플라스틱 소재는 기계적, 화학적, 생물학적 특성을 비롯한 다양한 특성으로 인해 여러 제조 산업에서 핵심 구성 요소로 활용되고 있습니다. 또한 원시 플라스틱을 기능성 프로토타입 부품 및 어셈블리로 변환하는 과정은 기존 기계 가공 기술에 비해 상대적으로 빠릅니다.

사용되는 주요 방법 중 하나는 감산 플라스틱 제조입니다. CNC 플라스틱 가공.이 문서에서는 다음과 같은 기본 사항을 설명합니다. 플라스틱 CNC 가공의 유형, 고려 사항, 사양 및 이러한 프로세스에 대한 완전한 이해와 제조를 개선할 수 있는 잠재력에 대해 설명합니다.

플라스틱 가공이란 무엇인가요?

 '가공'은 일반적으로 금속의 정밀한 감산 공정과 관련이 있지만, 플라스틱에도 유사한 접근 방식을 적용할 수 있지만 몇 가지 차이점이 있습니다. CNC 플라스틱 가공 정확한 사양의 부품이나 제품을 생산하기 위해 선반, 밀, 절단기, 드릴 프레스, 그라인더 및 기타 제어 기계의 사용이 포함됩니다.

이러한 기계는 금속 가공에도 활용되지만 플라스틱은 가공 특성이 상당히 다릅니다. 예를 들어 금속은 특정 용융 온도가 있는 반면, 플라스틱은 넓은 온도 범위에서 비정질 팽창을 보입니다. 그리고 CNC 가공 플라스틱 하이브리드 소재는 금속보다 크리프, 칩, 용융, 파임이 발생할 가능성이 높고 일반적으로 가공 시 가변성이 더 높습니다.

다양한 변형에는 플라스틱에 대한 고급 가공 기술이 필요하므로 최적의 결과를 얻으려면 재료 선택, 취급 기술, 적절한 툴링 및 안정화 요소 간의 균형을 신중하게 유지해야 합니다.

다양한 유형의 플라스틱 가공 공정:

플라스틱은 다양한 가공 방법을 사용하여 가공할 수 있습니다. 플라스틱 가공 산업에서 가장 많이 사용되는 가공 기술에 대해 간략히 설명하겠습니다;

플라스틱 드릴링:

드릴 프레스는 재료에 원통형 및 관통 구멍을 만드는 데 사용되는 주요 공작 기계입니다. 또한 드릴링은 다른 가공 공정에 비해 더 많은 열을 발생시키므로 열에 민감한 플라스틱에는 문제가 될 수 있습니다.

플라스틱의 과도한 열은 칩핑, 거친 표면 및 일반적으로 제조 품질 저하로 이어질 수 있으므로 열 감소 전략의 중요성이 강조됩니다. 이러한 열 감소는 절삭 속도, 이송 속도, 공구 설계, 절삭 공구 재료, 냉각수, 드릴 비트 날카로움 등 여러 요소를 신중하게 고려하여 원치 않는 마찰을 최소화함으로써 달성할 수 있습니다. 다음은 플라스틱 드릴링에 대한 몇 가지 일반적인 가이드라인입니다:

다음은 플라스틱 드릴링에 대한 몇 가지 일반적인 지침입니다:

1. 드릴 비트의 경우 9°~18°의 비틀림 각도와 90°~118°의 드릴 포인트 각도를 선택하여 드릴링 중 칩 제거와 열 방출을 용이하게 하세요.
2. 일정한 간격으로 구멍에서 드릴을 제거하면 과도한 칩과 열이 축적되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
3. 드릴 비트가 날카로운지 확인하세요. 무딘 비트나 부적절하게 날카롭게 연마된 비트를 사용하면 스트레스와 열이 축적될 수 있습니다.
4. 대부분의 플라스틱에는 고속 강철 드릴이 적합하지만, 연마성이 있는 소재에는 카바이드, 다이아몬드 또는 기타 고경도 드릴을 사용해야 할 수 있으며 최상의 결과를 얻으려면 속도를 낮춰야 합니다.

