Typowy opis obróbki CNC, najczęściej, obejmuje pracę z metalowym przedmiotem obrabianym. Jednak obróbka CNC jest nie tylko szeroko stosowana do tworzyw sztucznych, ale obróbka CNC tworzyw sztucznych jest również jednym z powszechnych procesów obróbki w wielu branżach.
Akceptacja obróbki plastycznej jako procesu produkcyjnego wynika z szerokiej gamy dostępnych materiałów CNC z tworzyw sztucznych. Ponadto, wraz z wprowadzeniem komputerowego sterowania numerycznego, proces staje się dokładniejszy, szybszy i odpowiedni do wytwarzania części o wąskiej tolerancji. Jak dużo wiesz o obróbce CNC z tworzyw sztucznych? W tym artykule omówiono materiały kompatybilne z procesem, dostępne techniki i inne rzeczy, które mogą pomóc w Twoim projekcie.
Tworzywa sztuczne do obróbki CNC
Wiele obrabialnych tworzyw sztucznych nadaje się do produkcji części i produktów wytwarzanych przez wiele branż. Ich zastosowanie zależy od ich właściwości, przy czym niektóre obrabialne tworzywa sztuczne, takie jak nylon, mają doskonałe właściwości mechaniczne, które pozwalają im zastąpić metale. Poniżej przedstawiono najpopularniejsze tworzywa sztuczne do obróbki plastycznej na zamówienie:
ABS:
Akrylonitryl-butadien-styren, czyli ABS, to lekki materiał CNC znany ze swojej odporności na uderzenia, wytrzymałości i wysokiej obrabialności. Chociaż ma dobre właściwości mechaniczne, jego niska stabilność chemiczna przejawia się w podatności na smary, alkohole i inne rozpuszczalniki chemiczne. Ponadto stabilność termiczna czystego ABS (tj. ABS bez dodatków) jest niska, ponieważ polimer plastyczny będzie się palił nawet po usunięciu płomienia.
Zalety
Materiał jest lekki, nie tracąc przy tym swojej wytrzymałości mechanicznej.
Ten polimer plastyczny jest bardzo podatny na obróbkę skrawaniem, dzięki czemu jest niezwykle popularnym materiałem do szybkiego prototypowania.
ABS ma niską temperaturę topnienia, co jest istotne w przypadku innych procesów szybkiego prototypowania, takich jak drukowanie 3D i formowanie wtryskowe.
Posiada wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
ABS charakteryzuje się wysoką trwałością, co oznacza dłuższą żywotność.
Jest w przystępnej cenie.
Wady
Poddany działaniu ciepła wydziela gorące opary plastiku.
Aby zapobiec gromadzeniu się takich gazów, konieczna jest odpowiednia wentylacja.
Posiada niską temperaturę topnienia, co może powodować odkształcenia pod wpływem ciepła wytwarzanego przez maszynę CNC.
Aplikacje
ABS to bardzo popularny termoplastyczny materiał inżynieryjny używany przez wiele usług szybkiego prototypowania do wytwarzania produktów ze względu na jego doskonałe właściwości i przystępną cenę. Jest stosowany w przemyśle elektrycznym i motoryzacyjnym do wytwarzania części, takich jak nakładki na klawiatury, obudowy elektroniczne i elementy deski rozdzielczej samochodu.
Nylon
Nylon lub poliamid to polimer z tworzywa sztucznego o niskim współczynniku tarcia, o wysokiej odporności na uderzenia, chemikalia i ścieranie. Jego doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość (76 mPa), trwałość i twardość (116R), sprawiają, że doskonale nadaje się do obróbki CNC i dodatkowo poprawia jego zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym i produkcji części medycznych.
Zalety
Doskonałe właściwości mechaniczne.
Posiada wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
Opłacalne.
Jest to lekki polimer.
Jest odporny na ciepło i substancje chemiczne.
Wady
Posiada niską stabilność wymiarową.
Nylon łatwo wchłania wilgoć.
Jest wrażliwy na działanie silnych kwasów mineralnych.
Aplikacje
Nylon to wysokowydajny termoplastyczny materiał inżynieryjny stosowany do prototypowania i produkcji rzeczywistych części w przemyśle medycznym i motoryzacyjnym. Komponenty wytwarzane z materiału CNC obejmują łożyska, podkładki i rury.
