Механическая обработка оргстекла может включать: резку, нарезание резьбы, сверление, фрезерование, гравирование, токарную обработку, шлифование, полирование, удаление заусенцев.

Механическая обработка оргстекла производится при помощи ручных инструментов или дерево – и металлообрабатывающих станков. 

 
РЕЗКА 

Резка оргстекла производится ручной, дисковой и ленточной пилами, лобзиками, гильотинами, резцами-циклями, лазером, фрезами.

Дисковые пилы 

Дисковые пилы и фрезы диаметром 25 см и зубьями, армированными карбидом, позволяют делать точные четкие срезы со скоростью вращения 2500-3000 об/мин. и подачей 4-6 ммин.
Идеальный шаг зубьев около 13 мм.      

Рисунок 1 – Параметры дисковых пил для оргстекла 

- угол зазора (альфа):
от 10 до 15° для дисковых пил с твердосплавными наконечниками,
от 30 до 40°для дисковых пил из быстрорежущей стали,

- главный передний угол (бэта) от 0 до 5°
- скорость резки  до 4500  м/мин
- расстояние между зубьями от 9 до 15 мм. 

Рекомендуется использовать диски с твердосплавными наконечниками с наибольшим количеством зубьев, поскольку они имеют более длительный срок службы, в сравнении с дисками из инструментальной стали. Тупые и неправильно установленные диски вызывают появление сколов. Зубья могут быть прямыми или поочерёдно скошенными.
Рисунок 2 показывает зависимость скорости резки, диаметра диска пилы и скорости вращения пилы: например, скорость вращения пилы 4200 об/мин является оптимальной, если диаметр диска 320мм. В таком случае скорость резки составляет 4230 м/мин.

 

 Рисунок 2. Рекомендуемые режимы распиловки дисковой пилой
Лист толщиной более чем 3 мм должен быть охлаждён водой, охлаждающей смазкой или сжатым воздухом.

Ленточные пилы


Для контурной порезки и обрезки края формованных частей оргстекла часто используют ленточные пилы, обычно применяемые в дерево- и металлообработке. Их полотна всегда слегка разведены. Это приводит к образованию более грубой кромки, по сравнению с кромкой от  дисковых пил. Поэтому обычно требуется последующая обработка краев. Ширина полотна используемой ленты находится в пределах между 3 мм и 13 мм и зависит от желаемого контура порезки и типа используемой пилы. Количество зубцов должно быть между 3 и 8 на 1см длины ленты. 
 

Рисунок 3. Рекомендуемые режимы вращения для ленточных пил при обработке оргстекла
Скорость движения ленты (скорость порезки) может варьировать от 1000 до 3000 м/мин. Основное правило следующее: чем ниже скорость резки, тем больше зубьев требуется.  
Рисунок 3 показывает, что, идеальная скорость резки составляет, например, 1675 м/мин, если диаметр колеса пилы равен 380 мм, а скорость вращения шпинделя 1400 об/мин. В случае использования горизонтальной ленточной пилы для отрезки краев отформованных частей, лучше, если ее ширина более 13мм. 

Лобзики 

Для резки тонких листов с частой сменой направления могут использоваться лобзики. Мелкая металлическая стружка, появляющаяся во время распиливания, должна сдуваться с помощью сжатого воздуха. Низкая скорость подачи лобзика и скорость резки ниже 1,500 м/мин предотвращают перегрев материала. Особенно подходящими являются инструменты, которые двигаются не только вверх и вниз, но также и в горизонтальном направлении. 

Ручные пилы 

Для самодельной и художественной работы используют ручные пилы с тонкими зубцами, мелкозубая ножовка с обушком, ножовка и лобзик.

Высечка и гильотинная порезка 

Перед высечкой или гильотинной порезкой, листы должны быть нагреты в пределах от 100 до 140
°
C. Режущие инструменты должны иметь температуру от 120 до 130
°C. Рекомендуемая максимальная толщина листа – 4 мм. Стальные шаблоны обеспечивают практически прямоугольные резы, если угол клина составляет 20°. Во время высечки или гильотинной порезки нагретого материала учитывайте эффект расширения и сжатия.

Нанесение бороздок и поломка


На листы толщиной до 3 мм могут быть нанесены бороздки с помощью резца (цикли) вдоль линейки или изогнутого шаблона с не слишком малым диаметром, а затем по месту бороздок листы могут быть аккуратно сломаны. С кромки нужно снять заусенцы с помощью шабера.