플라스틱 스레딩/태핑:

프로토타입 부품의 플라스틱 스레딩

스레딩 또는 태핑은 나사나 볼트와 같은 패스너를 사용할 수 있도록 재료에 나사산을 만드는 과정입니다. 나사산이 잘 고정되는 금속과 달리 플라스틱은 노치에 민감하고 미세한 피치로 나사산을 만들 때 찢어지기 쉽습니다. 다이 커터는 제거할 때 다시 절단해야 하므로 플라스틱 스레딩에 가장 적합한 옵션이 아닙니다.

플라스틱 스레딩은 일반적으로 버링을 방지하기 위해 스레드 체이서, 특히 트윈 톱니가 있는 스레드 체이서를 사용하여 절단하고 가공 여유를 많이 두어야 합니다. 다음은 플라스틱 스레딩/태핑에 대한 몇 가지 일반적인 가이드라인입니다:다음은 플라스틱 스레딩/태핑에 대한 몇 가지 일반적인 가이드라인입니다:

1. 플라스틱 관통 구멍에 금속 나사 인서트를 사용하면 플라스틱 나사산을 완전히 우회할 수 있습니다.
2. 플라스틱 스레드의 경우 단일 포인트 스레딩에 카바이드 인서트를 사용하고 0을 여러 번 사용합니다(마지막 문장은 001").
3. 냉각수는 스레딩 과정에서 실이 팽창하는 것을 막고 열 영향을 줄일 수 있습니다.
4. 플라스틱 스레딩에 사용되는 도구는 날카로운 것이어야 하며 금속 절단에 사용했던 도구를 사용하지 마세요.

플라스틱 밀링:

밀링 머신은 고속으로 움직이는 회전 커터를 사용하여 고정된 공작물에서 X, Y, Z 축을 따라 재료를 제거합니다. 정교한 컴퓨터로 구동되는 CNC 밀링 머신은 사람이 거의 개입하지 않고도 높은 정밀도를 제공합니다.

플라스틱 밀링은 스핀들의 진동으로 인해 채터 마크와 공작물 이동이 발생하기 때문에 금속 밀링과는 다른 방법이 필요합니다. 작업자는 진공 시스템, 고정 장치 클램프 또는 양면 테이프를 사용하여 플라스틱 공작물을 제자리에 고정함으로써 이 문제를 극복합니다.

그 외에도 플라스틱 밀링에는 커터 회전이 이송 이동과 같은 방향으로 이루어지는 다운 밀링(클라임 밀링)이 포함됩니다. 다음은 CNC 밀링에 대한 몇 가지 일반적인 규칙입니다.

1. 더 나은 접착을 위해 작업대와 공작물을 청소하세요.
2. 소재가 변형되거나 튀어나오지 않도록 공작물을 너무 세게 고정하지 마세요.
3. 마무리 컷에는 2플룻 또는 4플룻 밀을 사용하고, 황삭 컷에는 재료에 따라 표준 러프 엔드 밀을 사용하는 것이 좋습니다.
4. 포켓 안쪽을 밀링할 때는 날카로운 안쪽 모서리와 스트레스 영역을 피하거나 모서리가 둥근 엔드밀을 사용하세요.

플라스틱 터닝:

선삭은 선반을 통해 공작물을 회전시키고 고정된 툴링으로 형상을 만드는 과정입니다. 열 관리의 예방 조치를 적용하여 재료 파괴를 최소화할 수 있습니다. 다음은 플라스틱 선삭에 대한 몇 가지 일반적인 규칙입니다:

다음은 플라스틱을 돌리는 몇 가지 일반적인 규칙입니다:

1. 선삭용 카바이드 인서트는 마찰과 재료 축적을 줄이기 위해 표면을 광택 처리하는 것이 가장 좋습니다.
2. 넉넉한 릴리프 각도와 네거티브 백 레이크를 사용하여 과도한 마모가 발생하지 않도록 합니다.
3. 플라스틱의 강성에 따라 이송 속도를 변경합니다(일반적으로 회전당 0. 004~0. 010인치 사이).
4. 먼저, 부품의 최소 직경보다 작은 공구 폭을 선택하고 최상의 결과를 얻으려면 공구가 날카롭고 신선한지 확인합니다.

