Guía de perforación de láminas acrílicas

Equipo de perforación

Para operaciones de perforación en láminas acrílicas, cualquier equipo motorizado-disponible en el mercado es adecuado. Esto incluye, entre otros, taladros manuales portátiles, taladradoras de banco, tornos, unidades de perforación multihusillo automatizadas, enrutadores CNC y centros de mecanizado.

Requisitos de broca

En el mercado existen diversas brocas diseñadas específicamente para materiales plásticos. Estas brocas suelen estar hechas de acero de alta velocidad-(HSS), aleaciones de cobalto, HSS con punta de carburo-o carburo sólido. Además, las brocas helicoidales HSS estándar para trabajar metales-se pueden utilizar para materiales acrílicos con las modificaciones adecuadas.

Las brocas para trabajar metal-estándar están diseñadas para cortar metal activamente con una alimentación agresiva. Si se usan en materiales acrílicos sin modificaciones, estas brocas causarán astillas, muescas y otros daños a la lámina. Por lo tanto, estas brocas se deben volver a rectificar para procesar el plástico "raspándolo" en lugar de "cortándolo con fuerza", evitando así que el material sea perforado.

A la hora de adaptar brocas helicoidales para metal estándar al procesamiento de plástico, se deben tener en cuenta tres aspectos principales:

Ángulo de punto

El ángulo de punta de las brocas estándar suele oscilar entre 118 grados y 130 grados. Este ángulo de punta debe rectificarse entre 60 y 90 grados. Esto ayuda a que la broca entre y salga de la lámina acrílica sin problemas, evitando así que se astillen los bordes. Los ángulos de punta más grandes (por ejemplo, que exceden los 90 grados) generalmente causan grietas y explosiones cuando la broca sale de la hoja.

Para la mayoría de las operaciones de perforación de láminas acrílicas, se recomienda una broca con un ángulo de punta de 90 grados. Un ángulo de punta de 90 grados produce virutas más pequeñas que son más fáciles de evacuar, lo que ayuda a reducir la fusión del material y mejorar la calidad del orificio. Se requiere especial atención durante la entrada y salida. También se utilizan comúnmente brocas con un ángulo de punta de 60 grados, particularmente para orificios con diámetros de 1/2 pulgada y superiores.

Ángulo de inclinación

El filo debe estar plano para mantener un ángulo de inclinación entre 0 grados y 4 grados. El filo modificado de esta manera "raspará" el acrílico en lugar de "cincelarlo".

Ángulo libre/alivio posterior

La superficie detrás del filo debe pulirse para proporcionar un ángulo libre de 12 a 15 grados. Este espacio trasero reduce el área de contacto entre el metal y el plástico, reduciendo así la acumulación de calor. Esta modificación suele ser estándar en las brocas helicoidales de alta-calidad.

Ángulo de hélice

El ángulo de hélice de una broca es el ángulo entre el filo y una línea vertical a lo largo de la línea central de la broca. Las brocas con ángulos de hélice moderados facilitan la evacuación de la viruta y, por tanto, se recomiendan para taladrar plástico. Un ángulo de hélice demasiado pequeño impedirá la evacuación de la viruta y aumentará el riesgo de fusión. Un ángulo de hélice demasiado grande puede provocar grietas en los bordes del agujero. El ángulo de hélice normalmente recomendado es de 15 grados a 30 grados.

La geometría de la broca es fundamental para la calidad del orificio porque afecta directamente el tamaño de la viruta y la eficiencia de la evacuación de la misma. Las brocas de mayor diámetro y las brocas con ángulos de punta más pequeños producen virutas más grandes. Si la profundidad del agujero (H) es menor que el diámetro de la broca (D), las virutas grandes se pueden evacuar fácilmente. A medida que aumenta la profundidad del orificio (es decir, H > D), la evacuación de virutas grandes se vuelve difícil debido al espacio muy pequeño entre la broca y la pared del orificio. Aumentar el ángulo de la punta de la broca puede reducir el tamaño de la viruta, facilitando así la evacuación de la misma. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, si el ángulo de la punta es demasiado grande (más de 90 grados), la broca puede provocar reventones y astillas al salir del acrílico.

Especificaciones de funcionamiento

Al realizar operaciones de perforación, asegúrese de seguir las recomendaciones de seguridad de los fabricantes de equipos y materiales.

Generación y control de calor

Al perforar láminas acrílicas se genera una gran cantidad de calor debido a la distancia extremadamente pequeña entre la broca y la pared del agujero, combinada con una difícil evacuación de la viruta. Además, la conductividad térmica relativamente baja del acrílico y su alto coeficiente de expansión térmica hacen que el material se expanda, lo que exacerba aún más la fricción. Si no se controlan, estos factores pueden provocar la fusión y adhesión del material, lo que afecta la calidad del orificio. Por lo tanto, es fundamental minimizar el calor generado y eliminar rápidamente las virutas.

