Jedną z najpopularniejszych metod obróbki różnorodnych materiałów jest frezowanie. Polega ono na ścinaniu powłok elementu aż do otrzymania pożądanego kształtu. W ten sposób powstają naprawdę skomplikowane konstrukcje – i to niezależnie od wymiarów. Warto jednak wiedzieć, że frezowanie tworzyw sztucznych przebiega inaczej niż metali. Użycie niewłaściwej metody może doprowadzić do uszkodzenia materiału. Dlatego zachęcamy do zaznajomienia się z różnicami pomiędzy metalami a syntetykami podczas obróbki skrawaniem.
Na czym polega proces frezowania?
Jak już zostało wspomniane na wstępie, frezowanie należy do metod obróbki skrawaniem. Opiera się ona na ruchu obrotowym frezów. Ostrza przesuwa się po materiale, co powoduje jego skrawanie. Co istotne, narzędzia pozostają w ruchu, a obrabiany przedmiot pozostaje nieruchomy. To odróżnia frezowanie metalu lub tworzyw sztucznych od toczenia, które wymaga przemieszczania się materiału wokół noży tokarskich.
W ten sposób od przedmiotu zostają oddzielone niepotrzebne warstwy materiału. Dowolność wycinania jest niemal nieograniczona. Należy przy tym pamiętać, że frezarka działa przede wszystkim na płaskich powierzchniach. W przypadku elementów o nieregularnym kształcie lepiej zastosować inne metody obróbki.
Frezowanie odbywa się ręcznie lub automatycznie. Proces manualny przeprowadza się w ściśle określonych sytuacjach, np. produkcji małoseryjnej. Z kole obróbka CNC tworzyw sztucznych przydaje się wtedy, gdy wymagana jest bezkonkurencyjna precyzja wykonania oraz pełna powtarzalność procesu. Komputerowo sterowane maszyny potrafią bowiem wytworzyć identyczne produkty w tysiącach egzemplarzy. Wobec tego frezowanie automatyczne staje się tańszym rozwianiem przy realizacji wielkoseryjnych projektów.
Jak przebiega frezowanie metalu?
Ogólną zasadę przeprowadzania już znamy, więc należy przyjrzeć się teraz szczegółom. Frezowanie w metalu odbywa się przy pomocy przystosowanych do pracy w metalu frezów piłkowych. Liczba mnoga została tu użyta nie bez powodu. Metale są bowiem dość twarde, więc pojedynczy nóż może po prostu nie poradzić sobie z zadaniem. Ile więc ich potrzeba? Używa się zazwyczaj dwóch lub trzech ostrzy, które umieszcza się na powierzchni walcowej lub czołowej frezarki. Są one wprawiane w ruch obrotowy, dzięki czemu skrawają znajdujący się pod nimi materiał. Frezy tworzy się przy użyciu wysokogatunkowych surowców, takich jak stal szybkotnąca (modele mniejsze) czy węglików spiekanych (modele większe).
Obróbkę metali dzieli się na współbieżne oraz przeciwbieżne. Pierwsze z nich polega – jak sama nazwa skazuje – na ruchu współbieżnym, a więc zgodnym, krawędzi tnącej i materiału. Frezowanie metali tą metodą zaczyna się od wyznaczenia punktu startowego. Obróbka trwa aż do momentu, w którym grubość skrawanego materiału nie osiągnie oczekiwanego poziomu. Największą zaletą współbieżnego frezowania metalu jest to, że nie utwardza materiału, co nie pozostaje bez znaczenia dla żywotności narzędzi. Niestety ma też jedną poważną wadę. Mianowicie siła oddziałująca na frez jest bardzo wysoka, a generowane wibracje mogą doprowadzić do niechcianych sytuacji.
Inaczej sprawa wygląda w przypadku drugiej metody. Przeciwbieżne frezowanie blachy jest przeciwieństwem współbieżnego. Frez porusza się w jednym kierunku, a obrabiany materiał w drugim. Krawędź z czasem zostaje coraz mocniej dociskana do elementu, co powoduje usuwanie naddatku. Oczywiście taki sposób obróbki przynosi gorsze efekty niż w przypadku współbieżnego frezowania, lecz pozostaje bardzo przydatny ze względu na redukcję wibracji i mniejszą siłę oddziałującą na frez.
Na co zwrócić uwagę przy frezowaniu w metalu?
Należy pamiętać o kilku aspektach związanych z obróbką blach i to niezależnie od wybranej metody. Przede wszystkim ze względu na swoją twardość, ostrza frezarki muszą pracować przy podwyższonej mocy, a to sprawia, że generują ciepło. Gdy jest go za dużo, dochodzi do uszkodzenia narzędzi oraz materiału. Dlatego frezowanie blach musi wykorzystywać specjalny system chłodzenia. Różni się on w zależności od rodzaju metalu:
- standardowa stal frezuje się na sucho z użyciem sprężonego powietrza, co powoduje też usuwanie wiórów;
- stopy żaroodporne potrzebują emulsji chłodzącej;
- stale nierdzewne oraz aluminium nie obędą się bez chłodziwa oddalającego ryzyka powstawania narostów;
- żeliwo potrzebuje chłodziwa wiążącego generowany przez proces pył.
Warto dodać, że elementy cienkościenne oraz metoda frezowania na mokro wymagają bardzo intensywnego chłodzenia ze względu na ryzyko deformacji elementu.
