Вступ: чому пластик на токарці поводиться «не як метал»

Якщо ви звикли точити сталь чи чавун, перший досвід з пластиком часто перетворюється на нервовий атракціон. Замість акуратної стружки отримуємо клоччя, яке намотується на деталь, різець гріється, край заготовки підплавляється, а втулка виходить із задирками.

Причина проста: більшість полімерів мають низьку теплопровідність і значно менший модуль пружності порівняно з металами. Тепло від різання не відводиться в заготовку, а залишається в зоні різу, пластик починає «плисти», стружка стелиться або тягнеться нитками. Через це стандартні «металеві» режими різання тут не працюють і навіть шкодять як якості поверхні, так і розмірам деталі.

Ще одна проблема – пружна деформація. Полімер при затисканні в патроні та при навантаженні різцем трохи прогинається, потім «відпружинює». У результаті замість точної посадки під підшипник чи вал отримуємо «то лізе, то клинить». Тому для шестерень та втулок з пластику потрібно думати не лише про матеріал, а й про інструмент, затиснення та охолодження.

Огляд матеріалів: що точиться легко, а з чим більше мороки

Найчастіше токарі мають справу з трьома популярними матеріалами: фторопласт, текстоліт та поліацеталь. На папері всі вони придатні для механічної обробки, але на практиці поведінка в патроні кардинально різна.

Фторопласт досить м’який, із дуже низьким коефіцієнтом тертя. Це плюс для втулок, які мають ковзати «як по маслу», але мінус для токарної обробки. Різець у м’якому матеріалі працює більше як ножем по сирій резині: стружка тягнеться, ріжуча кромка то «ріже», то мнеться, кромки деталей виходять зам’ятими. Тут потрібні дуже гострі різці й невелика подача, інакше отримуємо не шліфовану деталь, а зім’ятий «жувальний» ефект.

Текстоліт, навпаки, значно жорсткіший, але всередині – шарувата структура зі склотканиною або тканиною. У процесі точіння стружка виходить короткою, зате надзвичайно пильною. Стадія обробки текстоліту – це завжди хмара дрібного абразивного пилу, що забиває направляючі та «вбиває» ріжучу кромку. Для шестерень він непоганий з точки зору міцності, але працювати треба або в хорошій витяжці, або із захистом, і різці точити доведеться частіше.

Поліацеталь (POM, делрін) вважається одним із найкомфортніших у токарній обробці пластиків. Він жорсткий, тримає розмір, стружка ламається та відлітає без вічних «локшинок». Якість поверхні виходить майже як після обробки добре оброблюваної сталі. Проте у поліацеталя є мінус: ціна. Для одиничних шестерень або прецизійних втулок він ідеальний, але для серійного виготовлення деталей для буденної техніки бюджет часто «каже ні», тому майстри шукають золоту середину.

Золота середина: чому поліамід‑6 (ПА‑6) та капролон люблять токарі

У реальному цеху, де рахують і час, і гроші, найчастіше обирають поліамід‑6, відомий у нас як капролон. Він жорсткіший за фторопласт, менш крихкий, ніж деякі наповнені пластики, при цьому досить легко точиться, якщо дотримуватися елементарних правил щодо режимів різання та охолодження.

ПА‑6 добре переносить ударні навантаження, не боїться роботи у вузлах тертя й має пристойну зносостійкість. Саме тому шестерні й втулки з капролону часто ставлять у редуктори, приводні механізми, побутове й промислове обладнання, де потрібна одночасно міцність та тиха робота. При грамотній токарній обробці та правильному виборі посадок такі деталі спокійно служать роками.

Ключовий нюанс – тепловиділення. Поліамід не любить перегрівання: при надто великій швидкості обертання шпинделя та агресивній подачі край деталі може «попливти», з’являються хвилі та підплавлені зони. Токарю варто зменшити обороти порівняно з металом і не боятися працювати більшою подачею, щоб різець різав, а не тер. Також небажано довго «терти» одним і тим самим різцем у зоні проходу, краще зробити один‑два впевнені проходи з коректною глибиною різання.

Охолодження при обробці ПА‑6 потрібне, але в розумних межах. Суцільний «душ» емульсії не обов’язковий, достатньо періодично здувати стружку та не давати зоні різання перегріватися. У деяких випадках працюють і взагалі «на суху», особливо якщо різець гострий, а подача підібрана коректно. Зате тупий інструмент – гарантований шлях до перегріву, підплавів і вібрацій, тому заточка тут критична не менше, ніж при роботі з кольоровими металами.