Akryl
Akryl lub PMMA (polimetakrylan metylu) jest popularny w obróbce CNC tworzyw sztucznych ze względu na swoje właściwości optyczne. Polimer z tworzywa sztucznego jest półprzezroczysty i odporny na zarysowania, stąd jego zastosowania w branżach, które wymagają takich właściwości. Oprócz tego ma bardzo dobre właściwości mechaniczne, widoczne w jego wytrzymałości i odporności na uderzenia. Dzięki swojej taniości obróbka CNC akrylu stała się alternatywą dla polimerów z tworzyw sztucznych, takich jak poliwęglan i szkło.
Zalety
Jest lekki.
Akryl jest wysoce odporny na działanie substancji chemicznych i promieniowanie UV.
Posiada wysoką obrabialność.
Akryl ma wysoką odporność chemiczną.
Wady
Materiał ten nie jest zbyt odporny na ciepło, uderzenia i ścieranie.
Może pęknąć pod wpływem dużego obciążenia.
Materiał ten nie jest odporny na działanie chlorowanych/aromatycznych substancji organicznych.
Aplikacje
Akryl jest stosowany w zastępstwie materiałów takich jak poliwęglan i szkło. W rezultacie jest stosowany w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji rur świetlnych i osłon kierunkowskazów samochodowych oraz w innych gałęziach przemysłu do produkcji paneli słonecznych, zadaszeń szklarni itp.
POM
POM lub Delrin (nazwa handlowa) to wysoce obrabialny materiał z tworzywa sztucznego CNC wybierany przez wiele usług obróbki CNC ze względu na jego wysoką wytrzymałość i odporność na ciepło, chemikalia i zużycie/rozdarcie. Istnieje kilka gatunków Delrinu, ale większość branż polega na Delrin 150 i 570, ponieważ są one wymiarowo stabilne.
Zalety
Są najłatwiej obrabialne ze wszystkich tworzyw sztucznych obrabianych metodą CNC.
Posiadają doskonałą odporność chemiczną.
Posiadają wysoką stabilność wymiarową.
Posiada wysoką wytrzymałość na rozciąganie i trwałość, co zapewnia dłuższą żywotność.
Wady
Posiada słabą odporność na kwasy.
Aplikacje
POM znajduje zastosowanie w różnych branżach. Na przykład w sektorze motoryzacyjnym jest wykorzystywany do produkcji elementów pasów bezpieczeństwa. Branża sprzętu medycznego wykorzystuje go do produkcji wstrzykiwaczy insuliny, podczas gdy sektor dóbr konsumpcyjnych wykorzystuje POM do produkcji papierosów elektronicznych i wodomierzy.
HDPE
Plastik polietylenowy o wysokiej gęstości to tworzywo termoplastyczne o wysokiej odporności na naprężenia i żrące chemikalia. Oferuje doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie (4000 PSI) i twardość (R65) niż jego odpowiednik, LDPE zastępuje go w zastosowaniach o takich wymaganiach.
Zalety
Jest to elastyczny, obrabialny mechanicznie plastik.
Jest bardzo odporny na stres i chemikalia.
Posiada doskonałe właściwości mechaniczne.
ABS charakteryzuje się wysoką trwałością, co oznacza dłuższą żywotność.
Wady
Posiada słabą odporność na promieniowanie UV.
Aplikacje
HDPE Ma wiele zastosowań, w tym prototypowanie, tworzenie kół zębatych, łożysk, opakowań, izolacji elektrycznej i sprzętu medycznego. Jest idealny do prototypowania, ponieważ można go szybko i łatwo obrabiać, a jego niski koszt sprawia, że świetnie nadaje się do tworzenia wielu iteracji. Poza tym jest dobrym materiałem do kół zębatych ze względu na niski współczynnik tarcia i wysoką odporność na zużycie, a także do łożysk, ponieważ jest samosmarujący i odporny chemicznie.
LDPE
LDPE to wytrzymały, elastyczny polimer z tworzywa sztucznego o dobrej odporności chemicznej i niskiej temperaturze. Jest szeroko stosowany w przemyśle produkcji części medycznych do produkcji protez i ortez.
Zalety
Jest wytrzymały i elastyczny.
Materiał ten jest wysoce odporny na korozję.
Można je łatwo uszczelnić stosując techniki cieplne, takie jak spawanie.
Wady
Nie nadaje się do stosowania w częściach wymagających odporności na wysokie temperatury.
Posiada niską sztywność i wytrzymałość konstrukcyjną.
Aplikacje
LDPE jest często używany do produkcji niestandardowych przekładni i elementów mechanicznych, elementów elektrycznych, takich jak izolatory i obudowy urządzeń elektronicznych, a także części o polerowanym lub błyszczącym wyglądzie. Co więcej, niski współczynnik tarcia, wysoka rezystancja izolacji i trwałość sprawiają, że jest to idealny materiał do zastosowań o wysokiej wydajności.
