Cienka ścianka może wyglądać poprawnie na modelu 3D, a mimo to odkształcić się już podczas pierwszego przejścia freza. Tworzywa reagują na nacisk, temperaturę i usuwanie kolejnych warstw materiału inaczej niż stal czy aluminium. Przy niewłaściwej technologii detal traci płaskość, wychodzi poza tolerancję albo pęka podczas montażu. Dlatego produkcja lekkich obudów, osłon, pierścieni, wsporników i części izolacyjnych wymaga kontroli całego procesu – od wyboru półfabrykatu po pomiar gotowego wyrobu.
Mała sztywność utrudnia stabilne zamocowanie części
Cienkościenny detal łatwo ugina się pod naciskiem szczęk, docisków lub podciśnienia. Zbyt duża siła mocowania może czasowo zmienić jego kształt. Po zwolnieniu uchwytu część wraca do pierwotnej postaci, przez co zmieniają się wymiary otworów, kieszeni i powierzchni bazowych.
Uchwyt powinien podtrzymywać możliwie dużą powierzchnię detalu i rozkładać nacisk równomiernie. W zależności od geometrii stosuje się miękkie szczęki, płyty podporowe, wkładki, trzpienie lub przyrządy wykonane dla konkretnej części. Konstrukcja mocowania musi także ograniczać drgania, które pogarszają powierzchnię i przyspieszają zużycie narzędzia.
Temperatura powoduje rozszerzanie i zmianę wymiarów
Tworzywa słabiej odprowadzają ciepło niż metale, a ich rozszerzalność cieplna pozostaje znacznie większa. Tępe ostrze, zbyt mały posuw lub utrudnione usuwanie wiórów zwiększają tarcie. Materiał nagrzewa się wtedy miejscowo, rozszerza i mięknie. Pomiar wykonany bezpośrednio po obróbce może wskazać inny wynik niż kontrola po ostygnięciu części.
Podczas frezowania CNC tworzyw trzeba stosować ostre narzędzia o geometrii dobranej do konkretnego polimeru. Sprawne odprowadzanie wiórów ogranicza wzrost temperatury, dlatego często wykorzystuje się sprężone powietrze albo chłodziwo zgodne z obrabianym materiałem. Parametry skrawania należy dobierać oddzielnie dla POM, PA, PTFE, PP, PE czy PEEK.
Naprężenia wewnętrzne prowadzą do paczenia detalu
Półfabrykat może zawierać naprężenia powstałe podczas wytłaczania, prasowania lub chłodzenia. Usuwanie materiału narusza ich równowagę. Część zaczyna wyginać się jeszcze na maszynie albo zmienia kształt kilka godzin po zakończeniu produkcji.
Ryzyko rośnie, gdy operator usuwa dużo materiału tylko z jednej strony. Lepszy rezultat daje obróbka etapowa. Najpierw wykonuje się przejścia zgrubne i pozostawia naddatek, następnie detal odpoczywa i wyrównuje temperaturę. Dopiero później można przejść do obróbki wykańczającej. Przy wymagających tolerancjach pomaga także użycie odprężonych półfabrykatów.
Niewłaściwa kolejność operacji osłabia cienkie ścianki
Jeżeli frez zbyt wcześnie usunie materiał podpierający, pozostała ścianka zaczyna drgać lub odginać się pod naciskiem ostrza. Dlatego technologia powinna jak najdłużej zachować sztywność półfabrykatu. Kieszenie, otwory i kontury trzeba wykonywać w kolejności dopasowanej do kierunku działania sił skrawania.
Duże znaczenie mają także promienie wewnętrzne. Ostre naroża skupiają naprężenia i zwiększają ryzyko pękania. Projekt części powinien uwzględniać właściwości wybranego tworzywa, rzeczywistą grubość ścianek oraz warunki późniejszej pracy.
Kontrola procesu ogranicza liczbę braków
Stabilna produkcja cienkościennych części wymaga połączenia właściwego materiału, przemyślanego mocowania, ostrych narzędzi i etapowej obróbki. Nie wystarczy przenieść parametrów stosowanych przy metalach ani ocenić detalu tuż po zdjęciu z maszyny. Część powinna osiągnąć temperaturę otoczenia przed końcowym pomiarem. Dobrze przygotowana technologia pozwala zachować geometrię, powtarzalność i jakość powierzchni zarówno w prototypie, jak i w serii produkcyjnej.