Guida alla foratura della lastra acrilica

Attrezzature di perforazione

Per le operazioni di foratura su lastre acriliche, è adatta qualsiasi attrezzatura motorizzata disponibile in commercio-. Ciò include, a titolo esemplificativo, trapani manuali portatili, trapani a colonna, torni, unità di foratura multimandrino automatizzate-, router CNC e centri di lavoro.

Requisiti delle punte da trapano

Il mercato offre diverse punte da trapano specificatamente progettate per le materie plastiche. Queste punte sono generalmente realizzate in acciaio ad alta-rapidità (HSS), leghe di cobalto, HSS con punta in carburo-o carburo integrale. Inoltre, le punte elicoidali standard HSS-per la lavorazione dei metalli possono essere utilizzate per materiali acrilici con le opportune modifiche.

Le punte da trapano standard per la lavorazione del metallo- sono progettate per tagliare attivamente il metallo con un avanzamento aggressivo. Se utilizzate su materiali acrilici senza alcuna modifica, queste punte causeranno scheggiature, intagli e altri danni al foglio. Pertanto, queste punte devono essere riaffilate per lavorare la plastica in modo "raschiante" anziché "taglio netto", impedendo così che il materiale venga perforato.

Quando si adattano le punte elicoidali standard per metalli alla lavorazione della plastica, è necessario considerare tre aspetti principali:

Angolo del punto

L'angolo di punta delle punte da trapano standard varia tipicamente da 118 gradi a 130 gradi. L'angolo della punta deve essere rettificato da 60 gradi a 90 gradi. Ciò aiuta la punta del trapano a entrare e uscire agevolmente dalla lastra acrilica, prevenendo così la scheggiatura dei bordi. Angoli di punta più grandi (ad esempio, superiori a 90 gradi) in genere causano crepe ed esplosioni-quando la punta del trapano esce dalla lamiera.

Per la maggior parte delle operazioni di foratura di lastre acriliche, si consiglia una punta da trapano con angolo di 90 gradi. Un angolo di punta di 90 gradi produce trucioli più piccoli che sono più facili da evacuare, contribuendo a ridurre la fusione del materiale e a migliorare la qualità del foro. Particolare attenzione è richiesta durante l'entrata e l'uscita. Vengono comunemente utilizzate anche punte da trapano con un angolo di punta di 60 gradi, in particolare per fori con diametro di 1/2 pollice e superiore.

Angolo di inclinazione

Il tagliente deve essere rettificato in modo piatto per mantenere un angolo di spoglia compreso tra 0 gradi e 4 gradi. Il tagliente modificato in questo modo "raschierà" l'acrilico invece di "scalpellarlo".

Angolo di spoglia/rilievo posteriore

La superficie dietro il tagliente deve essere rettificata per fornire un angolo di spoglia compreso tra 12 e 15 gradi. Questo gioco posteriore riduce l'area di contatto tra metallo e plastica, riducendo così l'accumulo di calore. Questa modifica è in genere standard sulle punte elicoidali-di alta qualità.

Angolo dell'elica

L'angolo dell'elica di una punta da trapano è l'angolo tra il tagliente e una linea verticale lungo la linea centrale della punta da trapano. Le punte con angoli d'elica moderati facilitano l'evacuazione del truciolo e sono quindi consigliate per la foratura della plastica. Un angolo dell'elica troppo piccolo impedirà l'evacuazione del truciolo e aumenterà il rischio di fusione. Un angolo dell'elica troppo grande può causare crepe sui bordi del foro. L'angolo dell'elica generalmente consigliato è compreso tra 15 e 30 gradi.

La geometria della punta è fondamentale per la qualità del foro perché influisce direttamente sulla dimensione del truciolo e sull'efficienza di evacuazione del truciolo. Le punte da trapano di diametro maggiore e le punte da trapano 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 di grandi dimensioni possono essere evacuati facilmente. All'aumentare della profondità del foro (cioè H > D), l'evacuazione di trucioli di grandi dimensioni diventa difficile a causa dello spazio molto ridotto tra la punta e la parete del foro. Aumentando l’angolo della punta della punta è possibile ridurre la dimensione del truciolo, facilitandone così l’evacuazione. Tuttavia, come menzionato in precedenza, se l'angolo della punta è troppo grande (maggiore di 90 gradi), la punta del trapano potrebbe causare scoppio-e scheggiature quando fuoriesce dall'acrilico.

Specifiche operative

Quando si eseguono operazioni di perforazione, assicurarsi di seguire le raccomandazioni di sicurezza dei produttori di attrezzature e materiali.

Generazione e controllo del calore

Durante la foratura di lastre acriliche, a causa dello spazio estremamente ridotto tra la punta e la parete del foro, oltre alla difficile evacuazione dei trucioli, viene generata una grande quantità di calore. Inoltre, la conduttività termica relativamente bassa dell'acrilico e l'elevato coefficiente di dilatazione termica provocano l'espansione del materiale, esacerbando ulteriormente l'attrito. Se non controllati, questi fattori possono portare alla fusione e all'adesione del materiale, compromettendo la qualità del foro. Pertanto, è fondamentale ridurre al minimo il calore generato e rimuovere rapidamente i trucioli.

