Пластиковые материалы являются основным компонентом в нескольких отраслях производства благодаря своим универсальным свойствам, включая механические, химические и биологические свойства, которые сочетаются с их изобилием и разнообразием. Кроме того, процесс преобразования сырого пластика в функциональные прототипы деталей и узлов происходит относительно быстро по сравнению с традиционными методами обработки.

Одним из основных методов является субтрактивное производство пластмасс, также известное как Обработка пластика с ЧПУ.Эта статья демонстрирует основы обработка пластмассы на станках с ЧПУЕго типы, особенности, спецификации, а также полное понимание этих процессов и их потенциала для улучшения производства.

Что такое обработка пластика?

 Хотя термин "механическая обработка" обычно ассоциируется с точными субтрактивными процессами для металлов, аналогичные подходы могут быть модифицированы и для пластиков, но с некоторыми отличиями. Обработка пластика с ЧПУ включает в себя использование токарных, фрезерных, отрезных станков, сверлильных, шлифовальных и других управляемых машин для производства деталей или изделий с точными техническими характеристиками.

Эти станки также используются для обработки металлов, но пластики имеют совершенно другие свойства обработки. Например, металлы имеют определенную температуру плавления, в то время как пластики демонстрируют аморфное расширение в широком диапазоне температур. Сайт обработанные на станке пластмассы гибридные материалы более склонны к ползучести, сколам, расплавлению, ямам и вообще имеют большую изменчивость при обработке, чем металлы.

Различные вариации требуют применения передовых технологий обработки пластмасс, что означает, что для достижения оптимальных результатов необходимо тщательно соблюдать баланс между выбором материала, методами обработки, подходящей оснасткой и стабилизирующими факторами.

Различные типы процессов обработки пластмасс:

Пластик можно обрабатывать различными методами. Кратко расскажем о самых популярных методах обработки в пластиковой промышленности;

Пластиковое сверление:

Сверлильный станок - это основной инструмент, который используется для выполнения цилиндрических и сквозных отверстий в материалах. Кроме того, сверление выделяет больше тепла по сравнению с другими процессами обработки, что иногда может быть проблемой для термочувствительных пластмасс.

Чрезмерное нагревание пластмасс может привести к сколам, шероховатым поверхностям и, в целом, к ухудшению качества изготовления, что подчеркивает важность стратегий снижения нагрева. Такое снижение достигается путем тщательного учета многих факторов, включая скорость резания, скорость подачи, конструкцию инструмента, материалы режущего инструмента, охлаждающие жидкости и остроту сверла, чтобы минимизировать нежелательное трение. Вот некоторые общие рекомендации по сверлению пластмасс:

Вот некоторые общие рекомендации по сверлению пластмасс:

1. Для сверл выбирайте углы закручивания от 9° до 18° и углы заострения от 90° до 118°, чтобы облегчить удаление стружки и отвод тепла во время сверления.
2. Практика извлечения сверла из отверстия через регулярные промежутки времени помогает избежать накопления излишней стружки и тепла.
3. Убедитесь, что сверло острое; использование тупых или неправильно заточенных сверл может вызвать напряжение и нагрев.
4. Хотя сверла из быстрорежущей стали подходят для большинства пластмасс, для абразивных материалов может потребоваться использование твердосплавных, алмазных или других сверл высокой твердости с пониженной скоростью вращения для достижения наилучших результатов.

Пластик Резьба/нарезка:

Пластмассовая резьба на прототипе детали

Нарезание или нарезание резьбы - это процесс создания резьбы в материале, позволяющий использовать крепежные элементы, такие как винты или болты. В отличие от металла, который хорошо держит резьбу, пластик чувствителен к насечкам и склонен к разрыву при нарезании резьбы с мелким шагом. Плашечные фрезы - не лучший вариант для нарезания резьбы в пластике, так как при их снятии требуется повторная нарезка.

Резьба в пластике обычно нарезается с помощью резьбонарезных резцов, особенно двухзубых, чтобы избежать образования заусенцев, и с большим припуском на обработку. Вот некоторые общие рекомендации по нарезанию резьбы/нарезанию пластиков:Вот некоторые общие рекомендации по нарезанию резьбы/нарезанию пластиков:

1. Подумайте об использовании металлических резьбовых вставок в пластиковых сквозных отверстиях, чтобы обойтись без пластиковой резьбы.
2. Для пластиковых резьб используйте твердосплавную пластину для одноточечного нарезания резьбы, а для многоточечного - 0. 001" - это последнее предложение.
3. Охлаждающие жидкости предотвращают расширение нити и снижают тепловой эффект в процессе нарезания резьбы.
4. Убедитесь, что инструменты, используемые для нарезания пластиковой резьбы, острые, и не используйте инструменты, которые применялись для резки металла.

