Cómo evitar la deformación y la fusión al mecanizar plástico ABS con CNC

Respuesta rápida: 

El mecanizado CNC exitoso de plástico ABS  requiere control de la tensión del material, el calor de corte, la fuerza de sujeción y el equilibrio de eliminación de material. Las herramientas afiladas, la evacuación eficiente de virutas, las fijaciones de baja tensión, el mecanizado por etapas y las tolerancias realistas ayudan a prevenir la deformación, la fusión y la desviación dimensional del ABS.

El ABS se usa ampliamente para piezas de plástico de precisión, , componentes de paredes delgadas , , carcasas electrónicas , accesorios y prototipos industriales. Ofrece dureza, buena maquinabilidad y rentabilidad para producción de bajo volumen. Sin embargo, el ABS no se comporta como el metal: el calor permanece concentrado cerca del filo, la presión del tornillo de banco puede distorsionar la pieza y la tensión interna puede liberarse a medida que se elimina el material.

Para los ingenieros y gerentes de adquisiciones, el objetivo no es simplemente alcanzar las dimensiones de la máquina. La pieza debe permanecer estable después de soltarla, enfriarla, inspeccionarla y ensamblarla.

Por qué el ABS se deforma o se derrite durante el mecanizado CNC

Acumulación de calor y roce de herramientas.

La fusión del ABS ocurre cuando la herramienta frota en lugar de formar virutas limpias. Las causas típicas incluyen cortadores desafilados, velocidad y avance del husillo incorrectos, mala evacuación de virutas, acoplamiento excesivo y cortes repetidos en la misma área.

Las señales de advertencia incluyen superficies brillantes, bordes manchados o derretidos, acumulación de plástico en la herramienta, rebabas y paredes rugosas de las cavidades. Reducir la velocidad de la alimentación no siempre resuelve el problema. Si el avance es demasiado bajo para la velocidad del husillo, la fricción aumenta y el material puede ablandarse.

Tensiones residuales y eliminación irregular de material.

Las láminas, placas y bloques de ABS pueden retener la tensión provocada por la extrusión, el enfriamiento y el almacenamiento. Quitar una cantidad importante de material de un solo lado puede liberar esa tensión y hacer que una pieza se doble, se tuerza o se doble.

El riesgo aumenta con paneles planos grandes, bolsillos profundos, pisos delgados, marcos y carcasas asimétricas. Algunas piezas pueden parecer correctas durante el mecanizado, pero se mueven después de soltarlas o estabilizarlas a temperatura ambiente.

Fuerza de sujeción excesiva

El ABS es más suave y flexible que el metal. Un tornillo de banco puede comprimir o doblar la pieza de trabajo, por lo que la máquina corta características en una pieza temporalmente distorsionada. Cuando se sueltan las abrazaderas, la recuperación elástica puede afectar la planitud, el paralelismo y la posición del orificio.

Las placas delgadas, anillos, tubos y carcasas de paredes largas requieren soporte distribuido y presión de sujeción controlada.

Resolución de problemas de mecanizado de ABS de un vistazo

Soluciones técnicas para el mecanizado CNC de plástico ABS

Seleccione stock de ABS estable

Para prototipos generales, el stock estándar de ABS puede ser suficiente. Para piezas de tolerancia estricta, grandes o de pared delgada, seleccione material consistente de grado de máquina o de menor tensión cuando esté disponible.

La revisión del material debe incluir la forma del stock, la consistencia del proveedor, el espesor de la pared, la exposición ambiental, los requisitos cosméticos y la estabilidad dimensional. Los diferentes grados de ABS pueden responder de manera diferente al calor y al estrés interno.

Utilice herramientas afiladas y evacuación limpia de virutas.

Las cortadoras de carburo afiladas con estrías pulidas reducen la fricción y ayudan a prevenir la adhesión de virutas. Las cortadoras de una o dos flautas suelen ser efectivas porque brindan espacio para la evacuación de virutas.

Estos son principios iniciales más que configuraciones fijas. Los avances, velocidades y profundidades finales deben validarse en función del diámetro de la herramienta, la rigidez de la pieza, el grado de ABS, el espesor de la pared y los requisitos de acabado.

Equilibra la velocidad de avance y la profundidad de corte

La cortadora debe producir virutas que alejan el calor de la pieza de trabajo. La velocidad excesiva del husillo, el bajo avance y las herramientas desafiladas crean riesgo de rozamiento y derretimiento.

Utilice múltiples pasadas controladas para bolsas profundas y paredes delgadas en lugar de un corte pesado. Supervise las astillas pegajosas, los bordes de corte brillantes, la acumulación de material y la mala calidad de la superficie. Estos signos indican que la zona de corte se está calentando demasiado.

Utilice desbaste y acabado por etapas

Para piezas de alta estabilidad, no mecanice directamente hasta las dimensiones finales en una sola configuración.

1. Mecanice en bruto la geometría principal y deje un acabado uniforme.

2. Deje que el material se estabilice después de liberar la tensión.

3. Vuelva a fijarlo con fuerza mínima y soporte total.

4. Mecanice puntos de referencia, orificios, roscas y superficies de contacto críticos.

Este enfoque es especialmente valioso para paneles ABS grandes, piezas con cavidades profundas, carcasas de paredes delgadas y componentes con requisitos de planitud o posición.

Aplicar fijación de baja tensión

Utilice mordazas suaves, superficies de soporte anchas, accesorios de vacío para piezas planas adecuadas, nidos personalizados o placas de accesorios de sacrificio. Para carcasas de paredes delgadas, mecanice las características internas mientras el material circundante todavía soporta la pieza y luego termine el perfil exterior en la operación final.

Directrices DFM para la estabilidad dimensional del ABS

Mantenga un espesor de pared constante siempre que sea posible. Para muchas paredes de ABS sin soporte, 1,5 mm o más  es un punto de partida práctico, aunque las piezas más grandes o con tolerancias más estrictas pueden necesitar paredes más gruesas o nervaduras de refuerzo.

Utilice los radios de esquina internos más grandes y prácticos. Los cortadores pequeños son menos rígidos y pueden generar calor en las esquinas profundas. Evite bolsas innecesariamente profundas y suelos muy finos; utilice nervaduras, secciones abiertas o múltiples cavidades menos profundas cuando la función de diseño lo permita.

Las tolerancias deben coincidir con la función de la pieza. Para funciones no críticas, ±0,10 mm suele ser un punto de partida práctico para el ABS. Las tolerancias más estrictas son más confiables en entidades locales pequeñas y bien respaldadas. La planitud, el paralelismo, la posición del agujero y las referencias de ensamblaje deben revisarse por separado.

Cuando el ABS no es la mejor opción

·  Elija POM Delrin  para una menor fricción y una mejor estabilidad dimensional.

·  Elija policarbonato  para carcasas transparentes resistentes a impactos.

·  Elija nailon  para piezas resistentes al desgaste cuando se puedan controlar los efectos de la humedad.

·  Elija PEEK  para aplicaciones de alta temperatura o alto rendimiento.

Preguntas frecuentes

1P: ¿Por qué el ABS se derrite durante el mecanizado CNC?
R: El ABS se derrite cuando la fricción genera calor excesivo. Las causas comunes incluyen herramientas desafiladas, mala evacuación de virutas y un equilibrio incorrecto entre velocidad y avance.

2P: ¿Puede el ABS deformarse después del mecanizado CNC?
R: Sí. La tensión residual, el calor de desbaste desigual y la fuerza de sujeción excesiva pueden provocar movimiento después de soltar o enfriar.

3P: ¿Puede el ABS mecanizado por CNC mantener tolerancias estrictas?
R: Sí, especialmente en funciones bien compatibles. La viabilidad de la tolerancia depende de la geometría, la condición del material, el tiempo de fijación y estabilización.

4P: ¿Qué cortador es mejor para el mecanizado CNC de plástico ABS?
R: Las cortadoras de carburo pulidas y afiladas con una o dos ranuras suelen ser efectivas para reducir el calor y eliminar virutas.

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