Wirnik pompy, korpus z kanałami, tuleja ślizgowa, podkładka izolacyjna, prowadnica — coraz więcej detali, które kiedyś robiło się z metalu, powstaje dziś z tworzyw technicznych. Są lżejsze, nie korodują, często nie wymagają smarowania i nie przewodzą prądu. Tam, gdzie metal jest zbędny albo wręcz przeszkadza, tworzywo bywa najlepszym wyborem.
W HARDPOWER w Szczecinie obok stali, aluminium i brązu obrabiamy także tworzywa techniczne — toczymy je i frezujemy na tych samych maszynach CNC, od pojedynczej sztuki do serii. W tym tekście opisujemy, czym obróbka tworzyw różni się od obróbki metali, jakie gatunki spotykamy najczęściej i co warto podać w zapytaniu.
Najczęściej obrabiane tworzywa techniczne
- POM (poliacetal) — sztywny, stabilny wymiarowo, dobrze się skrawa. Typowe zastosowania: koła zębate, rolki, prowadnice, elementy zaworów, detale precyzyjne.
- PA (poliamid, „nylon”) — wytrzymały i odporny na ścieranie, dobry na tuleje i elementy ślizgowe. Chłonie wilgoć, więc jego wymiary mogą się nieco zmieniać w zależności od warunków pracy — trzeba to uwzględnić przy ciasnych tolerancjach.
- PTFE (teflon) — bardzo odporny chemicznie, o najniższym współczynniku tarcia. Miękki i podatny na pełzanie pod obciążeniem, dlatego wymaga ostrożnego mocowania. Uszczelnienia, podkładki, elementy aparatury chemicznej.
- PEEK — tworzywo wysokowydajne: pracuje w wysokiej temperaturze, jest wytrzymałe i odporne chemicznie. Drogie, więc sprawdza się tam, gdzie tańsze tworzywa nie wystarczą.
Porównanie tworzyw z metalami i wskazówki, kiedy które wybrać, znajdziesz w poradniku Dobór materiału do obróbki CNC.
Czym obróbka tworzyw różni się od obróbki metali
Tworzywo skrawa się łatwiej niż stal, ale łatwiej też je zepsuć. Kilka rzeczy, na które zwracamy uwagę:
- Ciepło. Tworzywa słabo odprowadzają ciepło i szybko miękną. Przegrzany materiał „maże się” zamiast dawać czysty wiór, a powierzchnia traci jakość. Dlatego dobieramy parametry skrawania i chłodzenie pod konkretny gatunek.
- Ostre narzędzia. Tępe ostrze nie tnie tworzywa, tylko je rozgniata. Stosujemy narzędzia z ostrą krawędzią i dodatnią geometrią, przeznaczone do tworzyw i aluminium.
- Mocowanie. Tworzywo jest miękkie i sprężyste — zbyt mocno ściśnięte odkształci się, a po zwolnieniu wróci do innego kształtu niż zmierzony w uchwycie. Dotyczy to zwłaszcza cienkościennych korpusów i tulei.
- Rozszerzalność cieplna. Tworzywa rozszerzają się z temperaturą wielokrotnie bardziej niż stal. Wymiar zmierzony zaraz po obróbce i ten sam wymiar po ostygnięciu detalu mogą się różnić — przy ciasnych tolerancjach ma to znaczenie.
- Naprężenia w materiale. Przy detalach, z których zdejmuje się dużo materiału, tworzywo potrafi się „wyginać” po obróbce. Pomaga odpowiednia kolejność operacji i obróbka zgrubna z naddatkiem przed wykończeniem.
- Zadziory. Na krawędziach tworzyw łatwo powstają miękkie zadziory i „włoski”. Krawędzie gratujemy i fazujemy tak jak w detalach metalowych.
Jakie detale z tworzyw wykonujemy
Na zdjęciu powyżej — dwie połówki korpusu pompy z białego tworzywa, obrobione na frezarce CNC. To dobry przykład detalu, przy którym tworzywo ma przewagę: korpus pracuje z medium, na które metal byłby narażony, a jednocześnie musi zachować geometrię kanałów i otworów montażowych.
Typowe detale z tworzyw, które powstają na maszynach CNC:
- korpusy, obudowy i pokrywy z kanałami i gniazdami,
- wirniki, koła zębate, rolki i prowadnice,
- tuleje ślizgowe, podkładki, pierścienie i uszczelnienia,
- elementy izolacyjne dla elektrotechniki,
- części zamienne za zużyte elementy, także dorabiane na podstawie wzoru.
Detale obrotowe wykonujemy przez toczenie CNC, bryły i korpusy — przez frezowanie, w tym 5-osiowe. Tworzywa łączymy też z metalem w jednym zleceniu — np. wirnik z tworzywa i metalowa piasta, obrobione i dopasowane do siebie.
Tolerancje i pomiar
Przy tworzywach tolerancję warto dobierać do tego, jak detal będzie pracował, a nie tylko do możliwości maszyny. Ze względu na rozszerzalność cieplną i — w przypadku poliamidu — chłonność wilgoci, bardzo ciasne tolerancje na dużych wymiarach bywają w praktyce trudne do utrzymania w warunkach pracy detalu, nawet jeśli zostały dotrzymane na hali. Jeśli wymiar jest krytyczny, napisz, w jakiej temperaturze i w jakim środowisku detal pracuje — dobierzemy materiał i tolerancję tak, żeby miało to sens.
Wymiary sprawdzamy na współrzędnościowej maszynie pomiarowej, a na życzenie dołączamy protokół pomiarowy — więcej w tekście o pomiarze precyzyjnym i kontroli jakości. Ogólne zasady doboru tolerancji opisujemy w tekście Tolerancje w obróbce CNC.
Co podać w zapytaniu
- rysunek PDF z tolerancjami i, jeśli jest, model STEP,
- gatunek tworzywa — jeśli nie jesteś pewien, opisz, gdzie i jak detal pracuje (temperatura, kontakt z chemią lub wodą, obciążenie, tarcie),
- liczbę sztuk i termin,
- czy potrzebny jest protokół pomiarowy.
Co jeszcze warto przygotować, opisujemy w tekście Jak przygotować projekt do wyceny obróbki CNC, a metody i materiały metalowe — w tekście Obróbka metali CNC.
Najczęstsze pytania (FAQ)
Jakie tworzywa obrabiacie?
Najczęściej tworzywa techniczne: POM, PA (nylon), PTFE i PEEK. O inne gatunki zapytaj — podaj nazwę materiału w zapytaniu.
Czy wykonujecie pojedyncze detale z tworzyw?
Tak — od jednej sztuki, np. części zamiennej, po serie.
Czy obróbka tworzyw jest tańsza niż metali?
Często tak, bo tworzywa skrawa się szybciej. Ostateczna cena zależy jednak od materiału (PEEK jest wielokrotnie droższy od POM), geometrii detalu i wymaganych tolerancji.
Nie wiem, które tworzywo wybrać — pomożecie?
Tak. Opisz, gdzie detal pracuje: temperatura, media, obciążenie, tarcie. Zaproponujemy gatunek pod zastosowanie.
Czy łączycie w jednym zleceniu detale z tworzywa i z metalu?
Tak. Wykonujemy komplety, np. element z tworzywa z metalową piastą lub tuleją, obrobione i dopasowane do siebie.