Як форма заготовки економить час і нерви майстра

Для циліндричних деталей форма заготовки часто важливіша, ніж здається на перший погляд. Якщо починати з «квадрата» або плити, доводиться витрачати час на обточування під коло, тримати жорсткість при великому вильоті, ловити биття. Всі ці зайві операції не додають якості, зате спалюють години роботи та заточку інструменту.

Набагато зручніше від самого початку мати круглу заготовку. Для виготовлення втулок, роликів чи шестерень з поліаміду токарі часто обирають уже готові прутки. Наприклад, коли в описі матеріалу згадується капролон стержень, це означає, що ви отримуєте заготовку у вигляді суцільного циліндра, який відразу можна затиснути в патрон і працювати з потрібною довжиною.

Такий підхід дозволяє суттєво мінімізувати відходи: майстер просто відрізає необхідний шматок, виставляє припуск і проходить різцем по чистоті. Не треба витрачати час на чорнове обдирання граней, ловити осьовість «з квадрата» та боротися з вібраціями. У підсумку економиться і час, і ресурс різців, а деталь виходить стабільнішою за розмірами, оскільки заготовка від початку має правильну геометрію.

Крім того, круглий пруток легше зберігати, маркувати й планувати розкрій. Ви одразу бачите, які діаметри є в наявності, зможете прикинути, скільки втулок чи шестерень вийде з однієї довжини. Для майстра це просте, але дуже відчутне полегшення, коли мова йде про регулярне виготовлення однотипних деталей.

Порада майстра: різці, подача та затиснення

Обираючи інструмент для полімерів, критично важлива гостра ріжуча кромка. Будь‑яка мікросколка на різці одразу проявляється рисками, задирками й м’ятою поверхнею. Для ПА‑6, фторопласту й поліацеталю краще працюють різці з невеликим переднім кутом, добре відполірованою поверхнею стружколома і мінімальною шорсткістю на передній грані, щоб стружка не чіплялася.

Подачу варто підбирати так, щоб різець відчутно «знімав» шар, а не ковзав по поверхні. Надто мала подача перетворює процес у тертя, полімер гріється, край підплавляється. Надто велика – загрожує вібраціями та зривом стружки. Тому починають зазвичай із середніх значень, поступово коригуючи за звуком різання, виглядом стружки та станом поверхні після проходу.

Окремий момент – затиснення. Полімер легко деформується при сильному затисканні кулачками патрона. Варто використовувати м’які накладки або збільшену площу контакту, а також не перетягувати заготовку. Якщо точите довгу втулку, обов’язково підпирайте центром або люнетом, інакше прогин під різцем зіпсує геометрію, навіть якщо всі режими підібрані ідеально.

Чек‑лист: 5 типових помилок новачка при точінні полімерів

Щоб не вчитися лише на власних помилках, варто мати перед очима короткий перелік того, чого краще уникати з першого дня роботи з пластиками. Ці прорахунки зустрічаються навіть у досвідчених токарів, якщо вони рідко мають справу з полімерними деталями.

Ось п’ять найпоширеніших помилок:

  • Використання тупих або «металевих» різців без переточки під пластик, що дає зам’яті кромки, перегрів та хвилясту поверхню
  • Спроба точити на тих самих оборотах, що й сталь, без урахування низької теплопровідності пластиків, що призводить до плавлення краю та втрати розмірів
  • Затиск заготовки з надмірним зусиллям у стальних кулачках без накладок, через що деталь деформується в патроні й «овальність» зберігається після обробки
  • Ігнорування форми заготовки та робота з квадратами замість готових циліндричних прутків, що даремно збільшує витрати часу та інструменту
  • Відсутність контролю тепла й стружки: робота без продувки, без очищення зони різання, через що пластик перегрівається, а стружка намотується на деталь і заважає точній обробці

Якщо уникати цих п’яти помилок, правильно підібрати матеріал і не економити на заточці різців, токарна обробка полімерів перестає бути лотереєю. Фторопласт, текстоліт, поліацеталь та поліамід‑6 починають поводитися передбачувано, а шестерні та втулки виходять не гіршими, ніж із металу, при цьому працюють тихіше, легше та нерідко служать довше в умовах інтенсивного тертя.