Fijación de piezas de trabajo

La pieza de trabajo debe estar firmemente sujeta a la mesa de trabajo. La mejor práctica es utilizar otra pieza de acrílico, otra lámina termoplástica o un tablero de fibra de densidad media-(MDF) como soporte de la placa de respaldo, permitiendo que la broca continúe perforando el material sólido a medida que penetra en la superficie inferior. Esto previene eficazmente que la superficie inferior se astille.

Control de tasa de alimentación

Al comenzar el movimiento de perforación, se debe utilizar una velocidad de avance más lenta para permitir que la broca entre en el material sin problemas; Cuando la broca está a punto de salir de la superficie inferior, la velocidad de avance también debe reducirse para evitar que los bordes se astillen.

Condiciones de perforación recomendadas

Las condiciones adecuadas de perforación son una combinación de velocidad del husillo (RPM) y velocidad de avance (IPM). Los dos parámetros siguientes se utilizan normalmente para determinar estas condiciones:

SFM (Pies de superficie por minuto): La velocidad a la que el filo de la broca golpea el material.

DPI (pulgadas por revolución): La cantidad de material eliminado por revolución de la broca, también conocida como carga de viruta.

Aunque SFM e IPR no se pueden configurar directamente en equipos de perforación manual, se pueden usar para determinar la velocidad del husillo (RPM, revoluciones por minuto) y la velocidad de avance (IPM, pulgadas por minuto). Si se han determinado los valores óptimos de SFM e IPR, se pueden utilizar las siguientes fórmulas para determinar la configuración del equipo:

Para perforación acrílica, los valores SFM e IPR recomendados se muestran en la siguiente tabla:

Como se muestra en la tabla anterior, las brocas de mayor diámetro requieren un SFM más bajo. Esto es para garantizar operaciones de perforación fluidas y sin vibraciones-, ya que las brocas grandes agarran el material más fácilmente. Por lo tanto, normalmente se debe reducir la velocidad de avance para evitar que los bordes se astillen, mientras que se debe reducir la velocidad del husillo para evitar que el material se derrita.

Para los casos en los que H > D, se debe emplear la "perforación por penetración"-es decir, perforar en segmentos y retirar periódicamente la broca del material para eliminar las virutas.

Perforación manual

Las operaciones de perforación manual deben emplear velocidades y avances más bajos que la perforación automatizada o CNC. Al considerar el diámetro de la broca, el espesor del material y la capacidad de enfriamiento, la perforación profunda debe emplear perforación profunda para reducir la fusión. Dado que la perforación manual dificulta el control preciso de la velocidad de avance, después de determinar las RPM correctas, el acabado de la superficie del orificio se puede utilizar como guía para la velocidad de avance. Si el material se astilla, la velocidad de avance es demasiado rápida y debe reducirse. Si el material se funde, la velocidad de alimentación es demasiado lenta (provocando calor por fricción) o las RPM son demasiado altas y se deben realizar ajustes.

Diagnóstico de formación de chips

La forma de las virutas producidas durante la perforación puede servir como referencia para juzgar las condiciones de perforación:

Condiciones óptimas: La superficie del agujero es lisa, las astillas aparecen como cintas lisas y continuas.

Velocidad de alimentación demasiado alta o RPM demasiado bajas: Las astillas son polvorientas y discontinuas, el corte es desigual.

Velocidad de alimentación demasiado baja o RPM demasiado altas: Las virutas están derretidas y aglomeradas, las paredes de los agujeros muestran marcas de fusión.

Uso de refrigerante

Cuando las condiciones lo permitan, se debe utilizar aire o refrigerante líquido siempre que sea posible. El refrigerante puede reducir eficazmente el calor generado, mejorando así la calidad del orificio. En profundidades y tamaños de orificios específicos, el refrigerante es un medio necesario para evitar la fusión.

Regla general: When hole depth (H) exceeds drill bit diameter (D) (e.g., when D=0.250", coolant should be used if H>0.250"), o cuando el diámetro del orificio es mayor o igual a 1/2 pulgada (D mayor o igual a 1/2"), se debe usar refrigerante.

Elección: Las pistolas de aire frío proporcionan un buen efecto de enfriamiento y su uso es más limpio. Sin embargo, los refrigerantes líquidos proporcionan un enfriamiento más fuerte porque el líquido puede fluir a lo largo de la broca hasta la profundidad del orificio, lo que resulta en un mejor acabado del orificio. Se puede utilizar agua, queroseno, aceite mineral u otros disolventes compatibles.