플라스틱 톱질:

톱질은 밴드톱, 테이블톱 또는 특수 장비를 통해 재료를 작은 조각으로 자르는 것을 의미합니다. 톱날의 열을 효과적으로 관리해야 합니다.

다음은 플라스틱 톱질에 대한 몇 가지 일반적인 규칙입니다:

1. 밴드가 있는 톱은 직선 및 연속 절단용으로 만들어지며, 테이블 톱은 두꺼운 재료를 절단하는 데 사용됩니다.
2. 열 축적을 최소화하기 위해 플라스틱 등급의 낮은 경사각과 설정 각도를 가진 블레이드를 사용합니다.
3. 플라스틱이 얇은 경우에는 텅스텐 카바이드 팁이 있는 톱날을 사용해야 하며, 두꺼운 플라스틱에는 속이 빈 원형 톱날을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
4. 완벽한 절단을 위해 얇고 날카로운 칼날을 권장합니다.

플라스틱 가공 시 고려해야 할 사항은 무엇인가요?

치수 안정성, 열팽창 제어 및 수분 흡수 관리는 플라스틱 가공 시 고려해야 할 핵심 문제입니다.  왜곡을 방지해야 하므로 스트레스를 완화하는 스톡과 빈번한 어닐링이 매우 중요합니다.

건조 공정을 통해 재료를 컨디셔닝하여 수분 평형 수준을 달성하면 추가적인 왜곡을 방지하는 데 도움이 됩니다. 정기적인 냉각을 통해 온도를 일정하게 유지하고 열팽창을 수용하며 온도 제어 환경에서 작업할 수 있는 기능은 동일한 허용 오차 수준을 유지할 수 있는 가장 중요한 요소입니다.

시행착오 가공:

플라스틱 성형은 환경 변화에 대한 소재의 취약성과 밀접한 관련이 있는 공정입니다. 예를 들어, 가공된 부품은 한 위치에서 다른 환경으로 이동할 때 치수 변화를 겪을 수 있습니다. 최상의 결과를 얻으려면 가공 환경과 부품의 작업 환경을 최대한 일치시켜야 합니다.

하지만 완벽을 기하기 위해서는 보통 시행착오를 거쳐야 합니다. 여기에는 최종 제품을 결정하는 가장 중요한 요소인 이송 속도와 기계 속도 최적화가 포함됩니다. 처음에는 기계 이송량과 속도를 높게 유지한 다음 각 실행 후 칩 최적화와 툴링 문제 없이 원활한 가공을 위해 점차적으로 변경합니다.

재료 선택 및 가공 기술:

플라스틱 가공의 결과는 몇 가지 요인에 의해 결정되며, 이러한 요인은 매우 중요합니다. 지지 구조, 진동 관리, 공구 연마 및 재료별 요구 사항은 플라스틱 부품의 품질을 결정하는 주요 요인입니다. 버, 균열, 채터 마크와 같은 가장 일반적인 결함은 강성이 낮은 플라스틱과 관련이 있습니다. 이러한 기술을 적용하면 이러한 문제를 극복할 수 있습니다.

필요한 곳에 서포트를 추가하고 가공 전에 표면을 매끄럽고 마찰이 적은 마감으로 준비함으로써 가공 공정과 소재도 뒷받침됩니다. 맞춤형 제작은 선택한 소재와 특정 가공 공정에 대한 적절한 지원의 중요성을 강조하는 핵심 작업 중 하나이기 때문에 플라스틱 가공 공정은 종종 예술로 간주됩니다.

안전:

작업자의 안전을 위해 가장 중요한 문제는 플라스틱을 가공하는 동안 재료와 관련된 건강 위험을 예방하는 것입니다. 플라스틱은 필요 이상의 열이 가해지면 독성 물질을 방출하며 이는 작업자에게 위협이 됩니다. 플라스틱 입자를 흡입하면 눈, 호흡기 및 위장 계통에 자극을 일으킬 수 있습니다. 안전을 보장하기 위해

●       고글, 장갑, 마스크와 같은 개인 보호 장비를 착용하세요.

