En vanlig beskrivning av CNC-bearbetning innebär oftast att man arbetar med ett metalliskt arbetsstycke. CNC-bearbetning är dock inte bara allmänt tillämpbar för plast, utan CNC-bearbetning av plast är också en av de vanligaste bearbetningsprocesserna inom flera branscher.
Acceptansen av plastbearbetning som tillverkningsprocess beror på det breda utbudet av CNC-material för plast som finns tillgängliga. Dessutom, med införandet av datorstyrd numerisk styrning, blir processen mer exakt, snabbare och lämplig för att tillverka delar med snäva toleranser. Hur mycket vet du om CNC-bearbetning för plast? Den här artikeln diskuterar material som är kompatibla med processen, tillgängliga tekniker och andra saker som kan hjälpa ditt projekt.
Plast för CNC-bearbetning
Många bearbetbara plaster är lämpliga för tillverkning av delar och produkter som flera industrier tillverkar. Deras användning beror på deras egenskaper, där vissa bearbetbara plaster, såsom nylon, har utmärkta mekaniska egenskaper som gör att de kan ersätta metaller. Nedan följer de vanligaste plasterna för specialbearbetning av plast:
ABS:
Akrylnitrilbutadienstyren, eller ABS, är ett lättviktigt CNC-material känt för sin slagtålighet, styrka och höga bearbetbarhet. Även om det har goda mekaniska egenskaper, är dess låga kemiska stabilitet tydlig i dess känslighet för fetter, alkoholer och andra kemiska lösningsmedel. Dessutom är den termiska stabiliteten hos ren ABS (dvs. ABS utan tillsatser) låg, eftersom plastpolymeren kommer att brinna även efter att lågan tagits bort.
Fördelar
Den är lätt utan att förlora sin mekaniska styrka.
Plastpolymeren är mycket maskinbearbetbar, vilket gör den till ett mycket populärt material för snabb prototypframställning.
ABS har en låg smältpunkt som är lämplig (detta är viktigt för andra snabba prototypprocesser som 3D-utskrift och formsprutning).
Den har hög draghållfasthet.
ABS har hög hållbarhet, vilket innebär en längre livslängd.
Det är prisvärt.
Nackdelar
Den avger heta plastångor när den utsätts för värme.
Du behöver ordentlig ventilation för att förhindra ansamling av sådana gaser.
Den har en låg smältpunkt vilket kan orsaka deformation på grund av värme som genereras av CNC-maskinen.
Applikationer
ABS är en mycket populär termoplast som används av många snabba prototypföretag för att tillverka produkter tack vare dess utmärkta egenskaper och överkomliga pris. Den är tillämpbar inom el- och fordonsindustrin för tillverkning av delar som tangentbordskapslingar, elektroniska kapslingar och instrumentbrädor i bilar.
Nylon
Nylon eller polyamid är en plastpolymer med låg friktion och hög slagtålighet, kemikaliebeständighet och nötningsbeständighet. Dess utmärkta mekaniska egenskaper, såsom styrka (76 mPa), hållbarhet och hårdhet (116R), gör den mycket lämplig för CNC-bearbetning och förbättrar ytterligare dess tillämpning inom fordons- och medicinska delar.
Fördelar
Utmärkta mekaniska egenskaper.
Den har hög draghållfasthet.
Kostnadseffektiv.
Det är en lätt polymer.
Den är värme- och kemikaliebeständig.
Nackdelar
Den har låg dimensionsstabilitet.
Nylon absorberar fukt lätt.
Den är känslig för starka mineralsyror.
Applikationer
Nylon är en högpresterande termoplast som kan användas för prototypframställning och tillverkning av verkliga delar inom medicin- och fordonsindustrin. Komponenter som tillverkas av CNC-materialet inkluderar lager, brickor och rör.
Akryl
Akryl eller PMMA (polymetylmetakrylat) är populärt inom CNC-bearbetning av plast på grund av dess optiska egenskaper. Plastpolymeren är genomskinlig och reptålig, därav dess tillämpningar i industrier som kräver sådana egenskaper. Utöver det har den mycket goda mekaniska egenskaper, vilket framgår av dess seghet och slagtålighet. Med sin låga pris har CNC-bearbetning av akryl blivit ett alternativ till plastpolymerer som polykarbonat och glas.
Fördelar
Den är lätt.
Akryl är mycket kemikalie- och UV-resistent.
Den har hög bearbetbarhet.
Akryl har hög kemisk resistens.
Nackdelar
Den är inte så motståndskraftig mot värme, stötar och nötning.
Den kan spricka under tung belastning.
Den är inte resistent mot klorerade/aromatiska organiska ämnen.