Резка водой


Порезка пластиковых листов на воднорежущем станке подобна порезке с помощью лазерного луча. Несмотря на меньшие затраты, вода не позволяет достигать таких же высоких скоростей резки, как лазерный луч и не обеспечивает образование глянцевой кромки.

Имеется две альтернативы: 

резка с помощью струи чистой воды
резка с помощью абразивной воды.
Порезка с помощью струи воды не дает хороших результатов на оргстекле. Однако добавление в воду абразивов позволяет получить кромку, как после пескоструйной обработки. Скорость подачи зависит от толщины материала, желаемого качества резки и зернистости абразива. Например, скорость резки для толщины 10 мм составляет около 100 мм/мин.


НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ 

Этот способ соединения должен рассматриваться как последний выбор после склейки, прижима или винтового соединения через сплошное отверстие.
Данная операция не должна использоваться с экструзионным оргстеклом из-за риска ломки по причине эффекта надреза.
Для нарезания резьбы могут использоваться все метчики и плашки, которые имеются в продаже. Во время будущего винтового соединения необходимо убедиться в отсутствии масляной плёнки на металлических винтах или в совместимости этого масла с пластмассой. Просверливаемое отверстие с зазором должно быть примерно на 0,1 мм шире, чем в случае со сталью. С целью уменьшения изнашивания резьбы монтируются резьбовые металлические вставки. 


СВЕРЛЕНИЕ
  

Винтовые свёрла

 

                             

Рисунок 4. Правильная заточка сверла из инструментальной стали 

Данные по заточке и обработке:

Скорость резки  10-60 м/мин;
Подача   0,1 - 0,3 мм/об
Если толщина материала 5 мм и больше, используются охлаждающие жидкости или эмульсии для сверления (масло в воде), которые совместимы с акрилом. Для просверливания глубоких отверстий рекомендуется использовать только эмульсии для сверления.

 

 Рисунок 5. Рекомендуемые режимы сверления оргстекла
Рисунок 5 демонстрирует оптимальные условия для сверления: с заданной скоростью подачи между 0,1 и 0,3 мм/оборот и диаметром сверла 25 мм, наиболее оптимальная скорость составляет 510 оборотов/мин. Качество поверхности может далее быть улучшено при обработке развёрткой для металлов. Отверстия в деталях вращения либо в длинных изделиях лучше сверлить на токарном станке.


Специальные сверла и зенкеры
 

Если кроме обычной обработки в мастерской, отформованные или уже установленные детали должны быть просверлены вручную, например, на строительной площадке, то в работе должны использоваться специальные сверла: ступенчатые, конические, зенкерс одной кромкой для удаления заусенцев и при рассверливании.
Скорости специальных сверл обычно заметно отличаются от скоростей спиральных сверл и обычно работают на низких скоростях. 

Вырезание больших отверстий осуществляетсяс использованием:
Резчика отверстий с главным передним углом 0°
;
Пила для отверстий с диаметром до 60 мм, которая совместима с ручной дрелью. Центральное сверло обычно используется для центровки;
Торцевая фреза во фрезерном станке с крепежным столом, смонтированным на оси, должна работать на высоких скоростях (от 10'000 об/мин и более).
 


ФРЕЗЕРОВАНИЕ 

Фрезерование применяется для обработки кромки после сверления, высечки или порезки на гильотине, для создания криволинейных контуров и закруглений, при обрезке краев отформованных деталей.
Возможно получение практически любого желаемого контура с наибольшей точностью и без стружки с нижней стороны выреза, как от пилы. Лучшее, чем от распила, качество порезки сокращает и расходы на дальнейшую обработку.
Для работы может быть использовано любое фрезерные оборудование с одно - или двухкромочными торцевыми фрезами малого диаметра с эффективным удалением стружки для высоких скоростей резки.

 

Рисунок 6. Рекомендуемые режимы фрезерования 

Рисунок 6 показывает, что наилучшие результаты фрезерования достигаются, например, для фрезы диаметром 8 мм при скорости вращения 11’000 об/мин или алмазной фрезерной головки диаметром 90 мм при скорости вращения 15’000 об/мин. Соответствующие скорости резки находятся внутри приемлемого диапазона. 