Fissaggio del pezzo

Il pezzo deve essere saldamente fissato al piano di lavoro. La soluzione migliore consiste nell'utilizzare un altro pezzo di acrilico, un altro foglio termoplastico o un pannello di fibra a media-densità (MDF) come supporto della piastra di supporto, consentendo alla punta del trapano di continuare a perforare il materiale solido mentre penetra nella superficie inferiore. Ciò previene efficacemente la scheggiatura della superficie inferiore.

Controllo della velocità di avanzamento

Quando si inizia il movimento di perforazione, è necessario utilizzare una velocità di avanzamento inferiore per consentire alla punta del trapano di entrare agevolmente nel materiale; quando la punta del trapano sta per uscire dalla superficie inferiore, è necessario ridurre anche la velocità di avanzamento per evitare scheggiature del bordo.

Condizioni di perforazione consigliate

Le condizioni di foratura adeguate sono una combinazione di velocità del mandrino (RPM) e velocità di avanzamento (IPM). Per determinare queste condizioni vengono in genere utilizzati i due parametri seguenti:

SFM (piedi di superficie al minuto): La velocità con cui il tagliente della punta colpisce il materiale.

IPR (pollici per rivoluzione): La quantità di materiale rimosso per giro della punta, noto anche come carico del truciolo.

Sebbene SFM e IPR non possano essere impostati direttamente sulle apparecchiature di perforazione manuale, possono essere utilizzati per determinare la velocità del mandrino (RPM, giri al minuto) e la velocità di avanzamento (IPM, pollici al minuto). Se sono stati determinati i valori SFM e IPR ottimali, è possibile utilizzare le seguenti formule per determinare le impostazioni dell'apparecchiatura:

Per la perforazione dell'acrilico, i valori SFM e IPR consigliati sono riportati nella tabella seguente:

Come mostrato nella tabella sopra, le punte da trapano di diametro maggiore richiedono un SFM inferiore. Questo per garantire operazioni di perforazione fluide e-prive di vibrazioni, poiché le punte di trapano di grandi dimensioni afferrano più facilmente il materiale. Pertanto, la velocità di avanzamento deve essere generalmente ridotta per evitare scheggiature dei bordi, mentre la velocità del mandrino deve essere ridotta per evitare la fusione del materiale.

Per i casi in cui H > D, è necessario utilizzare la "perforazione a punta"-ovvero, forare segmenti e ritirare periodicamente la punta dal materiale per eliminare i trucioli.

Perforazione manuale

Le operazioni di foratura manuale dovrebbero utilizzare velocità e velocità di avanzamento inferiori rispetto alla foratura automatizzata o CNC. Considerando il diametro della punta, lo spessore del materiale e la capacità di raffreddamento, la perforazione di fori profondi dovrebbe utilizzare la perforazione a penetrazione per ridurre la fusione. Poiché la perforazione manuale rende difficile il controllo preciso della velocità di avanzamento, dopo aver determinato il numero di giri corretto, la finitura superficiale del foro può essere utilizzata come guida per la velocità di avanzamento. Se il materiale si scheggia, la velocità di avanzamento è troppo elevata e deve essere ridotta. Se il materiale si scioglie, la velocità di avanzamento è troppo lenta (causando calore da attrito) o il numero di giri è troppo alto ed è necessario apportare modifiche.

Diagnostica della formazione di trucioli

La forma dei trucioli prodotti durante la perforazione può servire da riferimento per valutare le condizioni di perforazione:

Condizioni ottimali: La superficie del foro è liscia, i trucioli appaiono come nastri lisci e continui.

Velocità di avanzamento troppo alta o giri/min troppo bassi: I trucioli sono polverosi e discontinui, il taglio non è uniforme.

Velocità di avanzamento troppo bassa o giri/min troppo alti: I trucioli sono fusi e raggruppati, le pareti dei fori mostrano segni di fusione.

Utilizzo del liquido refrigerante

Quando le condizioni lo consentono, è necessario utilizzare aria o liquido refrigerante quando possibile. Il refrigerante può ridurre efficacemente il calore generato, migliorando così la qualità del foro. A specifiche profondità e dimensioni del foro, il refrigerante è un mezzo necessario per prevenire la fusione.

Regola generale: When hole depth (H) exceeds drill bit diameter (D) (e.g., when D=0.250", coolant should be used if H>0,250"), o quando il diametro del foro è maggiore o uguale a 1/2 pollice (D maggiore o uguale a 1/2"), è necessario utilizzare refrigerante.

Scelta: Le pistole ad aria fredda forniscono un buon effetto di raffreddamento e sono più pulite da usare. Tuttavia, i refrigeranti liquidi forniscono un raffreddamento più forte perché il liquido può fluire lungo la punta fino alla profondità del foro, con conseguente migliore finitura del foro. È possibile utilizzare acqua, cherosene, olio minerale o altri solventi compatibili.

