Обработка делрина и ацетала (ПОМ): руководство по обработке на станках с ЧПУ.

Обработка делрина и ацетала (ПОМ): полное руководство по обработке и применению на станках с ЧПУ.

Полиоксиметилен (ПОМ), известный в торговле как Делрин (марка гомополимера ацетала компании DuPont), является одним из самых простых и удобных в обработке конструкционных пластиков. Высокая жесткость, низкое трение, превосходная стабильность размеров и минимальное влагопоглощение обеспечивают ему сочетание свойств, позволяющих использовать его в качестве прямой замены металла в шестернях, подшипниках, втулках и прецизионных механических компонентах. В автомобильной, аэрокосмической, электронной, медицинской и потребительской отраслях ПОМ выполняет роль «пластика для машиностроения» — первого материала, который рассматривается, когда металлическую деталь можно заменить более легким, коррозионностойким, самосмазывающимся полимером.

В этом руководстве собраны сведения о материаловедении, параметрах обработки, устранении неполадок и рекомендациях по применению для всех, кто занимается проектированием или производством компонентов из полиоксиметилена (POM) и делрина (Delrin) на станках с ЧПУ.

Понимание принципов работы полиоксиметиленоксида (ПОМ): гомополимеры против сополимеров.

ПОМ - это полукристаллический термопластик образуется в результате полимеризации формальдегида. Существуют две различные рецептуры, и выбор между ними влияет как на характеристики обработки, так и на эксплуатационные характеристики:

ПОМ-Н (гомополимер) — Делрин

Делрин от DuPont является эталонным гомополимером ацеталей. Его более высокая степень кристалличности обеспечивает превосходную прочность на разрыв (~70 МПа), жесткость, твердость и усталостную прочность по сравнению с сополимерами. РОМ-Н Это вариант по умолчанию для прецизионных шестерен, пружин, защелкивающихся элементов и любых применений, требующих максимальной механической производительности от ацетала.

ПОМ-С (сополимер)

Ацетальные сополимеры (от таких производителей, как Celanese, BASF и других) жертвуют небольшой прочностью ради лучшей термической стабильности, улучшенной химической стойкости и меньшей пористости в экструдированном материале. POM-C предпочтителен для деталей, подвергающихся воздействию горячей воды, агрессивных химических веществ или в тех случаях, когда важна стабильная качество экструзии. Он также доступен в одобренных FDA и ESD (электростатически диссипативных) составах.

Для более подробного ознакомления с классификацией POM и его практическим применением, ознакомьтесь с нашей подробной статьей. Что такое POM и для чего он используется.

Краткий обзор ключевых объектов недвижимости

Почему оборудование для производства POM-пластика лучше, чем оборудование для производства большинства видов пластика?

Токари предпочитают полиоксиметилен (ПОМ), потому что он ведет себя скорее как мягкий металл, чем как обычный пластик. Его высокая жесткость означает, что заготовка не деформируется значительно под давлением инструмента. Низкое трение уменьшает образование налета на инструменте. Низкое влагопоглощение обеспечивает стабильность размеров от обработки до контроля и эксплуатации.

По сравнению с нейлоном (который впитывает влагу и набухает), ПТФЭ (который мягкий и ползучий) и поликарбонатом (который хрупкий и склонен к растрескиванию), ПОМ обеспечивает наиболее предсказуемый процесс обработки среди распространенных конструкционных пластиков. Детали сходят с конвейера практически с окончательными размерами без необходимости значительной стабилизации после обработки.

Параметры обработки на станках с ЧПУ для полиоксиметилена (POM) и делрина.

Поворот

Поливинилоксид (POM) превосходно обрабатывается на стандартных токарных станках с ЧПУ. Рекомендуемые параметры:

• Скорость резки: 400-500 SFM (800-1500 об/мин в зависимости от диаметра)
• Скорость подачи: 0.005-0.020 дюймов/оборот
• Глубина реза: 0.020-0.100 дюйма для черновой обработки; 0.005-0.020 дюйма для чистовой обработки.
• Материал инструмента: Предпочтительны твердосплавные материалы; для небольших партий допускается использование быстрорежущей стали.
• Геометрия: Острые инструменты с положительным углом заточки и полированными канавками.

Фрезерование

Двулезвийные твердосплавные концевые фрезы со скоростью 400-500 SFM и умеренной подачей на зуб (0.005-0.010 дюйма) обеспечивают чистый срез с хорошей чистотой поверхности. Полиоксиметилен (ПОМ) не требует таких осторожных низких скоростей, как более мягкие пластмассы, например, ПТФЭ — материал достаточно жесткий, чтобы выдерживать агрессивную, но контролируемую обработку.