Jak wygląda obróbka skrawaniem tworzyw sztucznych?
Z grubsza obróbka ubytkowa syntetyków przebiega w podobny sposób, co metali. Nie będziemy więc w tym miejscu powtarzać wszystkich szczegółów i skupimy się wyłącznie na tym, co faktycznie wyróżnia frezowanie tworzyw sztucznych.
Metodę realizuje się przy pomocy frezarek, ploterów lub wielozadaniowych obrabiarek CNC. Co istotne, można też użyć narzędzi zaprojektowanych z myślą o frezowaniu w metalu, zwłaszcza miękkim, takim jak aluminium. Należy być jednak bardzo ostrożnym podczas procesu, więc lepiej skorzystać z nich wyłącznie wtedy, gdy nie ma innej opcji. Obróbka tworzyw sztucznych jest bezpieczniejsza i efektywniejsza z narzędziami wykonanymi z monolitu węglika (VHM). Posiadają one duże kanały wiórowe do odprowadzania wiórów oraz schładzania powierzchni. Najczęściej używa się frezów palcowych, które zmniejszają drgania. Przy kompozytach zaleca się z kolei zainwestować w narzędzia z powłoką diamentową.
W kwestii wyboru sposobu frezowania – współbieżnego lub przeciwbieżnego – eksperci polecają wybór przeciwbieżnego. Dzięki temu unika się powstawania gratu, czyli pozostawionej części materiału na jego powierzchni lub krawędzi. To negatywnie wpływa na jakość wyrobu. Jeśli zaś chodzi o powierzchnie płaskie, zaleca się frezowanie czołowe, a nie walcowe ze względu na efektywność.
Na co zwrócić uwagę przy frezowaniu tworzyw sztucznych?
Podczas obróbki trzeba wykorzystywać duże obroty w połączeniu ze średnimi posuwami oraz małym kątem natarcia. Tylko w ten sposób da się uzyskać powierzchnię o dobrej jakości. Efekty będą jeszcze lepsze przy zastosowaniu narzędzi jednoostrzowych. Przy frezowaniu tworzyw sztucznych nie ma zazwyczaj potrzeby dołączania więcej niż dwóch ostrzy (w przypadku twardszych syntetyków).
Mocowanie elementu też przebiega nieco w inny sposób. Można bowiem do tego użyć dwustronnej taśmy klejącej.
Ile kosztuje frezowanie blachy, a ile tworzywa sztucznego?
Jak łatwo się domyślić, różnice występujące w obu rodzajach materiału, a także konieczność zastosowania nieco odmiennych metod oraz narzędzi, wymuszają różnicę w cenie. Nie da się jednak obliczyć konkretnego stosunku ponoszonych kosztów, np. 2:1 dla metali to wynik wpływu wielu czynników na kosztorys. Specjaliści zajmujący się obróbką tworzyw sztucznych lub metali biorą pod uwagę m.in. typ surowca, wielkość zamówienia, rodzaj projektu czy konieczność przeprowadzenia nietypowych prac w wyjątkowo skomplikowanych zleceniach. Dlatego trudno wskazać, co jest bardziej opłacalne.
Różnice w cenie są więc istotne, ale nie na tyle duże, aby miały większe znaczenie. Na szczęście indywidualna wycena usługi pozwala ograniczyć wydatki na realizację projektu. Zwłaszcza wtedy, gdy korzysta się z maszyn CNC do wielkoseryjnej produkcji.
Podsumowanie najistotniejszych różnic
Skoro już wiadomo wszystko na temat obu surowców, można przystąpić do podsumowania. Obróbka tworzyw sztucznych różni się w szczegółach od frezowania metali, choć ogólna zasada pozostaje taka sama. Wśród najważniejszych różnic należy wymienić:
- Frezowanie CNC tworzyw sztucznych generuje duże ilości wiórów. Wobec tego nie obędzie się bez zastosowania zaawansowanych metod usuwania zanieczyszczeń, takich jak odkurzacze przemysłowe. W przypadku metali można poprzestać na ręcznych sposobach oczyszczania.
- Frezowanie w metalu generuje za to dużą ilość ciepła. Potrzebuje więc skutecznego systemu chłodzenia. W przeciwnym wypadku dojdzie do uszkodzenia zarówno frezarki, jak i obrabianego elementu.
- Obróbka skrawaniem tworzyw sztucznych też nie może przekroczyć określonej temperatury, ale zamiast używać systemu chłodzenia, wystarczy dobrać optymalne parametry pracy frezarki. Ustala się je indywidualnie do każdego rodzaju materiału.
- Metale są twarde, więc obróbka pojedynczym ostrzem, jak w przypadku tworzyw sztucznych, mija się z celem. Należy zastosować co najmniej dwa noże na powierzchni czołowej lub walcowej, aby uzyskać odpowiednią jakość powierzchni.
Właściwy dobór frezów i temperatury pracy, a także umiejętne wykorzystanie narzędzi nie jest możliwe bez doświadczenia oraz szczególnych kompetencji w tej dziedzinie. Dlatego frezowanie tworzyw lub metali lepiej powierzyć profesjonalistom.
Zapraszamy do kontaktu telefonicznego lub mailowego z naszymi przedstawicielami, aby uzgodnić szczegóły współpracy. Z przyjemnością wykonamy frezowanie metalu i innych materiałów w atrakcyjnej cenie.