Wideotest brzeszczotów Bosch do tworzyw sztucznych

Niedawno Bosch opracował sześć specjalizowanych brzeszczotów do wyrzynarek przeznaczonych do cięcia różnych rodzajów tworzyw sztucznych. Poddaliśmy je w redakcyjnym warsztacie testowi na jakość cięcia (format filmu: mp4).

Grupę sześciu nowych brzeszczotów Bosch do wyrzynarek, przeznaczonych do cięcia tworzyw sztucznych, tworzą: clean for PP (T 102 D), clean for PVC (T 102 H, długość – 100 mm), clean for PVC (T 302 H, 132 mm), clean for PMMA (T 102 BF), clean for CarbonFiber (T 108 BHM) i clean for SolidSurface (T 301 CHM). Narzędzia te mają specjalnie zoptymalizowane pod względem geometrii uzębienie dające czyste cięcie odpowiednich rodzajów tworzyw sztucznych. W przypadku Bosch clean for PP są to polipropyleny i podobne miękkie termoplastiki, Bosch clean for PVC (T 102 H i T 302 H) – PVC i podobne termoplastiki, Bosch clean for PMMA – elementy z PMMA, Bosch clean for CarbonFiber – plastiki z włóknem węglowym i podobne materiały, takie jak tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym, i Bosch clean for SolidSurface – Korian® i podobne twarde materiałów, takie jak np. Varicor®. Brzeszczoty clean for PP, clean for PVC o długości 100 mm, clean for PVC 132 mm wykonano ze stali HCS, clean for PMMA to narzędzie bimetaliczne (BiM: korpus z HCS, zaś uzębienie ze stali szybkotnącej HSS), natomiast clean for CarbonFiber i clean for SolidSurface to narzędzia bimatriałowe (HM: korpus z HCS, a uzębienie z węglików spiekanych).

Boschowskie brzeszczoty do tworzyw sztucznych testowaliśmy przy użyciu wyrzynarki Bosch GST 140 BCE Professional o mocy 720 W i prędkości skokowej bez obciążenia 800-2800 min-1. Maszynę ustawiliśmy na 1400-1800 suwów/min i stosowaliśmy delikatny posuw. Najpierw wykonaliśmy cięcie płytki z PCV o niewielkiej grubości. Użyliśmy do tego brzeszczotu Bosch clean for PVC. Podczas próby nie doszło ani do topienia się tworzywa w strefie obróbki, ani do sklejania się krawędzi obrabianego materiału. Jakość krawędzi była bardzo dobra. Następnie przyszła kolej na brzeszczot Bosch clean for PP, czyli cięcie polipropylenu. Cięty element polipropylenowy był płaską płytą mającą dwie cienkie równoległe ściany (dolną i górną) połączone licznymi prostopadłymi do nich ściankami wewnętrznymi. Przestrzeń pomiędzy ścianami była pusta (wypełniona powietrzem). Podczas wykonanych cięć nie stwierdziliśmy występowania takich negatywnych zjawisk jak topienie się czy sklejanie krawędzi. Uzyskaną jakość krawędzi po przecięciu oceniamy jako bardzo dobrą, jednakże zalecamy do tego indywidualne, czyli do konkretnego materiału, dobranie parametrów cięcia (szybkość posuwu i liczbę posuwów na minutę).

W trzecim teście wykonaliśmy cięcie pleksigalsu za pomocą brzeszczotu Bosch clean for PMMA. Przeprowadziliśmy tu dwie próby: pierwsza to cięcie pleksiglasu w ochronnej otulinie foliowej (w takiej formie sprzedaje się ten materiał), a druga to obróbka bez takiej otuliny. W obu wypadkach uzyskaliśmy taki sam rezultat: czyste krawędzie po przecięciu. Podczas cięcia nie doszło ani do pękania pleksiglasu, ani do topienia się tego tworzywa. W czwartym teście ocenialiśmy możliwości robocze brzeszczotu Bosch clean for CarbonFiber. Wykonaliśmy nim cięcie grubego elementu z plastiku wzmocnionego włóknem węglowym. Podobnie jak w przypadku pleksiglasu uzyskana jakość krawędzi po przecięciu była wysoka. W ostatnim teście przecinaliśmy bardzo twardy Korian® przy użyciu brzeszczotu Bosch clean for SolidSurface. Nasze wrażenia z tego testu są następujące: brzeszczot tnie bardzo efektywnie. Czystość cięcia zależna jest zastosowanego posuwu. Aby ją uzyskać, należy brzeszczotem Bosch clean for SolidSurface ciąć z małym posuwem.

Reasumując, testowane brzeszczoty Bosch, pod warunkiem zastosowania prawidłowych parametrów cięcia (odpowiednia liczba suwów wyrzynarki i delikatny posuw wywierany przez operatora), zapewniają czyste cięcie tworzyw sztucznych. Eliminują więc dodatkowe operacje obróbcze konieczne do uzyskania wysokiej jakości krawędzi czy powierzchni elementów z tworzyw sztucznych, skracają czas pracy i zmniejszają jej koszty oraz zużycie stosowanych narzędzi. Podczas wykonanych prób nie stwierdziliśmy też żadnych negatywnych efektów występujących wtedy, gdy użyjemy brzeszczotów nieprzeznaczonych specjalnie do cięcia tworzyw sztucznych. Do takich efektów zaliczamy: topienie i ponownego sklejanie się ciętych krawędzi, pękanie ciętych elementów, jak też rozwarstwianie się warstwy przedniej elementu z tworzywa. Warto tu wspomnieć, że w celu uzyskania prawdziwie czystego cięcia testowanymi brzeszczotami Boscha trzeba indywidualnie dobrać nastawy wyrzynarki do danego materiału, gdyż nawet w obrębie jednego rodzaju tworzywa sztucznego pomiędzy jego poszczególnymi wykonaniami występują znaczne różnice co do takich cech, jak: gęstość, kruchość, plastyczność itp. W czasie wykonywania operacji cięcia tworzyw testowanymi narzędziami powinniśmy kierować się następującą zasadą: należy ciąć małym wiórem, czyli wywierać niewielki posuw, i stosować zredukowaną o 50-80% szybkość suwów wyrzynarki.