Applikationer
Akryl är användbart för att ersätta material som polykarbonat och glas. Som ett resultat är det användbart inom bilindustrin för tillverkning av ljusrör och blinkerslampor till bilar och inom andra industrier för tillverkning av solpaneler, växthustak etc.
POM
POM eller Delrin (kommersiellt namn) är ett mycket bearbetbart CNC-plastmaterial som väljs av många CNC-bearbetningsföretag för sin höga hållfasthet och motståndskraft mot värme, kemikalier och slitage. Det finns flera kvaliteter av Delrin, men de flesta industrier förlitar sig på Delrin 150 och 570 eftersom de är dimensionsstabila.
Fördelar
De är de mest bearbetbara av alla CNC-plastmaterial.
De har utmärkt kemisk resistens.
De har hög dimensionsstabilitet.
Den har hög draghållfasthet och hållbarhet, vilket garanterar en längre livslängd.
Nackdelar
Den har dålig resistens mot syror.
Applikationer
POM används inom en mängd olika branscher. Till exempel inom fordonssektorn används det för att tillverka komponenter till säkerhetsbälten. Medicinteknisk utrustning använder det för att producera insulinpennor, medan konsumentvarusektorn använder POM för att tillverka elektroniska cigaretter och vattenmätare.
HDPE
Högdensitetspolyetenplast är en termoplast med hög motståndskraft mot stress och korrosiva kemikalier. Den erbjuder utmärkta mekaniska egenskaper som draghållfasthet (4000 PSI) och hårdhet (R65) jämfört med sin motsvarighet, då LDPE ersätter den i applikationer med sådana krav.
Fördelar
Det är en flexibel maskinbearbetad plast.
Den är mycket motståndskraftig mot stress och kemikalier.
Den har utmärkta mekaniska egenskaper.
ABS har hög hållbarhet, vilket innebär en längre livslängd.
Nackdelar
Den har dålig UV-resistens.
Applikationer
HDPE Det har en mängd olika tillämpningar, inklusive prototypframställning, tillverkning av kugghjul, lager, förpackningar, elektrisk isolering och medicinsk utrustning. Det är idealiskt för prototypframställning eftersom det kan bearbetas snabbt och enkelt, och dess låga kostnad gör det utmärkt för att skapa flera iterationer. Dessutom är det ett bra material för kugghjul på grund av dess låga friktionskoefficient och höga slitstyrka, och för lager, eftersom det är självsmörjande och kemiskt resistent.
LDPE
LDPE är en stark, flexibel plastpolymer med god kemisk resistens och låg temperatur. Den är allmänt tillämpbar inom tillverkningsindustrin för medicinska delar för tillverkning av proteser och ortoser.
Fördelar
Den är tuff och flexibel.
Den är mycket korrosionsbeständig.
Det är enkelt att försegla med värmetekniker som svetsning.
Nackdelar
Den är olämpligt för delar som kräver hög temperaturbeständighet.
Den har låg styvhet och strukturell styrka.
Applikationer
LDPE används ofta för att tillverka specialbyggda kugghjul och mekaniska komponenter, elektriska komponenter som isolatorer och höljen för elektroniska apparater, och delar med ett polerat eller glansigt utseende. Dessutom gör dess låga friktionskoefficient, höga isoleringsmotstånd och hållbarhet det till ett idealiskt material för högpresterande applikationer.
Polykarbonat
PC är en tålig men lätt plastpolymer med värmebeständiga och elektriskt isolerande egenskaper. Liksom akryl kan den ersätta glas tack vare sin naturliga genomskinlighet.
Fördelar
Det är mer effektivt än de flesta tekniska termoplaster.
Den är naturligt transparent och kan släppa igenom ljus.
Den tar färg väldigt bra.
Den har hög draghållfasthet och hållbarhet.
PC är resistent mot utspädda syror, oljor och fetter.
Nackdelar
Den bryts ner efter långvarig exponering för vatten över 60°C.
Den är känslig för kolväteslitage.
Den gulnar med tiden efter långvarig exponering för UV-strålar.
Applikationer
Baserat på sina ljusegenskaper kan polykarbonat ersätta glasmaterial. Därför används det för att tillverka skyddsglasögon och CD-/DVD-skivor. Utöver det är det lämpligt för tillverkning av kirurgiska redskap och automatsäkringar.
CNC-bearbetningsmetoder för plast
CNC-bearbetning av plastdelar innebär att man använder en datorstyrd maskin för att ta bort en del av plastpolymeren för att bilda den önskade produkten. Den subtraktiva tillverkningsprocessen kan skapa otaliga delar med snäva toleranser, enhetlighet och noggrannhet med hjälp av följande metoder.
CNC-svarvning
CNC-svarvning är en bearbetningsteknik som innebär att arbetsstycket hålls på en svarv och roteras mot skärverktyget genom snurrning eller svarvning. Det finns också flera typer av CNC-svarvning, inklusive:
Rak eller cylindrisk CNC-svarvning är lämplig för stora snitt.
