Загальне зображення обробки на верстатах з ЧПК, здебільшого, передбачає роботу з металевою заготовкою. Однак, обробка на верстатах з ЧПК широко застосовується не лише для пластмас, але й обробка пластмас на верстатах з ЧПК є одним із поширених процесів обробки в кількох галузях промисловості.
Прийняття обробки пластмас як виробничого процесу зумовлене широким спектром доступних матеріалів для обробки пластмас на верстатах з ЧПК. Крім того, з впровадженням числового програмного керування (ЧПК) процес стає точнішим, швидшим і придатнішим для виготовлення деталей з жорсткими допусками. Скільки ви знаєте про обробку пластмас на верстатах з ЧПК? У цій статті розглядаються матеріали, сумісні з цим процесом, доступні методи та інші речі, які можуть допомогти вашому проекту.
Пластмаси для обробки на ЧПУ
Багато оброблюваних пластмас підходять для виготовлення деталей та виробів, які виробляють різні галузі промисловості. Їх використання залежить від їхніх властивостей, причому деякі оброблювані пластмаси, такі як нейлон, мають чудові механічні властивості, що дозволяють їм замінити метали. Нижче наведено найпоширеніші пластмаси для обробки пластмас на замовлення:
АБС:
Акрилонітрилбутадієнстирол, або АБС, – це легкий матеріал для ЧПК, відомий своєю ударостійкістю, міцністю та високою оброблюваністю. Хоча він може похвалитися хорошими механічними властивостями, його низька хімічна стабільність проявляється в його схильності до впливу жирів, спиртів та інших хімічних розчинників. Крім того, термічна стабільність чистого АБС (тобто АБС без добавок) низька, оскільки пластиковий полімер горітиме навіть після зняття полум'я.
Плюси
Він легкий, не втрачаючи своєї механічної міцності.
Пластиковий полімер добре оброблюється, що робить його дуже популярним матеріалом для швидкого прототипування.
АБС має низьку температуру плавлення, що підходить (це важливо для інших процесів швидкого прототипування, таких як 3D-друк та лиття під тиском).
Він має високу міцність на розтяг.
ABS має високу міцність, що означає довший термін служби.
Це доступно за ціною.
Мінуси
При нагріванні виділяє гарячі пластикові пари.
Вам потрібна належна вентиляція, щоб запобігти накопиченню таких газів.
Він має низьку температуру плавлення, що може спричинити деформацію від тепла, що генерується верстатом з ЧПК.
Застосування
АБС – це дуже популярний інженерний термопластик, який використовується багатьма сервісами швидкого прототипування для створення продукції завдяки своїм чудовим властивостям та доступності. Він застосовується в електротехнічній та автомобільній промисловості для виготовлення таких деталей, як ковпачки клавіатур, корпуси для електроніки та компоненти приладових панелей автомобілів.
Нейлон
Нейлон або поліамід – це пластиковий полімер з низьким тертям, високою стійкістю до ударів, хімічних речовин та стирання. Його чудові механічні властивості, такі як міцність (76 мПа), довговічність та твердість (116R), роблять його дуже придатним для обробки на верстатах з ЧПК та ще більше покращують його застосування в автомобільній та медичній промисловості.
Плюси
Відмінні механічні властивості.
Він має високу міцність на розтяг.
Економічно вигідний.
Це легкий полімер.
Він стійкий до нагрівання та хімічних речовин.
Мінуси
Він має низьку розмірну стабільність.
Нейлон легко вбирає вологу.
Він чутливий до сильних мінеральних кислот.
Застосування
Нейлон – це високопродуктивний інженерний термопластик, що застосовується для створення прототипів та виготовлення реальних деталей у медичній та автомобільній промисловості. Компоненти, виготовлені з цього матеріалу на верстатах з ЧПК, включають підшипники, шайби та труби.