Бурение

Стандартные спиральные сверла с полированными канавками хорошо подходят для этой цели. Для более глубоких отверстий лучше использовать прерывистое сверление, которое предотвращает перегрев и образование стружки. Угол заточки 118-135 градусов обеспечивает чистое вхождение без застревания. Более подробные рекомендации по операциям резки см. в нашей статье. как резать пластик POM.

Охлаждение

Полиоксиметилен (ПОМ) выделяет меньше тепла при обработке, чем большинство пластмасс, а его низкое влагопоглощение позволяет использовать обильную подачу охлаждающей жидкости без ухудшения размеров. Сжатый воздух подходит для большинства операций; легкая водорастворимая охлаждающая жидкость подходит для длительных производственных циклов или глубокого сверления отверстий, где критически важен отвод стружки.

Типичные проблемы и решения в области механической обработки

Плавление, связанное с нагревом

Хотя полиоксиметилен (ПОМ) легко поддается механической обработке, он плавится при неправильных параметрах. Температура плавления материала составляет 165-175 °C, что относительно низко по сравнению с металлами, а его теплопроводность низкая. Затупившийся инструмент, чрезмерная скорость или недостаточный отвод стружки концентрируют тепло в зоне резания. Решение простое: поддерживайте остроту инструмента, соблюдайте рекомендуемые скорости и подачи, а также обеспечивайте своевременный отвод стружки воздухом или охлаждающей жидкостью.

Волокнистая стружка

Метод POM позволяет получать длинные непрерывные стружки, а не короткие, легко убираемые фрагменты. Направление воздушного потока в зону резания, геометрия стружколома на токарных пластинах и умеренные скорости подачи, способствующие сегментации стружки, — все это помогает. Правильное управление стружкой особенно важно при автоматизированном или автоматизированном производстве на станках с ЧПУ, где скопление стружки без присмотра может повредить детали или инструмент.

Качество отделки поверхности

Следы вибрации, характерные для инструмента линии контакта с обрабатываемой деталью или шероховатая, волокнистая поверхность указывают либо на износ инструмента, либо на неправильное сочетание подачи/скорости, либо на вибрацию. Острые твердосплавные инструменты с рекомендуемой скоростью 400-500 SFM в сочетании с легкими чистовыми проходами и жестким зажимом заготовки обеспечивают стабильно высокое качество обработки поверхности с шероховатостью Ra 0.8-1.6 микрон. Для ответственных уплотнительных или подшипниковых поверхностей дополнительный полировой проход еще больше повышает качество.

Стабильность размеров во времени

Полиоксиметилен (ПОМ) относится к наиболее стабильным по размерам пластмассам, но его коэффициент теплового расширения составляет приблизительно 110 мкм/м°C. Для деталей с допусками более ±0.002 дюйма рекомендуется черновая обработка с последующим периодом стабилизации перед чистовой обработкой. Поддержание постоянной температуры в цехе во время окончательной обработки и контроля предотвращает ошибки измерений, вызванные температурным дрейфом. Подробные рекомендации по допускам см. в нашем разделе «Рекомендации». Допуск на обработку полиоксиметилена (ПОМ) Справка.

Достижимые допуски при использовании POM

Стандартные детали из полиоксиметилена (ПОМ), изготовленные на станках с ЧПУ, выдерживают допуски от ±0.005 до ±0.010 дюймов без специальных мер предосторожности. Благодаря оптимизированному инструменту, контролю окружающей среды и технологии черновой обработки с последующей стабилизацией и чистовой обработкой, допуски ±0.002 дюймов для критически важных размеров достижимы. Современное многоосевое оборудование позволяет достигать допусков ±0.001 дюймов в идеальных условиях.

Полиоксиметилен (ПОМ) превосходит нейлон, акрил и ПТФЭ по точности размеров благодаря низкому влагопоглощению, умеренному термическому расширению и высокой жесткости. В тех случаях, когда основной критерий точности размеров — это ПОМ, как правило, является наиболее экономически выгодным конструкционным пластиком из доступных на рынке.

Полиоксиметилен (ПОМ) против нейлона против ПТФЭ: руководство по выбору материалов

Эти три вида пластика имеют схожие области применения, но обладают различными преимуществами. Неправильный выбор приводит либо к перерасходу средств, либо к низкой эффективности.

Для более подробного прямого сравнения нейлона и ацетала, ознакомьтесь с нашей информацией. нейлон против делрина В статье подробно рассматриваются факторы, влияющие на принятие решения.

Промышленное применение обработанных компонентов из полиоксиметилена (ПОМ)

Автомобильная

Компоненты топливной системы (корпуса насосов, корпуса клапанов, крышки топливных баков), механизмы дверных замков, направляющие стеклоподъемников, детали регулировки ремней безопасности и корпуса датчиков. Компоненты из полиоксиметилена (POM) в скользящих механизмах изнашиваются до 50 процентов меньше, чем их традиционные металлические аналоги, что сокращает количество гарантийных случаев и интервалы технического обслуживания.