Konisk CNC-svarvning är lämplig för att skapa delar med konliknande former.
Det finns flera riktlinjer du kan använda vid CNC-svarvning av plast, inklusive:
Se till att skäreggarna har en negativ bakåtlutning för att minimera friktion.
Skärkanterna bör ha en bra släppningsvinkel.
Polera arbetsstyckets yta för bättre ytfinish och minskad materialavlagring.
Minska matningshastigheten för att förbättra precisionen i de slutliga snitten (använd en matningshastighet på 0,015 IPR för grova snitt och 0,005 IPR för precisa snitt).
Anpassa frigångs-, sido- och lutningsvinklarna efter plastmaterialet.
CNC-fräsning
CNC-fräsning innebär att man använder en fräs för att ta bort material från arbetsstycket för att få fram den önskade detaljen. Det finns olika CNC-fräsmaskiner indelade i 3-axliga fräsar och fleraxliga fräsar.
Å ena sidan kan en 3-axlig CNC-fräs röra sig i tre linjära axlar (vänster till höger, fram och tillbaka, upp och ner). Som ett resultat är den väl lämpad för att skapa delar med enkla konstruktioner. Å andra sidan kan fleraxliga fräsar röra sig i mer än tre axlar. Som ett resultat är den lämplig för CNC-bearbetning av plastdelar med komplicerade geometrier.
Det finns flera riktlinjer du kan använda dig av vid CNC-fräsning av plast, inklusive:
Bearbeta en termoplast förstärkt med kol eller glas med kolverktyg.
Öka spindelhastigheten genom att använda klämmor.
Minska stresskoncentrationen genom att skapa rundade innerhörn.
Kylning direkt på routern för att sprida värme.
Välj rotationshastighet.
Avgrada plastdelar efter fräsning för att förbättra ytfinishen.
CNC-borrning
CNC-borrning i plast innebär att man skapar ett hål i ett plastarbetsstycke med hjälp av en borr monterad med ett borrstycke. Borrets storlek och form avgör hålets storlek. Dessutom spelar det också en roll i spånavgången. De typer av borrpressar du kan använda inkluderar bänkborr, upprättborr och radiell borr.
Det finns flera riktlinjer du kan använda vid CNC-borrning av plast, inklusive:
Se till att använda vassa CNC-borrar för att undvika att belasta plastarbetsstycket.
Använd rätt borr. Till exempel är ett borr på 90 till 118° med en läppvinkel på 9 till 15° lämpligt för de flesta termoplaster (för akryl, använd en lutning på 0°).
Säkerställ en enkel spånutkastning genom att välja rätt borr.
Använd ett kylsystem för att minska det som genereras under bearbetningsprocessen.
För att ta bort CNC-borren utan att skada den, se till att borrdjupet är mindre än tre eller fyra gånger borrdiametern. Minska även matningshastigheten när borren nästan har kommit ur materialet.
Alternativ till plastbearbetning
Förutom CNC-bearbetning av plastdelar kan andra snabba prototypprocesser fungera som alternativ. Vanliga exempel inkluderar:
Formsprutning
Detta är en populär massproduktionsprocess för att bearbeta plastarbetsstycken. Formsprutning innebär att man skapar en form av aluminium eller stål beroende på faktorer som livslängd. Därefter sprutas smält plast in i formhålan, svalnar och bildar önskad form.
Formsprutning av plast är lämplig för både prototypframställning och tillverkning av verkliga delar. Utöver det är det en kostnadseffektiv metod som är lämplig för delar med komplexa och enkla konstruktioner. Dessutom kräver formsprutade delar knappast ytterligare arbete eller ytbehandling.
3D-utskrift
3D-utskrift är den vanligaste prototypmetoden som används i småskaliga företag. Additiva tillverkningsprocessen är ett verktyg för snabb prototypframställning som omfattar tekniker som stereolitografi (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) och Selective Laser Sintering (SLS) som används för att bearbeta termoplaster som nylon, PLA, ABS och ULTEM.
Varje teknik innebär att skapa digitala 3D-modeller och bygga de önskade delarna lager för lager. Detta är som CNC-bearbetning av plast, även om det medför mindre materialspill, till skillnad från det senare. Dessutom eliminerar det behovet av verktyg och är mer lämpligt för att tillverka delar med komplexa konstruktioner.
Vakuumgjutning
Vakuumgjutning eller polyuretan/uretan-gjutning involverar kiselformar och hartser för att skapa en kopia av ett mastermönster. Rapid prototyping-processen är lämplig för att skapa plast med hög kvalitet. Dessutom är kopiorna användbara för att visualisera idéer eller felsöka designfel.
