Обычное описание обработки на станках с ЧПУ, в большинстве случаев, подразумевает работу с металлической заготовкой. Однако обработка на станках с ЧПУ широко применяется не только к пластику, но и является одним из распространенных процессов обработки в нескольких отраслях промышленности.
Принятие обработки пластика как производственного процесса обусловлено широким спектром доступных пластиковых материалов с ЧПУ. Кроме того, с внедрением числового программного управления процесс становится более точным, быстрым и подходящим для изготовления деталей с жесткими допусками. Насколько вы знаете о обработке пластика с ЧПУ? В этой статье обсуждаются материалы, совместимые с этим процессом, доступные методы и другие вещи, которые могут помочь вашему проекту.
Пластики для обработки на станках с ЧПУ
Многие обрабатываемые пластмассы подходят для изготовления деталей и изделий, которые производятся в нескольких отраслях. Их применение зависит от их свойств, некоторые обрабатываемые пластмассы, такие как нейлон, обладают превосходными механическими свойствами, которые позволяют им заменять металлы. Ниже приведены наиболее распространенные пластмассы для индивидуальной обработки пластмасс:
АБС:
Акрилонитрилбутадиенстирол, или ABS, — это легкий материал для ЧПУ, известный своей ударопрочностью, прочностью и высокой обрабатываемостью. Хотя он обладает хорошими механическими свойствами, его низкая химическая стабильность проявляется в его восприимчивости к смазкам, спиртам и другим химическим растворителям. Кроме того, термическая стабильность чистого ABS (т. е. ABS без добавок) низкая, так как пластиковый полимер будет гореть даже после удаления пламени.
Плюсы
Он легкий, но при этом не теряет своей механической прочности.
Пластиковый полимер хорошо поддается механической обработке, что делает его очень популярным материалом для быстрого прототипирования.
ABS имеет низкую температуру плавления, что делает его пригодным для других процессов быстрого прототипирования, таких как 3D-печать и литье под давлением.
Обладает высокой прочностью на разрыв.
АБС-пластик обладает высокой прочностью, что означает более длительный срок службы.
Это доступно по цене.
Минусы
При воздействии тепла выделяет горячие пары пластика.
Чтобы предотвратить скопление таких газов, необходима правильная вентиляция.
Он имеет низкую температуру плавления, что может привести к деформации под воздействием тепла, выделяемого станком с ЧПУ.
Приложения
ABS — очень популярный конструкционный термопластик, используемый многими службами быстрого прототипирования при изготовлении продукции благодаря своим превосходным свойствам и доступности. Он применяется в электротехнической и автомобильной промышленности при изготовлении таких деталей, как крышки клавиатур, электронные корпуса и компоненты приборной панели автомобиля.
нейлон
Нейлон или полиамид — это низкофрикционный пластиковый полимер с высокой ударопрочностью, химической и абразивной стойкостью. Его превосходные механические свойства, такие как прочность (76 мПа), долговечность и твердость (116R), делают его очень подходящим для обработки на станках с ЧПУ и еще больше улучшают его применение в автомобильной и медицинской промышленности.
Плюсы
Превосходные механические свойства.
Обладает высокой прочностью на разрыв.
Экономически эффективно.
Это легкий полимер.
Он устойчив к воздействию тепла и химикатов.
Минусы
Имеет низкую размерную стабильность.
Нейлон легко впитывает влагу.
Он восприимчив к сильным минеральным кислотам.
Приложения
Нейлон — это высокопроизводительный конструкционный термопластик, применяемый для прототипирования и производства реальных деталей в медицинской и автомобильной промышленности. Компоненты, изготовленные из материала с ЧПУ, включают подшипники, шайбы и трубки.
Акрил
Акрил или ПММА (полиметилметакрилат) популярен в обработке пластика с ЧПУ благодаря своим оптическим свойствам. Пластиковый полимер является полупрозрачным и устойчивым к царапинам, поэтому его применяют в отраслях, где требуются такие свойства. Кроме того, он обладает очень хорошими механическими свойствами, что подтверждается его прочностью и ударопрочностью. Благодаря своей дешевизне акриловая обработка с ЧПУ стала альтернативой пластиковым полимерам, таким как поликарбонат и стекло.
Плюсы
Он легкий.
Акрил обладает высокой химической стойкостью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
Обладает высокой обрабатываемостью.
Акрил обладает высокой химической стойкостью.
Минусы
Он не так устойчив к нагреванию, ударам и истиранию.
Под большой нагрузкой он может треснуть.
Не устойчив к хлорированным/ароматическим органическим веществам.
Приложения
Акрил применяется для замены таких материалов, как поликарбонат и стекло. В результате он применяется в автомобильной промышленности для изготовления световодов и крышек автомобильных указателей поворота, а также в других отраслях для изготовления солнечных панелей, навесов для теплиц и т. д.