Sbavatura e svasatura

Per i fori che possono sopportare le forze di viti o bulloni, è necessario utilizzare uno strumento svasatore per la sbavatura. Gli svasatori a scanalatura zero- sono molto adatti per operazioni di svasatura e sbavatura su lastre acriliche. Se non è disponibile uno strumento svasatore, è possibile utilizzare una punta da trapano più grande del diametro del foro per sbavare i bordi grezzi sul lato di uscita del foro (il lato in cui la punta esce dalla lamiera).

Applicazioni Speciali e Fori Grandi

Perforazione del circuito

La perforazione dei circuiti stampati è un caso speciale, poiché utilizza macchine automatizzate per praticare migliaia di minuscoli fori a velocità estremamente elevate. Ciò richiede punte da trapano appositamente progettate. È possibile fare riferimento alle velocità di avanzamento e al numero di giri consigliati dalle tabelle pertinenti.

Esecuzione di fori di grande diametro

Per praticare fori con diametro superiore a 25,4 mm (1 pollice) nelle lastre acriliche, è possibile utilizzare una taglierina circolare. Anche lo strumento deve essere modificato per adattarsi alle caratteristiche del materiale acrilico: la punta da taglio deve lavorare l'acrilico in modo raschiante anziché scalpellante.

Per risultati di taglio ottimali, seguire questi consigli:

La taglierina circolare e l'utensile da taglio stesso devono essere fissati saldamente.

La lunghezza dell'estensione dell'utensile da taglio deve raggiungere solo la profondità di taglio richiesta.

La lastra acrilica deve essere adeguatamente supportata e fissata per evitare piegature o vibrazioni durante il taglio.

Il materiale deve essere posizionato il più vicino possibile all'utensile per ridurre la distanza di spostamento dell'utensile.

La velocità del mandrino consigliata è compresa tra 400 e 600 giri/min.

Una velocità di avanzamento lenta e costante è fondamentale per ottenere fori puliti e lisci.

Quando il foro è completo e il "tappo centrale" cade, è meglio spegnere il trapano a colonna senza rimuovere l'utensile per evitare che l'utensile causi scheggiature del foro durante il ritiro.

Si consiglia una piccola quantità di acqua nebulizzata per il raffreddamento per mantenere l'utensile e la plastica a bassa temperatura e fungere anche da lubrificante da taglio.

Nota: Le frese circolari devono essere utilizzate solo su trapani a colonna da banco e la lastra acrilica deve essere fissata saldamente al piano di lavoro della macchina. Il trapano a colonna fornisce una pressione uniforme e un posizionamento costante, fondamentali per eseguire in sicurezza fori di alta-qualità. Non tentare mai di utilizzare una taglierina circolare con un trapano a mano.

Operazioni di perforazione per installazione sul campo

Le sezioni precedenti riguardavano principalmente la produzione controllata e le applicazioni in officina. Tuttavia, a volte la perforazione deve essere eseguita sul campo (ad esempio in un cantiere edile), dove il controllo preciso della velocità e dell'avanzamento è limitato. In questi casi, possono essere utili le seguenti raccomandazioni sulle punte da trapano.

Di seguito vengono descritte diverse geometrie di punte da trapano che possono essere utilizzate con successo, sebbene la maggior parte di queste non possa produrre una finitura superficiale liscia sul diametro interno del foro. Queste punte da trapano devono inoltre rispettare i requisiti di supporto e raffreddamento della piastra di supporto precedentemente menzionati.

Punta a forcella (da 1-1/2" a 2"): Utilizzare design avanzati, come i tipi con punti di articolazione del bordo esterno, che aiutano con l'allineamento e garantiscono uno strappo fluido quando la punta del trapano esce dal materiale.

Punta Brad Point (da 1/8" a 1"): Questo design è simile a una punta elicoidale ma con una punta migliorata e un punto di articolazione simile a una punta a forcella. Ha un design a scanalatura elicoidale che aiuta a estrarre i trucioli, superiore alle punte a forcella generali.

Punta a gradino (da 1/8" a 1/2"): può essere utilizzato per lamiere fino a 3 mm (0,118 pollici) di spessore per ottenere diversi diametri di foro con una singola punta da trapano. L'utilizzo richiede il massimo supporto dietro la lastra per evitare rotture.

Seghe a tazza con punta pilota centrale (da 3/4" a 6"): Il raffreddamento è necessario durante il taglio per prevenire l'accumulo di tensioni all'interno della lamiera. Producono una scarsa finitura della superficie interna del foro. Adatto per fori di passaggio grezzi per installazioni HVAC, idrauliche o di cablaggio.

Distanza di foratura dalle linee guida del bordo della lamiera

Quando si eseguono i fori per il sostegno puntuale delle lamiere è necessario seguire due regole:

Dimensioni del diametro del foro: Il diametro del foro del bullone deve essere almeno 2 volte il diametro del bullone. Ciò fornisce uno spazio sufficiente per l'espansione termica e l'espansione/contrazione dell'umidità.

Distanza dal bordo: La distanza dal centro del foro al bordo della lamiera deve essere almeno 1,5 volte il diametro del foro.