POM またはデルリンは、 アセタールホモポリマー 優れた耐久性で広く知られています。摩耗、クリープ、反りに対する優れた耐性により、工業製品や機械部品の主要な選択肢となっています。 POM は旋削およびフライス加工プロセスを通じて効果的に加工できます。それもあるかもしれません レーザーでカットする、その粒子は以下に適用できます。 射出成形 およびプラスチック押出の目的。
POM の特性、課題、考慮事項に関する完全な情報 CNC加工、変形の可能性、および補足の詳細については、次のコンテンツで説明します。
POMとは何ですか?
POM (ポリオキシメチレン) は、アセタール、デルリン、ポリアセタール、またはポリホルムアルデヒドとしても知られるエンジニアリング熱可塑性材料です。優れた剛性に加え、低摩擦と寸法安定性を示す能力が認められています。耐薬品性、耐摩耗性に優れ、剛性に優れているため優れた結果が得られます。均一な分子構造と結晶性により優れた物理的・機械的特性を備えており、「メタルプラスチック」「スーパースチール」などの愛称で親しまれています。
POM プラスチックは、優れた着色性や総合的な特性など、幅広い品質を示します。高い弾性率、優れた剛性と硬度、優れた引張強度と曲げ強度、さらにはクリープや疲労に対する顕著な耐性で知られています。摩擦係数が低く耐摩耗性に優れ、耐薬品性にも優れた素材です。 POM は寸法安定性に優れ、吸水性が低いため、精密機械加工部品や複雑な形状に特に適しています。
それにもかかわらず、POM は不安定であり、高温または酸性条件にさらされると劣化する可能性があります。その分子構造には多量の酸素が含まれているため、難燃性を高めることが困難です。この材料の連続動作温度範囲も約 -40°C ～ 120°C です。
POM プラスチックには、アセタール ホモポリマー (POM-H) とアセタール コポリマー (POM-C) の 2 つの主な形態があります。 POM-H は優れた硬度と剛性で知られていますが、POM-H の融点 (172 ～ 184 ℃) は POM-C (160 ～ 175 ℃) の融点を約 10 ℃上回っています。 POM プラスチックの密度は 1.410 ～ 1.420 g/cm3 の範囲で、結晶化度は 75 ～ 85% です。標準バージョンよりも融点が高い、変性 POM バリアントも利用できます。
POM CNC 加工の長所と短所
このパートでは、CNC 加工用の POM/デルリン/アセタール プラスチックの特性と、その利点と欠点について説明します。
CNC POM加工のメリット
POM/デルリンは高性能の結晶性プラスチックであり、一部の用途では金属の代替品として使用できます。 POM の主な利点は次のとおりです。
1. 熱と電気の絶縁
POMは優れた断熱性と強力な機械的特性を備えているため、電子部品に非常に適した材料です。かなりの電気的ストレスに耐える能力があり、理想的な高電圧絶縁体と言えます。吸湿性が低いため、電子部品を湿気から守るための優れた選択肢となります。
2. 機械的強度
POM は、7000 ～ 9000 psi の引張強度範囲に加え、顕著な硬度と靭性を示します。さらに、その密度は金属よりも低いため、高圧状況に対する弾力性が必要な軽量部品を製造するための代替品となります。
3. 耐疲労性
POMは-40℃～80℃の温度範囲で優れた耐久性を発揮し、 疲労に強い。さらに、その耐疲労性は、水、化学薬品、溶剤にさらされてもほとんど影響を受けません。これらの顕著な特性により、POM は繰り返しの衝撃や応力にさらされる部品の設計に最適な素材となります。
4. 耐衝撃性
POM は、突然の衝撃にもたわまずに耐えられる驚異的な靭性を備えています。さらに、特殊処理を施すことで耐衝撃性をさらに高めることができます。
5. 寸法安定性
寸法安定性は、温度や圧力などの加工条件にさらされても元の形状を維持する材料の能力を評価するために使用されるパラメータです。 POM は機械加工中の変形に強いため、精密な公差を実現するのに優れた材料です。
6. 摩擦係数
機械システムでは、動作中のコンポーネント間の摩擦を最小限に抑えるために潤滑が必要です。ただし、POM コンポーネントは、その本来の滑りやすい性質により、潤滑なしでもスムーズに動作します。この特性は、食品加工機械など、外部潤滑が製品汚染につながる可能性があるシステムを設計する際に非常に有益であることがわかります。
7. 耐久性
POM プラスチックは、その卓越した引張強度と耐久性により、高応力用途に適しており、その強度と弾性により、アルミニウムや鋼合金の代替品として頻繁に使用されています。
8. 吸湿性
POM は最小限の吸湿特性を示し、最も湿った条件や用途、つまり水中でさえも構造の完全性を維持できます。
9. 耐クリープ性
POM はその並外れた靭性により、変形することなく大きな圧力に耐えることができます。そのため、高い耐久性と耐久性が要求される部品の設計において、さまざまな産業で選ばれる材料です。 耐クリープ性.
