Unternehmen auf der ganzen Welt nutzen die CNC-Bearbeitung, um hochwertige Teile aus Materialien wie Keramik, Holz und Verbundwerkstoffen herzustellen. Metalle und Kunststoffe sind in der Massenproduktion besonders prominent, wobei Metalle aufgrund ihrer größeren Bearbeitbarkeit einen Vorteil haben.

Maschinisten sind versiert in der Anpassung von Geschwindigkeiten, Vorschüben und Werkzeugauswahl bei der Metallbearbeitung. Die Bearbeitung von Kunststoffen kann jedoch erhebliche Herausforderungen darstellen. Bearbeitungsmethoden, die für Metalle wie Stahl, Messing, Aluminium und Titan wirksam sind, führen bei Kunststoffen oft nicht zu den gleichen hervorragenden Ergebnissen. Das Ergebnis kann eine unzureichende Oberfläche und Maßungenauigkeiten sein, was letztendlich zur Ablehnung vieler Teile führt.

Daher ist es bei der CNC-Bearbeitung entscheidend, geeignete Bearbeitungsstrategien zu entwickeln, die auf die Eigenschaften und Herausforderungen verschiedener Materialien zugeschnitten sind, um hochwertige und akzeptable Endprodukte zu gewährleisten.

Die Herausforderungen der Kunststoffbearbeitung

• Schlechte Oberflächengüte

  Jedes Werkzeugrattern, Reibung oder schlechte Spanbildung kann Kratzer und Markierungen auf der Kunststoffoberfläche verursachen, was sich auf die Oberflächengüte auswirkt. Diese Defekte sind nicht nur unschön, sondern können auch die Funktion und Leistung des Teils beeinträchtigen.

• Maßabweichungen

  Jeder Faktor, der dazu führt, dass sich der Kunststoff während der Bearbeitung zusammenzieht oder ausdehnt, beeinträchtigt die Fähigkeit des Maschinisten, präzise Toleranzen einzuhalten, wenn das Teil nach der Bearbeitung wieder seine ursprüngliche Form annimmt. Diese Maßabweichung, die von Temperaturschwankungen, Bearbeitungsgeschwindigkeiten oder den inhärenten Eigenschaften des Materials herrühren kann, kann dazu führen, dass ein Teil die gewünschten Spezifikationen nicht erfüllt.

• Schlechte Spanbildung

  Weichere Kunststoffe neigen dazu, sich um das Werkzeug herum zu "fließen", anstatt Späne zu bilden, ähnlich wie beim Eintauchen des Fingers in nassen Ton. Härtere Kunststoffe können unvorhersehbar in der Nähe der Kante brechen und kleine Löcher hinterlassen.

• Spannverformung

  Die Spannung, die während des Spannvorgangs auf das Kunststoffteil ausgeübt wird, kann zu elastischer Verformung führen. Wenn der gespannte Bereich nach der Bearbeitung und dem Entspannen in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, kann das Kunststoffteil außerhalb der Toleranz liegen.

• Schlechte Spanabfuhr

  Wenn Kunststoffspäne nicht schnell aus dem Schneidbereich entfernt werden, können sie an den Rillen von Bohr- und Fräsmaschinen "kleben" bleiben. Eine schlechte Spanabfuhr reduziert die Schneideffizienz und verursacht Reibung, wodurch sich die Temperatur des umgebenden Kunststoffs schnell erhöht.

• Wärmeverformungstemperatur

  Viele Kunststoffe haben eine niedrige Wärmeverformungstemperatur, wodurch sie sich schnell erweichen und leicht verformen können, insbesondere wenn sie eingespannt, geschnitten oder einfach der Schwerkraft ausgesetzt sind.

• Wärmeausdehnung

  Polymere erfahren eine deutlich größere Wärmeausdehnung als üblicherweise bearbeitete Metalle. Überhitzung kann zu Ausdehnung und anschließender Kontraktion führen, wodurch möglicherweise Toleranzen nicht eingehalten werden können.

• Chemische Reaktivität

  Verschiedene Polymere haben unterschiedliche Lösemittelempfindlichkeiten, wodurch sie sich auflösen oder aufquellen. Maschinenbauunternehmen sollten die chemische Verträglichkeit der von ihnen verwendeten Polymere verstehen.

• Feuchtigkeitsaufnahme und -retention

  Einige Kunststoffe nehmen erhebliche Mengen an Wasser auf, wodurch sie aufquellen. Auch die Luftfeuchtigkeit kann dazu führen, dass einige Kunststoffe über ihre Kapazität hinaus aufquellen.

• Transparenz

  Transparente Polymere (wie Acryl, ABS und Polycarbonat) können trüb oder verfärbt erscheinen, wenn sie nach der Bearbeitung eine raue Oberfläche aufweisen. Einige Polymere sind sogar anfällig für Zersetzung unter UV-Einwirkung.

Da verschiedene Kunststoffe unterschiedliche Herausforderungen bei der Verarbeitung darstellen können, ist die Auswahl des richtigen Kunststoffmaterials für Ihre Anwendung entscheidend. Einige Kunststoffe können hohe Feuchtigkeitsaufnahmeraten aufweisen, während andere beim Überhitzen giftige Gase freisetzen können. Das Verständnis dieser Eigenschaften kann dazu beitragen, die Verarbeitung zu optimieren und die Produktqualität sicherzustellen.

