Bežné znázornenie CNC obrábania vo väčšine prípadov zahŕňa prácu s kovovým obrobkom. CNC obrábanie je však nielen široko použiteľné pre plasty, ale CNC obrábanie plastov je tiež jedným z bežných obrábacích procesov v niekoľkých odvetviach.
Prijatie obrábania plastov ako výrobného procesu je spôsobené širokým spektrom dostupných CNC materiálov na obrábanie plastov. Navyše, so zavedením počítačového numerického riadenia sa proces stáva presnejším, rýchlejším a vhodnejším na výrobu dielov s vysokou toleranciou. Koľko toho viete o CNC obrábaní plastov? Tento článok pojednáva o materiáloch kompatibilných s týmto procesom, dostupných technikách a ďalších veciach, ktoré môžu pomôcť vášmu projektu.
Plasty pre CNC obrábanie
Mnohé obrábateľné plasty sú vhodné na výrobu dielov a produktov, ktoré vyrábajú rôzne priemyselné odvetvia. Ich použitie závisí od ich vlastností, pričom niektoré obrábateľné plasty, ako napríklad nylon, majú vynikajúce mechanické vlastnosti, ktoré im umožňujú nahradiť kovy. Nižšie sú uvedené najbežnejšie plasty na zákazkové obrábanie plastov:
ABS:
Akrylonitrilbutadiénstyrén alebo ABS je ľahký CNC materiál známy svojou odolnosťou proti nárazu, pevnosťou a vysokou obrobiteľnosťou. Hoci sa môže pochváliť dobrými mechanickými vlastnosťami, jeho nízka chemická stabilita sa prejavuje v jeho náchylnosti na mastnoty, alkoholy a iné chemické rozpúšťadlá. Tepelná stabilita čistého ABS (t. j. ABS bez prísad) je tiež nízka, pretože plastový polymér bude horieť aj po odstránení plameňa.
Výhody
Je ľahký bez straty mechanickej pevnosti.
Plastový polymér je vysoko obrobiteľný, vďaka čomu je veľmi obľúbeným materiálom pre rýchle prototypovanie.
ABS má vhodný nízky bod topenia (to je dôležité pre iné procesy rýchleho prototypovania, ako je 3D tlač a vstrekovanie plastov).
Má vysokú pevnosť v ťahu.
ABS má vysokú odolnosť, čo znamená dlhšiu životnosť.
Je to cenovo dostupné.
Nevýhody
Pri vystavení teplu uvoľňuje horúce plastové výpary.
Aby ste zabránili hromadeniu takýchto plynov, potrebujete riadne vetranie.
Má nízky bod topenia, čo môže spôsobiť deformáciu v dôsledku tepla generovaného CNC strojom.
Aplikácie
ABS je veľmi obľúbený technický termoplast, ktorý sa používa v mnohých službách rýchleho prototypovania pri výrobe produktov vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam a cenovej dostupnosti. Je použiteľný v elektrotechnickom a automobilovom priemysle pri výrobe súčiastok, ako sú kryty klávesníc, elektronické kryty a komponenty palubných dosiek automobilov.
Nylon
Nylon alebo polyamid je plastový polymér s nízkym trením a vysokou odolnosťou voči nárazom, chemikáliám a oderu. Jeho vynikajúce mechanické vlastnosti, ako je pevnosť (76 mPa), odolnosť a tvrdosť (116R), ho robia veľmi vhodným pre CNC obrábanie a ďalej zlepšujú jeho použitie v automobilovom a lekárskom priemysle výroby súčiastok.
Výhody
Vynikajúce mechanické vlastnosti.
Má vysokú pevnosť v ťahu.
Nákladovo efektívne.
Je to ľahký polymér.
Je odolný voči teplu a chemikáliám.
Nevýhody
Má nízku rozmerovú stabilitu.
Nylon dokáže ľahko absorbovať vlhkosť.
Je citlivý na silné minerálne kyseliny.
Aplikácie
Nylon je vysoko výkonný technický termoplast vhodný na prototypovanie a výrobu skutočných dielov v medicínskom a automobilovom priemysle. Medzi komponenty vyrobené z tohto CNC materiálu patria ložiská, podložky a rúrky.