Specyfika obróbki wiórowej tworzyw sztucznych

W porównaniu z metalami tworzywa sztuczne nie stwarzają większych problemów podczas obróbki wiórowej. Jednak ze względu na ich specyficzne właściwości mechaniczne i fizyczne należy pamiętać o kilku szczególnych aspektach. Tworzywa sztuczne są bardziej miękkie i elastyczne oraz bardziej podatne na ugięcie niż metale i dlatego krawędź skrawająca narzędzia powinna być bardzo ostra, a kąt ostrza musi mieć wartość dodatnią. Podczas skrawania tworzyw sztucznych częstym zjawiskiem jest duże zapylenie, które może doprowadzić do zaklejania się rowków wiórowych. Z tych samych przyczyn mogą tworzyć się narosty na powierzchni natarcia ostrza skrawającego. Aby temu zapobiec, narzędzie powinno mieć odpowiednio zwiększone przekroje przestrzeni wiórowych, a obróbkę trzeba prowadzić z dużymi prędkościami skrawania i posuwu. Do usuwania pyłu i wiórów należy używać strumienia sprężonego powietrza.

Zaletą obróbki tworzyw sztucznych w porównaniu z obróbką metali i twardego drewna jest bardzo duża trwałość narzędzia, można więc stosować materiały skrawające o mniejszej odporności na ścieranie. Jednak w przypadku obróbki twardych płyt z tworzyw sztucznych oraz tworzyw z wypełniaczami o właściwościach ściernych stosowanie narzędzi skrawających ze stali szybkotnącej (HSS) może być ekonomicznie nieuzasadnione. W takich przypadkach zaleca się korzystanie z narzędzi wykonanych z węglików spiekanych. Obróbkę tworzyw sztucznych zawierających wypełniacze włókniste, takie jak: włókna szklane, węglowe lub aramidowe zaleca się wykonywać narzędziami węglikowymi oraz w przypadku zastosowań przemysłowych zrobionymi z supertwardych materiałów skrawających (regularny azotek boru, czyli cBN, i diament).Tworzywa sztuczne są bardzo złymi przewodnikami ciepła i dlatego tylko znikoma jego ilość powstająca w strefie skrawania może być odprowadzona przez obrabiany materiał. Zjawisko to może stwarzać problemy zwłaszcza podczas obróbki termoplastów, których temperatura mięknięcia – a tym samym temperatura obróbki – mieści się w przedziale 60-130ºC. Przegrzanie tworzywa może spowodować nadtopienie krawędzi, odbarwienie obrabianej powierzchni i deformacje kształtu. Najlepsze wyniki obróbki można w takich przypadkach uzyskać dzięki optymalnemu doborowi parametrów skrawania i właściwej geometrii ostrza skrawającego. W niektórych wypadkach niezbędne jest również zastosowanie chłodzenia i odprowadzanie wiórów za pomocą sprężonego powietrza.

Obróbka tworzyw termoutwardzalnych (duroplastów) powoduje znacznie większe problemy aniżeli obróbka tworzyw termoplastycznych. Duroplasty zaliczamy do najtwardszych tworzyw sztucznych. Są one kruche i bardzo podatne na pęknięcia i wykruszenia. Wypełniacze organiczne i nieorganiczne duroplastów mogą przyczyniać się do nadmiernego zużycia ściernego ostrza skrawającego i doprowadzić do wzrostu temperatury skrawania. Należy przy tym pamiętać, że przekroczenie temperatury 150ºC uszkadza wewnętrzne wiązania poprzeczne tworzywa. W związku z tym najkorzystniejsze parametry obróbki to duża prędkość skrawania (min. 400 m/min), średnie prędkości posuwu i odporny materiał narzędziowy, np. węgliki spiekane. Ogólne zalecenia w zakresie warunków i parametrów skrawania oraz geometrii ostrza skrawającego podczas obróbki tworzyw sztucznych są następujące:

wysoką jakość powierzchni obrobionej można osiągnąć, stosując geometrię ostrza jak podczas obróbki metali nieżelaznych i twardego drewna (należy pamiętać, że istotną cechą jest ostra krawędź skrawająca);
mały kąt przyłożenia powoduje dogładzanie powierzchni obrobionej, ale jednocześnie zwiększa temperaturę w strefie skrawania;
duże kąty przyłożenia i natarcia zmniejszają siły skrawania (kąty te powinny być tym większe, im bardziej miękkie jest obrabiane tworzywo);
należy dbać o właściwe odprowadzanie wiórów i nie wolno dopuścić do wzrostu temperatury (do chłodzenia używać sprężonego powietrza lub wody);
z uwagi na niewielkie siły skrawania wystarczą też mniejsze siły mocowania przedmiotu obrabianego (zbyt duże siły mocowania mogą spowodować odkształcenia obrabianych przedmiotów, zwłaszcza cienkościennych).