CNCプラスチック加工のセレクションガイド

部品を作成するとき、設計エンジニアが直面しなければならない最も重要な決定の 1 つは、どの材料を使用するかです。素材の選択により、特定のコンポーネントの機能と外観、および長期間の維持方法が決まります。

プラスチックはますます普及しています。それらは軽量で加工が容易で、一般的に同様の金属製品よりも安価です。機械加工されたプラスチックには多くの種類があり、それぞれに長所と短所があります。

高精度のプラスチック部品を製造するには、さまざまな方法があります。最新の工業用グレードのプラスチックは、鋳造、射出成形、印刷、または機械加工されています。最初の 3 つのオプションは、表面仕上げが良好な複雑な形状のパーツを製造するのに非常に適しています。しかし、ほぼすべての種類の部品で厳しい公差を達成したり、鏡のような表面仕上げを作成したりする必要がある場合、機械加工に勝るものはありません。

プラスチック加工サービスの概要

プラスチック加工は、すべての機械加工プロセスと同様に、材料の層を除去して最終部品または製品を形成する減法です。プラスチック材料に使用される最も一般的な機械加工操作の一部は次のとおりです。

カット

通常、切断操作では熱が発生し、プラスチックが損傷する可能性があります。プラスチックを切断するとき、オペレータは熱変形を避けるように注意する必要があります.

ターニング

プラスチック旋削加工は旋盤で行われます。旋盤は工作物を回転させて操作し、静止した切削工具が意図した設計に従って余分な材料を切削および除去できるようにします。

ミリング

旋削加工ではプラスチック製ワークピースを回転させますが、フライス加工では切削工具を回転させて、固定されたワークピースからプラスチック片を除去する必要があります。

掘削

適切なドリル ビットを選択しないと、危険であり、過熱やせん断力が発生する可能性があります。ただし、準備が正しく、ツールが準備されて使用されている限り、熟練した技術者は、構造を破壊することなく、プラスチック製品に大小の直径の穴を形成できます.

研磨

研削は、ワークピースからプラスチック片を取り除いて形状を変えるプロセスであるため、研削に似ています。主な違いは、フライス加工では断続的な切削を使用するのに対して、研削では製品からプラスチックを連続的に切削して、より滑らかな形状と表面仕上げを実現することです。

CNC プラスチック加工に使用される材料

ABS プラスチック

多くの場合、ABS と略されるアクリロニトリル ブタジエン スチレンは、最も一般的な熱可塑性材料の 1 つです。優れた機械的特性、優れた衝撃強度、高い耐熱性、優れた機械加工性を備えています。 ABS は機械加工が容易で、耐熱性があり、仕上げ (接着剤、塗料、つや出しなど) に使用できます。通常、量産前に部品機能のプロトタイプを作成するために使用されます。

ABS は耐摩耗性や耐薬品性に​​優れておらず、アセトンに溶けます。また、特に強いプラスチックでもありません。

ABS の最も一般的な用途は射出成形で、電子製品の筐体、家庭用電化製品、さらには象徴的なレゴ ブロックの製造に使用されます。

ナイロン

ABS と同様に、ナイロンは高い強度と剛性を備えた耐久性のあるプラスチックであり、広い温度範囲で良好な電気絶縁性を維持できるだけでなく、良好な耐薬品性と耐摩耗性を維持できます。ナイロン 6 とナイロン 66 は、CNC 加工で最も一般的に使用されるグレードです。

ただし、ナイロン 6/6 は湿気を吸収しやすく、膨張して寸法精度が低下します。処理中に材料の固有の内部応力のために大量の非対称材料が除去されると、反りも生じます。

ナイロンは、医療機器、回路基板取り付けハードウェア、自動車エンジン コンパートメント コンポーネント、およびケーブル タイで最も一般的に使用されています。これらの用途の多くで、金属の経済的な代替品として使用されています。

アクリル

アクリル (Perspex または Luctie とも呼ばれます) は、PMMA プラスチックの商品名です。丈夫で、衝撃強度と耐スクラッチ性に優れ、簡単に接着できます。

加工されたアクリルは透明で、光透過性または半透明性が必要な用途に非常に適しています。

ただし、アクリルは壊れやすいプラスチックであり、圧力がかかりすぎるとひび割れたり壊れたりします。アクリル板の機械加工された表面は透明性を失い、つや消しの半透明の外観になります。したがって、透明性を維持するために、アクリルパーツは元の厚さのままにするかどうかに注意するのが通常です。処理された表面を透明にする必要がある場合は、追加の後処理ステップとして研磨を使用できます。

デルリン

POM は Delrin という商品名でよく知られています。プラスチックの中で最も加工性が高く、最も経済的なプラスチックと考えられているエンジニアリング熱可塑性樹脂です。滑らかで低摩擦の表面、優れた寸法安定性、高い剛性を備えています。これらの用途やその他の用途で多くの摩擦に遭遇したり、厳しい公差が要求されたり、高い剛性が要求されたりする材料にとって、Delrin は優れたプラスチックです。ただし、結合が難しいという欠点があります。