Фрезерование пластика:

Фрезерные станки используют вращающуюся фрезу, которая перемещается с высокой скоростью для удаления материала с неподвижной заготовки по осям X, Y и Z. Фрезерные станки с ЧПУ, управляемые сложными компьютерами, обеспечивают высокую точность при низком уровне вмешательства человека.

Фрезерование пластика требует иных методов, чем фрезерование металла, поскольку вибрация шпинделя приводит к появлению следов от болтанки и смещению заготовки. Операторы преодолевают эту проблему с помощью вакуумных систем, крепежных зажимов или двусторонних лент для фиксации пластиковой заготовки на месте.

Кроме того, фрезерование пластика предполагает фрезерование вниз (climb milling), при котором вращение фрезы происходит в том же направлении, что и движение подачи. Вот несколько общих правил для фрезерования на станках с ЧПУ.

1. Очистите рабочий стол и заготовку, чтобы добиться лучшего сцепления.
2. Не зажимайте заготовку слишком плотно, чтобы не деформировать материал и не заставить его пружинить.
3. Для чистовой обработки используйте фрезы с 2 или 4 фланцами; для черновой обработки, в зависимости от материала, подойдут стандартные концевые фрезы.
4. При фрезеровании внутренних карманов избегайте острых внутренних углов и напряженных участков или используйте концевые фрезы с закругленными углами.

Пластиковое точение:

Токарная обработка - это процесс вращения заготовки на токарном станке и придания ей формы с помощью неподвижного инструмента. Чтобы свести к минимуму разрушение материала, можно применять профилактические меры по управлению теплом. Вот несколько общих правил для токарной обработки пластмасс:

Вот несколько общих правил для обработки пластика:

1. Твердосплавные пластины для токарной обработки являются лучшим вариантом и стараются добиться полированной поверхности, чтобы уменьшить трение и налипание материала.
2. Используйте большие углы рельефа и отрицательный наклон спинки, чтобы избежать чрезмерного износа.
3. Изменяйте скорость подачи в соответствии с жесткостью пластика, которая обычно составляет от 0. 004 до 0. 010 дюймов на оборот.
4. Во-первых, выберите ширину инструмента, которая меньше минимального диаметра детали, и убедитесь, что инструмент острый и свежий, чтобы добиться наилучших результатов.

Распиловка пластика:

Распиловка означает разрезание материалов на мелкие куски с помощью ленточной, настольной пилы или специализированного оборудования. Необходимо эффективно управлять нагревом пильных дисков.

Вот несколько общих правил для распиловки пластика:

1. Ленточные пилы предназначены для прямых и непрерывных пропилов, а настольные - для резки более толстых материалов.
2. Используйте ножи с малым углом наклона и углом установки, которые имеют пластиковую конструкцию, чтобы минимизировать накопление тепла.
3. При работе с тонким пластиком следует использовать пильные диски с твердосплавными наконечниками, а для более толстого пластика лучше всего подойдут диски с полым шлифованием.
4. Для идеальной резки рекомендуется использовать тонкие и острые лезвия.

Что нужно учитывать при обработке пластика?

Стабильность размеров, контроль теплового расширения и управление поглощением влаги - ключевые проблемы, которые необходимо учитывать при обработке пластмасс.  Необходимо предотвратить деформацию, поэтому большое значение имеет снятие напряжения и частые отжиги.

Обработка материалов в процессе сушки для достижения равновесного уровня влажности поможет избежать дополнительных искажений. Возможность поддерживать постоянную температуру путем регулярного охлаждения, учитывать тепловое расширение, а также работать в среде с контролируемой температурой - это главное, что позволяет сохранять одинаковый уровень допусков.

Обработка методом проб и ошибок:

Формование пластмасс - это процесс, который тесно связан с уязвимостью материала к изменениям окружающей среды. Например, обработанная деталь может претерпеть изменения в размерах при перемещении из одного места в другое. Чтобы получить наилучшие результаты, необходимо максимально совместить условия обработки и условия работы детали.

Хотя, чтобы достичь совершенства, обычно приходится действовать методом проб и ошибок. В данном случае речь идет об оптимизации скорости подачи и частоты вращения станка, что является наиболее критическим фактором, определяющим конечный продукт. Вначале подача и скорость станка поддерживаются на высоком уровне, а затем, после каждого прогона, они постепенно изменяются, чтобы обеспечить оптимизацию стружки и плавную обработку без проблем с инструментами.

Выбор материала и техника обработки:

Результат обработки пластика определяется несколькими факторами, и эти факторы очень важны. Опорные конструкции, управление вибрацией, заточка инструментов и требования к материалу - вот основные факторы, определяющие качество пластиковых деталей. Наиболее распространенные дефекты, такие как заусенцы, трещины и болтанка, связаны с низкой жесткостью пластмасс. Применение этих методов позволяет их устранить.

