Forare la lastra acrilica ACRYLITE®

Questo documento fornisce consigli per:

  • Attrezzatura per forare l’acrilico
  • Procedure
  • Risoluzione dei problemi
  • Fornitori di attrezzature

Attrezzatura per forare l’acrilico

Trapani

Per forare le lastre acriliche è accettabile qualsiasi attrezzatura disponibile in commercio, azionata da motore. Questo include trapani portatili, trapani a colonna, torni, unità di foratura automatica a più mandrini, router CNC e centri di lavoro.

Punte

Diversi produttori offrono punte progettate specialmente per la plastica. Le punte da trapano sono fatte di acciaio ad alta velocità (HSS), cobalto, HSS con punte in carburo o carburo solido. Le punte elicoidali in acciaio ad alta velocità per la lavorazione del metallo possono essere utilizzate con alcune modifiche.

Le punte standard per la lavorazione del metallo sono progettate per tagliare aggressivamente il metallo quando vengono inserite. Se usate sull’acrilico senza modifiche, queste punte si scheggiano e causano altri danni alla plastica. Queste punte da trapano devono essere riaffilate per raschiare la plastica invece di tagliare bruscamente il materiale e sgorbiarlo. Ci sono tre punti da considerare quando si modifica una punta elicoidale standard per la lavorazione dei metalli per la plastica:

1. Gli angoli di punta delle punte standard sono comunemente 118-130°. Questo angolo di punta deve essere rettificato a 60-90°. Questo permetterà alla punta di entrare ed uscire facilmente dall’acrilico senza scheggiarsi. I più grandi angoli di punta causano comunemente l’incrinamento e lo scoppio mentre la punta esce dallo strato. Per la maggior parte dei funzionamenti di perforazione dello strato di ACRYLITE®, le punte con un angolo di punta di 90° dovrebbero essere usate. Una punta con un angolo di punta di 90° genererà schegge più piccole che sono più facili da evacuare, riducendo la fusione e migliorando la qualità del foro. Bisogna fare attenzione ai punti di entrata e di uscita. In generale, si raccomandano punte con un angolo di punta di 90°. Si usano anche punte con angoli di punta di 60°, specialmente per i fori con diametri di 1/2″ e superiori. Vedi figura 1.

Figura 1

2. Il tagliente deve essere molato “piatto” con un angolo di spoglia di 0-4°. Questo tagliente raschia l’acrilico, non lo scava. Vedi Figura 2.

Figura 2

3. La superficie dietro il tagliente deve essere rettificata con un angolo di spoglia di 12-15°. Questo rilievo posteriore riduce il contatto metallo/plastica e l’accumulo di calore. Questa modifica è standard sulla maggior parte delle punte elicoidali di alta qualità. Vedi figura 3.

Figura 3

La geometria della punta influisce sulla qualità dei fori eseguiti poiché influisce sulla dimensione dei trucioli e sulla loro evacuazione. Punte di diametro maggiore e punte con angoli di punta più piccoli producono trucioli più grandi. Se la profondità del foro (H) è inferiore al diametro della punta (D), i trucioli grandi vengono espulsi facilmente. All’aumentare della profondità del foro, cioè H>D, i trucioli più grandi diventano più difficili da espellere a causa della stretta distanza tra la punta e le pareti del foro. L’aumento dell’angolo di punta della punta diminuisce la dimensione dei trucioli generati, facilitando l’espulsione dei trucioli. Tuttavia, come menzionato sopra, se l’angolo di punta è troppo grande, maggiore di 90°, lo scoppio e la scheggiatura possono essere un problema quando la punta esce dall’acrilico.

L’angolo di elica su una punta è l’angolo tra il tagliente e una linea verticale lungo il centro della punta. Le punte con un angolo d’elica moderato aiutano l’espulsione dei trucioli e sono raccomandate per la foratura della plastica. Piccoli angoli d’elica interferiscono con l’espulsione dei trucioli, aumentando la fusione. Angoli d’elica troppo grandi possono causare crepe intorno ai bordi del foro. Tipicamente si raccomanda un angolo d’elica di 15-30°. Vedi figura 4.

Figura 4

Procedure

Assicurarsi di seguire le raccomandazioni di sicurezza del produttore per le attrezzature e i materiali usati con la lastra ACRYLITE® .

