Често срещано описание на CNC обработката, в повечето случаи, включва работа с метален детайл. CNC обработката обаче е широко приложима не само за пластмаси, но и CNC обработката на пластмаси е един от често срещаните процеси на обработка в няколко индустрии.
Приемането на обработката на пластмаси като производствен процес се дължи на широката гама от налични CNC материали за пластмаси. Освен това, с въвеждането на компютърното числово управление, процесът става по-точен, по-бърз и подходящ за изработка на части с тесни допуски. Колко знаете за CNC обработката на пластмаси? Тази статия разглежда материалите, съвместими с процеса, наличните техники и други неща, които могат да помогнат на вашия проект.
Пластмаси за CNC обработка
Много обработваеми пластмаси са подходящи за производство на части и продукти, произвеждани от различни индустрии. Употребата им зависи от свойствата им, като някои обработваеми пластмаси, като например найлон, имат отлични механични свойства, които им позволяват да заменят металите. По-долу са изброени най-често срещаните пластмаси за персонализирана обработка на пластмаси:
ABS:
Акрилонитрил бутадиен стирен, или ABS, е лек CNC материал, известен със своята удароустойчивост, здравина и висока обработваемост. Въпреки че се отличава с добри механични свойства, ниската му химическа стабилност се проявява в чувствителността му към мазнини, алкохоли и други химически разтворители. Също така, термичната стабилност на чистия ABS (т.е. ABS без добавки) е ниска, тъй като пластмасовият полимер ще гори дори след отстраняване на пламъка.
Плюсове
Лек е, без да губи механичната си якост.
Пластмасовият полимер е лесно обработваем, което го прави изключително популярен материал за бързо прототипиране.
ABS има ниска точка на топене, подходяща (това е важно за други процеси на бързо прототипиране, като 3D печат и шприцване).
Има висока якост на опън.
ABS има висока издръжливост, което означава по-дълъг живот.
Достъпно е.
Недостатъци
При нагряване отделя горещи пластмасови изпарения.
Необходима е подходяща вентилация, за да се предотврати натрупването на такива газове.
Той има ниска точка на топене, което може да причини деформация от топлината, генерирана от CNC машината.
Приложения
ABS е много популярен инженерен термопласт, използван от много услуги за бързо прототипиране при производството на продукти, благодарение на отличните си свойства и достъпност. Той е приложим в електротехническата и автомобилната промишленост при производството на части като капачки за клавиатури, електронни корпуси и компоненти за таблото на автомобилите.
Найлон
Найлонът или полиамидът е пластмасов полимер с ниско триене и висока устойчивост на удар, химикали и абразия. Неговите отлични механични свойства, като якост (76mPa), издръжливост и твърдост (116R), го правят изключително подходящ за CNC обработка и допълнително подобряват приложението му в автомобилната и медицинската промишленост.
Плюсове
Отлични механични свойства.
Има висока якост на опън.
Рентабилно.
Това е лек полимер.
Устойчив е на топлина и химикали.
Недостатъци
Има ниска размерна стабилност.
Найлонът може лесно да абсорбира влага.
Чувствителен е към силни минерални киселини.
Приложения
Найлонът е високоефективен инженерен термопластичен материал, приложим за прототипиране и производство на реални части в медицинската и автомобилната промишленост. Компонентите, произведени от CNC материала, включват лагери, шайби и тръби.
Акрил
Акрилът или PMMA (полиметилметакрилат) е популярен в CNC обработката на пластмаси поради своите оптични свойства. Пластмасовият полимер е прозрачен и устойчив на надраскване, откъдето идва и приложението му в индустрии, които изискват такива свойства. Освен това, той има много добри механични свойства, които се проявяват в неговата здравина и устойчивост на удар. Благодарение на ниската си цена, CNC обработката на акрила се е превърнала в алтернатива на пластмасовите полимери като поликарбонат и стъкло.
Плюсове
Леко е.
Акрилът е силно устойчив на химикали и UV лъчи.
Има висока обработваемост.
Акрилът има висока химическа устойчивост.
Недостатъци
Не е толкова устойчив на топлина, удар и абразия.
Може да се напука под голямо натоварване.
Не е устойчив на хлорирани/ароматни органични вещества.
Приложения
Акрилът е приложим като заместител на материали като поликарбонат и стъкло. В резултат на това той е приложим в автомобилната индустрия за изработка на световоди и капаци за автомобилни мигачи, както и в други индустрии за изработка на слънчеви панели, сенници за оранжерии и др.