Desbarbado y avellanado

Para los agujeros que puedan soportar las fuerzas de tornillos o pernos, se debe utilizar una herramienta avellanadora para desbarbar. Los avellanadores de canal cero-son muy adecuados para operaciones de avellanado y desbarbado de láminas acrílicas. Si no se dispone de una herramienta de avellanado, se puede utilizar una broca más grande que el diámetro del orificio para desbarbar los bordes ásperos en el lado de salida del orificio (el lado por donde la broca sale de la hoja).

Aplicaciones especiales y agujeros grandes

Perforación de la placa de circuito

La perforación de placas de circuito es un caso especial, ya que se utilizan máquinas automatizadas para perforar miles de pequeños agujeros a velocidades extremadamente altas. Esto requiere brocas especialmente diseñadas. Se pueden consultar las velocidades de avance y las RPM recomendadas en los gráficos pertinentes.

Perforación de agujeros de gran diámetro

Para perforar agujeros con diámetros superiores a 25,4 mm (1 pulgada) en láminas acrílicas, se puede utilizar un cortador circular. La herramienta también debe modificarse para adaptarse a las características del material acrílico: la punta de corte debe procesar el acrílico raspando en lugar de cincelarlo.

Para obtener resultados de corte óptimos, siga estas recomendaciones:

El cortador de círculos y la herramienta de corte deben fijarse de forma segura.

La longitud de extensión de la herramienta de corte sólo necesita alcanzar la profundidad de corte requerida.

La lámina acrílica debe estar adecuadamente apoyada y sujetada para evitar que se doble o vibre durante el corte.

El material debe colocarse lo más cerca posible de la herramienta para reducir la distancia de recorrido de la herramienta.

La velocidad del husillo recomendada es entre 400 y 600 rpm.

Una velocidad de avance lenta y constante es crucial para obtener orificios limpios y lisos.

Cuando se completa el orificio y se cae el "tapón central", es mejor apagar el taladro sin quitar la herramienta para evitar que la herramienta cause que el orificio se rompa durante la extracción.

Se recomienda una pequeña cantidad de agua nebulizada para enfriar para mantener la herramienta y el plástico a baja temperatura, y también sirve como lubricante de corte.

Nota: Los cortadores circulares solo deben usarse en taladradoras de banco y la lámina acrílica debe estar firmemente sujeta a la mesa de trabajo de la máquina. El taladro de columna proporciona una presión uniforme y un posicionamiento constante, que son fundamentales para perforar de forma segura orificios de alta-calidad. Nunca intente utilizar un cortador circular con un taladro manual.

Operaciones de perforación de instalación en campo

Las secciones anteriores se referían principalmente a aplicaciones de taller y producción controlada. Sin embargo, a veces la perforación debe realizarse en el campo (por ejemplo, en un sitio de construcción), donde la velocidad precisa y el control de avance son limitados. En tales casos, las siguientes recomendaciones de brocas pueden resultar útiles.

A continuación se describen varias geometrías de brocas que se pueden utilizar con éxito, aunque la mayoría de ellas no pueden producir un acabado superficial liso en el diámetro interior del orificio. Estas brocas también deben cumplir con los requisitos de soporte y enfriamiento de la placa de respaldo mencionados anteriormente.

Broca de pala (1-1/2" a 2"): Utilice diseños avanzados, como los tipos con puntos de pivote en el borde exterior, que ayudan con la alineación y proporcionan un desprendimiento suave cuando la broca sale del material.

Broca de punta Brad (1/8" a 1"): Este diseño es similar a un taladro helicoidal pero con una punta mejorada y un punto de pivote similar a una broca de pala. Tiene un diseño de flauta helicoidal que ayuda a extraer virutas, superior a las brocas de pala generales.

Taladro escalonado (1/8" a 1/2"): Se puede utilizar para láminas de hasta 0,118" (3 mm) de espesor para lograr múltiples diámetros de orificio con una sola broca. El uso requiere el máximo soporte detrás de la lámina para evitar grietas.

Sierras perforadoras con taladro piloto central (3/4" a 6"): Se requiere enfriamiento durante el corte para evitar la acumulación de tensión dentro de la hoja. Producen un acabado deficiente de la superficie interior del agujero. Adecuado para orificios de paso irregulares para instalaciones de HVAC, plomería o cableado.

Guía de distancia de perforación desde el borde de la hoja

Al perforar orificios para el soporte de las láminas con sujetadores puntuales, se deben seguir dos reglas:

Tamaño del diámetro del agujero: El diámetro del orificio del perno debe ser al menos 2 veces el diámetro del perno. Esto proporciona suficiente espacio para la expansión térmica y la expansión/contracción por humedad.

Distancia al borde: La distancia desde el centro del agujero hasta el borde de la hoja debe ser al menos 1,5 veces el diámetro del agujero.