Аэрокосмическая индустрия

Крепежные элементы, втулки, направляющие для кабелей и внутренние компоненты механизмов, где важны снижение веса, коррозионная стойкость и стабильные фрикционные характеристики. Стабильность размеров полиоксиметилена (ПОМ) при изменении температуры и высоты делает его надежным материалом для критически важных вспомогательных систем в полете.

Электроника и потребительские товары

Миниатюрные шестерни и приводы, механизмы переключателей, компоненты клавиатур, подающие ролики принтеров и корпуса разъемов. Сочетание высокой точности обработки и низкого трения делает полиоксиметилен (ПОМ) доминирующим материалом в малогабаритных механизмах, где металл был бы слишком тяжелым, дорогим или шумным.

Медицинские приборы

Рукоятки хирургических инструментов, механизмы инсулиновых ручек, компоненты ингаляторов, фитинги для катетеров и корпуса диагностического оборудования. Полиоксиметилен (ПОМ) соответствует стандартам биосовместимости ISO 10993 и выдерживает автоклавную стерилизацию, что позволяет использовать его для применения в местах контакта с пациентом и вблизи имплантатов. Сополимерные марки, соответствующие требованиям FDA (POM-C FDA) доступны для непосредственного контакта с пищевыми продуктами и лекарственными препаратами.

Промышленное оборудование

Ролики конвейера, направляющие цепей, звездочки, компоненты клапанов, рабочие колеса насосов и износостойкие пластины. Самосмазывающаяся поверхность и устойчивость к усталости делают полиоксиметилена (ПОМ) предпочтительным материалом для компонентов, которые должны работать непрерывно с минимальным техническим обслуживанием в пищевой, упаковочной и текстильной промышленности.

Рекомендации по проектированию деталей из полиоксиметилена (ПОМ), изготовленных механическим способом.

• Минимальная толщина стенки: 0.8 мм для мелких элементов; 1.5 мм для несущих стенок. Полиоксиметилен (ПОМ) жестче нейлона или ПТФЭ и выдерживает более тонкие участки без деформации.
• Однородные секции стен: Снижение дифференциального напряжения при охлаждении и повышение предсказуемости размеров.
• Внутренние радиусы: Минимальная толщина 0.5 мм. Полиоксиметилен (ПОМ) чувствителен к надрезам — острые внутренние углы концентрируют напряжение и способствуют образованию трещин при ударных или усталостных нагрузках.
• Защелкивающиеся соединения и шарниры с люфтом: Полиоксиметиленгидроксипропилметилен (Delrin) обладает превосходной устойчивостью к усталости и обеспечивает надежную фиксацию защелками и пружинные соединения, чего многие другие пластмассы не могут выдержать в течение тысяч циклов.
• Резка резьбы: Полиоксиметилен хорошо подходит для нарезания резьбы. Для часто собираемых/разбираемых соединений рассмотрите возможность использования резьбонарезных винтов или термостойких латунных вставок.
• Финишное покрытие: Типичная шероховатость поверхности после механической обработки составляет 0.8–1.6 мкм. Полировка необходима для герметизации поверхностей; текстуру после механической обработки следует оставлять для склеивания или литья под давлением.

Вопросы окружающей среды и устойчивого развития

Полиоксиметилен (ПОМ) полностью пригоден для вторичной переработки как термопластик. Однако инфраструктура промышленной переработки ПОМ остается ограниченной по сравнению с такими распространенными пластмассами, как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП). Производство приводит к выбросам примерно 2-3 кг CO₂.₂e на килограмм смолы. Разработчики, стремящиеся минимизировать воздействие на окружающую среду, должны оптимизировать геометрию деталей для сокращения расхода материала и сотрудничать с предприятиями по механической обработке, которые перерабатывают стружку и обрезки полиоксиметилена.

Начало работы с ЧПУ-обработкой POM-пластика

Компания HPL Machining предоставляет услуги по обработке металла. специализированные услуги по обработке POM на станках с ЧПУ Мы работаем как с гомополимерами (Delrin), так и с сополимерами, включая одобренные FDA и ESD-композиции. Наши возможности охватывают 3-5-осевое фрезерование, токарную обработку на станках с ЧПУ и обработку на станках швейцарского типа для сложных деталей малого диаметра. Стандартный срок выполнения заказа — 3-5 рабочих дней, возможны варианты срочного выполнения за 24-48 часов. Загрузите свой CAD-файл или свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы обсудить выбор марки полимера, допуски и планирование производства ваших компонентов из полиоксиметилена (POM).