ПОМ
POM или Delrin (търговско наименование) е високообработваем CNC пластмасов материал, избран от много CNC машинни услуги заради високата си якост и устойчивост на топлина, химикали и износване. Има няколко вида Delrin, но повечето индустрии разчитат на Delrin 150 и 570, тъй като те са размерно стабилни.
Плюсове
Те са най-обработваемите от всички CNC пластмасови материали.
Те имат отлична химическа устойчивост.
Те имат висока размерна стабилност.
Притежава висока якост на опън и издръжливост, което осигурява по-дълъг живот.
Недостатъци
Има слаба устойчивост на киселини.
Приложения
POM намира приложение в различни индустрии. Например, в автомобилния сектор се използва за производството на компоненти за предпазни колани. В индустрията за медицинско оборудване се използва за производството на инсулинови писалки, докато в сектора на потребителските стоки се използва POM за производството на електронни цигари и водомери.
HDPE
Полиетиленът с висока плътност е термопластичен материал с висока устойчивост на натоварвания и корозивни химикали. Той предлага отлични механични свойства, като якост на опън (4000 PSI) и твърдост (R65), в сравнение с аналога си, като LDPE го замества в приложения с такива изисквания.
Плюсове
Това е гъвкава, машинно обработваема пластмаса.
Той е силно устойчив на стрес и химикали.
Той има отлични механични свойства.
ABS има висока издръжливост, което означава по-дълъг живот.
Недостатъци
Има слаба UV устойчивост.
Приложения
HDPE. Има разнообразни приложения, включително създаване на прототипи, зъбни колела, лагери, опаковки, електрическа изолация и медицинско оборудване. Идеален е за прототипиране, тъй като може да се обработва бързо и лесно, а ниската му цена го прави чудесен за създаване на множество повторения. Освен това е добър материал за зъбни колела поради ниския си коефициент на триене и високата износоустойчивост, както и за лагери, тъй като е самосмазващ се и химически устойчив.
LDPE
LDPE е здрав, гъвкав пластмасов полимер с добра химическа устойчивост и ниска температура. Той е широко приложим в производството на медицински части за изработка на протези и ортопедични изделия.
Плюсове
Той е здрав и гъвкав.
Той е силно устойчив на корозия.
Лесно е да се запечата с помощта на топлинни техники, като например заваряване.
Недостатъци
Не е подходящ за части, които изискват устойчивост на високи температури.
Има ниска твърдост и структурна якост.
Приложения
LDPE често се използва за производство на персонализирани зъбни колела и механични компоненти, електрически компоненти като изолатори и корпуси за електронни устройства, както и части с полиран или гланцов външен вид. Нещо повече, ниският коефициент на триене, високото изолационно съпротивление и издръжливостта го правят идеален материал за високопроизводителни приложения.
Поликарбонат
PC е здрав, но лек пластмасов полимер с топлоизолационни и електроизолационни свойства. Подобно на акрила, той може да замести стъклото поради естествената си прозрачност.
Плюсове
Той е по-ефективен от повечето инженерни термопласти.
Той е естествено прозрачен и може да пропуска светлина.
Много добре приема цвят.
Има висока якост на опън и издръжливост.
PC е устойчив на разредени киселини, масла и мазнини.
Недостатъци
Разгражда се след продължително излагане на вода над 60°C.
Податлив е на износване от въглеводороди.
С течение на времето ще пожълтее след продължително излагане на UV лъчи.
Приложения
Въз основа на своите леки свойства, поликарбонатът може да замести стъклото. Поради това се използва за направата на предпазни очила и CD/DVD дискове. Освен това е подходящ за направата на хирургически инструменти и прекъсвачи.
Методи за CNC обработка на пластмаси
CNC обработката на пластмасови части включва използването на компютърно управлявана машина за отстраняване на част от пластмасовия полимер, за да се оформи желаният продукт. Процесът на субтрактивно производство може да създаде безброй части с висока точност, еднородност и точност, използвайки следните методи.
CNC струговане
CNC струговането е техника на обработка, която включва задържане на детайла върху струг и завъртането му спрямо режещия инструмент чрез въртене или завъртане. Съществуват и няколко вида CNC струговане, включително:
Право или цилиндрично CNC струговане е подходящо за големи разрези.
Конусното CNC струговане е подходящо за създаване на части с конусовидни форми.
Има няколко насоки, които можете да използвате при CNC струговане на пластмаси, включително:
Уверете се, че режещите ръбове имат отрицателен заден наклон, за да се сведе до минимум триенето.
