Полиуретаны относятся к группе синтетических органических полимеров. Благодаря широкому спектру прочностных свойств и относительной лёгкости (малой плотности), полиуретаны находят очень широкое применение в промышленности. Стойкость к химическому воздействию и знакопеременным нагрузкам позволяет использовать полиуретан для производства уплотнителей и изоляторов различных узлов машин и механизмов. Во вспененном состоянии «пенополиуретан» широко используется в строительстве (в качестве теплоизолятора), в легкой промышленности (в качестве шумоизолятора, мягкого наполнителя для мебели, автокресел). Современные варианты пенополиуретановых плит используются как отделочные материалы, для формирования интерьера, создания архитектурных макетов и т. п.
Механическая обработка полиуретанов
Широкое распространение полиуретановых изделий объясняется не только ценными физическими свойствами, но и лёгкой обработкой резанием (практически без отходов и пыли). Причём резка полиуретана с успехом может осуществляться как ручным инструментом, так и автоматическими станками. Применение фрезерного оборудования с ЧПУ позволяет обеспечить высокое качество готовых изделий при интенсивном темпе выпуска.
Одним из главных недостатков полиуретана является сравнительно узкий температурный диапазон эффективного использования (от −60 °С до +80 °С). Это же свойство приводит к определённым трудностям при контактной механической обработке резанием. Так, при фрезеровании на относительно высоких скоростях, полиуретановая стружа склонна налипать на режущие кромки фрезы и «намертво» забивать спиральные стружкоотводящие канавки.
Для решения этой проблемы обычно рекомендуется изменить режим обработки, соблюдая оптимальное соотношение частоты вращения шпинделя и подачи инструмента (при малой подаче и больших оборотах наблюдается подплавление материала). Неприятный эффект подплавления присутствует также при обработке затупленной фрезой, или инструментом с нарушенной геометрией (в т. ч. фрезами после «кустарной» переточки).
Чаще всего обработка полиуретанов осуществляется двухзаходными сферическими конусными фрезами. Однако лучший эффект наблюдается при использовании фрезы специальной конструкции (со щетинистым наконечником — неофициальное название «кукуруза»).
Модельный пластик
Модельный пластик является одной из разновидностей полиуретана. В последнее время широкое распространение получили доски или панели различной плотности и структуры, а также специальные мастики, наносимые в жидком состоянии, а затем механически обрабатываемые после затвердевания. Модельный пластик легко поддаётся обработке, практически не образует пыли в процессе резания, а также обладает высокой твёрдостью.
Модельный пластик применяется для создания объёмных макетов и дизайн-конструкций. Поверхность пластика (в т. ч. образованная жидкой мастикой) отличается точностью геометрических размеров и малой шероховатостью поверхности. При необходимости поверхность может окрашиваться, однако даже чистового этапа фрезерования на станке с ЧПУ достаточно для получения бесшовной, ровной и гладкой поверхности.
Применение модельного пластика не ограничивается созданием макетов и моделей. Легко обрабатываемый на фрезерном станке с ЧПУ, модельный пластик отлично подходит для получения форм, матриц и мастермоделей. Применение фрезерного оборудования с ЧПУ позволяет обеспечить высокую точность готового изделия, а также упростить технологическую цепочку производства матриц (исключить литьё). После обработки поверхность пластиковой модели хорошо поддаётся полировке (обычной шкуркой) — почти до зеркальной гладкости.
Фрезерование плотного пенопласта
Для производства декора, элементов фасада или художественных скульптурных панно часто применяется плотный пенопласт. При этом механическая обработка осуществляется на глубину от 40 до 60 мм с точностью 1 мм. Поскольку твёрдость пенопласта очень невелика, механическая обработка резанием не представляет каких-либо трудностей. Даже фрезерование на значительную глубину (до 70 мм) осуществляется за один проход при умеренных режимах резания. Однако, как и в случае с полиуретаном, для качественной обработки пенопласта необходимо тщательно следить за остротой заточки режущего инструмента. Затупившаяся фреза не столько режет, сколько плавит материал, что приводит к гарантированной порче заготовок. Поэтому в качестве инструмента лучше всего использовать концевую однозаходную фрезу (т. к. при использовании двухзаходной фрезы неравномерный износ одного из режущих зубьев может вызвать вибрацию инструмента, а даже малые биения значительно ухудшают качество обработки податливого материала, подобного пенопласту).
Специализированное оборудование для обработки пенопласта
Несмотря на то, что фрезерные станки с ЧПУ являются очень универсальным оборудованием и прекрасно справляются с обработкой широкого спектра материалов, для раскроя и фигурной резки пенопласта выпускаются специализированные станки. По конструкции такое оборудование очень похоже на фрезерное с ЧПУ, но вместо фрезы для резки пенопластовых заготовок используется раскалённая вольфрамовая, нихромовая или титановая нить, а её передвижением также «заведует» контроллер ЧПУ. Соответственно, программой для обработки может выступать графический эскиз, что позволяет использовать данное оборудование для фигурной резки сложного профиля.
Главным недостатком специальных станков для обработки пенопласта является ограничение подвижности режущей нити относительно поверхности заготовки. Это затрудняет или делает невозможным получение объёмных заготовок из пенопласта (к примеру, матриц или 3D-моделей). В этом отношении, даже «бюджетная» модель 3-х координатного фрезерного станка с ЧПУ является предпочтительной. Специализированный же станок, за счёт меньшей стоимости логично применять там, где требуется раскрой и резка пенопласта (в том числе фигурная) с хорошей степенью качества.