Акрил
Акрил або ПММА (поліметилметакрилат) популярний у обробці пластмас на ЧПК завдяки своїм оптичним властивостям. Цей пластиковий полімер є напівпрозорим та стійким до подряпин, тому його застосовують у галузях, які потребують таких властивостей. Крім того, він має дуже хороші механічні властивості, що проявляються в його міцності та ударостійкості. Завдяки своїй дешевизні, обробка акрилу на ЧПК стала альтернативою пластиковим полімерам, таким як полікарбонат та скло.
Плюси
Він легкий.
Акрил має високу стійкість до хімічних речовин та ультрафіолетового випромінювання.
Він має високу оброблюваність.
Акрил має високу хімічну стійкість.
Мінуси
Він не такий стійкий до нагрівання, ударів та стирання.
Він може тріснути під сильним навантаженням.
Він не стійкий до хлорованих/ароматичних органічних речовин.
Застосування
Акрил можна використовувати для заміни таких матеріалів, як полікарбонат та скло. Як наслідок, він застосовується в автомобільній промисловості для виготовлення світловодів та кришок для автомобільних індикаторів поворотів, а також в інших галузях промисловості для виготовлення сонячних панелей, навісів для теплиць тощо.
ПОМ
POM або Delrin (комерційна назва) – це високооброблюваний пластиковий матеріал, що виготовляється на верстатах з ЧПК, який обирають багато сервісів з ЧПК-обробки завдяки його високій міцності та стійкості до нагрівання, хімічних речовин та зносу. Існує кілька марок Delrin, але більшість галузей промисловості покладаються на Delrin 150 та 570, оскільки вони є розмірно стабільними.
Плюси
Вони є найбільш оброблюваними з усіх пластикових матеріалів на верстатах з ЧПУ.
Вони мають чудову хімічну стійкість.
Вони мають високу розмірну стабільність.
Він має високу міцність на розтяг та зносостійкість, що забезпечує триваліший термін служби.
Мінуси
Має слабку стійкість до кислот.
Застосування
POM знаходить застосування в різних галузях промисловості. Наприклад, в автомобільній галузі його використовують для виробництва компонентів ременів безпеки. У медичній галузі його використовують для виробництва інсулінових ручок, тоді як у секторі споживчих товарів POM використовується для виготовлення електронних сигарет та лічильників води.
HDPE
Поліетилен високої щільності – це термопластик з високою стійкістю до навантажень та агресивних хімічних речовин. Він пропонує чудові механічні властивості, такі як міцність на розрив (4000 PSI) та твердість (R65), порівняно з аналогом, і LDPE замінює його в застосуваннях з такими вимогами.
Плюси
Це гнучкий пластик, який можна обробляти.
Він дуже стійкий до стресу та хімічних речовин.
Він має чудові механічні властивості.
ABS має високу міцність, що означає довший термін служби.
Мінуси
Має погану стійкість до ультрафіолетового випромінювання.
Застосування
HDPE (поліетилен високої чіткості) має різноманітне застосування, включаючи прототипування, створення шестерень, підшипників, упаковки, електроізоляції та медичного обладнання. Він ідеально підходить для прототипування, оскільки його можна швидко та легко обробляти, а його низька вартість робить його чудовим для створення кількох ітерацій. Крім того, це хороший матеріал для шестерень завдяки низькому коефіцієнту тертя та високій зносостійкості, а також для підшипників, оскільки він самозмащується та хімічно стійкий.
ПЕНД
ПЕНД – це міцний, гнучкий пластиковий полімер з хорошою хімічною стійкістю та низькою температурою. Він широко застосовується у виробництві медичних деталей для виготовлення протезів та ортопедичних виробів.
Плюси
Він жорсткий і гнучкий.
Він має високу стійкість до корозії.
Його легко герметизувати за допомогою термічних методів, таких як зварювання.
Мінуси
Він не підходить для деталей, що потребують стійкості до високих температур.
Він має низьку жорсткість і структурну міцність.
Застосування
ПЕНД часто використовується для виготовлення спеціальних шестерень та механічних компонентів, електричних компонентів, таких як ізолятори та корпуси для електронних пристроїв, а також деталей з полірованим або глянцевим виглядом. Більше того, низький коефіцієнт тертя, високий опір ізоляції та довговічність роблять його ідеальним матеріалом для високопродуктивних застосувань.
