En vanlig beskrivelse av CNC-maskinering innebærer oftest å jobbe med et metallisk arbeidsstykke. CNC-maskinering er imidlertid ikke bare bredt anvendelig for plast, men CNC-maskinering av plast er også en av de vanlige maskineringsprosessene i flere bransjer.
Aksepten av plastmaskinering som produksjonsprosess skyldes det brede utvalget av CNC-plastmaterialer som er tilgjengelige. Videre, med introduksjonen av numerisk datamaskinstyring, blir prosessen mer nøyaktig, raskere og egnet for å lage deler med små toleranser. Hvor mye vet du om CNC-maskinering av plast? Denne artikkelen diskuterer materialene som er kompatible med prosessen, tilgjengelige teknikker og andre ting som kan hjelpe prosjektet ditt.
Plast for CNC-maskinering
Mange maskinbearbeidbare plasttyper er egnet for produksjon av deler og produkter som flere industrier produserer. Bruken avhenger av egenskapene deres, og noen maskinbearbeidbare plasttyper, som nylon, har utmerkede mekaniske egenskaper som gjør at de kan erstatte metaller. Nedenfor er de vanligste plasttypene for tilpasset plastbearbeiding:
ABS:
Akrylnitrilbutadienstyren, eller ABS, er et lett CNC-materiale kjent for sin slagfasthet, styrke og høye maskinbearbeidbarhet. Selv om det kan skryte av gode mekaniske egenskaper, er den lave kjemiske stabiliteten tydelig i dets følsomhet for fett, alkoholer og andre kjemiske løsemidler. Dessuten er den termiske stabiliteten til ren ABS (dvs. ABS uten tilsetningsstoffer) lav, ettersom plastpolymeren vil brenne selv etter at flammen er fjernet.
Fordeler
Den er lett uten å miste sin mekaniske styrke.
Plastpolymeren er svært maskinbar, noe som gjør den til et svært populært materiale for rask prototyping.
ABS har et lavt smeltepunkt som er egnet (dette er viktig for andre raske prototypeprosesser som 3D-printing og sprøytestøping).
Den har høy strekkfasthet.
ABS har høy holdbarhet, noe som betyr lengre levetid.
Det er rimelig.
Ulemper
Den frigjør varme plastgasser når den utsettes for varme.
Du trenger skikkelig ventilasjon for å forhindre opphopning av slike gasser.
Den har et lavt smeltepunkt som kan forårsake deformasjon fra varme generert av CNC-maskinen.
Bruksområder
ABS er en svært populær termoplast som brukes av mange raske prototyping-tjenester i produksjon av produkter på grunn av sine utmerkede egenskaper og rimelige priser. Den er anvendelig i elektro- og bilindustrien for å lage deler som tastaturdeksel, elektroniske kabinetter og komponenter til bildashbord.
Nylon
Nylon eller polyamid er en plastpolymer med lav friksjon og høy slagfasthet, kjemikaliebestandighet og slitestyrke. Dens utmerkede mekaniske egenskaper, som styrke (76 mPa), holdbarhet og hardhet (116R), gjør den svært egnet for CNC-maskinering og forbedrer ytterligere bruken i bil- og medisinske deler.
Fordeler
Utmerkede mekaniske egenskaper.
Den har høy strekkfasthet.
Kostnadseffektiv.
Det er en lett polymer.
Den er varme- og kjemikaliebestandig.
Ulemper
Den har lav dimensjonsstabilitet.
Nylon absorberer lett fuktighet.
Den er utsatt for sterke mineralsyrer.
Bruksområder
Nylon er en høytytende teknisk termoplast som kan brukes til prototyping og produksjon av ekte deler i medisin- og bilindustrien. Komponenter produsert av CNC-materiale inkluderer lagre, skiver og rør.
Akryl
Akryl eller PMMA (polymetylmetakrylat) er populært i CNC-maskinering av plast på grunn av sine optiske egenskaper. Plastpolymeren er gjennomskinnelig og ripebestandig, derav bruken i industrier som krever slike egenskaper. Bortsett fra det har den svært gode mekaniske egenskaper, noe som fremgår av seighet og slagfasthet. Med sin lave pris har CNC-maskinering av akryl blitt et alternativ til plastpolymerer som polykarbonat og glass.
Fordeler
Den er lett.
Akryl er svært kjemikalie- og UV-bestandig.
Den har høy maskinbearbeidbarhet.
Akryl har høy kjemisk resistens.
Ulemper
Den er ikke så motstandsdyktig mot varme, støt og slitasje.
Den kan sprekke under tung belastning.
Den er ikke motstandsdyktig mot klorerte/aromatiske organiske stoffer.