Данные по заточке
фрезы
и обработке
Угол зазора  2 – 10°

Главный передний угол 0 – 5°

Скорость резки 200-4500 м/мин
Подачадо 0,5 мм/оборот
Глубина резца 6 мм.

Как и при порезке, результаты фрезерования также зависят от правильной геометрии режущей кромки. Следующие типы фрез обеспечивают безукоризненную кромку реза во время обработки края либо резания пазов.

 

Рисунок 7. Оптимальные фрезы для прорезки пазов и отделки 
      
Данные двухкромочные твердосплавные фрезы (Рисунок 7
, (a) и (b)) разработаны для отделки края:
большой главный передний угол для хорошего отвода стружки и для прорезки пазов;
режущая кромка уходит в центр фрезы, облегчая «погружение в материал.

Фрезы без кручения, например, PLECUT (Рисунок 7
, (c)) зарекомендовали себя как идеально подходящие для обработки края стопок листов (с защитной полиэтиленовой пленкой). Этот тип фрезы предотвращает разделение листов.
Обычно нет необходимости в охлаждении при фрезеровании акрила. Его можно порекомендовать при использовании инструментов с множественной кромкой с достаточно большим диаметром; для цилиндрических фрез оно часто обязательно. Выбирайте эмульсии и масла совместимые с акрилом.

Фрезерование позволяет произвести следующие операции:
 
- разрез
- фрезерование выемок 
- гравировка
- выравнивание кромки.
Для этих видов работ используется обычная зенкерующая фреза с головкой для быстрой обработки. Фреза должна быть изготовлена из быстрорежущей стали или армирована карбидом вольфрама, а также снабжена 2-мя зубцами. 

Гравирование 

Промышленные или художественные гравировальные работы обычно выполняются гравировальными фрезами, верхними или обратными фрезами. В качестве инструмента используются одно- кромочные фрезы, которые либо управляются электронным образом, либо направляются вручную вдоль шаблона. А также фрезеровальные или абразивные инструменты с электрическим или пневматическим приводом, высокоскоростные электрические алмазные гравировщики.


ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА

При обработке оргстекла на токарных станках соблюдается эмпирическое правило: скорость в десять раз выше, чем при обработке стали.
Как и при сверлении, непрерывный сход стружки является доказательством правильного угла точения инструмента, скорости подачи и скорости резки.
В любом случае радиус режущей кромки инструмента должны быть, по меньшей мере, 0,5мм. Тонкая отделка поверхности  достигается путём применения инструментов с закругленными резцами, при высоких скоростях порезки, низких скоростях подачи и при минимальной глубине резки. Рисунок 7 показывает, что, например, для заготовки с поперечным размером 40мм оптимальные условия обработки достигаются при типичной для токарного станка скорости вращения шпинделя от 224 до 1250 об/мин.

                      

Рисунок 8. Рекомендуемые режимы токарной обработки

Для черновой обработки пригодны токарные твердосплавные инструменты с глубиной резки не более 6мм. Для тонкой обработки обычно используются резцы из инструментальной стали. Качество поверхности материала зависит и от скорости резки и скорости подачи. Для охлаждения могут использоваться эмульсии для сверления либо эмульсионные масла, совместимые с акрилом. Глянцевые поверхности  наивысшего качества достигаются на высокоточных токарных станках при использовании аккуратно полированных алмазных инструментов. Скорость резки при этом может быть выше чем, в случае применения других токарных инструментов. Для точной работы охлаждение не рекомендуется, поскольку оно может вызвать появление оптических дефектов.  Токарное вырезание дисков из листового материала показано на рисунке 8: стопка болванок зажата между зажимным патроном и задней бабкой и стачивается до нужного диаметра в несколько заходов. При работе с тонкими дисками нужно использовать широкие инструменты с маленьким углом наклона. Кроме того, токарная обработка является очень удобным методом для обрезки отформованных деталей.
Удаление заусенцев осуществляется всеми традиционными напильниками и тонкими рашпилями, которые не были ранее использованы для обработки металла, треугольными и обычными шаберами, на продольно - строгальных станках, применяемых при обработке дерева.