ПОМ
POM или Delrin (коммерческое название) — это высокообрабатываемый пластиковый материал с ЧПУ, который выбирают многие службы обработки с ЧПУ из-за его высокой прочности и устойчивости к теплу, химикатам и износу. Существует несколько марок Delrin, но большинство отраслей промышленности используют Delrin 150 и 570, поскольку они стабильны по размерам.
Плюсы
Из всех пластиковых материалов, предназначенных для обработки на станках с ЧПУ, они наиболее поддаются обработке.
Они обладают превосходной химической стойкостью.
Они обладают высокой размерной стабильностью.
Он обладает высокой прочностью на разрыв и долговечностью, что обеспечивает более длительный срок службы.
Минусы
Обладает низкой устойчивостью к кислотам.
Приложения
POM находит применение в различных отраслях. Например, в автомобильной промышленности он используется для производства компонентов ремней безопасности. В медицинской промышленности он используется для производства инсулиновых ручек, а в секторе потребительских товаров POM используется для изготовления электронных сигарет и счетчиков воды.
ПЭВП
Пластик из полиэтилена высокой плотности — это термопластик с высокой устойчивостью к нагрузкам и едким химикатам. Он обеспечивает превосходные механические свойства, такие как прочность на разрыв (4000PSI) и твердость (R65), чем его аналог, LDPE заменяет его в приложениях с такими требованиями.
Плюсы
Это гибкий пластик, поддающийся механической обработке.
Он очень устойчив к стрессам и химическим веществам.
Обладает превосходными механическими свойствами.
АБС-пластик обладает высокой прочностью, что означает более длительный срок службы.
Минусы
Имеет низкую устойчивость к ультрафиолетовому излучению.
Приложения
HDPE Он имеет множество применений, включая прототипирование, создание шестерен, подшипников, упаковки, электроизоляции и медицинского оборудования. Он идеально подходит для прототипирования, поскольку его можно быстро и легко обрабатывать, а его низкая стоимость делает его отличным для создания нескольких итераций. Кроме того, это хороший материал для шестерен из-за его низкого коэффициента трения и высокой износостойкости, а также для подшипников, поскольку он самосмазывающийся и химически стойкий.
ПЭНП
LDPE — это прочный, гибкий пластиковый полимер с хорошей химической стойкостью и низкой температурой. Он широко применяется в медицинской промышленности для изготовления протезов и ортопедических изделий.
Плюсы
Он прочный и гибкий.
Обладает высокой устойчивостью к коррозии.
Его легко герметизировать с помощью термических методов, таких как сварка.
Минусы
Не подходит для деталей, требующих стойкости к высоким температурам.
Обладает низкой жесткостью и структурной прочностью.
Приложения
LDPE часто используется для производства специальных шестеренок и механических компонентов, электрических компонентов, таких как изоляторы и корпуса для электронных устройств, а также деталей с полированным или глянцевым внешним видом. Более того, его низкий коэффициент трения, высокое сопротивление изоляции и долговечность делают его идеальным материалом для высокопроизводительных приложений.
Поликарбонат
ПК — прочный, но легкий пластиковый полимер с теплозащитными и электроизоляционными свойствами. Как и акрил, он может заменить стекло благодаря своей естественной прозрачности.
Плюсы
Он более эффективен, чем большинство конструкционных термопластиков.
Он естественно прозрачен и может пропускать свет.
Очень хорошо впитывает цвет.
Обладает высокой прочностью на разрыв и долговечностью.
ПК устойчив к разбавленным кислотам, маслам и смазкам.
Минусы
Разлагается при длительном воздействии воды при температуре выше 60°C.
Подвержен износу под воздействием углеводородов.
Со временем при длительном воздействии ультрафиолетовых лучей он желтеет.
Приложения
Благодаря своим легким свойствам поликарбонат может заменить стекло. Поэтому его используют для изготовления защитных очков и CD/DVD. Кроме того, он подходит для изготовления хирургических инструментов и автоматических выключателей.
Методы обработки пластика на станках с ЧПУ
Обработка пластиковых деталей с ЧПУ подразумевает использование станка с компьютерным управлением для удаления части пластикового полимера для формирования желаемого продукта. Субтрактивный производственный процесс может создавать множество деталей с жесткими допусками, однородностью и точностью с использованием следующих методов.
Токарная обработка с ЧПУ
Токарная обработка с ЧПУ — это метод обработки, который включает в себя удержание заготовки на токарном станке и ее вращение относительно режущего инструмента путем вращения или поворота. Существует также несколько типов токарной обработки с ЧПУ, в том числе:
Прямая или цилиндрическая токарная обработка на станках с ЧПУ подходит для больших разрезов.