CNC POM加工のデメリット
CNC 機械加工部品を製造するための他のほとんどのプラスチックよりも高い機械加工性にもかかわらず、CNC POM 機械加工にはいくつかの欠点もあります。
1. 低密着性
POM は耐薬品性があるため、接着剤はうまく機能せず、接着が困難になります。
2. 可燃性
POMには自己消火性がないため、酸素がなくなるまで燃え続けます。
3. 熱に弱い
POM を高温で CNC 加工する場合、変形する危険性があります。
POMのCNC加工の課題とコツ
CNC 加工中に直面する主な問題は、材料の変形と亀裂です。これらの問題により、CNC 加工中の直接的な亀裂と、内部応力によって引き起こされる隠れた亀裂という 2 種類の破壊が発生します。後者はゆっくりと忍び寄ってきて重大な損傷を引き起こし、合併症を引き起こす可能性があります。
上記の問題を解決する前に、材料の選定と試作についての議論が不可欠です。高品質の素材を使用すると、大きな変形を避けることができます。したがって、CNC 加工には改質 POM 材料を優先することが重要です。 POM 材料にはさまざまな品質があり、不純物、ピット、亀裂のような構造により、バッチ間で変形の度合いが不安定になることがよくあります。
POM素材の種類に関わらず、CNC加工前には必ず試作を行ってください。また、同一材料の異なるロットを使用する場合にも試作が必要となります。
工作機械
POMは硬度が低く、切削抵抗が小さいため、鋭利な刃先を備え、切削熱を低減できる一般的なハイス工具や超硬工具での加工が可能です。 PCD 旋削工具も CNC 旋削のオプションとして使用できます。
POM処理
選択した POM 材料の品質が劣っている場合、または高次元の POM 材料がある場合 許容範囲 必要に応じて、内部応力を緩和するために粗加工後に焼鈍を行うことをお勧めします。この方法により、仕上げプロセス中の変形を効果的に最小限に抑えることができます。
POM 材料の種類や製造元によってばらつきがあるため、以下に示すプロセス パラメーターは参照のみを目的としています。
粗加工の後、POM は高温の油でのオイルバス焼きなましまたはオーブンでのエアバス焼きなましのいずれかを受けます。アニーリング温度は、製品の熱変形温度より約 10 ～ 20 ℃ (140 ～ 150 ℃) 低く調整することが重要です。オイルバスアニーリングのアニーリング時間は、肉厚 5 mm ごとに 40 ～ 60 分増加しますが、エアバスアニーリングの場合、時間は壁厚 5 mm ごとに 20 ～ 30 分増加します。アニーリングが完了したら、POM を室温まで自然冷却します。
「アース法」と呼ばれる代替のアニーリング技術では、CNC 部品を 100°C の温度でアニーリングします。粗加工が完了したら、周囲温度が 80°C 未満のときに部品を沸騰したお湯に 5 ～ 6 時間浸し、室温 (できれば一定温度) まで自然冷却させます。あるいは、自然時効法を使用してアニーリングに十分な時間を与えることもできます。
POM CNC 加工における変形の解決策
変形の一貫性を高め、公差を小さい範囲内に維持するには、CNC 加工を実行するときにワークピースのブランクの標準的で一貫したサイズを確保する必要があります。
1. クランプ形状を変更する
POM 材料はクランプされると変形しますが、解放すると元の状態に戻ります。ワークピースの接触面を増やすには、ベンチバイスのクッションや接着剤を使用してワークピースを固定するなど、クランプ方法を変更することで実現できます。大きなプレートの場合は、真空吸盤を使用して所定の位置に固定する前に、プレートが平らであることを確認してください。最初に片面を接着剤で固定し、次に荒加工用に掃き掃除や吸盤を使用して滑らかな表面を固定することをお勧めします。一部の業界では、固定用に冷凍吸盤も使用されています。
2. 切削熱を下げる
POM素材は熱に非常に弱く、加工時の冷却不足により変形しやすくなります。切断中の発熱を最小限に抑えるために、鋭利な工具を使用する必要があります。さらに、切削量を減らし、複数の切削を実行し、冷却液の使用量を増やすと、過熱を防ぎ、切削プロセス中に発生する熱を迅速に放散することができます。
3. 複数のサイクルを実行する