Полікарбонат
ПК – це міцний, але легкий пластиковий полімер з термостійкими та електроізоляційними властивостями. Як і акрил, він може замінити скло завдяки своїй природній прозорості.
Плюси
Він ефективніший, ніж більшість інженерних термопластів.
Він природно прозорий і може пропускати світло.
Він дуже добре набирає колір.
Він має високу міцність на розрив та довговічність.
ПК стійкий до розбавлених кислот, масел та жирів.
Мінуси
Він руйнується після тривалого впливу води з температурою понад 60°C.
Він схильний до вуглеводневого зносу.
З часом він жовтіє після тривалого впливу ультрафіолетових променів.
Застосування
Завдяки своїм легким властивостям, полікарбонат може замінити скло. Тому його використовують для виготовлення захисних окулярів та CD/DVD-дисків. Крім того, він підходить для виготовлення хірургічних інструментів та автоматичних вимикачів.
Методи обробки пластику на ЧПК
Обробка пластикових деталей на верстатах з ЧПК передбачає використання керованого комп'ютером верстата для видалення частини пластикового полімеру для формування бажаного продукту. Процес субтрактивного виробництва може створювати безліч деталей з жорсткими допусками, однорідністю та точністю за допомогою наступних методів.
Токарні роботи з ЧПК
Токарна обробка на верстаті з ЧПК – це техніка обробки, яка передбачає утримання заготовки на токарному верстаті та її обертання відносно ріжучого інструменту шляхом обертання або точіння. Існує також кілька видів токарної обробки на верстатах з ЧПК, зокрема:
Пряма або циліндрична токарна обробка з ЧПК підходить для великих розрізів.
Конічне токарне верстат з ЧПК підходить для створення деталей конусоподібної форми.
Існує кілька рекомендацій, які ви можете використовувати при токарному верстаті з ЧПК для пластику, зокрема:
Переконайтеся, що ріжучі кромки мають негативний зворотний кут нахилу, щоб мінімізувати тертя.
Ріжучі кромки повинні мати великий кут заглиблення.
Відполіруйте поверхню заготовки для кращої обробки поверхні та зменшення налипання матеріалу.
Зменште швидкість подачі, щоб покращити точність остаточних розрізів (використовуйте швидкість подачі 0,015 IPR для чорнових розрізів та 0,005 IPR для точних розрізів).
Адаптуйте зазор, бічний та передній кути до пластикового матеріалу.
Фрезерування з ЧПК
Фрезерування з ЧПК передбачає використання фрези для видалення матеріалу з заготовки для отримання необхідної деталі. Існують різні фрезерні верстати з ЧПК, які поділяються на 3-осьові фрезерні верстати та багатоосьові фрезерні верстати.
З одного боку, 3-осьовий фрезерний верстат з ЧПК може рухатися по трьох лінійних осях (зліва направо, вперед і назад, вгору і вниз). Як результат, він добре підходить для створення деталей з простими конструкціями. З іншого боку, багатоосьові фрезерні верстати можуть рухатися по більш ніж трьох осях. Як результат, вони підходять для обробки пластикових деталей зі складною геометрією на верстатах з ЧПК.
Існує кілька рекомендацій, які можна використовувати при фрезеруванні пластмас на ЧПК, зокрема:
Обробка термопластику, армованого вуглецем або склом, за допомогою вуглецевого інструменту.
Збільште швидкість шпинделя за допомогою затискачів.
Зменште концентрацію напружень, створивши закруглені внутрішні кути.
Охолодження безпосередньо на маршрутизаторі для розсіювання тепла.
Виберіть швидкість обертання.
Зніміть заусенці з пластикових деталей після фрезерування, щоб покращити якість обробки поверхні.
