CNC 機械加工製造におけるプラスチック部品のヒント

CNC 機械加工の適用はますます広まり、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、一般的に金属製のものよりも安価です。同時に、機械製造業界では、難燃性、絶縁性、耐摩耗性の要件を満たすために、プラスチックがよく使用されます。そこで今日は、パーツの設計からパーツの加工まで、機械加工されたプラスチックパーツのヒントと、CNC 加工されたプラスチックパーツを完璧に仕上げる方法について説明します。

プラスチック部品設計のヒント

製造可能なプラスチックパーツの設計には、パーツの設計、工具、材料の選択、および製造のすべての領域を含む、多くの重要な要素が含まれます。まず、設計の意図または最終用途を念頭に置いて、機能要件に基づいて部品を構築する必要があります。軽量化、製造と組み立てのステップの削減、構造コンポーネントの改善、コストの削減、製品の市場投入の迅速化を検討してください。生産プロセスでプラスチック部品の設計目標を達成するには、次の重要な要素を考慮する必要があります。

1.材料に関する考慮事項

メーカーは通常、同様の用途から使い慣れたプラスチックグレードを選択するか、サプライヤーの推奨事項に依存します。このように選択された樹脂で十分な場合もありますが、それが最高のものとなることはめったにありません。プラスチックの選択は複雑な作業であり、温度、耐薬品性、耐熱性、可燃性、電気的および機械的特性 (政府および民間の基準など)、プラスチックとすべての組み立てステップの協力、およびその他の要因など、多くの考慮事項が含まれます。

2.半径

半径は常に部品の厚さを考慮して、高応力領域の可能性と部品の破損の可能性を排除する必要があります。一般的な経験則では、コーナーの厚さは、パーツの公称厚さの 0.9 倍から公称厚さの 1.2 倍の範囲内にある必要があります。

3.肉厚

部品の肉厚が同じになるように設計することで、製造プロセス中に発生する多くの部品の欠陥を回避できます。プラスチックが溶けると、抵抗の領域に流れます。成形品の肉厚が一貫して一定でない場合、溶融物は最初に厚い領域に流れ込む可能性があります。この場合、薄い領域が正しく塗りつぶされないことがあります。さらに、厚い部分は冷却が遅くなる傾向があり、ボイドやたるみ欠陥が発生するリスクがあります。角が丸い部品を設計すると、成形プロセス中に部品を正しく充填するのにも役立ちます。

4.成形品収縮

プラスチック部品の製造中に発生する収縮は、体積の 20% を占める場合があります。結晶性および半結晶性材料は、熱収縮を最も起こしやすいです。アモルファス材料の収縮は小さいことが知られています。成形収縮の問題を回避する簡単な方法を次に示します。

処方を調整し、予想される収縮率に従って金型設計を調整して、必要なサイズを取得します。成形温度、溶融温度、射出速度/圧力/時間、冷却時間などの処理パラメータを最適化します。

プラスチック加工のヒント

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。

1.熱効果

プラスチックは金属よりも熱に対する感受性が高いため、切削工具を使用して加工を行うと、ほとんどの材料は加熱によって粘着性になります。

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クーラントを大流量でツールに注入する場合は、圧縮空気チューブを使用して切削領域の切りくずとツールを吹き飛ばしてください。これにより、切削領域の温度が下がるだけでなく、プラスチックの破片が切削工具に付着するのを防ぎます。

切削工具のすくい角と後角を大きくし、切削工具の切れ味を維持し、摩擦熱を減らし、塑性変形と発熱を防ぎます。

ワークピースの表面で工具の送り速度を適切に上げ、200 ～ 300 m/min を選択してから、送り速度 0.05 ～ 0.2 mm/rev を選択します。

カッターヘッドをコバルト基クロムタングステン超硬合金および超硬合金と組み合わせることで、生産性と加工性能を向上させることができます。

2.力と変形の影響

部品の切削熱による熱膨張により、ワークピースに反りやねじれが生じることがあります。ワークピースの変形によってツールと固定具に加えられる弾性により、通常、ツールが破損し、固定具が破裂します。これらの現象を防ぐために、次の対策が講じられています:

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反りやすい薄板部品の平面を加工する場合は、積層フライスやレシプロフライス加工用のプレーナーまたは小径フライスカッターを使用してください。形状加工の際は複数の加工方法で加工してください。複数の加工物を真ん中に置き、薄い金属板で上下を固定し、同時に加工してください。加工完了後、完全に冷めてから取り出し、プラスチック素材が硬化し、加工物のサイズが安定し、反りや変形が発生しない。

厚みのある部品は、ワークの弾力による工具の折れや、形状加工時の治具の折れを防ぐため、断続切削方式で外形を上下に加工します。平削りと上下の溝入れ。部品の形状によっては、旋削、中ぐり、成形、溝入れがフライス加工や穴あけ加工に取って代わる場合があります。やむを得ずフライス加工や穴あけ加工が必要な場合は、強度を確保しつつ、フライスの径をできるだけ小さくする必要があります。

3.切断パラメータ

注意が必要な主な問題は、切削ではなく、部品の過度の摩擦と塑性変形です。 2 番目の問題を回避するには、使用する材料の強度が十分でない場合は、常にカッターを鋭く保ち、凍結させます。プラスチックは低温で硬く脆くなります。

切りくずが CNC 加工部品に溶けないようにするためには、工具を動かし続け、1 つの位置に長時間とどまらないようにする必要があります。できるだけ早くチップを取り除いてください。したがって、プラスチック加工に使用されるフィードは大きくなければなりません。送り速度が速い場合は、主軸速度も速くする必要があります。おおよその推定速度は、アルミニウムの送り速度の約 3 倍であり、対応する切断速度があります。

プラスチックパーツを完璧に仕上げるためのヒント

熱可塑性樹脂の CNC 加工における一般的な問題は、材料の抽出です。これは、暗いプラスチックで最も一般的な問題です。この問題を解決し、エンジニアリングプラスチック製品を完璧に仕上げるにはどうすればよいでしょうか。樹脂の抜けを防止するためには、正しい加工がポイントです。以下のヒントは、処理を確実に成功させ、プラスチックの表面を滑らかに仕上げることができます。

1.ツール形状

ツールが材料を正しく切断できるように、正しい形状の切断ツールを使用してください。 CNC 金属加工とは異なり、エンジニアリングプラスチックでは、ツールの形状がポジティブまたはニュートラルである必要があります。正の数が多すぎると、ツールが材料に食い込み、引き抜き効果が生じます。

2.正しい固定/クランプ

部品をしっかりと固定するか、治具を固定することは、機械加工を成功させるためのもう 1 つの重要なステップです。固定が不適切な場合、CNC 部品とツールの間で振動が発生し、部品の表面を移動するときにツールが食い込んだり、外れたりする可能性があります。正しく固定することで、ワーク表面と工具が正しく接触し、目的の仕上げが得られます。