hành vi của sợi chứ không phải từ độ cứng. Lựa chọn số lượng rãnh dao phù hợp, lưỡi cắt sắc góc cắt dương và mức độ đánh bóng, kết hợp với chiến lược thông số hoạt động kiểm soát nhiệt và kiểm soát điều kiện vào và ra trong vật liệu composite, mang lại nền tảng ổn định hơn cho các hoạt động này so với việc áp dụng các phương pháp gia công kim loại trực tiếp.
Supal (Changzhou) Precision Tools Co., Ltd. cung cấp dao phay ngón carbide và các giải pháp cắt tùy chỉnh cho nhựa, vật liệu composite và các vật liệu chuyên dụng khác. Để xem xét ứng dụng gia công nhựa hoặc vật liệu composite, liên hệ với Supal với loại vật liệu, hình dạng chi tiết, dụng cụ và thông số hiện tại, phương pháp thoát phoi và bất kỳ ảnh chụp nào về hiện tượng chảy, chảy nhão hoặc tách lớp quan sát được. Thông tin này giúp xác định hình dạng dụng cụ phù hợp và quy trình bắt đầu thực tế để xác nhận trên máy.