Свердління з ЧПК
Свердління пластику на ЧПК-верстаті передбачає створення отвору в пластиковій заготовці за допомогою свердла з встановленим на нього свердлом. Розмір і форма свердла визначають розмір отвору. Крім того, воно також відіграє певну роль у відведенні стружки. Типи свердлильних верстатів, які ви можете використовувати, включають настільні, вертикальні та радіальні.
Існує кілька рекомендацій, які можна використовувати для свердління пластику на ЧПК-верстатах, зокрема:
Переконайтеся, що ви використовуєте гострі свердла для ЧПК, щоб уникнути навантаження на пластикову заготовку.
Використовуйте правильне свердло. Наприклад, свердло з кутом нахилу кромки 90-118° та кутом заточки 9-15° підходить для більшості термопластиків (для акрилу використовуйте кут нахилу 0°).
Забезпечте легке викидання стружки, вибравши правильне свердло.
Використовуйте систему охолодження, щоб зменшити кількість утворюваних під час процесу обробки частинок.
Щоб видалити свердло з ЧПК без пошкоджень, переконайтеся, що глибина свердління менша ніж у три-чотири рази від діаметра свердла. Також зменште швидкість подачі, коли свердло майже вийшло з матеріалу.
Альтернативи обробці пластмас
Окрім обробки пластикових деталей на верстатах з ЧПК, альтернативою можуть служити інші процеси швидкого прототипування. Найпоширеніші з них:
Лиття під тиском
Це популярний процес масового виробництва для роботи з пластиковими заготовками. Лиття під тиском передбачає створення форми з алюмінію або сталі залежно від таких факторів, як довговічність. Після цього розплавлений пластик впорскується в порожнину форми, охолоджується та формується в бажаній формі.
Лиття пластмас під тиском підходить як для створення прототипів, так і для виробництва реальних деталей. Крім того, це економічно ефективний метод, що підходить як для деталей зі складними, так і для простих конструкцій. Крім того, литі під тиском деталі майже не потребують додаткової роботи чи обробки поверхні.
3D-друк
3D-друк є найпоширенішим методом прототипування, що використовується в малому бізнесі. Процес адитивного виробництва – це інструмент швидкого прототипування, що включає такі технології, як стереолітографія (SLA), моделювання наплавленим осадженням (FDM) та селективне лазерне спікання (SLS), що використовуються для роботи з термопластиками, такими як нейлон, PLA, ABS та ULTEM.
Кожна технологія передбачає створення 3D-цифрових моделей та пошарове виготовлення потрібних деталей. Це схоже на обробку пластику на ЧПК, хоча на відміну від останньої, вона призводить до менших втрат матеріалу. Крім того, вона усуває потребу в інструментах та більше підходить для виготовлення деталей зі складними конструкціями.
Вакуумне лиття
Вакуумне лиття або лиття з поліуретану/уретану передбачає використання силіконових форм та смол для створення копії головного шаблону. Процес швидкого прототипування підходить для створення високоякісного пластику. Крім того, копії застосовні для візуалізації ідей або усунення недоліків дизайну.
Промислове застосування обробки пластику на ЧПК
Обробка пластмас на ЧПК широко застосовується завдяки таким перевагам, як точність, прецизійність та жорсткі допуски. Загальні промислові застосування цього процесу включають:
Медична промисловість
Обробка пластмас на верстатах з ЧПК наразі застосовується у виробництві медичних деталей, таких як протези кінцівок та штучні серця. Високий ступінь точності та повторюваності дозволяє їй відповідати суворим стандартам безпеки, що вимагаються галуззю. Крім того, існує безліч варіантів матеріалів, і вона дозволяє створювати складні форми.
Автомобільні компоненти
Як дизайнери автомобілів, так і інженери використовують обробку пластику на верстатах з ЧПК для створення автомобільних компонентів та прототипів у реальному часі. Пластик широко застосовується в промисловості для виготовлення індивідуальних пластикових деталей з ЧПК, таких як приладові панелі, завдяки своїй легкій вазі, що зменшує витрату палива. Крім того, пластик стійкий до корозії та зносу, з якими стикається більшість автомобільних компонентів. Крім того, пластик легко формується у складні форми.