●       가공 구역의 환기 시스템이 정상적으로 작동하는지 확인하세요.

●       정기적으로 청소를 하고 작업 공간에서 음식, 음료, 담배를 금지하는 등 안전 지침을 준수하세요.

●       플라스틱 가공으로 인해 발생하는 위험을 방지하기 위한 안전 프로토콜을 개발합니다.

플라스틱 가공 애플리케이션:

플라스틱 가공의 사용 범위는 매우 광범위하며 현대 산업의 거의 모든 부문에서 볼 수 있습니다. 적용 범위는 넓지만 플라스틱 가공이 특히 유리한 시장은 거의 없습니다.

다음은 몇 가지 주요 애플리케이션에 대한 간략한 개요입니다:

●       즉각적인 프로토타이핑 및 제품 개발과 테스트를 위한 제품 개발.

●       부식에 강하고 내구성이 뛰어난 화학물질 취급 장비를 설계하고 제작합니다.

●       플라스틱은 생체 적합성과 멸균성이 뛰어나 생물의학 및 제약 도구를 제작하는 데 편리한 소재입니다. 

●       광학 요소 및 장치를 위한 포토닉스 연구.

●       특정 목적을 가진 부품 및 구성 요소를 생산하기 위한 반도체 제조. 

●       실험실에서는 맞춤형 비품 및 장비를 제작하는 데 사용합니다.

●       기계 부품 및 구성 요소를 생산하기 위한 섬유 제조.

CNC 가공용 엔지니어링 등급 플라스틱 

플라스틱의 가공성 범위는 매우 넓으며, 각 소재마다 특별한 특성이 있고 다양한 산업에서 사용할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 나일론은 특별한 기계적 특성을 가진 소재로, 특정 경우에 금속 대신 사용할 수 있습니다. 다음은 맞춤형 플라스틱 가공에 선호되는 일반적인 플라스틱입니다:

ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌):

ABS는 충격 강도, 강도 및 가공성이 뛰어난 경량 CNC 소재입니다. 그러나 ABS는 기계적 특성은 우수하지만 화학적으로 불안정하고 그리스, 알코올 및 화학 용매에 민감하게 반응하는 소재입니다. 또한 순수 ABS는 반열 조건에서도 가연성이 있기 때문에 열적으로 안정적이라고 볼 수 없습니다.

장점:

●       가볍고 기계적으로 견고합니다.

●       이 소재는 가공성이 뛰어나 빠른 프로토타입 제작에 적합합니다.

●       낮은 융점은 여러 가지 빠른 프로토타입 제작 방법의 핵심 장점입니다.

●        높은 인장 강도와 긴 수명.

●       비용 효율적입니다.

단점: 

●       뜨거운 플라스틱 연기는 열에 의해 방출되므로 적절한 환기가 필요합니다.

●       녹는점이 낮으면 CNC 가공 시 발생하는 열로 인해 변형이 발생할 수 있습니다.

애플리케이션:

ABS는 엔지니어링 열가소성 수지의 빠른 프로토 타이핑 서비스에 매우 인기가 있으며 전기 및 자동차 산업에서 키보드 캡, 전자 인클로저 및 자동차 대시 보드 부품과 같은 부품에 사용됩니다. 많은 프로토 타입 가공이 ABS 재료를 사용하여 많은 양의 ABS 부품을 사용하고 있습니다. ABS 사출 성형 프로세스가 가장 좋은 옵션 중 하나가 될 것입니다.

나일론(폴리아미드):

나일론 또는 폴리아미드는 충격, 화학물질, 마모에 강한 저마찰 플라스틱입니다. 소재의 강도, 내구성, 경도 등 뛰어난 기계적 특성으로 인해 CNC 가공에 적합하며 자동차 및 의료 부품 제조에 경쟁력을 제공합니다. 대량의 나일론 부품이 필요한 경우, 다음을 사용하십시오. 나일론 사출 성형 프로세스를 통해 단가를 절감할 수 있습니다.