Tipps für die Präzisionsbearbeitung von Kunststoffen

• Spannkräfte minimieren

  Viele Maschinisten, die mit Metallen, aber nicht mit Kunststoffen vertraut sind, neigen oft dazu, Teile übermäßig zu spannen, um jegliche Bewegung während der Bearbeitung zu verhindern. Übermäßiges Spannen kann Spuren auf dem gespannten Kunststoff hinterlassen oder das Material belasten, wodurch es sich in verschiedene Richtungen ausdehnt und verformt. Wenn während der Bearbeitung genügend Material entfernt wird, kann das Teil insgesamt schwächer werden oder sich sogar aufgrund von Spannungsbeanspruchungen verformen. Um die Spannkräfte zu minimieren, wird empfohlen, die absolut minimale Kraft zu verwenden, die erforderlich ist, um das Teil zu sichern. Erwägen Sie außerdem die Entwicklung einer Vorrichtung, die die Belastung des Kunststoffwerkstücks minimiert, z. B. eine CNC-gefertigte Vorrichtung, die speziell für die Bearbeitung von Delin-Kunststoffen entwickelt wurde.

• Verwenden Sie die richtigen Schneidwerkzeuge

  Ein stumpfes Werkzeug, ein falscher Schneidkantwinkel oder sogar das Rillendesign können sich auf die Schneidergebnisse auswirken. Die Verwendung des richtigen Schneidwerkzeugs kann sich erheblich auf die Schnittgeschwindigkeit und -effizienz sowie auf eine hochwertige Oberflächengüte auswirken, die Kratzer und Riefen auf der Kunststoffoberfläche vermeidet. Die Verwendung des falschen Werkzeugs kann auch dazu führen, dass sich Späne am Schneidpunkt ansammeln, wodurch die Reibung erhöht und die Temperaturen um das Werkzeug herum schnell ansteigen.

  Die Auswahl des optimalen Schneidwerkzeugs erfordert möglicherweise einige Recherchen und Experimente, um die besten Ergebnisse für ein bestimmtes Polymer zu ermitteln. Diese Investition verbessert die Verarbeitungseffizienz und die Produktqualität und reduziert somit nachfolgende Beschnitte und Nacharbeiten.

• Kühlen Sie sich ab

  Übermäßiger Wärmeaufbau kann zahlreiche Qualitätsprobleme mit Kunststoffen verursachen, was zu Ausschussteilen führt. Daher ist es entscheidend, Teile kühl zu halten. Wie bereits erwähnt, kann die Verwendung des falschen Schneidwerkzeugs und die Ansammlung von Spänen am Schneidpunkt zu einer schnellen Erwärmung führen. Bei Kunststoffen ist es im Allgemeinen besser, schnell zu schneiden und sich dann vom Schneidpunkt zu entfernen, anstatt zu verweilen und die Wärmeansammlung zuzulassen.

  Im Allgemeinen sollten zwei oder mehr Hochdruck-Kühlmitteldüsen ausreichen, um den Kunststoff und die Form kühl zu halten und gleichzeitig Kunststoffabfälle schnell zu entfernen. Diese Kühlmaßnahme reduziert effektiv die Temperaturen, gewährleistet einen reibungslosen Bearbeitungsprozess und verbessert die Qualität des Endprodukts.

• Kennen Sie Ihr Material

  Leider verhält sich jeder Kunststoff sehr unterschiedlich. Schnittparameter und Werkzeuge für einen Kunststoff können bei einem anderen zu Oberflächenrauheit und schlechter Maßhaltigkeit führen. Manchmal muss ein Maschinist die Schnittgeschwindigkeit erhöhen, um Formschwingungen im Kunststoff entgegenzuwirken, während in anderen Fällen eine Verlangsamung bessere Ergebnisse erzielen kann.

  Um präzisionsgefertigte Kunststoffteile konsistent herzustellen, müssen Maschinisten spezifische Kunststoffe recherchieren und mit ihnen experimentieren, um zu verstehen, wie sie auf die Bearbeitung reagieren. Beispielsweise bietet der YouTube-Kanal CNC Machining Giants hilfreiche Tipps für die Bearbeitung verschiedener gängiger Kunststoffe. Dieses gesammelte Wissen hilft, den Bearbeitungsprozess zu optimieren und die Produktqualität und -konsistenz zu verbessern.

Kunststoff-CNC-Bearbeitung mit Hongsinn

Die in diesem Artikel vorgestellten Tipps decken keineswegs das gesamte Wissen ab, das erforderlich ist, um die Herausforderungen der Kunststoffverarbeitung zu meistern. Jedes Polymer ist sehr empfindlich gegenüber verschiedenen Faktoren und erfordert spezialisiertes Fachwissen, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen. Glücklicherweise sind die Maschinisten und Ingenieure von Hongsinn erfahren in der Verarbeitung einer Vielzahl von Materialien, darunter verschiedene Metalle und Kunststoffe.

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