10. júla 2019

CNC obrábanie plastov

TME s.r.o.

V súčasnom široko chápanom priemysle hrajú veľmi dôležitú úlohu programovateľné zariadenia, vyznačujúce sa vysokou opakovateľnosťou a spoľahlivosťou.

Pri výrobe určitého presného prvku (alebo série takýchto prvkov), napríklad uholníka alebo puzdra, je nevyhnutné nielen jeho presné navrhnutie, ale aj výroba. To vysvetľuje veľkú popularitu CNC (Computerized Numerical Control) obrábacích strojov umožňujúcich rýchlu, a čo je najdôležitejšie, lacnú výrobu takýchto dielov.

Čo to ale je CNC obrábanie?

Tento pojem sa vzťahuje na všetky operácie súvisiace so spracovaním materiálu pomocou počítačom riadených zariadení, medzi ktoré patria najmä frézky a sústruhy. Nami požadovaný objekt treba najprv navrhnúť – na tieto účely slúžia programy CAD (Computer Aided Design), v ktorých môžeme dodatočne vykonať predbežnú simuláciu takéhoto obrábania. V programe Siemens NX môžeme napríklad vďaka modulu "Výroba" vybrať správne nástroje (frézy, vŕtačky, vrtáky), naprogramovať správny druh obrábania (trieskové obrábanie, sústruženie, vŕtanie) a jeho presnosť (nahrubo, presne). Takto pripravená simulácia sa následne zapíše v programovacom jazyku GRIP a odovzdá technikom, aby pripravili CNC stroj a následne doň nahrali program. Ak bol program vytvorený správnym spôsobom, t.j. v súlade s platnými štandardmi, po určitom čase získame požadovaný predmet vyrobený s vysokou presnosťou.

Samotný CNC stroj sa skladá zo stolu, na ktorom umiestňujeme vzorku materiálu – z nej bude vyrobený náš materiál. Presne nad stolom sa nachádza automaticky ovládané rameno s uchopovačom namontovaným v jeho dolnej časti. Ak bola simulácia pripravená správnym spôsobom, rameno samo vyberie nástroj, ktorý je v danej chvíli potrebný a vykoná požadované obrábanie. Celý stroj je obklopený ochranným krytom, ktorý zabraňuje unikaniu triesok a iných zvyškov z obrábaného materiálu. CNC stroj sa ovláda prostredníctvom panelu namontovaného na prednej strane zariadenia – tam tiež môžeme pripojiť prenosný disk vybavený USB rozhraním (napr. USB kľúč) s nahratým, vopred pripraveným programom.

Rozlišujeme mnoho rôznych tried zariadení umožňujúcich obrábanie materiálu, avšak najpopulárnejším delením je delenie z hľadiska počtu osí, v ktorých môže obrábací stroj pracovať. V súčasnosti sú najvyhľadávanejšie päťosové stroje s vysokou presnosťou a širokým rozsahom práce.

Čo môžeme pomocou CNC strojov obrábať?

Materiál, ktoré môžeme obrábať pomocou CNC strojov, de facto závisí od potrieb zákazníka – čo sa týka materiálu, z ktorého má byť diel vyrobený, príjemca veľmi často nemá žiadne presne špecifikované očakávania. Taký diel má predovšetkým odolať určitým presne stanoveným mechanickým zaťaženiam alebo má "prepracovať" určitý počet pracovných cyklov. Okrem rôznych druhov kovových zliatin sa v poslednom čase stávajú veľmi populárne aj plasty. Medzi najobľúbenejšie patria:

Polyamidy – vyznačujú sa vysokou tuhosťou, mechanickou odolnosťou a sú odolné voči oderu, čo z nich robí ideálny materiál pre súčasti prevodoviek (ozubené kolesá). Vďaka modifikácii minerálnym olejom počas polymerizačného procesu môžu byť diely vyrobené z tohto materiálu samomazacie, čo uľahčuje ďalšiu prevádzku celého zariadenia. Vďaka svojim vlastnostiam sa okrem toho ideálne hodia na obrábanie.
PET – diely vyrobené z tohto materiálu sa vyznačujú vysokou tuhosťou a rozmerovou stabilitou a majú tiež veľmi nízky koeficient trenia. Diely vyrobené z tohto materiálu sú ideálne pre aplikácie, v ktorých prevládajú ťažké environmentálne podmienky, ako aj všade tam, kde budú dané diely vystavené účinkom vlhka alebo kyselín.
POM-C – tento materiál je ideálny pre výrobu dielov určených pre prácu s variabilným zaťažením. Materiál môže vďaka nízkej absorpcii vlhkosti pracovať vo vlhkom prostredí, napríklad v čerpadlách. Tento materiál je vhodný pre trieskové obrábanie na CNC obrábacích strojoch.
PEEK – polokryštalický termoplastický materiál, ktorý sa vyznačuje vynikajúcimi vlastnosťami dokonca aj vo veľmi nepriaznivých environmentálnych podmienkach. Vďaka vysokej odolnosti voči treniu a nízkemu koeficientu trenia budú klzné ložiská, ozubené kolesá alebo reťazové vedenia vyrobené z tohto materiálu schopné pracovať mnoho hodín. Sú tiež ideálne pre CNC obrábanie – zvyčajne sú k dispozícii vo forme polotovarov rôznych tvarov, tak, aby bolo obrobenie konkrétneho prvku jednoduchšie.
Polykarbonát (PC) – amorfný termoplastický materiál vyznačujúci sa vysokou priehľadnosťou. Často je možné nájsť aj modifikovaný polykarbonát (tzv. bunkový), ktorý sa vyznačuje vysokou odolnosťou voči UV žiareniu, a teda vynikajúcim spôsobom chráni pred nadmerným starnutím spôsobeným nadmerným slnečným žiarením. Okrem toho je veľmi odolný voči dynamickým zaťaženiam a vďaka tomu, že sa nerozpadá ani neštiepi, je ideálny pre CNC obrábanie.

Okrem vyššie uvedených materiálov sa v ponuke spoločnosti TME nachádzajú aj ďalšie materiály: POM-H, polyetylén, PMMA-Plexi a PVC.

Tvarovanie plastov vstrekovaním, či obrábanie pomocou CNC strojov?

Plasty sa s rozvojom ich výroby stali lacnejšími a odolnejšími, čím sa výrazne zvýšila ich použiteľnosť pre inžinierov a staviteľov. Súbežne s CNC obrábaním sa však rozvíja aj technika formovania vstrekovaním, v prípade ktorej, podobne ako v skôr opísanej metóde obrábania pomocou CNC strojov, je tiež nutné daný prvok najprv navrhnúť a potom naprogramovať stroj tak, aby bolo možné tento diel vyrobiť. Je to však pracovne náročné a v porovnaní s trieskovým obrábaním si vyžaduje omnoho viac času. Okrem toho je možné získať z jednej formy len jeden diel. S veľkým množstvom prefabrikátu sme schopní vyrobiť ľubovoľný počet modelov vo veľmi krátkom čase a v prípade väčšej výroby môžeme rýchlo prispôsobiť naše výrobky novej situácii – zmeniť rozmery, materiál alebo iné parametre. Vďaka tomu je obrábanie plastov pomocou CNC strojov vynikajúce aj pri zavádzaní na trh nových výrobkov alebo dielov, v prípade ktorých si výrobca nie je ešte celkom istý ich podobou. Opakovateľnosť CNC obrábania zaručuje, že sme schopní vyrobiť celú sériu identických prototypových dielov a prezentovať ich veľkému počtu zákazníkov, a v prípade potreby vykonať potrebné úpravy.