장점:

●       인장 강도가 뛰어나고 기계적 특성이 우수합니다.

●       가볍고 비용 효율적입니다.

●       내열성 및 내화학성.

●       인성과 내충격성이 주요 요구 사항인 애플리케이션에 적합합니다.

단점:

●       낮은 치수 안정성.

●       습기 흡수에 취약합니다.

●       강한 미네랄 산에 내성이 없습니다.

애플리케이션:  

나일론은 의료 및 자동차 등의 산업에서 시제품 제작 및 실제 부품 제조에 사용되는 고성능 엔지니어링 열가소성 플라스틱입니다. 부품은 베어링, 와셔, 튜브 등으로 구성됩니다.

아크릴(PMMA - 폴리메틸메타크릴레이트):

일반적으로 아크릴은 광학 특성, 내화학성 및 비용 효율성으로 인해 플라스틱 CNC 가공에서 선호되며, 투명하거나 긁힘에 강한 부품이 필요한 다양한 산업에 적합합니다.

장점:

●       가볍고 가공성이 뛰어납니다.

●       내화학성 및 자외선 차단.

●       긁힘에 강하고 광학적으로 선명하여 투명성이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

●       폴리카보네이트 및 유리와 같은 소재에 비해 비용 효율적입니다.

단점:

●       열, 충격, 마모에 대한 내성이 강하지 않습니다.

●       하중이 너무 무거우면 금이 갈 수 있습니다.

●       염소화/방향족 유기 물질의 파괴에 취약합니다.

애플리케이션:

아크릴은 폴리카보네이트 및 유리와 같은 소재를 대체하는 데 사용되어 라이트 파이프 및 표시등 커버와 같은 자동차 산업의 응용 분야에 적합합니다. 또한 태양열 패널, 온실 캐노피 등을 제조하는 다른 산업 분야에서도 활용됩니다.

POM(델린):

흔히 델린이라고 불리는 POM은 가공성이 뛰어나 많은 가공 서비스에서 자주 사용하는 CNC 플라스틱 소재입니다. 강도가 강하고 열, 화학물질, 마모를 견디는 능력이 있습니다. 델린은 다양한 등급이 있으며, 치수 안정성으로 인해 업계에서 가장 널리 사용되는 것은 델린 150과 570입니다.

장점:

●       뛰어난 내화학성으로 가공성이 뛰어납니다.

●       높은 치수 안정성과 인장 강도를 제공하여 내구성이 뛰어납니다.

●       다양한 등급으로 제공되며, 치수 안정성으로 인해 Delrin 150과 570이 인기 있는 제품입니다.

단점:

●       산 및 화학 물질에 대한 내성이 약합니다.

애플리케이션:

자동차에서는 안전벨트 부품으로, 의료 기기에서는 인슐린 펜으로, 소비재에서는 전자담배와 수도 계량기로 사용되는 등 POM은 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있습니다.

HDPE(고밀도 폴리에틸렌):

고밀도 폴리에틸렌은 스트레스와 산에 대한 저항성이 높습니다. 일반적으로 다른 엔지니어링 등급의 열가소성 플라스틱 중에서도 뛰어난 기계적 강도와 인장 강도를 제공합니다. HDPE의 장단점을 평가해 보겠습니다.

장점:

●       신속한 프로토타이핑에 이상적

●       아크릴과 나일론에 비해 상대적으로 비용이 저렴합니다.

단점:

●       열악한 자외선 저항성.

애플리케이션:

HDPE는 시제품 제작, 기어, 베어링, 포장, 전기 절연, 의료 장비 제작 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있습니다.

LDPE:

LDPE는 견고하고 유연한 플라스틱 폴리머입니다. 내화학성이 우수하고 저온 응용 분야에서 최적의 성능을 발휘합니다. 보철 및 보조기 등 다양한 성형에 이상적입니다.

장점:

●       강하고 탄성이 높으며 부식에 강합니다.