Industriella tillämpningar av CNC-bearbetning av plast
CNC-bearbetning av plast är allmänt tillämpbar tack vare fördelar som noggrannhet, precision och snäva toleranser. Vanliga industriella tillämpningar av processen inkluderar:
Medicinsk industri
CNC-plastbearbetning är för närvarande tillämpbar vid tillverkning av medicinskt bearbetade delar såsom proteser och konstgjorda hjärtan. Dess höga noggrannhet och repeterbarhet gör att den uppfyller de stränga säkerhetsstandarder som krävs av industrin. Dessutom finns det en mängd olika materialalternativ och den producerar komplexa former.
Bilkomponenter
Både bilkonstruktörer och ingenjörer använder CNC-bearbetning av plast för att tillverka bilkomponenter och prototyper i realtid. Plast är allmänt tillämpligt inom industrin för att tillverka anpassade CNC-plastdelar som instrumentpaneler tack vare sin låga vikt, vilket minskar bränsleförbrukningen. Dessutom är plast motståndskraftig mot korrosion och slitage, vilket de flesta bilkomponenter upplever. Utöver det är plast lätt att forma till komplexa former.
Flygdelar
Tillverkning av flyg- och rymddelar kräver en tillverkningsmetod med hög precision och snäva toleranser. Som ett resultat väljer industrin CNC-bearbetning för design, testning och tillverkning av olika flyg- och rymdbearbetade delar. Plastmaterial är tillämpbara på grund av deras lämplighet för komplexa former, styrka, lätta vikt och höga kemikaliebeständighet samt värmebeständighet.
Elektronikindustrin
Elektronikindustrin föredrar också CNC-bearbetning av plast på grund av dess höga precision och repeterbarhet. För närvarande används processen för att tillverka CNC-bearbetade elektroniska plastdelar såsom kabelkapslingar, knappsatser och LCD-skärmar.
När man ska välja CNC-bearbetning av plast
Att välja bland de många plasttillverkningsprocesser som diskuterats ovan kan vara utmanande. Nedan följer några saker att tänka på som kan hjälpa dig att avgöra om CNC-bearbetning av plast är den bästa processen för ditt projekt:
Om plastprototypdesign med snäv tolerans
CNC-plastbearbetning är den bättre metoden för att tillverka delar med konstruktioner som kräver snäva toleranser. En konventionell CNC-fräsmaskin kan uppnå en snäv tolerans på cirka 4 μm.
Om plastprototypen kräver en högkvalitativ ytfinish
CNC-maskinen erbjuder en högkvalitativ ytfinish vilket gör den lämplig om ditt projekt inte behöver en ytterligare ytbehandlingsprocess. Detta skiljer sig från 3D-utskrift, som lämnar lagermärken under utskrift.
Om plastprototypen kräver speciella material
CNC-bearbetning av plast kan användas för att producera delar från en mängd olika plastmaterial, inklusive de med speciella egenskaper som hög temperaturbeständighet, hög hållfasthet eller hög kemisk resistens. Detta gör det till ett idealiskt val för att skapa prototyper med specialiserade krav.
Om dina produkter är i testfasen
CNC-bearbetning förlitar sig på 3D-modeller, som är enkla att ändra. Eftersom testfasen kräver ständig modifiering, gör CNC-bearbetning det möjligt för designers och tillverkare att skapa funktionella plastprototyper för att testa och felsöka designfel.
· Om du behöver ett ekonomiskt alternativ
Liksom andra tillverkningsmetoder är CNC-bearbetning av plast lämplig för att tillverka delar kostnadseffektivt. Plast är billigare än metaller och andra material, såsom kompositer. Dessutom är datorstyrning mer exakt och processen är lämplig för komplex design.
Slutsats
CNC-plastbearbetning är en allmänt accepterad process industriellt tack vare dess noggrannhet, hastighet och lämplighet för att tillverka delar med snäva toleranser. Den här artikeln behandlar de olika CNC-bearbetningsmaterial som är kompatibla med processen, tillgängliga tekniker och andra saker som kan hjälpa ditt projekt.
Att välja rätt bearbetningsteknik kan vara mycket utmanande, vilket kräver att du outsourcar till en leverantör av CNC-bearbetningstjänster för plast. På GuanSheng erbjuder vi anpassade CNC-bearbetningstjänster för plast och kan hjälpa dig att tillverka olika delar för prototypframställning eller användning i realtid baserat på dina krav.
Vi har flera plastmaterial som är lämpliga för CNC-bearbetning med en strikt och effektiv urvalsprocess. Dessutom kan vårt ingenjörsteam ge professionella råd om materialval och designförslag. Ladda upp din design idag och få omedelbara offerter och gratis DfM-analys till ett konkurrenskraftigt pris.
Publiceringstid: 13 november 2023