Quando si fora la lastra ACRYLITE® , si genera calore a causa della stretta distanza tra la punta e le pareti del foro e a causa della difficoltà di espulsione dei trucioli. Come già detto, l’espulsione dei trucioli diventa più difficile man mano che il foro diventa più profondo. L’attrito tra la punta e il materiale aumenta anche a causa della conducibilità termica relativamente bassa dell’acrilico e dell’alto coefficiente di espansione termica, che fanno espandere il materiale. Questi fattori, se non vengono presi in considerazione, possono causare la fusione e la gomma del materiale, dando una qualità del foro non ottimale. È quindi essenziale ridurre il calore generato e rimuovere rapidamente i trucioli.

Il pezzo da lavorare dovrebbe essere tenuto saldamente o, preferibilmente, solidamente bloccato al tavolo di lavoro. È meglio sostenere il pezzo da forare con acrilico, altri fogli termoplastici o pannelli di fibra a media densità (MDF) in modo che la punta continui a penetrare nel materiale solido quando penetra la superficie inferiore. Questo eviterà la scheggiatura della superficie inferiore. Usare un avanzamento lento quando si inizia l’azione di foratura per permettere alla punta di entrare nel materiale e anche rallentare l’avanzamento quando la punta esce dalla superficie inferiore per prevenire la scheggiatura.

Condizioni di foratura consigliate

Le condizioni di foratura appropriate sono una combinazione di velocità di rotazione del mandrino (RPM) e di avanzamento (IPM). Due parametri sono solitamente impiegati per determinarli. Essi sono:

  • SFM (surface feet per minute) – la velocità alla quale il tagliente della punta colpisce il materiale.
  • IPR (inches per revolution) – la quantità di materiale IPR che viene rimosso per ogni giro della punta, indicato anche come carico di trucioli. L’SFM e l’IPR non possono essere impostati direttamente sull’attrezzatura di perforazione azionata manualmente. Tuttavia, i dati SFM e IPR possono essere usati per determinare le impostazioni corrette per la velocità di rotazione del mandrino in RPM (giri al minuto), e la velocità di avanzamento in IPM (pollici al minuto). Se l’SFM e l’IPR ottimali sono noti, allora le impostazioni possono essere determinate usando le seguenti equazioni:

RPM =3.82 x SFM/D

IPM=IPR x RPM

Per la foratura dell’acrilico i valori raccomandati per SFM e IPR sono dati nella tabella sottostante.

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Come indicato nei grafici e nella tabella sopra, sono necessari SFM più bassi per le punte più grandi. Questo per garantire una foratura fluida e senza vibrazioni, perché le punte grandi tenderanno ad afferrare maggiormente il materiale. Di conseguenza, l’avanzamento deve essere generalmente rallentato per evitare la scheggiatura e di conseguenza la velocità del mandrino deve essere ridotta per evitare la fusione.

Per H>D, dovrebbe essere utilizzata la foratura a becco, forando a incrementi e rimuovendo la punta dal materiale periodicamente per eliminare i trucioli.

Foratura manuale

Le operazioni di foratura manuale dovrebbero essere eseguite a velocità e avanzamenti più lenti della foratura automatica o CNC, tenendo conto del diametro della punta, dello spessore del materiale e della capacità di raffreddamento durante la foratura. Inoltre, la foratura a becco dovrebbe essere impiegata in fori più profondi per ridurre la fusione. È difficile controllare con precisione l’avanzamento nelle operazioni di foratura manuale. La finitura del foro può essere usata come guida per l’avanzamento appropriato una volta stabilito il corretto RPM. Se il materiale si scheggia, l’avanzamento è troppo veloce e deve essere diminuito. Se il materiale si fonde, l’avanzamento è troppo lento e deve essere aumentato.

Forma dei trucioli

La forma dei trucioli generati dalla foratura può servire come guida per le condizioni di foratura. Le condizioni ottimali risultano in fori dalla superficie liscia con trucioli lisci e continui. Se i trucioli sono friabili e il taglio è irregolare, l’avanzamento è troppo alto o il numero di giri è troppo basso. I trucioli che sono fusi e i fori che mostrano la fusione indicano che l’avanzamento è troppo basso o il numero di giri è troppo alto.