POM素材は優れた弾性を示します。切削工具と接触すると、材料が内側に変形する可能性があり、その結果、工具が離れるときに切削およびプレスされた部分が変形します。したがって、実際の切削効果に基づいて複数の工具補正調整を行うことが重要です。切断タスクを複数のサイクルに分割し、各パスでの切断量を減らすことにより、加工中に材料の弾性によって引き起こされる寸法変形を最小限に抑えることができます。
4. 内部応力を相殺する
エンジニアリングプラスチックは金属に比べて熱膨張係数が大きいため、加工代を大きくとると内部応力がなくなり変形する場合があります。これを防ぐには、前述したように材料を正しく選択して加工することが重要です。大幅な材料除去が必要な場合は、より厚い材料を使用し、マージンを制御し、対称的な処理方法を採用することをお勧めします。さらに、部品の設計自体が、加工中に発生する応力や変形を軽減するのに合理的であることを検証することが重要です。
完成品の搬送・保管時は、変形を防ぐため温度管理を最優先にしてください。可能であれば、一定の温度を維持することをお勧めします。さらに、傷や損傷を防ぐために、部品の表面を適切に保護する必要があります。
なぜ CNC 加工で POM 割れが発生するのでしょうか?
前述の変形の程度は亀裂の発生に大きく寄与しますが、それだけが原因ではありません。以下の要因も、動作中に POM 材料に亀裂を引き起こす可能性があります。
- CNC 加工中に大量の材料が除去されると、POM プラスチックに亀裂が生じる可能性があります。
- 大きなドリルビットを直接使用して穴を開けると、過剰な切削力が発生し、POM 材料が圧迫されて亀裂が生じる可能性があります。
- CNC 加工中に深い穴を掘削する際の切りくずの除去が不十分であると、破片を除去するためにドリルビットを繰り返し後退させないと、押し出し亀裂が発生する可能性があります。
- 亀裂は、穴あけ時の冷却不足によって発生し、切削熱と切削力の上昇につながる可能性があります。
- 送り速度が高いと、POM 材料に内部応力が生じ、亀裂が発生する可能性があります。
- 摩耗したドリルビットを適時に修理しないと、ドリルが硬化し、POM の穴あけ中に亀裂が発生する可能性があります。
POM 加工プロセスに関する考慮事項
CNC フライス加工とねじ切り加工
さまざまなツールを使用することを除けば、CNC フライス加工とねじ切りに関する考慮事項は一般的に似ています。これらのプロセスでの問題を防ぐには、クランプ中の変形を回避し、鋭利な工具を使用し、小さな送り速度を設定し、適切な冷却を確保することが重要です。
CNC旋
CNC 加工中の溶解や摩耗を防ぐために、冷却が必要です。クーラントを使用する前に、固体潤滑または圧縮空冷を優先することをお勧めします。さらに、高い回転速度や過剰な送り量や噛み合いは避けてください。刃先が鋭利である限り、工具のすくい角と後角がわずかに大きくても許容されます。ハイス鋼 旋削工具 すくい角は約25°～40°、後角は約10°～20°のものが一般的です。チャックのクランプ力を最小限に抑えることをお勧めします。
穴あけ
大きなもので直接穴あけすることは避けてください。 ドリルビット代わりに、小さな穴から始めて、その後低速でリーミングします。ドリルビットは鋭利に保つ必要があり、後続のドリルビットのパラメータは次のように考慮する必要があります: 頂角 60°～90°、ねじれ角 10°～20°、すくい角 0°、バックアングル 10 °~15°。さらに、送り方向の力を制限し、穴あけ中の冷却と切りくずの除去を容易にするために工具を速やかに後退させる必要があります (深さ 5 ～ 6 mm)。貫通穴をあける場合は、ドリルビットが材料を軸方向に押すのを防ぐために、送り速度を下げてください。
結論
要約すると、POM またはデルリンは、機械部品や工業製品を製造するための CNC 加工に使用される優れたプラスチック材料です。 POMは加工が容易ですが、加工中に変形しやすい性質があります。ただし、適切な冷却、工具の摩耗の軽減、鋭利な工具の確保など、推奨される加工プロセスを利用することで、このような変形やその他の関連問題を最小限に抑えることができます。
POM CNC 機械加工メーカー – Runsom Precision
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