Typowy obraz obróbki CNC w większości przypadków obejmuje pracę z metalowym przedmiotem obrabianym. Jednak obróbka CNC nie tylko ma szerokie zastosowanie w przypadku tworzyw sztucznych, ale obróbka CNC tworzyw sztucznych jest również jednym z powszechnych procesów obróbki w kilku gałęziach przemysłu.
Akceptacja obróbki tworzyw sztucznych jako procesu produkcyjnego wynika z szerokiej gamy dostępnych tworzyw sztucznych CNC. Co więcej, wraz z wprowadzeniem komputerowego sterowania numerycznego, proces staje się dokładniejszy, szybszy i odpowiedni do wytwarzania części o wąskich tolerancjach. Jak dużo wiesz o obróbce CNC 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 kilka gałęzi przemysłu. 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 znajdują się najczęściej stosowane tworzywa sztuczne do niestandardowej obróbki tworzyw sztucznych:
ABS:
Akrylonitryl-butadien-styren (ABS) to lekki materiał CNC znany ze swojej odporności na uderzenia, wytrzymałości i wysokiej obrabialności. Chociaż ma dobre właściwości mechaniczne, jego niska stabilność chemiczna jest widoczna w jego podatności na smary, alkohole i inne rozpuszczalniki chemiczne. Ponadto stabilność termiczna czystego ABS (tj. ABS bez dodatków) jest niska, ponieważ plastikowy polimer będzie palić się nawet po usunięciu płomienia.
Plusy
Jest lekki, nie tracąc przy tym wytrzymałości mechanicznej.
Plastikowy polimer jest wysoce podatny na obróbkę skrawaniem, co czyni go bardzo popularnym materiałem do szybkiego prototypowania.
ABS ma odpowiednią niską temperaturę topnienia (jest to ważne w przypadku innych procesów szybkiego prototypowania, takich jak druk 3D i formowanie wtryskowe).
Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
ABS charakteryzuje się dużą trwałością, co oznacza dłuższą żywotność.
To jest niedrogie.
Wady
Pod wpływem ciepła wydziela gorące opary plastiku.
Aby zapobiec gromadzeniu się takich gazów, konieczna jest odpowiednia wentylacja.
Ma niską temperaturę topnienia, która może powodować odkształcenia pod wpływem ciepła generowanego przez maszynę CNC.
Aplikacje
ABS to bardzo popularne tworzywo termoplastyczne stosowane w wielu usługach szybkiego prototypowania przy wytwarzaniu produktów ze względu na jego doskonałe właściwości i przystępną cenę. Znajduje zastosowanie w przemyśle elektrycznym i motoryzacyjnym przy wytwarzaniu części takich jak nakładki na klawiatury, obudowy elektroniki i elementy deski rozdzielczej samochodu.
Nylon
Nylon lub poliamid to polimer z tworzywa sztucznego o niskim współczynniku tarcia i 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.
Plusy
Doskonałe właściwości mechaniczne.
Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
Ekonomiczne.
Jest to lekki polimer.
Jest odporny na ciepło i chemikalia.
Wady
Ma niską stabilność wymiarową.
Nylon łatwo wchłania wilgoć.
Jest wrażliwy na działanie silnych kwasów mineralnych.
Aplikacje
Nylon to wysokowydajny inżynieryjny materiał termoplastyczny stosowany do prototypowania i produkcji rzeczywistych części w przemyśle medycznym i motoryzacyjnym. Komponent wykonany z materiału CNC obejmuje łożyska, podkładki i rurki.
Akryl
Akryl lub PMMA (polimetakrylan metylu) jest popularny w obróbce CNC tworzyw sztucznych ze względu na swoje właściwości optyczne. Polimer tworzywa sztucznego jest przeświecający i odporny na zarysowania, stąd jego zastosowanie w gałęziach przemysłu wymagających takich właściwości. Poza tym ma bardzo dobre właściwości mechaniczne, widoczne w wytrzymałości i odporności na uderzenia. Dzięki swojej taniości obróbka CNC akrylu stała się alternatywą dla polimerów plastikowych, takich jak poliwęglan i szkło.