 Рисунок 9.   Углы в токарной обработке

Данные по заточке и обработке:
Угол зазора от  5 до 10°
Главный передний угол от  0 до -4°
Угол режущей кромки  45°
Скорость резки   20-300 м/мин
Подача   от 0,1 до 0,5 мм/оборот
Глубина реза до 6 мм


ШЛИФОВАНИЕ И ПОЛИРОВКА

Шлифование может быть осуществлено вручную абразивной бумагой или шлифовальным блоком круговыми движениями или механически на шлифовальных станках абразивными дисками и лентами (скорость ремня 10м/сек.). На заготовку не нужно сильно давить, поскольку нагрев в результате трения может вызвать накопление напряжения и повреждение поверхности. В отдельных случаях можно отжечь отполированный материал для снятия напряжения (см. гл. «Отжиг» в разделе «Термическая обработка оргстекла»). Влажная обработка с помощью мелкой стальной ваты, например типа 00, рекомендуется для деталей вращения или неровных поверхностей.
Оргстекло с покрытыми поверхностями, такими как  “NO DROP”, “ALLTOP”, “HEATSTOP”, “MIRROR”, не должны подвергаться шлифованию или полированию, поскольку эти операции повредят покрытие.
Во всех случаях рекомендуется влажное шлифование во избежание возникновения термального напряжения в заготовке и засорения поверхности. Выбор абразивного зерна зависит от глубины следов инструмента или царапин: чем глубже следы, тем грубее зерно.
Шлифование обычно осуществляется несколькими этапами с сокращением размера зерна. Рекомендуются следующие три этапа:

1. грубый, зерно 60
2. средний, зерно 220
3. тонкий, зерно от 400 до 600

Все следы предыдущего этапа шлифования должны быть удалены.

Полирование

Полирование срезов

полирование с помощью точила и полировальной пасты;
полирование с помощью полировочных лент, круга или ткани;

полирование с помощью кислородно-ацетиленовой горелки;

полированную поверхность даёт лазерная резка;

алмазная полировка
.
Обычно для полировки используются полировальные воски и полировальные пасты. Однако может применяться и обычная автомобильная полировка. Непосредственно после обработки все следы полирующих средств должны быть осторожно удалены или смыты водой. Поэтому используют растворяемые водой пасты типа BURNUS. Поскольку материалы, применяемые в полировании очень мягки, поверхность, подлежащая полированию должна иметь низкую шероховатость. Если данное условие не соблюдено, поверхность станет гладкой, но следы инструмента или царапины останутся видимыми. Торцы могут быть тонко обработаны шабером, при условии, что они в последствии будут отполированы войлочной лентой.
Кромку и маленькие детали предпочтительно полировать с помощью войлочных полирующих лент. Чтобы не повредить заготовку за счет неровностей ленты или матерчатого полировального круга, заготовка должна описывать круговые движения. Войлочная лента должна ходить со скоростью около 20м/сек, т.е. вдвое быстрее, чем при шлифовании.

Матерчатый полировальный круг
(полировальное колесо) особенно удобен при обработке широких и изогнутых частей. Вращающийся блок с тканью состоит из свободно посаженных (для рассеивания нагрева от трения путём проветривания) петель хлопка и/или фланели. Перед началом процесса полировки немного воска накладывается на вращающееся колесо, которое всегда должно быть очищенным от старого затвердевшего воска. Для его снятия может быть использовано лезвие старой ножовки. Периферийная скорость матерчатого полировального круга между 20 и 40 м/сек.
Блеск поверхности может далее быть усилен последующей ручной обработкой при помощи мягкой ткани, не содержащей хлопка-волокна (ткань подкладка для перчаток) или ватой с полирующим средством.

При
алмазном полировании
нет необходимости в тонкой предварительной обработке. Резка и полировка осуществляются одновременно фрезеровальными алмазными головками, по меньшей мере, с двумя режущими точками либо токарными инструментами с алмазным покрытием. При этом важна хорошим отводом стружки. Каждый инструмент должен быть предназначен только для оргстекла. Заусенцы удаляются шабером.
Полировка в барабане абразивным порошком и кусочками дерева специальной формы тремя рабочими этапами (тонким помолом от 6 до 24ч., полировкой до 16ч. и доводкой до 12ч.) маленьких деталей из оргстекла после механической обработки.

Огневая полировка - ещё один способ окончательной обработки торцов оргстекла, которая осуществляется
на устройстве для огневого полирования (см. «Огневая полировка» в разделе «Термическая обработка оргстекла»).