Hallo! Ich bin Lieferant im Bereich CNC-Bearbeitung PEEK. Im Laufe der Jahre habe ich viele Herausforderungen gesehen, mit denen Menschen bei der Bearbeitung von PEEK konfrontiert sind, und eines der häufigsten Probleme ist die Verformung. In diesem Blog gebe ich einige Tipps, wie man verhindert, dass sich PEEK während der CNC-Bearbeitung verformt.
Lassen Sie uns zunächst verstehen, warum PEEK während der Bearbeitung zu Verformungen neigt. PEEK oder Polyetheretherketon ist ein Hochleistungsthermoplast, der für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, chemische Beständigkeit und Hochtemperaturstabilität bekannt ist. Allerdings weist es auch einen relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Dies bedeutet, dass sich das PEEK-Material ausdehnen und zusammenziehen kann, wenn während des Bearbeitungsprozesses Wärme entsteht, was zu einer Verformung führt.
1. Werkzeugauswahl
Die Wahl der Schneidwerkzeuge ist entscheidend für die Vermeidung von PEEK-Verformungen. Sie möchten scharfe Werkzeuge mit der richtigen Geometrie verwenden. Stumpfe Werkzeuge erzeugen mehr Hitze, was dazu führen kann, dass das PEEK weicher wird und sich verformt. Für die Bearbeitung von PEEK werden üblicherweise Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Hartmetall verwendet. Hartmetallwerkzeuge werden im Allgemeinen bevorzugt, da sie länger scharf bleiben und höheren Schnittgeschwindigkeiten standhalten, wodurch die bei der Bearbeitung entstehende Wärme reduziert wird.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Werkzeuggeometrie die Verwendung von Werkzeugen mit positivem Spanwinkel. Ein positiver Spanwinkel reduziert die Schnittkraft und die Wärmeentwicklung. Beispielsweise eignen sich Schaftfräser mit einem Spiralwinkel von 30 – 45 Grad gut für die PEEK-Bearbeitung. Dieser Spiralwinkel hilft bei der Spanabfuhr und verhindert, dass die Späne stecken bleiben und mehr Hitze verursachen.
2. Schnittparameter
Die richtigen Schnittparameter sind wichtig, um die Hitze und Kraft während der Bearbeitung zu kontrollieren. Die drei wichtigsten Schnittparameter sind Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe.
- Schnittgeschwindigkeit: Eine höhere Schnittgeschwindigkeit kann die Wärmeentwicklung erhöhen, daher ist es wichtig, die richtige Balance zu finden. Für PEEK wird oft eine Schnittgeschwindigkeit im Bereich von 60 – 120 m/min empfohlen. Diese Geschwindigkeit ermöglicht einen effizienten Materialabtrag ohne übermäßige Hitzeentwicklung.
- Vorschubgeschwindigkeit: Die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt, wie schnell sich das Werkzeug durch das Material bewegt. Eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit kann dazu führen, dass sich das Werkzeug in das PEEK eingräbt und es zu einer Verformung kommt. Andererseits kann ein zu geringer Vorschub die Bearbeitungszeit verlängern und auch mehr Wärme erzeugen. Ein Vorschub von 0,05 – 0,2 mm/Zahn ist ein guter Ausgangspunkt für die PEEK-Bearbeitung.
- Schnitttiefe: Die Begrenzung der Schnitttiefe kann dazu beitragen, die Schnittkraft und die Hitze zu reduzieren. Typischerweise wird für PEEK eine Schnitttiefe von 0,5 – 2 mm verwendet. Durch kleinere Schnitte können Sie den Bearbeitungsprozess besser kontrollieren und Verformungen verhindern.
3. Kühlung und Schmierung
Kühlung und Schmierung spielen eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung von PEEK-Verformungen. Wie bereits erwähnt, ist Hitze eine der Hauptursachen für Verformungen, daher ist es von entscheidender Bedeutung, das Material kühl zu halten. Es gibt zwei Hauptkühlmethoden: Flutkühlung und Nebelkühlung.
Bei der Flutkühlung wird eine große Menge Kühlmittel verwendet, um den Schneidbereich zu überfluten. Diese Methode entfernt effektiv Wärme und Späne aus der Bearbeitungszone. Für die PEEK-Bearbeitung werden üblicherweise wasserlösliche Kühlmittel verwendet. Sie kühlen nicht nur das Material, sondern schmieren auch das Schneidwerkzeug und reduzieren so Reibung und Wärmeentwicklung.
Bei der Nebelkühlung hingegen wird ein feiner Kühlmittelnebel auf den Schneidbereich gesprüht. Diese Methode ist umweltfreundlicher und ermöglicht eine präzisere Zuführung des Kühlmittels. Allerdings ist sie bei der Abfuhr großer Wärmemengen möglicherweise nicht so effektiv wie die Flutkühlung.
4. Befestigung
Um das PEEK-Material während der Bearbeitung sicher zu halten, ist eine ordnungsgemäße Befestigung erforderlich. Wenn das Material nicht festgehalten wird, kann es sich bewegen oder vibrieren, was zu Verformungen führt. Achten Sie bei der Konstruktion der Vorrichtung darauf, dass sie das Werkstück gleichmäßig stützt. Vermeiden Sie eine übermäßige Klemmkraft, da dies ebenfalls zu Verformungen führen kann.
Sie können beispielsweise weiche Backen an einem Schraubstock verwenden, um das PEEK zu halten. Weiche Backen können aus Materialien wie Aluminium oder Messing hergestellt werden, die weicher als PEEK sind und das Werkstück nicht beschädigen. Darüber hinaus kann die Verwendung einer Stützplatte dazu beitragen, die Klemmkraft gleichmäßig zu verteilen und Verformungen vorzubeugen.
5. Glühen nach der Bearbeitung
Nach der Bearbeitung kann das Glühen des PEEK dazu beitragen, innere Spannungen abzubauen und das Risiko einer Verformung zu verringern. Beim Tempern wird das PEEK auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt. Durch diesen Prozess entspannt sich das Material und erreicht einen stabileren Zustand.
Die Glühtemperatur für PEEK liegt typischerweise zwischen 200 und 250 °C, abhängig von der spezifischen PEEK-Sorte. Die Aufheizgeschwindigkeit sollte langsam sein, etwa 1–2 °C pro Minute, um einen Thermoschock zu vermeiden. Sobald die Glühtemperatur erreicht ist, sollte das PEEK für einen bestimmten Zeitraum, in der Regel 1 – 2 Stunden, je nach Dicke des Werkstücks, auf dieser Temperatur gehalten werden. Anschließend sollte es langsam mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 1 °C pro Minute abgekühlt werden.
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Abschluss
Um zu verhindern, dass sich PEEK während der CNC-Bearbeitung verformt, ist eine Kombination aus geeigneter Werkzeugauswahl, Schnittparametern, Kühlung und Schmierung, Befestigung und Glühen nach der Bearbeitung erforderlich. Wenn Sie diese Tipps befolgen, können Sie hochwertige PEEK-Teile mit minimaler Verformung herstellen.
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Referenzen
- „Machining of High-Performance Thermoplastics“ – Ein technischer Leitfaden zur Bearbeitung verschiedener Thermoplaste, einschließlich PEEK.
- „Handbuch zur Kunststoffbearbeitung“ – Eine umfassende Ressource zur Bearbeitung verschiedener Kunststoffarten mit detaillierten Informationen zur PEEK-Bearbeitung.
