CNC obrábění plastů

V obecném, široce chápaném průmyslu hraji velkou roli programovatelná zařízení, která dosahují vysoké opakovatelnosti a spolehlivosti. Chceme-li vyrobit nějakou přesnou součástku (nebo sérii takových součástek), jako úhelník nebo trubičku, je nutné ji nejen zkonstruovat, ale i vyrobit. Odtud pramení velká popularita obráběcích strojů CNC (Computerized Numerical Control), které umožňují rychle, a co je nejdůležitější, a levně takové součástky vyrobit.

Co je CNC obrábění?

Tímto termínem se označují všechny operace spojené s obráběním materiálu pomocí počítačově řízených zařízení, mezi které se počítají hlavně frézky a soustruhy. Objekt, který požadujeme, se musí nejdřív navrhnout – k tomu slouží programy typu CAD (Computer Aided Design), v nichž navíc můžeme provést vstupní simulaci takového obrábění. Díky modulu “Manufacturing” v programu Siemens NX jsme schopni vybrat vhodné nástroje (frézy, vrtáky, navrtáváky), naprogramovat postupně vhodný způsob obrábění (frézování, soustružení, vrtání) a také jeho přesnost (hrubou, jemnou). Takto připravená simulace se pak zapisuje v programovacím jazyce GRIP a předává technikům, kteří připraví CNC stroj a následně do něj nahrají program. Byl-li program proveden správným způsobem, tj. shodným se standardy, získáme po nějaké době žádaný předmět vyrobený s velkou přesností.

CNC stroj samotný se skládá ze stolu, na který umisťujeme vzorek materiálu – z něj bude vyroben náš předmět. Přesně nad stolem se nachází automaticky ovládané rameno s úchytem, namontovaným dole. Byla-li simulace připravena správně, rameno samo vybere nástroj, který je v daném okamžiku potřebný, a provede požadované obrábění. Celek je obklopen zástěnou, která zabraňuje, aby se mimo ní dostaly třísky a jiné zbytky původního materiálu. CNC stroj ovládáme pomocí panelu instalovaného zepředu zařízení – tam rovněž můžeme připojit přenosný disk vybavený rozhraním USB (například flash disk), na němž se nachází připravený program.

Existuje mnoho různých tříd zařízení provádějících obrábění materiálu, ale nejběžnější dělení je to z hlediska počtu os, v jakých může obráběcí stroj pracovat. Aktuálně jsou nejžádanější pětiosá centra, která nabízejí vysokou přesnost a široký rozsah prací.

Co můžeme na CNC stroji obrábět?

Materiály, které můžeme pomocí CNC obrábět, závisí skutečně na potřebách zákazníka - často nemá odběratel upřesněná očekávání co do materiálu, z jakého má být díl vyroben. Takový předmět musí vydržet určité mechanické zatížení nebo má „odpracovat” patřičný počet cyklů. Kromě všelikých druhů slitin kovů získávají velkou popularitu také plasty. Mezi nejpopulárnějšími můžeme nalézt:

• Polyamidy – vyznačují se velkou tuhostí a mechanickou odolností, jsou též odolné vůči otěru, proto se ideálně hodí na díly převodovek (ozubená kola). Navíc, díky modifikaci minerálním olejem během procesu polymerizace, jsou díly vyrobené z tohoto materiálu samomazné, což usnadňuje další používání celého zařízení. Kromě toho se díky svým vlastnostem ideálně hodí pro obrábění frézováním.
• PET – díly vyrobené z tohoto plastu se vyznačují velkou tuhostí a rozměrovou stálostí a také mají velmi malý koeficient tření. Díly vyrobené z tohoto materiálu se ideálně osvědčují v místech, kde vládnou náročné podmínky prostředí a jsou vystaveny vlhkosti či působení kyselin.
• POM-C – tento plast s ideálně hodí pro vytváření dílů, které pracují s proměnlivým zatížením, a s ohledem na nízkou pohltivost vlhkosti může materiál pracovat v mokré prostředí, jako jsou čerpadla. Plast je vhodný k obrábění frézováním na CNC obráběcích strojích.
• PEEK – polokrystalický, termoplastický plast se vyznačuje vysokou účinností, i ve velmi nepříznivých podmínkách prostředí. Díky velké odolnosti vůči opotřebení otěrem a nízkému koeficientu tření budou moci kluzná ložiska, ozubená kola nebo řetězové lávky vyrobené z tohoto plastu pracovat po mnoho hodin. Ideálně se hodí též pro obrábění metodou CNC – obvykle je dostupný ve formě polotovarů různých tvarů, tak aby se snadno dalo obrobit konkrétní element.
• Polykarbonát (PC) - amorfní, termoplastický plast, který se vyznačuje vysokou průzračností. Často se můžeme setkat s modifikovaným polykarbonátem (tzv. komůrkovým), který je velmi odolný vůči UV záření, chránící tak celý díl před nadměrným stárnutím v důsledku nadměrného ozáření. Kromě toho je velmi odolný vůči dynamickému zatížení a díky tomu, že se nedrobí a neodprýskává, se ideálně hodí pro obrábění metodou CNC.

Kromě výše uvedených materiálů jsou v nabídce TME dostupné rovněž další plasty: POM-H, polyetylén, PMMA-Plexi a PVC.

Vstřikování nebo opracování na CNC stroji?

Spolu s rozvojem výroby plastů se tyto staly levnějšími a odolnějšími a v důsledku toho značně vzrostla jejich užitečnost pro inženýry a konstruktéry. Paralelně s CNC obráběním se vyvíjí také technika vstřikování, u které, podobně jak u první z uvedených metod, je rovněž třeba vyprojektovat předmět a následně naprogramovat stroj, aby jej vyrobil. Je to však pracné a zabírá mnohem více času než třískové obrábění, a navíc z jedné formy můžeme získat pouze jednu součástku. Máme-li značné množství prefabrikátu, jsme schopni vyrobit libovolný počet modelů ve velmi krátkém čase a v průběhu větší výroby můžeme rychle přizpůsobit naši výrobu nové situaci – změna rozměru, materiálu nebo jiných parametrů. Díky tomu se CNC obrábění plastů skvěle osvědčuje také při uvádění na trh nějakých nových výrobků nebo dílů, u nichž si výrobce ještě není jistý. Díky opakovatelnosti CNC obrábění jsme schopni vyprodukovat sérii identických, prototypových díků a představit je velkému počtu zákazníků, a v případě potřeby provést patřičné modifikace.

www.tme.eu