Процесс обработки и материал также подкрепляются добавлением опор, где это необходимо, и предварительной подготовкой поверхностей с гладким покрытием с низким коэффициентом трения перед обработкой. Процесс обработки пластика часто рассматривается как искусство, поскольку изготовление на заказ является одной из ключевых задач, которая подчеркивает важность правильной поддержки выбранного материала и конкретного процесса обработки.

Безопасность:

Самым важным вопросом безопасности оператора является предотвращение любой опасности для здоровья, которая может быть связана с материалом во время обработки пластмасс. Пластмассы выделяют токсичные вещества при нагреве, превышающем необходимый уровень, и это представляет угрозу для операторов. Вдыхание частиц пластика может вызвать раздражение глаз, дыхательной системы и желудочно-кишечного тракта, а при попадании внутрь - раздражение желудка. Для обеспечения безопасности:

●       Используйте средства индивидуальной защиты: очки, перчатки и маски.

●       Убедитесь, что система вентиляции в зоне обработки находится в исправном состоянии.

●       Соблюдение правил техники безопасности, таких как регулярная уборка и запрет на употребление пищи, напитков и табака в рабочей зоне.

●       Разработка протоколов безопасности для предотвращения опасностей, возникающих при обработке пластмасс.

Обработка пластмасс:

Сфера применения механической обработки пластика чрезвычайно широка и встречается практически во всех отраслях современной промышленности. Несмотря на широкую сферу применения, обработка пластика оказывается особенно выгодной на нескольких рынках.

Вот краткий обзор нескольких ключевых приложений:

●       Создание прототипов и разработка продуктов для немедленного тестирования.

●       Проектирование и изготовление оборудования для обработки химических веществ, обладающего высокой коррозионной стойкостью и долговечностью.

●       Биосовместимость и стерильность пластика делают его удобным материалом для изготовления биомедицинских и фармацевтических инструментов. 

●       Исследования в области фотоники для оптических элементов и устройств.

●       Полупроводниковое производство для изготовления деталей и компонентов специального назначения. 

●       Лабораторные возможности создания нестандартных приспособлений и оборудования.

●       Текстильное производство для изготовления механических деталей и узлов.

Пластмассы инженерного класса для обработки на станках с ЧПУ 

Диапазон обрабатываемости пластиков очень широк, поскольку каждый из них обладает особыми свойствами и может применяться в разных отраслях. Например, нейлон - это материал с особыми механическими свойствами, который в определенных случаях может использоваться вместо металлов. Ниже перечислены распространенные пластики, которые предпочтительно использовать для обработки на заказ:

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол):

АБС - легкий материал для ЧПУ, обладающий отличной ударопрочностью, прочностью и обрабатываемостью. Однако ABS - это материал с множеством благоприятных механических свойств, но химически нестабильный и чувствительный к смазкам, спиртам и химическим растворителям. Кроме того, чистый ABS нельзя считать термически стабильным, поскольку он легко воспламеняется даже в полутепловых условиях.

Плюсы:

●       Легкий вес и механическая прочность.

●       Материал отлично поддается обработке, поэтому идеально подходит для быстрого создания прототипов.

●       Низкая температура плавления является основным преимуществом ряда методов быстрого создания прототипов.

●        Высокая прочность на разрыв и долгий срок службы.

●       Экономичность.

Конс: 

●       Горячие пластиковые пары выделяются под воздействием тепла; необходимо обеспечить надлежащую вентиляцию.

●       Низкая температура плавления может вызвать деформацию при обработке на станках с ЧПУ в результате выделения тепла.

Приложения:

ABS очень популярен для быстрого прототипирования услуг в инженерных термопластов и он используется в электрической и автомобильной промышленности для частей, как клавиатура крышки, электронные корпуса, и автомобиль приборной панели частей. есть много прототипов обработки используются ABS материал, для большого количества ABS части, использовать Литье под давлением ABS Процесс будет одним из лучших вариантов.

Нейлон (полиамид):

Нейлон, или полиамид, - это пластик с низким коэффициентом трения, устойчивый к ударам, химическим веществам и истиранию. Выдающиеся механические свойства, такие как прочность, долговечность и твердость материала, делают его пригодным для обработки на станках с ЧПУ и дают ему конкурентное преимущество в производстве автомобильных и медицинских деталей. Если вам нужен большой объем нейлоновых деталей, используйте литье под давлением нейлона Этот процесс позволит вам сэкономить на стоимости единицы продукции.

Плюсы:

●       Выдающиеся механические свойства с высокой прочностью на разрыв.

●       Легкий и экономичный.

●       Термо- и химическая стойкость.