Аерокосмічні деталі
Виробництво аерокосмічних деталей вимагає методу виробництва з високою точністю та жорсткими допусками. Як результат, промисловість обирає обробку на верстатах з ЧПК для проектування, випробування та виготовлення різних аерокосмічних деталей. Пластикові матеріали застосовні завдяки своїй придатності для складних форм, міцності, легкості, стійкості до впливу високих хімічних речовин та теплостійкості.
Електронна промисловість
Електронна промисловість також надає перевагу обробці пластмас на верстатах з ЧПК завдяки її високій точності та повторюваності. Наразі цей процес використовується для виготовлення електронних деталей з пластику, оброблених на верстатах з ЧПК, таких як корпуси для проводів, клавіатури пристроїв та РК-екрани.
Коли варто обрати обробку пластику на ЧПУ
Вибір з багатьох процесів виробництва пластмас, розглянутих вище, може бути складним. Тому нижче наведено кілька міркувань, які допоможуть вам вирішити, чи є обробка пластмас на ЧПК кращим процесом для вашого проекту:
Якщо пластиковий прототип розроблено з жорсткими допусками
Обробка пластмас на верстатах з ЧПК – це кращий метод виготовлення деталей з конструкціями, що вимагають жорстких допусків. Звичайний фрезерний верстат з ЧПК може досягти жорсткого допуску близько 4 мкм.
Якщо пластиковий прототип вимагає якісної обробки поверхні
Верстат з ЧПК забезпечує високоякісну обробку поверхні, що робить його придатним, якщо ваш проект не потребує додаткової обробки поверхні. Це відрізняється від 3D-друку, який залишає сліди шарів під час друку.
Якщо пластиковий прототип вимагає спеціальних матеріалів
ЧПК-обробка пластику може використовуватися для виготовлення деталей з широкого спектру пластикових матеріалів, включаючи ті, що мають особливі властивості, такі як стійкість до високих температур, висока міцність або висока хімічна стійкість. Це робить його ідеальним вибором для створення прототипів зі спеціалізованими вимогами.
Якщо ваші продукти перебувають на стадії тестування
Обробка на верстатах з ЧПК спирається на 3D-моделі, які легко змінювати. Оскільки етап тестування вимагає постійної модифікації, обробка на верстатах з ЧПК дозволяє дизайнерам і виробникам створювати функціональні пластикові прототипи для тестування та усунення недоліків конструкції.
· Якщо вам потрібен економний варіант
Як і інші методи виробництва, обробка пластмас на верстатах з ЧПК підходить для економічно ефективного виготовлення деталей. Пластмаси дешевші, ніж метали та інші матеріали, такі як композити. Крім того, числове програмне керування є більш точним, і процес підходить для складних конструкцій.
Висновок
Обробка пластмас на верстатах з ЧПК є широко прийнятим процесом у промисловості завдяки своїй точності, швидкості та придатності для виготовлення деталей з жорсткими допусками. У цій статті розглядаються різні матеріали для обробки на верстатах з ЧПК, сумісні з цим процесом, доступні методи та інші речі, які можуть допомогти вашому проекту.
Вибір правильної техніки обробки може бути дуже складним, що вимагає звернення до постачальника послуг з ЧПК-обробки пластмас. У GuanSheng ми пропонуємо послуги з ЧПК-обробки пластмас на замовлення та можемо допомогти вам виготовити різні деталі для прототипування або використання в реальному часі відповідно до ваших вимог.
У нас є кілька пластикових матеріалів, придатних для обробки на верстатах з ЧПК, з чітким та оптимізованим процесом відбору. Крім того, наша команда інженерів може надати професійні консультації щодо вибору матеріалів та пропозиції щодо дизайну. Завантажте свій дизайн сьогодні та отримайте миттєві цінові пропозиції та безкоштовний аналіз DfM за конкурентною ціною.
Час публікації: 13 листопада 2023 р.