Muovien ja komposiittimateriaalien koneistuksen kehittäminen
Hakko, Juhani (2014)
2014
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023112230976
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023112230976
Tiivistelmä
Työn aiheena on muovien ja komposiittimateriaalien koneistuksen kehittäminen. Työssä tutkitaan yrityksen käyttöön soveltuvien materiaalien valintapro-sessia, soveltuvia muovi- ja komposiittimateriaaleja sekä niiden koneistusmenetelmiä. Työssä tutkittiin erityisesti pienten tarkkapaikkaisten reikien porausta muovi- ja komposiittimateriaaleihin. Työssä valmistetaan koekappaleita materiaalivalinnan perusteella valituista materiaaleista. Työ tehtiin JOT Automation Oy:n ja Oulun ammattikorkeakoulun konetekniikan laboratorion yhteistyönä osana MEC- (Machine Learning Centre) hanketta.
Työ aloitettiin nykytilan analyysilla ja tuotteiden materiaalin vaatimusmäärittelyllä. Materiaalivalinnassa käytettiin apuna tietokoneavusteista materiaalitietokantaa ja lopullinen materiaalivalinta suoritettiin painotetun materiaalivalintataulukon pohjalta. Kokeissa käytettäviksi materiaaleiksi valittiin muovit POM-H sekä PEEK ja komposiitit FR-4 ja CEM-1. Työstömenetelmäksi valittiin NC-koneistus ja suurnopeusporaus. Tämän jälkeen kappaleet koneistettiin ja mitattiin. Puolet kappaleista vanhennettiin keinotekoisesti ja kappaleista tutkittiin koneistuksenjälkeisiä muutoksia. Suurnopeusporaus suoritettiin sähköisellä suurnopeuskarayksiköllä. Työssä valmistettiin sekä reikienporaus- että vääntymäkoekappaleita. Kaikki kappaleet mitattiin heti valmistuksen ja vanhennuksen jälkeen. Saatujen tuloksien ja koneistuksessa tehtyjen havaintojen perus-teella arvioitiin valmistuksen ongelmakohtia.
Työn tulosten perusteella lasikuituvahvisteisen FR-4-materiaalin koneistus on vaikeaa ja vaatii vähintään kovametallityökalut sekä suurnopeuskoneistuksen. CEM-1-paperikomposiitista valmistetut kappaleet onnistuivat parhaiten sekä koneistuksen helppouden ja mittaustulosten perusteella. Muoveista valmistetuissa kappaleissa oli ongelmia koneistuksen jälkeisessä vääntymisessä tai liiallisessa määrässä purseita, jotka aiheuttavat lisää työtä kappaleen valmis-tukseen. Vääntymäkoekappaleissa havaittiin pieni muutos mittatuloksissa vanhennettujen ja vertailukappaleiden välillä. Ero voisi aiheuttaa vääntymistä epäsymmetrisissä kappaleissa, mutta tässä kokeessa sitä ei havaittu.
Työ aloitettiin nykytilan analyysilla ja tuotteiden materiaalin vaatimusmäärittelyllä. Materiaalivalinnassa käytettiin apuna tietokoneavusteista materiaalitietokantaa ja lopullinen materiaalivalinta suoritettiin painotetun materiaalivalintataulukon pohjalta. Kokeissa käytettäviksi materiaaleiksi valittiin muovit POM-H sekä PEEK ja komposiitit FR-4 ja CEM-1. Työstömenetelmäksi valittiin NC-koneistus ja suurnopeusporaus. Tämän jälkeen kappaleet koneistettiin ja mitattiin. Puolet kappaleista vanhennettiin keinotekoisesti ja kappaleista tutkittiin koneistuksenjälkeisiä muutoksia. Suurnopeusporaus suoritettiin sähköisellä suurnopeuskarayksiköllä. Työssä valmistettiin sekä reikienporaus- että vääntymäkoekappaleita. Kaikki kappaleet mitattiin heti valmistuksen ja vanhennuksen jälkeen. Saatujen tuloksien ja koneistuksessa tehtyjen havaintojen perus-teella arvioitiin valmistuksen ongelmakohtia.
Työn tulosten perusteella lasikuituvahvisteisen FR-4-materiaalin koneistus on vaikeaa ja vaatii vähintään kovametallityökalut sekä suurnopeuskoneistuksen. CEM-1-paperikomposiitista valmistetut kappaleet onnistuivat parhaiten sekä koneistuksen helppouden ja mittaustulosten perusteella. Muoveista valmistetuissa kappaleissa oli ongelmia koneistuksen jälkeisessä vääntymisessä tai liiallisessa määrässä purseita, jotka aiheuttavat lisää työtä kappaleen valmis-tukseen. Vääntymäkoekappaleissa havaittiin pieni muutos mittatuloksissa vanhennettujen ja vertailukappaleiden välillä. Ero voisi aiheuttaa vääntymistä epäsymmetrisissä kappaleissa, mutta tässä kokeessa sitä ei havaittu.