Cómo cortar PEEK ignífugo sin obstruir los filtros con CNC

PFT, Shenzhen

Abstracto

El corte de polieteretercetona (PEEK) ignífuga mediante mecanizado CNC a menudo provoca la obstrucción del filtro debido a la acumulación de partículas finas. Se desarrolló una estrategia de mecanizado para mitigar este problema optimizando los parámetros de corte, la geometría de la herramienta y los métodos de evacuación de virutas. Ensayos controlados compararon el fresado en seco tradicional con refrigerante a alta presión y extracción asistida por vacío. Los resultados indican que el refrigerante a alta presión combinado con una fresa de extremo de cuatro ranuras reduce significativamente la adhesión de partículas en las superficies del filtro. Los datos confirman que la obstrucción del filtro se reduce en un 63% manteniendo la integridad de la superficie y la tolerancia dimensional. Este enfoque ofrece una solución replicable para el mecanizado CNC de PEEK ignífuga en la producción industrial.

1 Introducción

El PEEK ignífugo se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, dispositivos médicos y equipos semiconductores debido a su excelente estabilidad mecánica y resistencia a la llama. Sin embargo, su mecanizado presenta un desafío recurrente: los filtros en los sistemas de refrigerante o vacío se obstruyen rápidamente debido a la generación de micropartículas. Esto aumenta el tiempo de inactividad, los costos de mantenimiento y los riesgos de sobrecalentamiento. Estudios anteriores han informado sobre dificultades generales en el mecanizado de PEEK, pero pocos han abordado el problema específico de la obstrucción del filtro durante el corte CNC. El presente trabajo se centra en métodos reproducibles para minimizar la obstrucción manteniendo la eficiencia del mecanizado.

2 Método de Investigación

2.1 Diseño Experimental

Se realizó un estudio comparativo utilizando tres configuraciones de mecanizado:

• Fresado en seco con una fresa de extremo de carburo estándar.

• Fresado con refrigerante por inundación con una presión de 8 bar.

• Fresado con refrigerante a alta presión (16 bar) con extracción asistida por vacío.

2.2 Recopilación de Datos

Se realizaron ensayos de mecanizado en un centro de fresado CNC de 3 ejes (DMG Mori CMX 1100 V). Se cortaron placas de PEEK ignífugo (30 × 20 × 10 mm) utilizando velocidades de avance de 200 a 600 mm/min y velocidades de husillo de 4.000 a 10.000 rpm. La obstrucción del filtro se controló midiendo la resistencia al flujo del refrigerante y la acumulación de partículas cada 10 minutos.

2.3 Herramientas y Parámetros

Se probaron herramientas de carburo con geometrías de dos y cuatro ranuras. Se registraron el desgaste de la herramienta, la distribución del tamaño de las virutas y la rugosidad de la superficie (Ra). Los experimentos se repitieron tres veces para asegurar la reproducibilidad.

3 Resultados y Análisis

3.1 Rendimiento de Obstrucción del Filtro

Como se muestra en la Tabla 1, el fresado en seco resultó en una obstrucción rápida, con filtros que requerían limpieza después de 40 minutos. El refrigerante por inundación retrasó la obstrucción, pero no impidió la acumulación. El refrigerante a alta presión con extracción asistida por vacío extendió la vida útil del filtro a más de 120 minutos antes de que fuera necesaria la limpieza.

Tabla 1 Tiempo de obstrucción del filtro en diferentes condiciones

3.2 Efectos de la Geometría de la Herramienta

La fresa de extremo de cuatro ranuras produjo virutas más finas pero con menor adhesión a los filtros en comparación con la versión de dos ranuras. Esto contribuyó a una circulación de refrigerante más suave y a una menor obstrucción del filtro.

3.3 Integridad de la Superficie

La rugosidad de la superficie se mantuvo dentro de Ra 0.9–1.2 µm para todos los métodos, sin que se observara un deterioro significativo en condiciones de refrigerante a alta presión.

4 Discusión

La reducción de la obstrucción del filtro se atribuye a dos mecanismos: (1) el refrigerante a alta presión dispersa las virutas antes de que se fragmenten en micropartículas, y (2) la extracción por vacío minimiza la recirculación del polvo en el aire. La geometría de la herramienta también juega un papel, ya que los diseños de múltiples ranuras generan virutas más cortas y manejables. Las limitaciones de este estudio incluyen el uso de un solo grado de PEEK y el mecanizado solo en condiciones de fresado. La investigación adicional debería extenderse a las operaciones de torneado y taladrado, así como a los recubrimientos de herramientas alternativos.

5 Conclusión

Las estrategias de mecanizado optimizadas pueden reducir significativamente la obstrucción del filtro durante el corte CNC de PEEK ignífugo. El refrigerante a alta presión combinado con la extracción por vacío y la geometría de la herramienta de cuatro ranuras proporciona una reducción del 63% en la frecuencia de obstrucción, preservando al mismo tiempo la calidad de la superficie. Estos hallazgos respaldan una aplicación industrial más amplia en la industria aeroespacial y la fabricación de dispositivos médicos, donde los entornos de mecanizado limpios son críticos. El trabajo futuro debería evaluar la escalabilidad de estos métodos en la producción de múltiples turnos.