Raffreddanti

Si dovrebbero usare refrigeranti ad aria o liquidi quando possibile. I refrigeranti riducono il calore generato e quindi migliorano la qualità del foro. In certe profondità e dimensioni del foro, i refrigeranti sono necessari per prevenire la fusione. Come regola generale, i refrigeranti dovrebbero essere usati quando la profondità del foro (H) supera il diametro della punta (D) (es. per D=0.250″, un refrigerante dovrebbe essere usato per H>0.250″). I refrigeranti dovrebbero essere usati anche per fori maggiori o uguali a 1/2″ di diametro (D ≥1/2″).

Le pistole ad aria fredda forniscono un buon raffreddamento e sono solitamente più pulite da usare rispetto ai refrigeranti liquidi. Tuttavia, i refrigeranti liquidi forniscono un maggiore raffreddamento, in quanto il liquido può gocciolare lungo il foro mentre la punta attraversa il materiale, con conseguente migliore finitura del foro. Si possono usare acqua, cherosene, oli minerali e altri solventi compatibili.

Sbavatura e svasatura

I fori che possono essere soggetti a forze da viti o bulloni dovrebbero essere sbavati con uno svasatore. Gli svasatori a zero flute funzionano bene per la svasatura e la sbavatura dei fori nelle lastre acriliche. Se una svasatura non è disponibile, usare un trapano di diametro maggiore del foro e sbavare il bordo grezzo sul lato di uscita del foro (lato in cui il trapano ha attraversato la lastra).

Foratura di circuiti stampati

La foratura di circuiti stampati è un caso speciale in cui le macchine automatizzate praticano migliaia di piccoli fori ad alta velocità. Sono necessarie punte appositamente progettate. I consigli sull’avanzamento e sul numero di giri sono forniti nelle figure 8 e 9.

Figura 8

Figura 9

Fori grandi

Per praticare un foro nel foglio ACRYLITE® superiore a 1″ (25.4 mm), si può usare una fresa circolare. La punta della taglierina deve anche essere modificata per accomodare le proprietà materiali dell’acrilico. La punta deve raschiare l’acrilico, non scorticarlo. Per un taglio ottimale con le frese circolari considerare le seguenti raccomandazioni:

  • La fresa a mosca e l’utensile da taglio stesso devono essere fissati correttamente. L’utensile da taglio deve essere esteso solo abbastanza per raggiungere la profondità di taglio desiderata.
  • Lo strato di ACRYLITE® deve essere adeguatamente sostenuto e bloccato per evitare flessioni o vibrazioni durante l’operazione di taglio. Il materiale dovrebbe anche essere posizionato il più vicino possibile alla fresa volante per ridurre la distanza che la fresa deve percorrere.
  • Si raccomanda una velocità del mandrino tra 400-600 rpm.
  • Un avanzamento lento e costante è molto importante per ottenere un foro pulito e liscio. Quando il foro è stato completato e il “grezzo” si è liberato, spegnere il trapano senza rimuovere la fresa, è auspicabile al fine di evitare qualsiasi scheggiatura del foro durante l’uscita dell’utensile.
  • Una leggera nebulizzazione di acqua è anche raccomandata per mantenere la fresa e la plastica fresca, e anche per agire come lubrificante di taglio.
  • La fresa volante e lo stesso utensile da taglio devono essere fissati correttamente. L’utensile da taglio deve essere esteso solo abbastanza per raggiungere la profondità di taglio desiderata.
  • Il foglio di ACRYLITE® deve essere adeguatamente sostenuto e bloccato per evitare flessioni o vibrazioni durante l’operazione di taglio. Il materiale dovrebbe anche essere posizionato il più vicino possibile alla fresa volante per ridurre la distanza che la fresa deve percorrere.

Attenzione: Una fresa circolare dovrebbe essere usata solo in un trapano con la lastra acrilica saldamente fissata al tavolo della macchina. Il trapano a colonna fornisce la pressione uniforme e il posizionamento costante essenziali per una foratura sicura di qualità. Non tentare mai di usare una fresa circolare con un trapano elettrico manuale.

Fresatura – Installazioni in loco

Le sezioni precedenti hanno trattato la produzione controllata e le applicazioni in negozio. La comprensione di queste informazioni è inestimabile per molte esigenze di foratura. Inoltre ci sono momenti in cui i fori devono essere fatti, come in un cantiere, dove c’è un controllo limitato delle velocità e degli avanzamenti esatti che vengono usati. In queste situazioni, le seguenti raccomandazioni di punte possono essere utili.

Di seguito sono descritte diverse geometrie di punte che possono essere usate con successo, anche se la maggior parte non lascia il diametro interno del foro con una finitura liscia. Queste punte richiedono le stesse considerazioni per il supporto dietro la lamiera e per il raffreddamento come precedentemente esaminato per le punte a spirale.

Punta a vanga (1 Spade Bit (1-1/2″ a 2″) – utilizzare un design avanzato come la Irwin SPEEDBOR 2000® che ha speroni sui bordi esterni per aiutare l’allineamento e fornire una rottura liscia quando la punta esce dal materiale.

Brad Point Bit (1/8″ a 1″) – questo design è simile ad una punta a torsione con una punta modificata simile ad una punta a vanga con speroni. Ha un vantaggio rispetto a una punta a vanga perché ha un design a flauto elicoidale che tirerà fuori i trucioli.

Unibit® o Vari-Bit® Step Drill (da 1/8″ a 1/2″) – queste punte possono essere usate per fogli fino a 0,118″ (3 mm) di spessore per ottenere una varietà di diametri di foro con una sola punta. Richiedono il massimo supporto dietro la lamiera durante l’uso per prevenire la rottura.

Seghe per fori con arbocco centrale (da 3/4″ a 6″) – queste richiedono il raffreddamento durante il taglio per prevenire l’accumulo di stress nella lamiera. Lasciano una scarsa finitura sul foro interno. Sono utili per fori di passaggio grezzi per l’installazione di HVAC, impianti idraulici o cablaggi elettrici.

Linee guida per la distanza di foratura dal bordo della lamiera

Quando si praticano fori per sostenere la lamiera con fissaggio puntuale, ci sono due regole da applicare. Primo, il diametro del foro dovrebbe essere almeno 2 volte il diametro del bullone. Questo permette di avere uno spazio adeguato per l’espansione e la contrazione termica e dell’umidità. Secondo, la distanza dal centro del foro al bordo della lamiera dovrebbe essere almeno 1,5 volte il diametro del foro praticato. Si prega di vedere l’immagine a destra per un diagramma dettagliato.

Risoluzione dei problemi

Fornitori di attrezzature

I fornitori elencati di seguito offrono materiali e attrezzature testate e approvate da Roehm America LLC. Anche i distributori autorizzati di lastre ACRYLITE® possono offrire materiali e attrezzature.

Punte in plastica

Onsrud Cutter, Inc.
80 Liberty Drive
Libertyville, IL 60048
800-234-1560
Fax: 800-557-6720

Craftics, Inc.
2701 N. Pulaski Rd.
Chicago IL 60639
773-235-3307
Fax: 800-289-2020

American Tool Co.
92 Grant Street
Wilmington, OH 45177-0829
800-866-5740
Fax: 937-382-8199

Punte standard

Punte in acciaio ad alta velocità:
Negozio locale di ferramenta
Rivista dell’industria del legno

Punte in carburo solido

Controlla il “Thomas Register of
American Manufacturers” o le pagine gialle
. per il tuo fornitore locale di utensili

Svasatori ad elica zero

J & L Industrial Supply
31800 Industrial Road
Livonia, MI 48151
800-521-9520
Fax: 800-525-6817

Marchio Weldon
Venduto tramite J&L Industrial Supply

Frese a cerchio

General Tools Manufacturing Inc.
80 White Street
New York, NY 10013-3567
212-431-6100
Fax: 212-431-6499

Ralmike’s Tool-A-Rama
4405 S. Clinton Avenue
S. Plainfield, NJ 07080
800-462-4243
800-472-5645

Stanley Tools
Divisione di Stanley Works
1000 Stanley Drive
New Britain, CT 06053
860-225-5111 o
1-800-648-7654
Fax: 860-827-3895
www.stanleyworks.com

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