Poliwęglan
PC to wytrzymały, ale lekki polimer z tworzywa sztucznego o właściwościach termoizolacyjnych i elektroizolacyjnych. Podobnie jak akryl, może zastąpić szkło ze względu na swoją naturalną przezroczystość.
Zalety
Jest bardziej wydajny niż większość tworzyw termoplastycznych stosowanych w inżynierii.
Jest naturalnie przezroczysty i może przepuszczać światło.
Bardzo dobrze przyjmuje kolor.
Posiada wysoką wytrzymałość na rozciąganie i trwałość.
PC jest odporny na rozcieńczone kwasy, oleje i smary.
Wady
Ulega degradacji po dłuższym narażeniu na działanie wody o temperaturze powyżej 60°C.
Jest podatny na zużycie węglowodorowe.
Z czasem, po dłuższym wystawieniu na działanie promieni UV, zżółknie.
Aplikacje
Ze względu na swoje właściwości świetlne poliwęglan może zastąpić szkło. Stąd jest stosowany do produkcji gogli ochronnych i płyt CD/DVD. Poza tym nadaje się do produkcji narzędzi chirurgicznych i wyłączników.
Metody obróbki CNC tworzyw sztucznych
Obróbka CNC części z tworzyw sztucznych polega na użyciu maszyny sterowanej komputerowo w celu usunięcia części polimeru z tworzywa sztucznego w celu utworzenia pożądanego produktu. Proces produkcji subtraktywnej może tworzyć niezliczone ilości części o ścisłej tolerancji, jednorodności i dokładności przy użyciu następujących metod.
Toczenie CNC
Toczenie CNC to technika obróbki polegająca na trzymaniu przedmiotu obrabianego na tokarce i obracaniu go względem narzędzia tnącego poprzez wirowanie lub toczenie. Istnieje również kilka rodzajów toczenia CNC, w tym:
Toczenie CNC proste i cylindryczne nadaje się do wykonywania dużych cięć.
Toczenie stożkowe CNC nadaje się do wytwarzania części o kształcie stożka.
Istnieje kilka wytycznych, z których można skorzystać podczas toczenia CNC tworzyw sztucznych, w tym:
Aby zminimalizować ryzyko ocierania, należy zadbać o to, aby krawędzie tnące miały ujemny kąt nachylenia.
Ostrza tnące powinny mieć duży kąt przyłożenia.
Wypoleruj powierzchnię obrabianego przedmiotu, aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni i zmniejszyć osadzanie się materiału.
Zmniejsz posuw, aby zwiększyć precyzję końcowych cięć (użyj posuwu 0,015 IPR do cięć zgrubnych i 0,005 IPR do cięć precyzyjnych).
Dopasuj kąty prześwitu, boków i nachylenia do rodzaju tworzywa sztucznego.
Frezowanie CNC
Frezowanie CNC polega na użyciu frezu do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego w celu uzyskania wymaganej części. Istnieją różne frezarki CNC podzielone na frezarki 3-osiowe i frezarki wieloosiowe.
Z jednej strony, 3-osiowa frezarka CNC może poruszać się w trzech osiach liniowych (od lewej do prawej, do przodu i do tyłu, w górę i w dół). W rezultacie, jest dobrze przystosowana do tworzenia części o prostych projektach. Z drugiej strony, frezarki wieloosiowe mogą poruszać się w więcej niż trzech osiach. W rezultacie, jest odpowiednia do obróbki CNC części z tworzyw sztucznych o skomplikowanej geometrii.
Istnieje kilka wytycznych, z których można skorzystać podczas frezowania CNC tworzyw sztucznych, w tym:
Obróbka termoplastycznego tworzywa wzmacnianego węglem lub szkłem za pomocą narzędzi węglowych.
Zwiększ prędkość wrzeciona za pomocą zacisków.
Zredukuj koncentrację naprężeń poprzez zaokrąglenie wewnętrznych narożników.
Chłodzenie bezpośrednio na routerze w celu rozproszenia ciepła.
Wybierz prędkość obrotową.
Po frezowaniu usuń zadziory z części plastikowych w celu poprawy wykończenia powierzchni.
Wiercenie CNC
Wiercenie CNC w plastiku polega na tworzeniu otworu w plastikowym elemencie obrabianym za pomocą wiertarki zamontowanej z wiertłem. Rozmiar i kształt wiertła określają rozmiar otworu. Ponadto odgrywa on również rolę w odprowadzaniu wiórów. Typy wiertarek stołowych, których możesz użyć, to wiertarka stołowa, pionowa i promieniowa.