Режещите ръбове трябва да имат голям ъгъл на заостряне.
Полирайте повърхността на детайла за по-добро покритие и намаляване на натрупването на материал.
Намалете скоростта на подаване, за да подобрите прецизността на крайните разрези (използвайте скорост на подаване от 0,015 IPR за груби разрези и 0,005 IPR за прецизни разрези).
Приспособете хлабината, страничните и наклонените ъгли към пластмасовия материал.
CNC фрезоване
CNC фрезоването включва използването на фреза за отстраняване на материал от детайла, за да се получи необходимата част. Има различни CNC фрезови машини, разделени на 3-осни фрези и многоосни фрези.
От една страна, 3-осната CNC фреза може да се движи по три линейни оси (отляво надясно, напред-назад, нагоре-надолу). В резултат на това тя е много подходяща за създаване на части с прости конструкции. От друга страна, многоосните фрези могат да се движат по повече от три оси. В резултат на това тя е подходяща за CNC обработка на пластмасови части със сложна геометрия.
Има няколко насоки, които можете да използвате при CNC фрезоване на пластмаси, включително:
Обработка на термопластичен материал, подсилен с въглерод или стъкло, с въглеродни инструменти.
Увеличете скоростта на шпиндела, като използвате скоби.
Намалете концентрацията на напрежение чрез създаване на заоблени вътрешни ъгли.
Охлаждане директно върху рутера за разсейване на топлината.
Изберете скорост на въртене.
Почистете пластмасовите части от грапавини след фрезоване, за да подобрите повърхностната обработка.
CNC пробиване
CNC пробиването на пластмаса включва създаване на отвор в пластмасов детайл с помощта на бормашина, монтирана със свредло. Размерът и формата на свредлото определят размера на отвора. Освен това, то играе роля и в евакуацията на стружките. Видовете бормашини, които можете да използвате, включват настолна, вертикална и радиална.
Има няколко насоки, които можете да използвате при CNC пробиване на пластмаса, включително:
Уверете се, че използвате остри CNC свредла, за да избегнете натиск върху пластмасовия детайл.
Използвайте правилната бормашина. Например, бормашина с ъгъл от 90 до 118° и ъгъл на ръб от 9 до 15° е подходяща за повечето термопласти (за акрил използвайте ъгъл от 0°).
Осигурете лесно изхвърляне на стружките, като изберете правилния свредел.
Използвайте охладителна система, за да облекчите повече генерирани по време на процеса на обработка.
За да извадите CNC свредлото без повреда, уверете се, че дълбочината на пробиване е по-малка от три или четири пъти диаметъра на свредлото. Също така, намалете скоростта на подаване, когато свредлото почти е излязло от материала.
Алтернативи на обработката на пластмаси
Освен CNC обработка на пластмасови части, други процеси за бързо прототипиране могат да служат като алтернативи. Често срещани са:
Шприцване
Това е популярен процес за масово производство на пластмасови детайли. Шприцването включва създаване на матрица от алуминий или стомана, в зависимост от фактори като дълготрайност. След това разтопена пластмаса се инжектира в кухината на матрицата, охлажда се и се оформя желаната форма.
Шприцването на пластмаси е подходящо както за създаване на прототипи, така и за производство на реални части. Освен това, това е рентабилен метод, подходящ както за части със сложни, така и за прости конструкции. Освен това, шприцовите части почти не изискват допълнителна работа или обработка на повърхността.
3D печат
3D печатът е най-разпространеният метод за създаване на прототипи, използван в малкия бизнес. Процесът на адитивно производство е инструмент за бързо прототипиране, включващ технологии като стереолитография (SLA), моделиране чрез стопяване и отлагане (FDM) и селективно лазерно синтероване (SLS), използвани за работа с термопластични материали като найлон, PLA, ABS и ULTEM.
Всяка технология включва създаване на 3D цифрови модели и изграждане на желаните части слой по слой. Това е подобно на CNC обработката на пластмаси, въпреки че води до по-малък разход на материал, за разлика от второто. Освен това, елиминира нуждата от инструменти и е по-подходящо за изработка на части със сложни конструкции.
Вакуумно леене
Вакуумното леене или леенето на полиуретан/уретан включва силиконови форми и смоли, за да се направи копие на мастер модел. Процесът на бързо прототипиране е подходящ за създаване на пластмаса с високо качество. Освен това, копията са приложими за визуализиране на идеи или отстраняване на дефекти в дизайна.