Токарная обработка на станках с ЧПУ Taper подходит для создания деталей конусообразной формы.
Существует несколько рекомендаций, которые можно использовать при токарной обработке пластика на станках с ЧПУ, в том числе:
Убедитесь, что режущие кромки имеют отрицательный задний угол, чтобы свести к минимуму трение.
Режущие кромки должны иметь большой задний угол.
Отполируйте поверхность заготовки для улучшения качества поверхности и уменьшения скопления материала.
Уменьшите скорость подачи, чтобы повысить точность окончательной резки (используйте скорость подачи 0,015 IPR для черновой резки и 0,005 IPR для точной резки).
Подберите зазор, боковые и передние углы в соответствии с материалом пластика.
Фрезерование с ЧПУ
Фрезерование с ЧПУ подразумевает использование фрезы для удаления материала с заготовки, чтобы получить требуемую деталь. Существуют различные фрезерные станки с ЧПУ, которые делятся на 3-осевые и многоосевые.
С одной стороны, 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ может перемещаться по трем линейным осям (слева направо, вперед и назад, вверх и вниз). В результате он хорошо подходит для создания деталей с простым дизайном. С другой стороны, многоосевые фрезерные станки могут перемещаться более чем по трем осям. В результате он подходит для обработки пластиковых деталей с ЧПУ со сложной геометрией.
Существует несколько рекомендаций, которые можно использовать при фрезеровании пластика на станках с ЧПУ, в том числе:
Обработка термопластика, армированного углеродом или стеклом, с помощью углеродной оснастки.
Увеличьте скорость шпинделя с помощью зажимов.
Уменьшите концентрацию напряжений, создав закругленные внутренние углы.
Охлаждение непосредственно на маршрутизаторе для рассеивания тепла.
Выберите скорость вращения.
Удалите заусенцы с пластиковых деталей после фрезерования для улучшения качества поверхности.
Сверление с ЧПУ
Пластиковое ЧПУ-сверление подразумевает создание отверстия в пластиковой заготовке с помощью дрели, установленной со сверлом. Размер и форма сверла определяют размер отверстия. Кроме того, оно также играет роль в эвакуации стружки. Типы сверлильных станков, которые вы можете использовать, включают настольный, вертикальный и радиальный.
Существует несколько рекомендаций, которые можно использовать при сверлении пластиковых деталей на станках с ЧПУ, в том числе:
Обязательно используйте острые сверла с ЧПУ, чтобы не создавать нагрузку на пластиковую заготовку.
Используйте правильное сверло. Например, сверло с углом наклона 90–118° и углом наклона кромки 9–15° подходит для большинства термопластиков (для акрила используйте переднее сверло с углом наклона 0°).
Обеспечьте легкий выброс стружки, выбрав правильное сверло.
Используйте систему охлаждения для снижения выбросов, образующихся в процессе обработки.
Чтобы извлечь сверло с ЧПУ без повреждений, убедитесь, что глубина сверления меньше трех-четырех диаметров сверла. Также уменьшите скорость подачи, когда сверло почти вышло из материала.
Альтернативы обработке пластмасс
Помимо обработки пластиковых деталей на станках с ЧПУ, альтернативами могут служить и другие процессы быстрого прототипирования. Распространенные из них включают:
Литье под давлением
Это популярный процесс массового производства для работы с пластиковыми заготовками. Литье под давлением подразумевает создание формы из алюминия или стали в зависимости от таких факторов, как долговечность. После этого расплавленный пластик впрыскивается в полость формы, охлаждается и образует нужную форму.
Литье пластмасс под давлением подходит как для прототипирования, так и для производства реальных деталей. Кроме того, это экономически эффективный метод, подходящий для деталей со сложными и простыми конструкциями. Кроме того, литые детали практически не требуют дополнительной работы или обработки поверхности.
3D-печать
3D-печать — наиболее распространенный метод прототипирования, используемый в малом бизнесе. Процесс аддитивного производства — это быстрый инструмент прототипирования, включающий такие технологии, как стереолитография (SLA), моделирование методом послойного наплавления (FDM) и селективное лазерное спекание (SLS), используемые для работы с термопластиками, такими как нейлон, PLA, ABS и ULTEM.
Каждая технология подразумевает создание 3D-цифровых моделей и построение желаемых деталей слой за слоем. Это похоже на обработку пластика на станках с ЧПУ, хотя при этом отходы материала меньше, чем при последнем. Кроме того, она устраняет необходимость в инструментах и больше подходит для изготовления деталей со сложными конструкциями.
Вакуумное литье
Вакуумное литье или полиуретановое/уретановое литье включает в себя силиконовые формы и смолы для создания копии мастер-модели. Процесс быстрого прототипирования подходит для создания пластика высокого качества. Кроме того, копии применимы для визуализации идей или устранения недостатков конструкции.