Istnieje kilka wytycznych, z których można skorzystać podczas wiercenia CNC tworzyw sztucznych, w tym:
Należy używać ostrych wierteł CNC, aby nie narażać plastikowego elementu obrabianego na naprężenia.
Użyj właściwego wiertła. Na przykład wiertło o kącie 90–118° i kącie krawędzi 9–15° nadaje się do większości tworzyw termoplastycznych (w przypadku akrylu użyj wiertła o kącie 0°).
Zapewnij sobie łatwe usuwanie wiórów poprzez wybór odpowiedniego wiertła.
Aby zmniejszyć ilość zanieczyszczeń powstających w procesie obróbki, należy zastosować układ chłodzenia.
Aby usunąć wiertło CNC bez uszkodzeń, upewnij się, że głębokość wiercenia jest mniejsza niż trzy lub cztery razy średnica wiertła. Zmniejsz również prędkość posuwu, gdy wiertło prawie wyjdzie z materiału.
Alternatywy dla obróbki plastycznej
Oprócz obróbki CNC części z tworzyw sztucznych, inne procesy szybkiego prototypowania mogą służyć jako alternatywy. Typowe z nich to:
Formowanie wtryskowe
Jest to popularny proces masowej produkcji do obróbki plastikowych elementów. Formowanie wtryskowe polega na tworzeniu formy z aluminium lub stali, w zależności od czynników takich jak trwałość. Następnie stopiony plastik jest wtryskiwany do wnęki formy, stygnie i formuje pożądany kształt.
Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych nadaje się zarówno do prototypowania, jak i produkcji rzeczywistych części. Poza tym jest to opłacalna metoda odpowiednia dla części o złożonych i prostych projektach. Ponadto części formowane wtryskowo nie wymagają dodatkowej pracy ani obróbki powierzchni.
Drukowanie 3D
Drukowanie 3D jest najczęstszą metodą prototypowania stosowaną w małych przedsiębiorstwach. Proces wytwarzania addytywnego jest narzędziem szybkiego prototypowania obejmującym technologie takie jak stereolitografia (SLA), modelowanie osadzania topionego materiału (FDM) i selektywne spiekanie laserowe (SLS) stosowane do obróbki tworzyw termoplastycznych, takich jak nylon, PLA, ABS i ULTEM.
Każda technologia obejmuje tworzenie cyfrowych modeli 3D i budowanie pożądanych części warstwa po warstwie. Jest to podobne do obróbki CNC tworzyw sztucznych, chociaż powoduje mniejsze marnotrawstwo materiału, w przeciwieństwie do tej drugiej. Ponadto eliminuje potrzebę stosowania narzędzi i jest bardziej odpowiednia do wytwarzania części o złożonych projektach.
Odlewanie próżniowe
Odlewanie próżniowe lub odlewanie poliuretanu/uretanu obejmuje formy silikonowe i żywice, aby wykonać kopię wzoru wzorcowego. Proces szybkiego prototypowania nadaje się do tworzenia plastiku o wysokiej jakości. Ponadto kopie są przydatne do wizualizacji pomysłów lub rozwiązywania problemów z wadami projektu.
Przemysłowe zastosowania obróbki CNC tworzyw sztucznych
Obróbka CNC tworzyw sztucznych jest szeroko stosowana ze względu na zalety takie jak dokładność, precyzja i ścisła tolerancja. Typowe zastosowania przemysłowe tego procesu obejmują:
Branża medyczna
Obróbka plastyczna CNC jest obecnie stosowana w produkcji obrabianych części medycznych, takich jak protezy kończyn i sztuczne serca. Jej wysoki stopień dokładności i powtarzalności pozwala jej spełniać surowe normy bezpieczeństwa wymagane przez przemysł. Ponadto istnieje niezliczona ilość opcji materiałowych i produkuje złożone kształty.
Komponenty samochodowe
Zarówno projektanci samochodów, jak i inżynierowie wykorzystują obróbkę CNC tworzyw sztucznych do tworzenia w czasie rzeczywistym komponentów samochodowych i prototypów. Tworzywo sztuczne jest szeroko stosowane w przemyśle do produkcji niestandardowych części z tworzywa sztucznego CNC, takich jak deski rozdzielcze, ze względu na swoją lekkość, co zmniejsza zużycie paliwa. Ponadto tworzywo sztuczne jest odporne na korozję i zużycie, na które narażona jest większość komponentów samochodowych. Poza tym tworzywo sztuczne można łatwo formować w złożone kształty.