Индустриални приложения на CNC обработката на пластмаси
CNC обработката на пластмаси е широко приложима поради предимства като точност, прецизност и строг толеранс. Често срещани индустриални приложения на процеса включват:
Медицинска индустрия
CNC обработката на пластмаси понастоящем е приложима в производството на медицински машинни части, като протези на крайници и изкуствени сърца. Високата степен на точност и повторяемост позволява тя да отговаря на строгите стандарти за безопасност, изисквани от индустрията. Освен това, има безброй варианти за материали и тя произвежда сложни форми.
Автомобилни компоненти
Както автомобилните дизайнери, така и инженерите използват CNC обработка на пластмаси, за да създават автомобилни компоненти и прототипи в реално време. Пластмасата е широко приложима в индустрията за изработка на персонализирани CNC пластмасови части, като например табла, поради лекото си тегло, което намалява разхода на гориво. Освен това, пластмасата е устойчива на корозия и износване, с които се сблъскват повечето автомобилни компоненти. Освен това, пластмасата лесно се формова в сложни форми.
Аерокосмически части
Производството на аерокосмически части изисква метод на производство с висока прецизност и строги допуски. В резултат на това индустрията избира CNC обработка при проектирането, тестването и изграждането на различни аерокосмически машинно обработени части. Пластмасовите материали са приложими поради тяхната пригодност за сложни форми, здравина, лекота, устойчивост на високи химикали и топлина.
Електронна индустрия
Електронната индустрия също предпочита CNC обработката на пластмаси поради високата ѝ прецизност и повторяемост. В момента процесът се използва за изработка на CNC обработени пластмасови електронни части, като например корпуси за кабели, клавиатури за устройства и LCD екрани.
Кога да изберете CNC обработка на пластмаси
Изборът от многото процеси за производство на пластмаси, обсъдени по-горе, може да бъде труден. В резултат на това, по-долу са дадени няколко съображения, които могат да ви помогнат да решите дали CNC обработката на пластмаси е по-подходящият процес за вашия проект:
Ако дизайнът на пластмасов прототип е с тесни толеранси
CNC обработката на пластмаси е по-добрият метод за изработка на части с конструкции, изискващи строги допуски. Конвенционална CNC фрезова машина може да постигне строг допуск от около 4 μm.
Ако пластмасовият прототип изисква качествено повърхностно покритие
CNC машината предлага висококачествено повърхностно покритие, което я прави подходяща, ако вашият проект не се нуждае от допълнителен процес на повърхностна обработка. Това е за разлика от 3D печата, който оставя следи от слоеве по време на печат.
Ако пластмасовият прототип изисква специални материали
CNC обработката на пластмаси може да се използва за производство на части от широка гама от пластмасови материали, включително такива със специални свойства като устойчивост на високи температури, висока якост или висока химическа устойчивост. Това я прави идеален избор за създаване на прототипи със специализирани изисквания.
Ако вашите продукти са в етап на тестване
CNC обработката разчита на 3D модели, които са лесни за промяна. Тъй като етапът на тестване изисква постоянна модификация, CNC обработката позволява на дизайнерите и производителите да създават функционални пластмасови прототипи за тестване и отстраняване на дефекти в дизайна.
· Ако имате нужда от икономичен вариант
Подобно на други производствени методи, CNC обработката на пластмаси е подходяща за рентабилно производство на части. Пластмасите са по-евтини от металите и други материали, като например композити. Освен това, компютърното числово управление е по-точно и процесът е подходящ за сложен дизайн.
Заключение
CNC обработката на пластмаси е широко приет процес в индустрията поради своята точност, скорост и пригодност за изработка на части с тесни допуски. Тази статия разглежда различните CNC материали, съвместими с процеса, наличните техники и други неща, които могат да помогнат на вашия проект.
Изборът на правилната техника за обработка може да бъде много труден, което налага да възложите услугите на външен доставчик на услуги за CNC обработка на пластмаси. В GuanSheng предлагаме персонализирани услуги за CNC обработка на пластмаси и можем да ви помогнем да изработите различни части за прототипиране или употреба в реално време, въз основа на вашите изисквания.
Предлагаме няколко пластмасови материала, подходящи за CNC обработка, със строг и рационализиран процес на подбор. Освен това, нашият инженерен екип може да предостави професионални съвети за избор на материали и предложения за дизайн. Качете вашия дизайн още днес и получете незабавни оферти и безплатен DfM анализ на конкурентна цена.
Време на публикуване: 13 ноември 2023 г.