Промышленное применение обработки пластика на станках с ЧПУ
Пластиковая обработка с ЧПУ широко применяется благодаря таким преимуществам, как точность, аккуратность и строгий допуск. Распространенные промышленные применения этого процесса включают:
Медицинская промышленность
Обработка пластика на станках с ЧПУ в настоящее время применяется в производстве медицинских деталей, таких как протезы конечностей и искусственные сердца. Высокая степень точности и повторяемости позволяет ей соответствовать строгим стандартам безопасности, требуемым в отрасли. Кроме того, существует множество вариантов материалов, и она позволяет производить сложные формы.
Автомобильные компоненты
Как автомобильные дизайнеры, так и инженеры используют обработку пластика с ЧПУ для создания автомобильных компонентов и прототипов в реальном времени. Пластик широко применяется в промышленности для изготовления пластиковых деталей с ЧПУ на заказ, таких как приборные панели, благодаря своему легкому весу, что снижает расход топлива. Кроме того, пластик устойчив к коррозии и износу, которым подвержены большинство автомобильных компонентов. Кроме того, пластик легко формуется в сложные формы.
Аэрокосмические детали
Производство деталей для аэрокосмической отрасли требует метода производства, который имеет высокую точность и жесткие допуски. В результате отрасль выбирает обработку с ЧПУ при проектировании, тестировании и изготовлении различных деталей для аэрокосмической отрасли. Пластиковые материалы применимы благодаря своей пригодности для сложных форм, прочности, легкости, высокой химической и термостойкости.
Электронная промышленность
Электронная промышленность также отдает предпочтение обработке пластика на станках с ЧПУ из-за ее высокой точности и повторяемости. В настоящее время этот процесс используется для изготовления пластиковых электронных деталей с ЧПУ, таких как корпуса проводов, клавиатуры устройств и ЖК-экраны.
Когда следует выбирать обработку пластика с ЧПУ
Выбор из множества процессов производства пластика, обсуждавшихся выше, может быть сложным. В результате ниже приведены несколько соображений, которые помогут вам решить, является ли обработка пластика на станке с ЧПУ лучшим процессом для вашего проекта:
Если конструкция пластикового прототипа имеет жесткие допуски
Обработка пластика на станках с ЧПУ является лучшим методом для изготовления деталей с конструкциями, требующими жестких допусков. Обычный фрезерный станок с ЧПУ может достичь жесткого допуска около 4 мкм.
Если пластиковый прототип требует качественной отделки поверхности
Станок с ЧПУ обеспечивает высококачественную отделку поверхности, что делает его подходящим, если ваш проект не требует дополнительного процесса отделки поверхности. Это отличается от 3D-печати, которая оставляет следы слоев во время печати.
Если для пластикового прототипа требуются специальные материалы
Обработка пластика на станках с ЧПУ может использоваться для производства деталей из широкого спектра пластиковых материалов, включая те, которые обладают особыми свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, высокая прочность или высокая химическая стойкость. Это делает его идеальным выбором для создания прототипов со специальными требованиями.
Если ваши продукты находятся на стадии тестирования
Обработка на станках с ЧПУ основана на 3D-моделях, которые легко изменять. Поскольку этап тестирования требует постоянной модификации, обработка на станках с ЧПУ позволяет конструкторам и производителям создавать функциональные пластиковые прототипы для тестирования и устранения недостатков конструкции.
· Если вам нужен экономичный вариант
Как и другие методы производства, обработка пластика на станках с ЧПУ подходит для экономически эффективного изготовления деталей. Пластики менее затратны, чем металлы и другие материалы, такие как композиты. Кроме того, числовое программное управление более точное, и этот процесс подходит для сложных конструкций.
Заключение
Обработка пластика на станках с ЧПУ является широко распространенным промышленным процессом благодаря своей точности, скорости и пригодности для изготовления деталей с жесткими допусками. В этой статье рассказывается о различных материалах для обработки на станках с ЧПУ, совместимых с этим процессом, доступных методах и других вещах, которые могут помочь вашему проекту.
Выбор правильной технологии обработки может быть очень сложным, что требует от вас аутсорсинга поставщику услуг по обработке пластика с ЧПУ. В GuanSheng мы предлагаем индивидуальные услуги по обработке пластика с ЧПУ и можем помочь вам изготовить различные детали для прототипирования или использования в реальном времени на основе ваших требований.
У нас есть несколько пластиковых материалов, подходящих для обработки на станках с ЧПУ, со строгим и оптимизированным процессом отбора. Кроме того, наша инженерная команда может предоставить профессиональные советы по выбору материалов и предложения по дизайну. Загрузите свой дизайн сегодня и получите мгновенные расценки и бесплатный анализ DfM по конкурентоспособной цене.
Время публикации: 13 ноября 2023 г.