Plusy
Jest lekki.
Akryl jest wysoce odporny na chemikalia i promieniowanie UV.
Charakteryzuje się wysoką obrabialnością.
Akryl charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną.
Wady
Nie jest aż tak odporny na ciepło, uderzenia i ścieranie.
Może pękać pod dużym obciążeniem.
Nie jest odporny na chlorowane/aromatyczne substancje organiczne.
Aplikacje
Akryl ma zastosowanie jako zamiennik materiałów takich jak poliwęglan i szkło. Dzięki temu ma zastosowanie 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 tworzywo sztuczne CNC o wysokiej obrabialności, wybierane przez wiele firm zajmujących się obróbką CNC ze względu na jego wysoką wytrzymałość i odporność na ciepło, chemikalia i zużycie/rozdarcie. Istnieje kilka gatunków Delrinu, ale większość branż opiera się na Delrin 150 i 570, ponieważ są one stabilne wymiarowo.
Plusy
Są najbardziej podatnymi na obróbkę skrawaniem ze wszystkich tworzyw sztucznych CNC.
Mają doskonałą odporność chemiczną.
Mają wysoką stabilność wymiarową.
Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie i trwałością, co zapewnia dłuższą żywotność.
Wady
Ma słabą odporność na kwasy.
Aplikacje
POM znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Na przykład w sektorze motoryzacyjnym wykorzystuje się go do produkcji elementów pasów bezpieczeństwa. Przemysł sprzętu medycznego wykorzystuje go do produkcji wstrzykiwaczy do insuliny, natomiast sektor dóbr konsumpcyjnych wykorzystuje POM do produkcji papierosów elektronicznych i wodomierzy.
HDPE
Tworzywo polietylenowe o dużej gęstości jest tworzywem termoplastycznym o wysokiej odporności na naprężenia i żrące chemikalia. Oferuje doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie (4000PSI) i twardość (R65) niż jego odpowiednik, zastępując go LDPE w zastosowaniach o takich wymaganiach.
Plusy
Jest to elastyczny, obrabialny plastik.
Jest bardzo odporny na stres i chemikalia.
Posiada doskonałe właściwości mechaniczne.
ABS charakteryzuje się dużą trwałością, co oznacza dłuższą żywotność.
Wady
Ma słabą odporność na promieniowanie UV.
Aplikacje
HDPE Ma różnorodne zastosowania, w tym prototypowanie, tworzenie przekładni, łożysk, opakowań, izolacji elektrycznych i sprzętu medycznego. Jest idealny do prototypowania, ponieważ można go szybko i łatwo poddać obróbce, a jego niski koszt sprawia, że świetnie nadaje się do tworzenia wielu iteracji. Poza tym jest dobrym materiałem na przekładnie ze względu na niski współczynnik tarcia i wysoką odporność na zużycie oraz na łożyska, ponieważ jest samosmarujący i odporny chemicznie.
LDPE
LDPE to wytrzymały, elastyczny polimer z tworzywa sztucznego o dobrej odporności chemicznej i niskiej temperaturze. Ma szerokie zastosowanie w przemyśle produkującym części medyczne do produkcji protez i ortez.
Plusy
Jest twardy i elastyczny.
Jest wysoce odporny na korozję.
Można go łatwo uszczelnić za pomocą technik cieplnych, takich jak spawanie.
Wady
Nie nadaje się do części wymagających odporności na wysoką temperaturę.
Ma niską sztywność i wytrzymałość konstrukcyjną.
Aplikacje
LDPE jest często używany do produkcji niestandardowych przekładni i komponentów mechanicznych, komponentów 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, ze względu na swoją naturalną przezroczystość może zastąpić szkło.
Plusy
Jest bardziej wydajny niż większość konstrukcyjnych tworzyw termoplastycznych.
Jest naturalnie przezroczysty i może przepuszczać światło.
Bardzo dobrze nabiera koloru.
Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i trwałość.