デルリンは通常、ギア、ベアリング、ブッシング、ファスナー、または組み立て用の治具や固定具に使用されます。

HDPE

HDPE は高密度ポリエチレンの略で、強度と重量の比率が高い熱可塑性樹脂です。 HDPE は、耐薬品性、電気絶縁性、厳しい気象条件下での耐久性に優れています。デルリンと同様に、HDPE は滑らかな表面を持ち、摩擦を制限し、高い衝撃に十分に耐えることができ、強度対重量比が高く、耐候性に優れています。

HDPE の主な欠点は、特に伸びや曲げに対する強度が低いことです。

HDPE は軽量の熱可塑性プラスチックで、低コストで軽量であるため、屋外用途やプロトタイピングに使用されます。 ABS と同様に、射出成形前の試作品の作成によく使用されます。耐薬品性と滑りやすい特性により、プラグやシールの製造に非常に適しており、重量に敏感な用途や電気に敏感な用途にも理想的です。

ピーク

PEEK は、優れた衝撃強度と寸法安定性を備えた高性能エンジニアリング熱可塑性樹脂です。 PEEK プラスチックは加工が非常に簡単で、CNC 加工で使用される最高の素材です。その優れた性能により、自動車、航空宇宙、医療、電気産業でよく使用されています。

唯一の欠点は価格が高いことです。とはいえ、高性能と高耐性が必要な場合は、この素材の使用を検討する必要があります。このプラスチックの性能は、化学および加工産業で使用される金属よりも優れています。一部の業界では、現在、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属に取って代わりつつあります.

ポリカーボネート

ポリカーボネートは、市場で最も耐久性の高いプラスチックの 1 つです。耐衝撃性と剛性が非常に高く、広い温度範囲で機能を維持します。また、光学的に透明で、不透明が必要な場合は黒く染めることができます。ポリカーボネートは、非常に頑丈または非常に強いプラスチックを必要とする用途や、光透過性を必要とする用途に最適です。したがって、ポリカーボネートはリサイクル率が最も高く、最も一般的に使用されているプラ​​スチックの 1 つです。

純粋なポリカーボネートは耐摩耗性が低く、傷がつきやすいです。必要に応じて、耐摩耗性や光学的透明度を向上させるために、後処理ステップで傷防止コーティングと蒸気研磨を追加できます。

ポリカーボネートの耐久性と透明性は、光ディスク、安全ガラス、ライト パイプ、さらには防弾ガラスの製造に使用できることを意味します。

CNC プラスチック加工のヒント

マシン

プラスチック製の CNC マシンはありません。実際、プラスチックを切断するために使用されるすべての工作機械は金属加工ツールです。正確な剛性とパワー出力により、硬化したプラスチックでも簡単に処理できます。木工機械の剛性が低いので効果が薄い。

カッティング ツール

プラスチック部品に最適な切削工具を選択することは、複雑な作業です。その理由は、プラスチックと複合材料の組成が大きく異なるためです。一部のプラスチックは、硬質炭化物粒子で強化されているか、柔軟性、耐熱性、またはその他のパラメーターを強化する添加剤が含まれています。これらすべてが、プラスチックが機械に反応する方法を変えます。

切削工具は、主に高速度鋼、超硬合金、ダイヤモンドなどでできています。通常のプラスチックを切削するには、最初の 2 つの切削材料を選択できます。対照的に、ハイス鋼はより優れた研削能力を持っています。高速度鋼の工具を選び、慎重に研磨します。工具の刃先は鋭くなりますが、耐久性は超硬工具よりも低くなります。

切削抵抗と切削温度を可能な限り下げ、適切なすくい角、逃げ角、進み角、副切れ刃角度、工具先端円弧半径などを選択して、生産性と工具の耐久性を向上させ、加工費を節約します。剛性が十分でない場合、カッターは鋭利なままで材料を凍結します。

パーツのセットアップ

破裂の原因となる過度の圧力を避けるために、プラスチック ブロックを正しくクランプします。表面に跡が残らないように、治具とパーツの間に柔らかい素材のパッドを使用することをお勧めします。

もう1つの問題は、部品の剛性です。穴あけ位置と治具との距離に細心の注意を払う必要があります。このプロセス中、ドリル ビットは部品を溝に沿って引き上げようとします。フィクスチャが離れすぎている場合、ドリル ビットは成功しますが、パーツが曲がったり、フィクスチャからパーツが実際に引き裂かれたりする可能性があります。

チップ効果を最小限に抑える

切りくずが加工部品に溶けないように、常に切削工具を動かし続けてください (1 か所に長時間とどまらないようにしてください)。クーラントまたは切削液を使用して温度を下げ、切りくずを除去できます。

加工送り

より大きな送り速度と速いスピンドル速度を使用すると、アルミニウムの送り速度と対応する切削速度の約 3 倍になります。

CNC プラスチック 機械加工 サービス

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