Części lotnicze
Produkcja części lotniczych wymaga metody produkcji o wysokiej precyzji i ścisłych tolerancjach. W rezultacie branża wybiera obróbkę CNC w projektowaniu, testowaniu i budowaniu różnych obrabianych części lotniczych. Materiały plastikowe są odpowiednie ze względu na ich przydatność do złożonych kształtów, wytrzymałość, lekkość i wysoką zawartość chemikaliów oraz odporność na ciepło.
Przemysł elektroniczny
Przemysł elektroniczny również preferuje obróbkę CNC tworzyw sztucznych ze względu na jej wysoką precyzję i powtarzalność. Obecnie proces ten jest stosowany do produkcji obrabianych CNC plastikowych części elektronicznych, takich jak obudowy przewodów, klawiatury urządzeń i ekrany LCD.
Kiedy wybrać obróbkę CNC tworzyw sztucznych
Wybór spośród wielu procesów produkcji tworzyw sztucznych omówionych powyżej może być trudny. W rezultacie poniżej znajduje się kilka kwestii, które mogą pomóc Ci zdecydować, czy obróbka CNC tworzyw sztucznych jest lepszym procesem dla Twojego projektu:
Jeśli projekt prototypu z tworzywa sztucznego ma wąską tolerancję
Obróbka plastyczna CNC jest lepszą metodą wytwarzania części o projektach wymagających ścisłych tolerancji. Konwencjonalna frezarka CNC może osiągnąć ścisłą tolerancję około 4 μm.
Jeśli prototyp z tworzywa sztucznego wymaga wysokiej jakości wykończenia powierzchni
Maszyna CNC oferuje wysokiej jakości wykończenie powierzchni, co czyni ją odpowiednią, jeśli Twój projekt nie wymaga dodatkowego procesu wykańczania powierzchni. Jest to odmienne od drukowania 3D, które pozostawia ślady warstw podczas drukowania.
Jeśli plastikowy prototyp wymaga specjalnych materiałów
Obróbka CNC tworzyw sztucznych może być stosowana do produkcji części z szerokiej gamy materiałów plastikowych, w tym tych o specjalnych właściwościach, takich jak odporność na wysoką temperaturę, wysoka wytrzymałość lub wysoka odporność chemiczna. Dzięki temu jest to idealny wybór do tworzenia prototypów o specjalistycznych wymaganiach.
Jeśli Twoje produkty są w fazie testowania
Obróbka CNC opiera się na modelach 3D, które są łatwe do zmiany. Ponieważ etap testowania wymaga ciągłej modyfikacji, obróbka CNC pozwala projektantom i producentom tworzyć funkcjonalne prototypy z tworzyw sztucznych w celu testowania i rozwiązywania wad projektowych.
· Jeśli potrzebujesz ekonomicznej opcji
Podobnie jak inne metody produkcji, obróbka CNC tworzyw sztucznych nadaje się do ekonomicznego wytwarzania części. Tworzywa sztuczne są tańsze niż metale i inne materiały, takie jak kompozyty. Ponadto sterowanie numeryczne komputerowe jest dokładniejsze, a proces nadaje się do złożonych projektów.
Wniosek
Obróbka plastyczna CNC jest powszechnie akceptowanym procesem przemysłowym ze względu na dokładność, szybkość i przydatność do wytwarzania części o wąskiej tolerancji. W tym artykule omówiono różne materiały do obróbki CNC zgodne z procesem, dostępne techniki i inne rzeczy, które mogą pomóc w Twoim projekcie.
Wybór odpowiedniej techniki obróbki może być bardzo trudny, co wymaga zlecenia usług dostawcy usług CNC dla tworzyw sztucznych. W GuanSheng oferujemy niestandardowe usługi obróbki CNC dla tworzyw sztucznych i możemy pomóc Ci wykonać różne części do prototypowania lub do użytku w czasie rzeczywistym w oparciu o Twoje wymagania.
Posiadamy kilka materiałów z tworzyw sztucznych nadających się do obróbki CNC z rygorystycznym i usprawnionym procesem selekcji. Ponadto nasz zespół inżynierów może udzielić profesjonalnej porady w zakresie doboru materiałów i sugestii projektowych. Prześlij swój projekt już dziś i otrzymaj natychmiastowe wyceny oraz bezpłatną analizę DfM w konkurencyjnej cenie.
Czas publikacji: 13-11-2023