●       양방향 호환이 가능하므로 의료용으로도 적합합니다.

단점:

●       고온 내성에는 적합하지 않습니다.

●       낮은 강성과 구조적 강도.

애플리케이션:

LDPE는 연마 또는 고광택이 필요한 맞춤형 기어, 인테리어 전기 부품 및 자동차 부품 생산에 탁월합니다. 낮은 마찰 계수, 높은 절연 저항성 및 내구성으로 고성능 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.

PTFE(테프론):

일반적으로 테프론이라고 불리는 PTFE는 CNC 가공에 일반적으로 사용되는 고급 플라스틱 소재입니다. 다양한 상업용 제품에 널리 사용되는 우수한 기계적 및 화학적 특성이 특징입니다. 마찰 계수가 낮고 자외선, 화학물질, 피로에 대한 내화학성이 뛰어난 PTFE는 내구성이 매우 뛰어납니다. 또한 비접착성으로 유명하며 붙지 않는 팬을 코팅하는 데 널리 사용됩니다.

장점:

●       화학적 내성, 자외선 저항성, 낮은 마찰성은 PTFE의 주요 특징입니다.

●       에는 접착 방지 특성이 있습니다. 

단점:

●       다른 재료의 기계적 특성이 훨씬 우수합니다.

●       막대와 플레이트의 두께가 얇습니다.

애플리케이션:

테프론은 붙지 않는 팬을 만드는 데 유용한 접착 방지 특성 외에도 개스킷, 반도체, 심장 패치 생산에도 사용됩니다.

CNC 플라스틱 가공의 대안

적절한 기술의 선택은 적절한 재료 선택, 최종 사용 부품 사양 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.

사출 성형:

사출 성형은 플라스틱 공작물의 대량 생산에 특히 이상적입니다. 사출 성형은 용융된 엔지니어링 플라스틱을 금형 다이 또는 고강도 강철의 캐비티에 부어 급냉 후 원하는 모양을 형성하고 응고시키는 작업입니다.

장점:

●       프로토타입 제작과 대량 생산 모두에 적합합니다.

●       복잡한 프로토타입 부품을 설계할 때 경제적입니다.

●       아노다이징, 연마 및 표면 처리와 같은 추가 요구 사항이 필요합니다.

단점:

●       툴링의 초기 비용은 엄청나게 높습니다.

3D 프린팅:

일반적으로 적층 제조라고도 하는 3D 프린팅은 광조형(SLA), 용융 증착 모델링(FDM), 선택적 레이저 소결(SLS) 등의 기술을 사용하여 나일론, PLA, ABS, ULTEM 등의 열가소성 플라스틱을 3D 프로토타입 모양으로 가공하는 인기 있는 프로토타입 제작 방법입니다.

장점:

●        툴링 없이도 빠르게 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

●        복잡한 디자인 및 소규모 제작에 이상적입니다.

●        재료 낭비가 기계 가공보다 적습니다.

단점:

●       재료 선택 및 기계적 특성의 제한 사항.

●       대규모 프로젝트의 경우 제작 속도가 느립니다.

사출 성형과 3D 프린팅은 모두 다음과 같은 경우에 적합한 선택입니다. 플라스틱 CNC 가공, 각각은 특정 프로젝트의 요구 사항에 따라 고유한 장점과 한계가 있습니다.

진공 주조

폴리우레탄/우레탄 주조라고도 하는 진공 주조는 실리콘 몰드와 수지를 사용하여 마스터 패턴을 복제합니다. 이 신속한 프로토타이핑 방법은 고품질의 플라스틱 사본을 제작하는 데 이상적이며, 아이디어를 시각화하고 문제 해결 과정에서 디자인 결함을 식별하는 데 유용합니다.

주요 시사점

이 문서에서는 플라스틱 가공의 정의, 프로세스, 사용 산업, 작동 방식 등 플라스틱 가공에 대해 간략하게 설명합니다. 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다른 가이드를 참조하거나 다음에서 잠재적인 공급처 및 제품 세부 정보를 찾아보시기 바랍니다.  플라스틱 가공 서비스.