Akryl
Akryl alebo PMMA (polymetylmetakrylát) je obľúbený v CNC obrábaní plastov vďaka svojim optickým vlastnostiam. Tento plastový polymér je priesvitný a odolný voči poškriabaniu, a preto sa uplatňuje v odvetviach, ktoré takéto vlastnosti vyžadujú. Okrem toho má veľmi dobré mechanické vlastnosti, ktoré sa prejavujú v jeho húževnatosti a odolnosti voči nárazu. Vďaka svojej lacnosti sa akrylové CNC obrábanie stalo alternatívou k plastovým polymérom, ako je polykarbonát a sklo.
Výhody
Je ľahký.
Akryl je vysoko chemicky odolný a odolný voči UV žiareniu.
Má vysokú obrobiteľnosť.
Akrylát má vysokú chemickú odolnosť.
Nevýhody
Nie je tak odolný voči teplu, nárazom a oderu.
Pri veľkom zaťažení môže prasknúť.
Nie je odolný voči chlórovaným/aromatickým organickým látkam.
Aplikácie
Akrylát je použiteľný ako náhrada materiálov ako polykarbonát a sklo. Vďaka tomu je použiteľný v automobilovom priemysle na výrobu svetelných trubíc a krytov smerových svetiel automobilov a v iných odvetviach na výrobu solárnych panelov, prístreškov pre skleníky atď.
POM
POM alebo Delrin (obchodný názov) je vysoko obrábateľný CNC plastový materiál, ktorý si vyberá mnoho CNC obrábacích služieb pre svoju vysokú pevnosť a odolnosť voči teplu, chemikáliám a opotrebovaniu. Existuje niekoľko druhov Delrinu, ale väčšina priemyselných odvetví sa spolieha na Delrin 150 a 570, pretože sú rozmerovo stabilné.
Výhody
Sú najobrábateľnejšie zo všetkých CNC plastových materiálov.
Majú vynikajúcu chemickú odolnosť.
Majú vysokú rozmerovú stabilitu.
Má vysokú pevnosť v ťahu a odolnosť, čo zaručuje dlhšiu životnosť.
Nevýhody
Má slabú odolnosť voči kyselinám.
Aplikácie
POM nachádza uplatnenie v rôznych odvetviach. Napríklad v automobilovom priemysle sa používa na výrobu komponentov bezpečnostných pásov. V priemysle zdravotníckych zariadení sa používa na výrobu inzulínových pier, zatiaľ čo v sektore spotrebného tovaru sa POM používa na výrobu elektronických cigariet a vodomerov.
HDPE
Polyetylén s vysokou hustotou je termoplast s vysokou odolnosťou voči namáhaniu a korozívnym chemikáliám. Ponúka vynikajúce mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ťahu (4000 PSI) a tvrdosť (R65), v porovnaní s jeho náprotivkom, pričom ho LDPE nahrádza v aplikáciách s takýmito požiadavkami.
Výhody
Je to flexibilný obrábateľný plast.
Je vysoko odolný voči stresu a chemikáliám.
Má vynikajúce mechanické vlastnosti.
ABS má vysokú odolnosť, čo znamená dlhšiu životnosť.
Nevýhody
Má slabú odolnosť voči UV žiareniu.
Aplikácie
HDPE Má široké uplatnenie vrátane prototypovania, výroby ozubených kolies, ložísk, obalov, elektrických izolácií a zdravotníckych zariadení. Je ideálny na prototypovanie, pretože sa dá rýchlo a jednoducho opracovať a jeho nízke náklady ho robia skvelým na vytváranie viacerých iterácií. Okrem toho je to dobrý materiál na ozubené kolesá vďaka nízkemu koeficientu trenia a vysokej odolnosti proti opotrebovaniu a na ložiská, pretože je samomazací a chemicky odolný.
LDPE
LDPE je pevný, flexibilný plastový polymér s dobrou chemickou odolnosťou a nízkou teplotou. Je široko použiteľný v priemysle výroby zdravotníckych súčiastok na výrobu protetických a ortotických pomôcok.
Výhody
Je pevný a flexibilný.
Je vysoko odolný voči korózii.
Je ľahké utesniť pomocou tepelných techník, ako je zváranie.
Nevýhody
Nie je vhodný pre diely, ktoré vyžadujú odolnosť voči vysokým teplotám.
Má nízku tuhosť a štrukturálnu pevnosť.
Aplikácie
LDPE sa často používa na výrobu ozubených kolies a mechanických komponentov na mieru, elektrických komponentov, ako sú izolátory a kryty pre elektronické zariadenia, a dielov s lešteným alebo lesklým vzhľadom. Navyše, jeho nízky koeficient trenia, vysoký izolačný odpor a odolnosť z neho robia ideálny materiál pre vysokovýkonné aplikácie.
Polykarbonát
PC je pevný, ale ľahký plastový polymér s tepelne spomaľovacími a elektroizolačnými vlastnosťami. Podobne ako akrylát môže vďaka svojej prirodzenej priehľadnosti nahradiť sklo.
Výhody
Je účinnejší ako väčšina technických termoplastov.
Je prirodzene priehľadný a dokáže prepúšťať svetlo.
Veľmi dobre prijíma farbu.
Má vysokú pevnosť v ťahu a trvanlivosť.
PC je odolný voči zriedeným kyselinám, olejom a tukom.
Nevýhody
Po dlhodobom vystavení vode s teplotou nad 60 °C sa degraduje.
Je náchylný na opotrebovanie uhľovodíkmi.
Po dlhodobom vystavení UV žiareniu časom zožltne.
Aplikácie
Vďaka svojim svetelným vlastnostiam môže polykarbonát nahradiť sklo. Preto sa používa na výrobu ochranných okuliarov a CD/DVD. Okrem toho je vhodný na výrobu chirurgických nástrojov a ističov.
Metódy CNC obrábania plastov
CNC obrábanie plastových dielov zahŕňa použitie počítačom riadeného stroja na odstránenie časti plastového polyméru za účelom vytvorenia požadovaného produktu. Subtraktívny výrobný proces dokáže vytvoriť nespočetné množstvo dielov s presnou toleranciou, rovnomernosťou a presnosťou pomocou nasledujúcich metód.
CNC sústruženie
CNC sústruženie je obrábacia technika, ktorá zahŕňa držanie obrobku na sústruhu a jeho otáčanie voči reznému nástroju otáčaním alebo sústružením. Existuje aj niekoľko typov CNC sústruženia, vrátane:
Pre veľké rezy je vhodné priame alebo valcové CNC sústruženie.
CNC sústruženie kužeľov je vhodné na vytváranie dielov s kužeľovitými tvarmi.
Pri CNC sústružení plastov môžete použiť niekoľko pokynov, vrátane:
Uistite sa, že rezné hrany majú negatívny spätný sklon, aby sa minimalizovalo trenie.
Rezné hrany by mali mať veľký uhol podbrúsenia.
Vyleštite povrch obrobku pre lepšiu povrchovú úpravu a zníženie nánosov materiálu.
Znížte rýchlosť posuvu, aby ste zlepšili presnosť konečných rezov (pre hrubé rezy použite rýchlosť posuvu 0,015 IPR a pre presné rezy 0,005 IPR).
Prispôsobte vôľu, bočné uhly a uhly sklonu plastovému materiálu.
CNC frézovanie
CNC frézovanie zahŕňa použitie frézy na odstránenie materiálu z obrobku, aby sa získal požadovaný diel. Existujú rôzne CNC frézky rozdelené na 3-osové frézky a viacosové frézky.
Na jednej strane sa 3-osová CNC frézka môže pohybovať v troch lineárnych osiach (zľava doprava, tam a späť, hore a dole). Vďaka tomu je vhodná na vytváranie dielov s jednoduchými konštrukciami. Na druhej strane sa viacosové frézky môžu pohybovať vo viac ako troch osiach. Vďaka tomu sú vhodné na CNC obrábanie plastových dielov so zložitými geometriami.
Pri CNC frézovaní plastov môžete použiť niekoľko pokynov, vrátane:
Opracujte termoplast vystužený uhlíkom alebo sklom pomocou uhlíkových nástrojov.
Zvýšte rýchlosť vretena pomocou svoriek.
Znížte koncentráciu napätia vytvorením zaoblených vnútorných rohov.
Chladenie priamo na routeri pre rozptyl tepla.
Vyberte rýchlosť otáčania.
Po frézovaní odhrotujte plastové diely, aby ste zlepšili ich povrchovú úpravu.
CNC vŕtanie
CNC vŕtanie plastov zahŕňa vytvorenie otvoru v plastovom obrobku pomocou vŕtačky s namontovaným vrtákom. Veľkosť a tvar vrtáka určuje veľkosť otvoru. Okrem toho zohráva úlohu aj pri odvádzaní triesok. Medzi typy vŕtačiek, ktoré môžete použiť, patria stolové, zvislé a radiálne.
Pri CNC vŕtaní plastov môžete použiť niekoľko pokynov, vrátane:
Uistite sa, že používate ostré CNC vrtáky, aby ste predišli namáhaniu plastového obrobku.
Použite správny vrták. Napríklad vrták s uhlom britu 90 až 118° a uhlom britu 9 až 15° je vhodný pre väčšinu termoplastov (pre akrylát použite uhol sklonu 0°).
Zabezpečte jednoduché vyhadzovanie triesok výberom správneho vrtáka.
Na zmiernenie väčšieho množstva vznikajúceho počas procesu obrábania použite chladiaci systém.
Aby ste odstránili CNC vrták bez poškodenia, uistite sa, že hĺbka vŕtania je menšia ako troj- alebo štvornásobok priemeru vrtáka. Taktiež znížte rýchlosť posuvu, keď vrták takmer opustí materiál.
Alternatívy k obrábaniu plastov
Okrem CNC obrábania plastových dielov môžu ako alternatívy slúžiť aj iné procesy rýchleho prototypovania. Medzi bežné patria:
Vstrekovanie plastov
Ide o populárny proces hromadnej výroby plastových obrobkov. Vstrekovanie plastov zahŕňa vytvorenie formy z hliníka alebo ocele v závislosti od faktorov, ako je napríklad životnosť. Následne sa roztavený plast vstrekne do dutiny formy, ochladí a vytvorí požadovaný tvar.
Vstrekovanie plastov do foriem je vhodné na výrobu prototypov aj skutočných dielov. Okrem toho je to nákladovo efektívna metóda vhodná pre diely so zložitými aj jednoduchými konštrukciami. Okrem toho, vstrekované diely si sotva vyžadujú dodatočnú prácu alebo povrchovú úpravu.
3D tlač
3D tlač je najbežnejšou metódou prototypovania používanou v malých podnikoch. Aditívna výroba je nástroj na rýchle prototypovanie, ktorý zahŕňa technológie ako stereolitografia (SLA), modelovanie tavením (FDM) a selektívne laserové spekanie (SLS), ktoré sa používajú na prácu s termoplastmi, ako sú nylon, PLA, ABS a ULTEM.
Každá technológia zahŕňa vytváranie 3D digitálnych modelov a zostavovanie požadovaných dielov vrstvu po vrstve. Je to podobné ako CNC obrábanie plastov, hoci na rozdiel od druhého spôsobuje menšie plytvanie materiálom. Okrem toho eliminuje potrebu nástrojov a je vhodnejšia na výrobu dielov so zložitými konštrukciami.
Vákuové odlievanie
Vákuové odlievanie alebo odlievanie z polyuretánu/uretánu zahŕňa silikónové formy a živice na vytvorenie kópie vzoru. Proces rýchleho prototypovania je vhodný na výrobu plastov s vysokou kvalitou. Okrem toho sú kópie použiteľné pri vizualizácii nápadov alebo riešení konštrukčných nedostatkov.
Priemyselné aplikácie CNC obrábania plastov
CNC obrábanie plastov je široko použiteľné vďaka výhodám, ako je presnosť, precíznosť a vysoká tolerancia. Medzi bežné priemyselné aplikácie tohto procesu patria:
Lekársky priemysel
CNC obrábanie plastov je v súčasnosti použiteľné pri výrobe zdravotníckych obrábaných dielov, ako sú protézy končatín a umelé srdcia. Jeho vysoký stupeň presnosti a opakovateľnosti umožňuje spĺňať prísne bezpečnostné normy požadované v tomto odvetví. Okrem toho existuje nespočetné množstvo materiálových možností a umožňuje vytvárať zložité tvary.
Automobilové komponenty
Automobiloví dizajnéri aj inžinieri používajú CNC obrábanie plastov na výrobu automobilových komponentov a prototypov v reálnom čase. Plast je v priemysle široko používaný pri výrobe zákazkových CNC plastových dielov, ako sú napríklad palubné dosky, vďaka svojej nízkej hmotnosti, ktorá znižuje spotrebu paliva. Okrem toho je plast odolný voči korózii a opotrebovaniu, čo je typické pre väčšinu automobilových komponentov. Okrem toho sa plast ľahko tvaruje do zložitých tvarov.
Letecké diely
Výroba leteckých dielov vyžaduje výrobnú metódu s vysokou presnosťou a prísnymi toleranciami. V dôsledku toho sa priemysel rozhoduje pre CNC obrábanie pri navrhovaní, testovaní a výrobe rôznych leteckých obrábaných dielov. Plastové materiály sú vhodné vďaka svojej vhodnosti pre zložité tvary, pevnosti, nízkej hmotnosti, odolnosti voči vysokým chemikáliám a teplu.
Elektronický priemysel
Elektronický priemysel tiež uprednostňuje CNC obrábanie plastov kvôli jeho vysokej presnosti a opakovateľnosti. V súčasnosti sa tento proces používa na výrobu CNC obrábaných plastových elektronických súčiastok, ako sú káblové kryty, klávesnice zariadení a LCD obrazovky.
Kedy si vybrať CNC obrábanie plastov
Výber z mnohých vyššie uvedených procesov výroby plastov môže byť náročný. Preto uvádzame niekoľko faktorov, ktoré vám môžu pomôcť rozhodnúť sa, či je CNC obrábanie plastov pre váš projekt lepším procesom:
Ak je návrh plastového prototypu s úzkou toleranciou
CNC obrábanie plastov je lepšou metódou na výrobu dielov s konštrukciami vyžadujúcimi presné tolerancie. Konvenčná CNC frézka dokáže dosiahnuť presnú toleranciu približne 4 μm.
Ak plastový prototyp vyžaduje kvalitnú povrchovú úpravu
CNC stroj ponúka vysoko kvalitnú povrchovú úpravu, vďaka čomu je vhodný, ak váš projekt nevyžaduje dodatočnú povrchovú úpravu. Na rozdiel od 3D tlače, ktorá počas tlače zanecháva stopy po vrstvách.
Ak plastový prototyp vyžaduje špeciálne materiály
CNC obrábanie plastov sa dá použiť na výrobu dielov zo širokej škály plastových materiálov vrátane tých so špeciálnymi vlastnosťami, ako je odolnosť voči vysokým teplotám, vysoká pevnosť alebo vysoká chemická odolnosť. Vďaka tomu je ideálnou voľbou na vytváranie prototypov so špeciálnymi požiadavkami.
Ak sú vaše produkty vo fáze testovania
CNC obrábanie sa spolieha na 3D modely, ktoré sa dajú ľahko meniť. Keďže fáza testovania si vyžaduje neustále úpravy, CNC obrábanie umožňuje dizajnérom a výrobcom vytvárať funkčné plastové prototypy na testovanie a riešenie konštrukčných nedostatkov.
· Ak potrebujete ekonomickú alternatívu
Rovnako ako iné výrobné metódy, aj CNC obrábanie plastov je vhodné na nákladovo efektívnu výrobu dielov. Plasty sú lacnejšie ako kovy a iné materiály, ako sú kompozity. Okrem toho je počítačové numerické riadenie presnejšie a proces je vhodný pre zložité návrhy.
Záver
CNC obrábanie plastov je v priemysle široko akceptovaný proces vďaka svojej presnosti, rýchlosti a vhodnosti na výrobu dielov s vysokou toleranciou. Tento článok hovorí o rôznych CNC obrábacích materiáloch kompatibilných s týmto procesom, dostupných technikách a ďalších veciach, ktoré vám môžu pomôcť pri vašom projekte.
Výber správnej techniky obrábania môže byť veľmi náročný, čo si vyžaduje, aby ste si najali externého poskytovateľa CNC služieb pre obrábanie plastov. V spoločnosti GuanSheng ponúkame zákazkové CNC obrábanie plastov a môžeme vám pomôcť vyrobiť rôzne diely pre prototypovanie alebo použitie v reálnom čase na základe vašich požiadaviek.
Ponúkame niekoľko plastových materiálov vhodných na CNC obrábanie s prísnym a zjednodušeným procesom výberu. Okrem toho vám náš technický tím poskytne profesionálne poradenstvo pri výbere materiálu a návrhy dizajnu. Nahrajte svoj návrh ešte dnes a získajte okamžité cenové ponuky a bezplatnú analýzu DfM za konkurencieschopnú cenu.
Čas uverejnenia: 13. novembra 2023