Bruksområder
Akryl er anvendelig for å erstatte materialer som polykarbonat og glass. Som et resultat er det anvendelig i bilindustrien for å lage lysrør og blinklysdeksler til biler, og i andre industrier for å lage solcellepaneler, drivhustak osv.
POM
POM eller Delrin (kommersielt navn) er et svært maskinbearbeidbart CNC-plastmateriale som er valgt av mange CNC-maskineringstjenester på grunn av sin høye styrke og motstand mot varme, kjemikalier og slitasje. Det finnes flere kvaliteter av Delrin, men de fleste industrier er avhengige av Delrin 150 og 570 ettersom de er dimensjonsstabile.
Fordeler
De er de mest maskinbearbeidbare av alle CNC-plastmaterialer.
De har utmerket kjemisk resistens.
De har høy dimensjonsstabilitet.
Den har høy strekkfasthet og holdbarhet, noe som sikrer lengre levetid.
Ulemper
Den har dårlig motstand mot syrer.
Bruksområder
POM finner anvendelse i en rekke bransjer. For eksempel i bilsektoren brukes det til å produsere komponenter til sikkerhetsbelter. Medisinsk utstyrsindustri bruker det til å produsere insulinpenner, mens forbrukervaresektoren bruker POM til å lage elektroniske sigaretter og vannmålere.
HDPE
Høydensitetspolyetylenplast er en termoplast med høy motstand mot stress og korrosive kjemikalier. Den tilbyr utmerkede mekaniske egenskaper som strekkfasthet (4000 PSI) og hardhet (R65) enn motparten, og LDPE erstatter den i applikasjoner med slike krav.
Fordeler
Det er en fleksibel maskinbearbeidbar plast.
Den er svært motstandsdyktig mot stress og kjemikalier.
Den har utmerkede mekaniske egenskaper.
ABS har høy holdbarhet, noe som betyr lengre levetid.
Ulemper
Den har dårlig UV-motstand.
Bruksområder
HDPE har en rekke bruksområder, inkludert prototyping, produksjon av gir, lagre, emballasje, elektrisk isolasjon og medisinsk utstyr. Det er ideelt for prototyping siden det kan maskineres raskt og enkelt, og den lave prisen gjør det utmerket for å lage flere iterasjoner. Dessuten er det et godt materiale for gir på grunn av den lave friksjonskoeffisienten og høye slitestyrken, og for lagre fordi det er selvsmørende og kjemisk motstandsdyktig.
LDPE
LDPE er en tøff, fleksibel plastpolymer med god kjemisk motstand og lav temperatur. Den er mye brukt i produksjonsindustrien for medisinske deler for produksjon av proteser og ortoser.
Fordeler
Den er tøff og fleksibel.
Den er svært korrosjonsbestandig.
Det er enkelt å forsegle ved hjelp av varmeteknikker som sveising.
Ulemper
Den er uegnet for deler som krever høy temperaturmotstand.
Den har lav stivhet og strukturell styrke.
Bruksområder
LDPE brukes ofte til å produsere spesialtilpassede gir og mekaniske komponenter, elektriske komponenter som isolatorer og hus for elektroniske enheter, og deler med et polert eller blankt utseende. Dessuten gjør den lave friksjonskoeffisienten, den høye isolasjonsmotstanden og holdbarheten det til et ideelt materiale for høyytelsesapplikasjoner.
Polykarbonat
PC er en slitesterk, men lett plastpolymer med varmehemmende og elektrisk isolerende egenskaper. I likhet med akryl kan den erstatte glass på grunn av sin naturlige gjennomsiktighet.
Fordeler
Det er mer effektivt enn de fleste tekniske termoplaster.
Den er naturlig gjennomsiktig og kan slippe gjennom lys.
Den tar veldig godt imot farger.
Den har høy strekkfasthet og holdbarhet.
PC er motstandsdyktig mot fortynnede syrer, oljer og fett.
Ulemper
Den brytes ned etter langvarig eksponering for vann over 60 °C.
Den er utsatt for hydrokarbonslitasje.
Den vil gulne over tid etter langvarig eksponering for UV-stråler.
Bruksområder
Basert på sine lette egenskaper kan polykarbonat erstatte glassmateriale. Derfor brukes det til å lage vernebriller og CD-er/DVD-er. Bortsett fra det er det egnet til å lage kirurgiske redskaper og effektbrytere.
CNC-maskineringsmetoder for plast
CNC-maskinering av plastdeler innebærer bruk av en datastyrt maskin for å fjerne deler av plastpolymeren for å danne det ønskede produktet. Den subtraktive produksjonsprosessen kan lage utallige deler med liten toleranse, ensartethet og nøyaktighet ved hjelp av følgende metoder.
CNC-dreiing
CNC-dreiing er en maskineringsteknikk som innebærer å holde arbeidsstykket på en dreiebenk og rotere det mot skjæreverktøyet ved å spinne eller dreie. Det finnes også flere typer CNC-dreiing, inkludert:
Rett eller sylindrisk CNC-dreiing er egnet for store kutt.