PC jest odporny na rozcieńczone kwasy, oleje i smary.
Wady
Ulega degradacji pod wpływem długotrwałej ekspozycji na wodę o temperaturze powyżej 60°C.
Jest podatny na zużycie węglowodorowe.
Z czasem żółknie pod wpływem długotrwałego wystawienia na działanie promieni UV.
Aplikacje
Ze względu na swoje właściwości świetlne poliwęglan może zastąpić materiał szklany. Dlatego wykorzystuje się go do produkcji okularów ochronnych i płyt CD/DVD. Poza tym nadaje się do wyrobu narzędzi chirurgicznych i wyłączników automatycznych.
Metody obróbki tworzyw sztucznych CNC
Obróbka CNC części z tworzyw sztucznych polega na użyciu sterowanej komputerowo maszyny w celu usunięcia części polimeru z tworzywa sztucznego w celu uformowania pożądanego produktu. Subtraktywny proces produkcyjny umożliwia utworzenie niezliczonych części o wąskiej 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 obracanie lub obracanie. Istnieje również kilka rodzajów toczenia CNC, w tym:
Do dużych cięć nadaje się toczenie CNC proste lub cylindryczne.
Toczenie stożkowe CNC nadaje się do tworzenia części o kształtach stożkowych.
Istnieje kilka wskazówek, które można zastosować podczas toczenia tworzyw sztucznych CNC, w tym:
Upewnij się, że krawędzie tnące mają ujemne nachylenie wsteczne, aby zminimalizować tarcie.
Krawędzie tnące powinny mieć duży kąt przyłożenia.
Wypoleruj powierzchnię przedmiotu obrabianego, aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni i ograniczyć gromadzenie się materiału.
Zmniejsz posuw, aby poprawić precyzję końcowych cięć (użyj posuwu 0,015 IPR dla cięć zgrubnych i 0,005 IPR dla cięć precyzyjnych).
Dostosuj prześwit, bok i kąty natarcia do tworzywa sztucznego.
Frezowanie CNC
Frezowanie CNC polega na użyciu frezu w celu usunięcia 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, tam i z powrotem, w górę i w dół). Dzięki temu doskonale nadaje się do tworzenia części o prostych konstrukcjach. Z drugiej strony frezarki wieloosiowe mogą poruszać się w więcej niż trzech osiach. Dzięki temu nadaje się do obróbki CNC części z tworzyw sztucznych o skomplikowanej geometrii.
Istnieje kilka wskazówek, które można zastosować podczas frezowania CNC tworzyw sztucznych, w tym:
Obrabiaj tworzywo termoplastyczne wzmocnione węglem lub szkłem za pomocą narzędzi węglowych.
Zwiększ prędkość wrzeciona za pomocą zacisków.
Zmniejsz koncentrację naprężeń, tworząc zaokrąglone narożniki wewnętrzne.
Chłodzenie bezpośrednio na routerze w celu rozproszenia ciepła.
Wybierz prędkość obrotową.
Gratuj części z tworzyw sztucznych po frezowaniu, aby poprawić wykończenie powierzchni.
Wiercenie CNC
Wiercenie CNC w tworzywach sztucznych polega na wykonaniu otworu w elemencie plastikowym za pomocą wiertarki zamontowanej z wiertłem. Rozmiar i kształt wiertła określają rozmiar otworu. Ponadto odgrywa również rolę w odprowadzaniu wiórów. Rodzaje wiertarek, których można używać, to ławkowa, pionowa i promieniowa.
Istnieje kilka wskazówek, które można wykorzystać podczas wiercenia CNC w tworzywach sztucznych, w tym:
Upewnij się, że używasz ostrych wierteł CNC, aby uniknąć naprężenia plastikowego przedmiotu obrabianego.
Użyj odpowiedniego wiertła. Na przykład wiertło o kącie od 90 do 118° i kącie krawędzi od 9 do 15° jest odpowiednie dla większości tworzyw termoplastycznych (w przypadku akrylu należy zastosować nachylenie 0°).
Zapewnij łatwe usuwanie wiórów, wybierając odpowiednie wiertło.
Użyj układu chłodzenia, aby złagodzić więcej wytwarzanych podczas procesu obróbki.
Aby usunąć wiertło CNC bez uszkodzeń, upewnij się, że głębokość wiercenia jest mniejsza niż trzy lub cztery razy. średnica wiertła. Zmniejsz także posuw, gdy wiertło prawie wychodzi z materiału.
Alternatywy dla obróbki tworzyw sztucznych
Oprócz obróbki części z tworzyw sztucznych CNC, alternatywą mogą być inne procesy szybkiego prototypowania. Typowe obejmują:
Formowanie wtryskowe
Jest to popularny, masowy proces obróbki przedmiotów z tworzyw sztucznych. Formowanie wtryskowe polega na tworzeniu formy z aluminium lub stali, w zależności od takich czynników, jak trwałość. Następnie stopione tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do gniazda formy, chłodzi się 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 skomplikowanych i prostych konstrukcjach. Co więcej, części formowane wtryskowo prawie nie wymagają dodatkowej pracy ani obróbki powierzchni.
Druk 3D
Druk 3D to najpopularniejsza metoda prototypowania stosowana w małych firmach. Proces wytwarzania przyrostowego to narzędzie do szybkiego prototypowania, obejmujące technologie takie jak stereolitografia (SLA), modelowanie osadzania topionego (FDM) i selektywne spiekanie laserowe (SLS) wykorzystywane do obróbki tworzyw termoplastycznych, takich jak nylon, PLA, ABS i ULTEM.
Każda technologia polega na tworzeniu cyfrowych modeli 3D i budowaniu pożądanych części warstwa po warstwie. Przypomina to obróbkę CNC tworzyw sztucznych, chociaż w przeciwieństwie do tej drugiej powoduje mniejsze straty materiału. Ponadto eliminuje potrzebę stosowania narzędzi i jest bardziej odpowiedni do wytwarzania części o skomplikowanych projektach.
Odlewanie próżniowe
Odlewanie próżniowe lub odlewanie poliuretanowo-uretanowe obejmuje formy silikonowe i żywice w celu wykonania kopii wzorca. Proces szybkiego prototypowania nadaje się do tworzenia tworzyw sztucznych o wysokiej jakości. Ponadto kopie można wykorzystać do wizualizacji pomysłów lub rozwiązywania problemów z wadami projektowymi.
Przemysłowe zastosowania obróbki tworzyw sztucznych CNC
Obróbka CNC tworzyw sztucznych ma szerokie zastosowanie ze względu na korzyści takie jak dokładność, precyzja i wąska tolerancja. Typowe zastosowania przemysłowe tego procesu obejmują:
Przemysł medyczny
Obróbka plastyczna CNC ma obecnie zastosowanie w produkcji części obrabianych w medycynie, takich jak protezy kończyn i sztuczne serca. Wysoka dokładność i powtarzalność pozwala na spełnienie rygorystycznych norm bezpieczeństwa wymaganych w przemyśle. Co więcej, istnieje niezliczona ilość opcji materiałowych i pozwala uzyskać złożone kształty.
Komponenty samochodowe
Zarówno projektanci samochodów, jak i inżynierowie wykorzystują obróbkę CNC tworzyw sztucznych do tworzenia komponentów i prototypów motoryzacyjnych w czasie rzeczywistym. Tworzywa sztuczne mają szerokie zastosowanie w branży przy wytwarzaniu niestandardowych części z tworzyw sztucznych CNC, takich jak deski rozdzielcze, ze względu na ich lekkość, co zmniejsza zużycie paliwa. Ponadto tworzywo sztuczne jest odporne na korozję i zużycie, na które narażony jest większość elementów samochodowych. Poza tym plastik można łatwo formować w złożone kształty.
Części lotnicze
Produkcja części lotniczych wymaga metody produkcyjnej charakteryzującej się wysoką precyzją i wąskimi tolerancjami. W rezultacie branża decyduje się na obróbkę CNC przy projektowaniu, testowaniu i budowaniu różnych części obrabianych w przemyśle lotniczym. Tworzywa sztuczne mają zastosowanie ze względu na ich przydatność do skomplikowanych kształtów, wytrzymałość, lekkość i wysoką zawartość substancji chemicznych oraz odporność na ciepło.
Przemysł elektroniczny
Przemysł elektroniczny również faworyzuje obróbkę tworzyw sztucznych CNC ze względu na jej wysoką precyzję i powtarzalność. Obecnie proces ten stosowany jest do wytwarzania obrabianych CNC plastikowych części elektronicznych, takich jak obudowy przewodów, klawiatury urządzeń i ekrany LCD.
Kiedy wybrać obróbkę CNC tworzyw sztucznych
Wybór spośród wielu omówionych powyżej procesów produkcji tworzyw sztucznych może być wyzwaniem. W rezultacie poniżej znajduje się kilka uwag, które mogą pomóc Ci zdecydować, czy obróbka CNC tworzyw sztucznych jest lepszym procesem dla Twojego projektu:
Jeśli plastikowy prototyp z wąską tolerancją
Obróbka plastyczna CNC jest lepszą metodą wytwarzania części o projektach wymagających wąskich tolerancji. Konwencjonalna frezarka CNC może osiągnąć wąską tolerancję około 4 μm.
Jeśli prototyp z tworzywa sztucznego wymaga wysokiej jakości wykończenia powierzchni
Maszyna CNC oferuje wysokiej jakości wykończenie powierzchni, dzięki czemu jest odpowiednia, jeśli Twój projekt nie wymaga dodatkowego procesu wykańczania powierzchni. Inaczej jest w przypadku drukowania 3D, które podczas drukowania pozostawia ślady warstw.
Jeśli prototyp z tworzywa sztucznego wymaga specjalnych materiałów
Obróbką plastyczną CNC można wytwarzać części z szerokiej gamy tworzyw sztucznych, w tym również tych o specjalnych właściwościach, takich jak odporność na wysoką temperaturę, dużą wytrzymałość, czy wysoką odporność chemiczną. Dzięki temu jest to idealny wybór do tworzenia prototypów o specjalistycznych wymaganiach.
Jeśli Twoje produkty są na etapie testowania
Obróbka CNC opiera się na modelach 3D, które można łatwo modyfikować. Ponieważ etap testowania wymaga ciągłych modyfikacji, obróbka CNC umożliwia projektantom i producentom tworzenie funkcjonalnych prototypów z tworzyw sztucznych w celu testowania i rozwiązywania wad projektowych.
· Jeśli potrzebujesz opcji ekonomicznej
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. Co więcej, komputerowe sterowanie numeryczne jest dokładniejsze, a proces nadaje się do skomplikowanych projektów.
Wniosek
Obróbka tworzyw sztucznych CNC jest procesem powszechnie akceptowanym w przemyśle ze względu na jego dokładność, szybkość i przydatność do wytwarzania części o wąskich tolerancjach. W tym artykule omówiono różne materiały do obróbki CNC zgodne z procesem, dostępne techniki i inne rzeczy, które mogą pomóc w Twoim projekcie.
Wybór właściwej techniki obróbki może być bardzo trudny i wymagać outsourcingu dostawcy usług CNC z tworzyw sztucznych. W GuanSheng oferujemy niestandardowe usługi obróbki CNC tworzyw sztucznych i możemy pomóc w wykonaniu różnych części do prototypowania lub wykorzystania w czasie rzeczywistym w oparciu o Twoje wymagania.
Posiadamy kilka tworzyw sztucznych nadających się do obróbki CNC z rygorystycznym i usprawnionym procesem selekcji. Ponadto nasz zespół inżynierów może udzielić profesjonalnego doradztwa w zakresie doboru materiałów i sugestii projektowych. Prześlij swój projekt już dziś i uzyskaj natychmiastową wycenę oraz bezpłatną analizę DfM w konkurencyjnej cenie.
Czas publikacji: 13 listopada 2023 r