Сверление оргстекла: особенности процесса и необходимый материал

Одним из несомненных достоинств оргстекла является его податливость и стойкость к механической обработке. Материал можно нарезать, полировать, фрезеровать без всякой опаски: появление микротрещин и сколов почти исключено. Сверление – процедура более сложная, так как сопровождается повышением температуры материала.

Сверление оргстекла — описание

Оргстекло любого вида – ПВХ, акриловое, относится к термопластичным пластмассам. При повышении температуры, причем в небольших пределах – до 150–160 С, материал начинает плавиться и деформироваться. Эта особенность и представляет собой самое большое затруднение при работе сверлом.

Существует несколько правил для получения необходимого результата:

• Охлаждение – при слишком низкой скорости подачи, вращения или недостаточной остроте сверла материал перегревается и плавится. Расплавленные волокна наворачиваются на инструмент, при этом повреждается не только пластик, но и сверло. И если обломки его остаются в глубине отверстия, то извлечь их оказывается крайне сложно. Чтобы этого избежать, сверло периодически вынимают и охлаждают в воде. Лист материала при толщине более 5 мм покрывают эмульсией или маслом для сверления, подходящим для пластика.
• Пыль и стружка – если не удалять с поверхности изделия стружку, она попадает в отверстие, где плавится быстрее, чем лист, так как создает дополнительное трение. В результате материал деформируется, а отверстие получается неровным, со рваными острыми краями.
• Удержание – деталь, особенно небольшую, обязательно закрепляют к рабочему столу. Оргстекло легкое, и при сверлении небольших изделий велика опасность того, что деталь начнет вращаться вместе с инструментом, особенно если произошло частичное расплавление.
• Подложка – деревянный щит, фанера, лист резины. Оргстекло нельзя сверлить насквозь без подложки: при проходе сквозь материал сверло срывает. В итоге на нижней стороне листа образуются трещины, а в худшем случае – при высокой скорости сверления, возникает угроза травмирования.
• Цвет отверстия – сверление вызывает частичную деформацию пластика, поэтому края отверстия становятся молочными. Если этот дефект недопустим, то края проглаживают раскаленным докрасна металлическим стержнем.

Инструменты для сверления?

Применяются сверла по металлу и перки для дерева. Для отверстия листа толщиной в 4–5 мм используется стандартный инструмент из быстрорежущей стали. Для отверстий больших диаметров или при работе с материалами большой толщины применяются инструменты из закаленной стали или карбида.

Важным фактором при подборе сверла является угол заточки. При недостаточной остроте сверло будет создавать слишком сильное трение: материал начнет плавиться и наворачиваться на острие. При слишком остром угле заточки сверло втягивается внутрь листа: материал раскалывается или образует микротрещины внутри изделия.

К обязательным параметрам относятся:

• величина заднего угла заточки – 0–4 градуса. В этом случае инструмент не срезает края, а скоблит, что предотвращает появление сколов на пластике;
• передний угол должен быть не менее 3 и не более 8 градусов;
• угол подъема винтовой линии составляет от 12 до 16 градусов – так формируются условия для получения непрерывной сливной стружки, которая не забивает отверстия.

Угол заострения на конце сверла подбирается по толщине листа:

• для тонкого пластика подходят сверла с углом в 55–60 градусов – так легче избежать выкрашивания;
• для толстых листов – более 5 мм, используется инструмент с углом от 60 до 90 градусов.

Методы обработки

Сверление производится одним способом вне зависимости от применяемого инструмента или характеристики оргстекла: сверло вводится в материал на отмеченном участке и под некоторым давлением погружается в лист.

• В тонком листе высверлить отверстие можно за один проход.
• Работая с толстым материалом, выполнять эту операцию нужно в несколько приемов: велика опасность перегрева и заплавления отверстий. К тому же необходимо постоянно удалять стружку и пыль.
• Если целью высверливания является создание композиций из матовых белых и цветных пятен, то предпочтительнее зубоврачебные буры. Здесь важен не размер отверстия, а только появление цвета.
• Для формирования неглубоких отверстий сверло не применяется вовсе. Отверстие получают прожиганием материала раскаленным металлическим штырем. Используется только нержавеющая сталь – обычная оставляет следы на краях.

Чтобы получить отверстие с гладкими краями, необходимо добиться правильного сочетания скорости подачи листа и скорости вращения сверла. При чрезмерно высокой скорости образуется неравномерная стружка и, как следствие, рваные острые края. При слишком низкой оргстекло оплавляется и деформируется.

Сверло подводится медленно, на небольших оборотах. Когда режущие кромки полностью входят в отверстие, скорость подачи увеличивается. Ближе к концу операции скорость вновь уменьшают. Это позволяет избежать различных сколов и трещин в оргстекле. Если этого не сделать, то можно попросту испортить заготовку.

Оптимальными считаются такие параметры:

• скорость подачи инструмента – 0,1–0,5 мм /об;
• скорость обработки – 10–60 м/мин.

Для сверления характерны невысокие скорости вращения. Исключение составляют лишь фрезерное сверло: здесь число оборотов может достигать более 1000 за мин.

Правильное сверло

При сверлении оргстекла могут применяться следующие виды инструмента:

• Ступенчатое сверло – наличествует одна режущая кромка, каждая ступень сверла снимает фаску. С его помощью получают цилиндрическое ровное отверстие.
• Коническое – используют для формирования отверстий конической формы. Форма сверла позволяет избежать растрескивания на задней стороне листа.
• Зенкер – применяют для получения наклонных отверстий и удаления грата на уже высверленных.
• Фрезерное – больше всего подходит для получения отверстий большой глубины.
• Комбинированное – многогранный зенкер, позволяющий с одинаковым успехом удалять грат, снимать фаску, рассверливать отверстия и так далее.

Оборудование

Сверление производится как ручным инструментом, так и автоматическим.

• Дрель – обычная ручной переносной вариант, применяется как индивидуально, так и в небольших мастерских. Здесь важно обеспечить неподвижное удержание материала. Используются для этого либо рабочие столы с зажимами, либо обычные тиски.
• Вертикально-сверлильные станки – лист материала закрепляется на рабочем столе с регулируемой высотой, сверла – в шпиндельной головке, перемещающейся по оси. Обработка производится при передвижении детали относительно сверла.

Станок для настольного сверления оргстекла

Различают следующие виды станков:

• настольные – рассчитаны на небольшой объема материала и чаще используются в мастерских;
• вертикальные одношпиндельные – здесь рабочий стол может поворачиваться вокруг колонны со шпиндельной головкой, что упрощает обработку;
• многошпиндельные;
• редукторные – предназначены для получения отверстий большого диаметра;
• глубокого сверления.

Оборудование выпускается как с числовым программным управлением, так и автоматическим.

Заключение

Сверление оргстекла – достаточно простая задача, но требует большой аккуратности. Материал нестоек к действию температур, поэтому при сверлении как ручным способом, так и с помощью станка, проблему охлаждения и удаления стружки нужно решить в первую очередь.

Видео сверления оргстекла на станке: