Běžné znázornění CNC obrábění ve většině případů zahrnuje práci s kovovým obrobkem. CNC obrábění je však nejen široce použitelné pro plasty, ale CNC obrábění plastů je také jedním z běžných obráběcích procesů v několika průmyslových odvětvích.
Přijetí obrábění plastů jako výrobního procesu je dáno širokou škálou dostupných CNC materiálů pro obrábění plastů. Navíc se zavedením počítačového numerického řízení se proces stává přesnějším, rychlejším a vhodnějším pro výrobu dílů s přesnou tolerancí. Kolik toho víte o CNC obrábění plastů? Tento článek pojednává o materiálech kompatibilních s tímto procesem, dostupných technikách a dalších věcech, které vám mohou pomoci s vaším projektem.
Plasty pro CNC obrábění
Mnoho obrobitelných plastů je vhodných pro výrobu dílů a produktů, které vyrábí řada průmyslových odvětví. Jejich použití závisí na jejich vlastnostech, přičemž některé obrobitelné plasty, jako například nylon, mají vynikající mechanické vlastnosti, které jim umožňují nahradit kovy. Níže jsou uvedeny nejběžnější plasty pro zakázkové obrábění plastů:
ABS:
Akrylonitril-butadien-styren, neboli ABS, je lehký CNC materiál známý svou odolností proti nárazu, pevností a vysokou obrobitelností. Přestože se pyšní dobrými mechanickými vlastnostmi, jeho nízká chemická stabilita se projevuje v jeho náchylnosti k mazivům, alkoholům a dalším chemickým rozpouštědlům. Tepelná stabilita čistého ABS (tj. ABS bez přísad) je také nízká, protože plastový polymer hoří i po odstranění plamene.
Výhody
Je lehký, aniž by ztrácel svou mechanickou pevnost.
Plastový polymer je snadno obrobitelný, což z něj činí velmi oblíbený materiál pro rychlé prototypování.
ABS má vhodný nízký bod tání (to je důležité pro další procesy rychlého prototypování, jako je 3D tisk a vstřikování plastů).
Má vysokou pevnost v tahu.
ABS má vysokou odolnost, což znamená delší životnost.
Je to cenově dostupné.
Nevýhody
Při vystavení teplu uvolňuje horké plastové výpary.
Abyste zabránili hromadění takových plynů, potřebujete řádné větrání.
Má nízký bod tání, který může způsobit deformaci v důsledku tepla generovaného CNC strojem.
Aplikace
ABS je velmi oblíbený technický termoplast, který mnoho služeb rychlého prototypování používá při výrobě produktů díky svým vynikajícím vlastnostem a cenové dostupnosti. Je použitelný v elektrotechnickém a automobilovém průmyslu při výrobě dílů, jako jsou kryty klávesnic, elektronické kryty a součásti palubních desek automobilů.
Nylon
Nylon neboli polyamid je plastový polymer s nízkým třením a vysokou odolností proti nárazu, chemikáliím a oděru. Jeho vynikající mechanické vlastnosti, jako je pevnost (76 mPa), trvanlivost a tvrdost (116R), ho činí velmi vhodným pro CNC obrábění a dále zlepšují jeho použití v automobilovém a lékařském průmyslu výroby dílů.
Výhody
Vynikající mechanické vlastnosti.
Má vysokou pevnost v tahu.
Cenově výhodné.
Je to lehký polymer.
Je odolný vůči teplu a chemikáliím.
Nevýhody
Má nízkou rozměrovou stabilitu.
Nylon snadno absorbuje vlhkost.
Je citlivý na silné minerální kyseliny.
Aplikace
Nylon je vysoce výkonný technický termoplast vhodný pro prototypování a výrobu reálných dílů v lékařském a automobilovém průmyslu. Mezi součásti vyrobené z tohoto materiálu obráběného CNC patří ložiska, podložky a trubky.
Akryl
Akryl neboli PMMA (polymethylmethakrylát) je oblíbený v CNC obrábění plastů díky svým optickým vlastnostem. Tento plastový polymer je průsvitný a odolný proti poškrábání, a proto se používá v odvětvích, která tyto vlastnosti vyžadují. Kromě toho má velmi dobré mechanické vlastnosti, které se projevují v jeho houževnatosti a odolnosti proti nárazu. Díky své levnosti se CNC obrábění akrylu stalo alternativou k plastovým polymerům, jako je polykarbonát a sklo.
Výhody
Je lehký.
Akryl je vysoce chemicky odolný a odolný vůči UV záření.
Má vysokou obrobitelnost.
Akrylát má vysokou chemickou odolnost.
Nevýhody
Není tak odolný vůči teplu, nárazům a oděru.
Při velkém zatížení může prasknout.
Není odolný vůči chlorovaným/aromatickým organickým látkám.
Aplikace
Akrylát je použitelný jako náhrada materiálů, jako je polykarbonát a sklo. Díky tomu je vhodný v automobilovém průmyslu pro výrobu světlovodů a krytů směrových světel automobilů a v dalších odvětvích pro výrobu solárních panelů, skleníkových přístřešků atd.
POM
POM neboli Delrin (obchodní název) je vysoce obrobitelný CNC plastový materiál, který si mnoho CNC obráběcích společností vybírá pro svou vysokou pevnost a odolnost vůči teplu, chemikáliím a opotřebení. Existuje několik druhů Delrinu, ale většina průmyslových odvětví se spoléhá na Delrin 150 a 570, protože jsou rozměrově stabilní.
Výhody
Jsou to nejlépe obrobitelné ze všech CNC plastových materiálů.
Mají vynikající chemickou odolnost.
Mají vysokou rozměrovou stabilitu.
Má vysokou pevnost v tahu a odolnost, což zaručuje delší životnost.
Nevýhody
Má slabou odolnost vůči kyselinám.
Aplikace
POM nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích. Například v automobilovém průmyslu se používá k výrobě součástí bezpečnostních pásů. V odvětví zdravotnických zařízení se používá k výrobě inzulínových per, zatímco v odvětví spotřebního zboží se POM používá k výrobě elektronických cigaret a vodoměrů.
HDPE
Vysokohustotní polyethylen je termoplast s vysokou odolností vůči namáhání a korozivním chemikáliím. Nabízí vynikající mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu (4000 PSI) a tvrdost (R65), než jeho protějšek, a LDPE ho v aplikacích s takovými požadavky nahrazuje.
Výhody
Je to flexibilní obrobitelný plast.
Je vysoce odolný vůči stresu a chemikáliím.
Má vynikající mechanické vlastnosti.
ABS má vysokou odolnost, což znamená delší životnost.
Nevýhody
Má slabou odolnost proti UV záření.
Aplikace
HDPE Má širokou škálu aplikací, včetně prototypování, výroby ozubených kol, ložisek, obalů, elektrických izolací a lékařských zařízení. Je ideální pro prototypování, protože se dá rychle a snadno obrábět a jeho nízká cena ho předurčuje k vytváření vícenásobných iterací. Kromě toho je to dobrý materiál pro ozubená kola díky nízkému koeficientu tření a vysoké odolnosti proti opotřebení a pro ložiska, protože je samomazný a chemicky odolný.
LDPE
LDPE je pevný, flexibilní plastový polymer s dobrou chemickou odolností a nízkou teplotou. Je široce použitelný v průmyslu výroby lékařských součástek pro výrobu protetických a ortotických pomůcek.
Výhody
Je pevný a pružný.
Je vysoce odolný vůči korozi.
Snadno se utěsňuje pomocí tepelných technik, jako je svařování.
Nevýhody
Není vhodný pro součásti, které vyžadují odolnost vůči vysokým teplotám.
Má nízkou tuhost a konstrukční pevnost.
Aplikace
LDPE se často používá k výrobě zakázkových ozubených kol a mechanických součástí, elektrických součástek, jako jsou izolátory a pouzdra pro elektronická zařízení, a dílů s leštěným nebo lesklým vzhledem. Navíc díky nízkému koeficientu tření, vysokému izolačnímu odporu a odolnosti je ideálním materiálem pro vysoce výkonné aplikace.
Polykarbonát
PC je pevný, ale lehký plastový polymer s tepelně odolnými a elektroizolačními vlastnostmi. Stejně jako akryl může díky své přirozené průhlednosti nahradit sklo.
Výhody
Je účinnější než většina technických termoplastů.
Je přirozeně průhledný a dokáže propouštět světlo.
Velmi dobře přijímá barvu.
Má vysokou pevnost v tahu a trvanlivost.
PC je odolný vůči zředěným kyselinám, olejům a tukům.
Nevýhody
Po delším vystavení vodě o teplotě nad 60 °C se degraduje.
Je náchylný k opotřebení uhlovodíky.
Po delším vystavení UV záření časem žloutne.
Aplikace
Díky svým lehkým vlastnostem může polykarbonát nahradit sklo. Proto se používá k výrobě ochranných brýlí a CD/DVD. Kromě toho je vhodný k výrobě chirurgických nástrojů a jističů.
Metody CNC obrábění plastů
CNC obrábění plastových dílů zahrnuje použití počítačem řízeného stroje k odstranění části plastového polymeru za účelem vytvoření požadovaného produktu. Subtraktivní výrobní proces může vytvořit nespočet dílů s přesnou tolerancí, uniformitou a přesností pomocí následujících metod.
CNC soustružení
CNC soustružení je obráběcí technika, která zahrnuje uchycení obrobku na soustruhu a jeho otáčení proti řeznému nástroji otáčením nebo soustružením. Existuje také několik typů CNC soustružení, včetně:
Pro velké řezy je vhodné CNC soustružení na rovném nebo válcovém povrchu.
CNC soustružení kuželů je vhodné pro vytváření součástí s kuželovými tvary.
Při CNC soustružení plastů můžete použít několik pokynů, včetně:
Ujistěte se, že řezné hrany mají negativní úhel sklonu, aby se minimalizovalo tření.
Řezné hrany by měly mít velký úhel podbroušení.
Vyleštěte povrch obrobku pro lepší povrchovou úpravu a snížení nánosů materiálu.
Pro zlepšení přesnosti konečných řezů snižte rychlost posuvu (pro hrubé řezy použijte rychlost posuvu 0,015 IPR a pro přesné řezy 0,005 IPR).
Přizpůsobte vůli, boční úhel a úhel sklonu plastovému materiálu.
CNC frézování
CNC frézování zahrnuje použití frézy k odebírání materiálu z obrobku za účelem získání požadovaného dílu. Existují různé CNC frézky, které se dělí na tříosé frézky a víceosé frézky.
Na jedné straně se tříosá CNC frézka může pohybovat ve třech lineárních osách (zleva doprava, tam a zpět, nahoru a dolů). Díky tomu se dobře hodí pro vytváření dílů s jednoduchými konstrukcemi. Na druhé straně se víceosé frézky mohou pohybovat ve více než třech osách. Díky tomu jsou vhodné pro CNC obrábění plastových dílů se složitou geometrií.
Při CNC frézování plastů můžete použít několik pokynů, včetně:
Obrábění termoplastu vyztuženého uhlíkem nebo sklem pomocí uhlíkových nástrojů.
Zvyšte otáčky vřetena pomocí upínacích prvků.
Snižte koncentraci napětí vytvořením zaoblených vnitřních rohů.
Chlazení přímo na routeru pro rozptyl tepla.
Zvolte rychlost otáčení.
Po frézování odstraňte otřepy z plastových dílů pro zlepšení povrchové úpravy.
CNC vrtání
CNC vrtání plastů zahrnuje vytvoření otvoru v plastovém obrobku pomocí vrtačky s vrtákem. Velikost a tvar vrtáku určují velikost otvoru. Kromě toho hraje roli i při odvádění třísek. Mezi typy vrtaček, které můžete použít, patří stolní, svislé a radiální.
Při CNC vrtání plastů můžete použít několik pokynů, včetně:
Ujistěte se, že používáte ostré CNC vrtáky, abyste zabránili namáhání plastového obrobku.
Použijte správný vrták. Například vrták s úhlem břitu 90 až 118° a úhlem břitu 9 až 15° je vhodný pro většinu termoplastů (pro akrylát použijte vrták s úhlem 0°).
Snadné odvádění třísek zajistíte výběrem správného vrtáku.
Použijte chladicí systém pro zmírnění většího množství vznikajícího během obráběcího procesu.
Abyste CNC vrták vyjmuli bez poškození, ujistěte se, že hloubka vrtání je menší než trojnásobek nebo čtyřnásobek průměru vrtáku. Také snižte rychlost posuvu, jakmile vrták téměř opustí materiál.
Alternativy k obrábění plastů
Kromě CNC obrábění plastových dílů mohou jako alternativy sloužit i další procesy rychlého prototypování. Mezi běžné patří:
Vstřikování plastů
Jedná se o oblíbený proces hromadné výroby pro práci s plastovými obrobky. Vstřikování plastů zahrnuje vytvoření formy z hliníku nebo oceli v závislosti na faktorech, jako je životnost. Poté se roztavený plast vstříkne do dutiny formy, ochladí a vytvoří požadovaný tvar.
Vstřikování plastů je vhodné jak pro prototypování, tak pro výrobu skutečných dílů. Kromě toho se jedná o cenově výhodnou metodu vhodnou pro díly se složitými i jednoduchými konstrukcemi. Vstřikované díly navíc téměř nevyžadují dodatečnou práci ani povrchovou úpravu.
3D tisk
3D tisk je nejběžnější metodou prototypování používanou v malých podnicích. Aditivní výroba je nástroj pro rychlé prototypování zahrnující technologie jako stereolitografie (SLA), modelování tavenou depozicí (FDM) a selektivní laserové spékání (SLS), které se používají pro práci s termoplasty, jako je nylon, PLA, ABS a ULTEM.
Každá technologie zahrnuje vytváření 3D digitálních modelů a sestavování požadovaných dílů vrstvu po vrstvě. Je to podobné jako CNC obrábění plastů, i když na rozdíl od druhého typu dochází k menšímu plýtvání materiálem. Navíc eliminuje potřebu nástrojů a je vhodnější pro výrobu dílů se složitými konstrukcemi.
Vakuové lití
Vakuové lití nebo odlévání z polyuretanu/uretanu zahrnuje použití silikonových forem a pryskyřic k vytvoření kopie hlavního vzoru. Proces rychlého prototypování je vhodný pro výrobu plastů s vysokou kvalitou. Kopie jsou navíc použitelné pro vizualizaci nápadů nebo řešení konstrukčních nedostatků.
Průmyslové aplikace CNC obrábění plastů
CNC obrábění plastů je široce použitelné díky výhodám, jako je přesnost, preciznost a vysoká tolerance. Mezi běžné průmyslové aplikace tohoto procesu patří:
Lékařský průmysl
CNC obrábění plastů je v současnosti použitelné při výrobě lékařských obráběných dílů, jako jsou protézy končetin a umělá srdce. Jeho vysoký stupeň přesnosti a opakovatelnosti umožňuje splňovat přísné bezpečnostní normy požadované v tomto odvětví. Kromě toho existuje nepřeberné množství materiálových možností a umožňuje výrobu složitých tvarů.
Automobilové komponenty
Automobiloví konstruktéři i inženýři používají CNC obrábění plastů k výrobě automobilových komponentů a prototypů v reálném čase. Plast je v průmyslu široce používán při výrobě zakázkových CNC plastových dílů, jako jsou palubní desky, díky své nízké hmotnosti, která snižuje spotřebu paliva. Plast je navíc odolný vůči korozi a opotřebení, což je typické pro většinu automobilových komponentů. Kromě toho je plast snadno tvarovatelný do složitých tvarů.
Letecké a kosmické díly
Výroba leteckých dílů vyžaduje výrobní metodu s vysokou přesností a přísnými tolerancemi. V důsledku toho se průmysl při navrhování, testování a výrobě různých leteckých obráběných dílů rozhoduje pro CNC obrábění. Plastové materiály jsou vhodné díky své vhodnosti pro složité tvary, pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti vůči vysokým chemikáliím a teplu.
Elektronický průmysl
Elektronický průmysl také upřednostňuje CNC obrábění plastů kvůli jeho vysoké přesnosti a opakovatelnosti. V současné době se tento proces používá k výrobě CNC obráběných plastových elektronických součástek, jako jsou drátové kryty, klávesnice zařízení a LCD obrazovky.
Kdy zvolit CNC obrábění plastů
Výběr z mnoha výše uvedených procesů výroby plastů může být náročný. Proto uvádíme několik faktorů, které vám mohou pomoci rozhodnout se, zda je CNC obrábění plastů pro váš projekt lepším postupem:
Pokud je návrh plastového prototypu s úzkou tolerancí
CNC obrábění plastů je lepší metodou pro výrobu dílů s konstrukcemi vyžadujícími přesné tolerance. Konvenční CNC frézka dokáže dosáhnout přesné tolerance přibližně 4 μm.
Pokud plastový prototyp vyžaduje kvalitní povrchovou úpravu
CNC stroj nabízí vysoce kvalitní povrchovou úpravu, takže je vhodný, pokud váš projekt nevyžaduje další proces povrchové úpravy. Na rozdíl od 3D tisku, který během tisku zanechává stopy po vrstvách.
Pokud plastový prototyp vyžaduje speciální materiály
CNC obrábění plastů lze použít k výrobě dílů z široké škály plastových materiálů, včetně těch se speciálními vlastnostmi, jako je odolnost vůči vysokým teplotám, vysoká pevnost nebo vysoká chemická odolnost. Díky tomu je ideální volbou pro vytváření prototypů se specializovanými požadavky.
Pokud jsou vaše produkty ve fázi testování
CNC obrábění se spoléhá na 3D modely, které lze snadno měnit. Vzhledem k tomu, že fáze testování vyžaduje neustálé úpravy, umožňuje CNC obrábění konstruktérům a výrobcům vytvářet funkční plastové prototypy pro testování a řešení konstrukčních vad.
· Pokud hledáte ekonomickou variantu
Stejně jako jiné výrobní metody je CNC obrábění plastů vhodné pro nákladově efektivní výrobu dílů. Plasty jsou levnější než kovy a jiné materiály, jako jsou kompozity. Navíc je numerické řízení počítačem přesnější a proces je vhodný pro složité konstrukce.
Závěr
CNC obrábění plastů je v průmyslu široce přijímaný proces díky své přesnosti, rychlosti a vhodnosti pro výrobu dílů s přesnými tolerancemi. Tento článek pojednává o různých CNC obráběcích materiálech kompatibilních s tímto procesem, dostupných technikách a dalších věcech, které vám mohou pomoci s vaším projektem.
Výběr správné obráběcí techniky může být velmi náročný a nutně vyžaduje externí zadávání služeb CNC obrábění plastů. V GuanSheng nabízíme zakázkové CNC obrábění plastů a můžeme vám pomoci s výrobou různých dílů pro prototypování nebo použití v reálném čase na základě vašich požadavků.
Nabízíme několik plastových materiálů vhodných pro CNC obrábění s přísným a efektivním procesem výběru. Náš technický tým vám navíc může poskytnout profesionální poradenství při výběru materiálu a návrhy designu. Nahrajte svůj návrh ještě dnes a získejte okamžité cenové nabídky a bezplatnou analýzu DfM za konkurenceschopnou cenu.
Čas zveřejnění: 13. listopadu 2023