Konisk CNC-dreiing er egnet for å lage deler med kjeglelignende former.
Det finnes flere retningslinjer du kan bruke i CNC-dreiing av plast, inkludert:
Sørg for at skjærekantene har negativ bakovervinkel for å minimere friksjon.
Skjærekantene bør ha en god avlastningsvinkel.
Poler arbeidsstykkets overflate for bedre overflatefinish og redusert materialoppbygging.
Reduser matingshastigheten for å forbedre presisjonen til de endelige kuttene (bruk en matingshastighet på 0,015 IPR for grove kutt og 0,005 IPR for presise kutt).
Tilpass klaringen, sidevinklene og hellingsvinklene til plastmaterialet.
CNC-fresing
CNC-fresing innebærer å bruke en fresekutter for å fjerne materiale fra arbeidsstykket for å få den nødvendige delen. Det finnes forskjellige CNC-fresemaskiner delt inn i 3-aksede freser og fleraksede freser.
På den ene siden kan en 3-akset CNC-fresemaskin bevege seg i tre lineære akser (venstre til høyre, frem og tilbake, opp og ned). Som et resultat er den godt egnet for å lage deler med enkle design. På den annen side kan fleraksede freser bevege seg i mer enn tre akser. Som et resultat er den egnet for CNC-maskinering av plastdeler med kompliserte geometrier.
Det finnes flere retningslinjer du kan bruke i CNC-fresing av plast, inkludert:
Maskinbearbeid en termoplast forsterket med karbon eller glass med karbonverktøy.
Øk spindelhastigheten ved å bruke klemmer.
Reduser stresskonsentrasjonen ved å lage avrundede innvendige hjørner.
Kjøling direkte på ruteren for å spre varme.
Velg rotasjonshastighet.
Avgrad plastdeler etter fresing for å forbedre overflatefinishen.
CNC-boring
CNC-boring i plast innebærer å lage et hull i et plastarbeidsstykke ved hjelp av et bor montert med en borekrone. Borekronens størrelse og form bestemmer hullets størrelse. Videre spiller det også en rolle i sponavgang. Typer av borepresser du kan bruke inkluderer benk, oppreist og radial.
Det finnes flere retningslinjer du kan bruke ved CNC-boring av plast, inkludert:
Sørg for å bruke skarpe CNC-bor for å unngå å legge belastning på plastarbeidsstykket.
Bruk riktig borekrone. For eksempel er et borekrone på 90 til 118° med en leppevinkel på 9 til 15° egnet for de fleste termoplastmaterialer (for akryl, bruk en helling på 0°).
Sørg for enkel sponutkastning ved å velge riktig borekrone.
Bruk et kjølesystem for å redusere mer som genereres under maskineringsprosessen.
For å fjerne CNC-boret uten å skade det, må du sørge for at boredybden er mindre enn tre eller fire ganger borediameteren. Reduser også matehastigheten når boret nesten har kommet ut av materialet.
Alternativer til plastmaskinering
Bortsett fra CNC-maskinering av plastdeler, kan andre raske prototypeprosesser tjene som alternativer. Vanlige inkluderer:
Sprøytestøping
Dette er en populær masseproduksjonsprosess for å bearbeide plaststykker. Sprøytestøping innebærer å lage en form av aluminium eller stål, avhengig av faktorer som levetid. Deretter sprøytes smeltet plast inn i formhulrommet, avkjøles og danner ønsket form.
Sprøytestøping av plast er egnet for både prototyping og produksjon av ekte deler. Bortsett fra det er det en kostnadseffektiv metode som er egnet for deler med komplekse og enkle design. Dessuten krever sprøytestøpte deler knapt ekstra arbeid eller overflatebehandling.
3D-utskrift
3D-printing er den vanligste prototypemetoden som brukes i små bedrifter. Additiv produksjonsprosess er et verktøy for rask prototypefremstilling som omfatter teknologier som stereolitografi (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) og Selective Laser Sintering (SLS) som brukes til å bearbeide termoplaster som nylon, PLA, ABS og ULTEM.
Hver teknologi innebærer å lage digitale 3D-modeller og bygge de ønskede delene lag for lag. Dette er som CNC-maskinering av plast, selv om det medfører mindre materialsvinn, i motsetning til sistnevnte. Videre eliminerer det behovet for verktøy og er mer egnet for å lage deler med komplekse design.
Vakuumstøping
Vakuumstøping eller polyuretan/uretanstøping involverer silikonformer og harpikser for å lage en kopi av et mastermønster. Rapid prototyping-prosessen er egnet for å lage plast med høy kvalitet. Videre er kopiene anvendelige for å visualisere ideer eller feilsøke designfeil.
Industrielle anvendelser av CNC-maskinering av plast
CNC-maskinering av plast er bredt anvendelig på grunn av fordeler som nøyaktighet, presisjon og liten toleranse. Vanlige industrielle bruksområder for prosessen inkluderer:
Medisinsk industri
CNC-plastmaskinering er for tiden anvendelig i produksjon av medisinsk maskinerte deler som proteser og kunstige hjerter. Den høye graden av nøyaktighet og repeterbarhet gjør at den oppfyller de strenge sikkerhetsstandardene som kreves av industrien. Videre finnes det et utall materialalternativer, og den produserer komplekse former.
Bilkomponenter
Både bildesignere og ingeniører bruker CNC-maskinering av plast for å lage bildeler og prototyper i sanntid. Plast er mye brukt i industrien for å lage tilpassede CNC-plastdeler som dashbord på grunn av sin lette vekt, noe som reduserer drivstofforbruket. Videre er plast motstandsdyktig mot korrosjon og slitasje, noe de fleste bildeler opplever. Bortsett fra det, er plast lett å støpe til komplekse former.
Luftfartsdeler
Produksjon av deler til luftfart krever en produksjonsmetode med høy presisjon og små toleranser. Som et resultat velger industrien CNC-maskinering for design, testing og bygging av forskjellige deler til luftfart. Plastmaterialer er anvendelige på grunn av deres egnethet for komplekse former, styrke, lette og høye kjemikaliebestandighet samt varmebestandighet.
Elektronisk industri
Elektronikkindustrien foretrekker også CNC-maskinering av plast på grunn av høy presisjon og repeterbarhet. For tiden brukes prosessen til å lage CNC-maskinerte elektroniske plastdeler som ledningsskap, tastaturer og LCD-skjermer.
Når du skal velge CNC-maskinering av plast
Det kan være utfordrende å velge mellom de mange plastproduksjonsprosessene som er omtalt ovenfor. Derfor er det noen ting du bør vurdere nedenfor som kan hjelpe deg med å avgjøre om CNC-maskinering av plast er den beste prosessen for prosjektet ditt:
Hvis plastprototypedesign med stram toleranse
CNC-plastmaskinering er den beste metoden for å lage deler med design som krever små toleranser. En konvensjonell CNC-fresemaskin kan oppnå en liten toleranse på omtrent 4 μm.
Hvis plastprototypen krever overflatebehandling av høy kvalitet
CNC-maskinen tilbyr en overflatefinish av høy kvalitet, noe som gjør den egnet dersom prosjektet ditt ikke trenger en ekstra overflatebehandlingsprosess. Dette er i motsetning til 3D-printing, som etterlater lagmerker under utskrift.
Hvis plastprototypen krever spesielle materialer
CNC-maskinering av plast kan brukes til å produsere deler fra et bredt spekter av plastmaterialer, inkludert de med spesielle egenskaper som høy temperaturbestandighet, høy styrke eller høy kjemisk motstand. Dette gjør det til et ideelt valg for å lage prototyper med spesialiserte krav.
Hvis produktene dine er i testfasen
CNC-maskinering er avhengig av 3D-modeller, som er enkle å endre. Siden testfasen krever konstant modifikasjon, lar CNC-maskinering designere og produsenter lage funksjonelle plastprototyper for å teste og feilsøke designfeil.
· Hvis du trenger et økonomisk alternativ
I likhet med andre produksjonsmetoder er CNC-maskinering av plast egnet for å lage deler kostnadseffektivt. Plast er billigere enn metaller og andre materialer, som kompositter. Dessuten er datastyrt numerisk kontroll mer nøyaktig, og prosessen er egnet for kompleks design.
Konklusjon
CNC-plastmaskinering er en allment akseptert prosess industrielt på grunn av dens nøyaktighet, hastighet og egnethet for å lage deler med små toleranser. Denne artikkelen snakker om de forskjellige CNC-maskineringsmaterialene som er kompatible med prosessen, tilgjengelige teknikker og andre ting som kan hjelpe prosjektet ditt.
Å velge riktig maskineringsteknikk kan være svært utfordrende, noe som gjør at du må outsource til en leverandør av CNC-tjenester for plast. Hos GuanSheng tilbyr vi tilpassede CNC-maskineringstjenester for plast, og vi kan hjelpe deg med å lage forskjellige deler for prototyping eller bruk i sanntid basert på dine behov.
Vi har flere plastmaterialer som er egnet for CNC-maskinering med en streng og strømlinjeformet utvelgelsesprosess. I tillegg kan vårt ingeniørteam gi profesjonelle råd om materialvalg og designforslag. Last opp designet ditt i dag og få umiddelbare tilbud og gratis DfM-analyse til konkurransedyktig pris.
Publisert: 13. november 2023