●       Подходит для применения в тех случаях, когда основными требованиями являются прочность и ударопрочность.

Конс:

●       Низкая стабильность размеров.

●       Чувствителен к впитыванию влаги.

●       Не устойчив к воздействию сильных минеральных кислот.

Приложения:  

Нейлон - это инженерный термопласт с высокими эксплуатационными характеристиками, который используется для создания прототипов и производства реальных деталей в таких отраслях, как медицина и автомобилестроение. Элементы включают в себя подшипники, шайбы и трубки.

Акрил (PMMA - Poly Methyl Methacrylate):

В целом, акрил предпочтительнее для обработки пластика на станках с ЧПУ благодаря своим оптическим свойствам, химической стойкости и экономичности, что делает его подходящим для различных отраслей промышленности, где требуются прозрачные или устойчивые к царапинам компоненты.

Плюсы:

●       Легкие и хорошо поддаются обработке.

●       Химическая и ультрафиолетовая стойкость.

●       Устойчив к царапинам и оптически прозрачен, подходит для применения в областях, требующих прозрачности.

●       Экономичность по сравнению с такими материалами, как поликарбонат и стекло.

Конс:

●       Он не обладает высокой устойчивостью к нагреву, ударам и истиранию.

●       Может треснуть, если нагрузка слишком велика.

●       Уязвимы к разрушению хлорированных/ароматических органических веществ.

Приложения:

Акрил заменяет такие материалы, как поликарбонат и стекло, что позволяет использовать его в автомобильной промышленности, например, для изготовления световых труб и крышек сигнальных ламп. Он также используется в других отраслях промышленности для изготовления солнечных панелей, навесов для теплиц и т. д.

POM (Delrin):

POM, обычно называемый Delrin, - это пластиковый материал с ЧПУ, который часто используется многими службами механической обработки благодаря своей превосходной обрабатываемости. Он прочен и способен выдерживать тепло, химические вещества и износ. Delrin выпускается в различных марках, при этом Delrin 150 и 570 являются наиболее широко используемыми в промышленности благодаря своей стабильности размеров.

Плюсы:

●       Хорошо поддается обработке и обладает отличной химической стойкостью.

●       Обеспечивает высокую стабильность размеров и прочность на разрыв для долговечности.

●       Выпускается в различных марках, при этом Delrin 150 и 570 являются популярными вариантами благодаря стабильности размеров.

Конс:

●       Плохая устойчивость к кислотам и химическим веществам.

Приложения:

POM широко используется в различных отраслях промышленности: в автомобилестроении - для изготовления компонентов ремней безопасности, в медицинском оборудовании - для инсулиновых шприцев, в потребительских товарах - для электронных сигарет и счетчиков воды.

HDPE (полиэтилен высокой плотности):

Полиэтилен высокой плотности обладает высокой устойчивостью к нагрузкам и кислотам. Обычно он обладает исключительной механической прочностью и прочностью на разрыв среди других инженерных термопластов. Давайте оценим плюсы и минусы ПЭВП.

Плюсы:

●       Идеально подходит для быстрого создания прототипов

●       Дороговизна по сравнению с акрилом и нейлоном.

Конс:

●       Плохая устойчивость к ультрафиолетовому излучению.

Приложения:

ПЭВП находит широкое применение в таких областях, как создание прототипов, шестеренок, подшипников, упаковки, электроизоляции и медицинского оборудования.

LDPE:

LDPE - это прочный и гибкий полимер. Он обладает хорошей химической стойкостью и оптимальными характеристиками при низких температурах. Его применение идеально для формирования универсальных протезов и ортопедических изделий.

Плюсы:

●       Прочный, высокоэластичный и устойчивый к коррозии.

●       Бисовместимость позволяет использовать его в медицинских целях.

Конс:

●       не подходит для работы при высоких температурах.

●       Низкая жесткость и прочность конструкции.

Приложения:

LDPE является исключением при производстве нестандартных шестеренок, внутренних электрических компонентов и деталей автомобилей, нуждающихся в полировке или высоком блеске. Его низкий коэффициент трения, высокая изоляционная стойкость и долговечность делают его идеальным выбором для высокопроизводительных применений.

PTFE (тефлон):

PTFE, обычно называемый тефлоном, - это высококачественный пластиковый материал, который широко используется в обработке на станках с ЧПУ. Он отличается превосходными механическими и химическими свойствами, которые широко используются в различных коммерческих продуктах. Благодаря низкому коэффициенту трения и химической стойкости к ультрафиолетовым лучам, химикатам и усталости, тефлон очень долговечен. Он также известен своей неадгезивностью и широко используется для покрытия сковородок с антипригарным покрытием.

Плюсы:

●       Химическая стойкость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и низкое трение - вот основные характеристики ПТФЭ.

●       обладает антиадгезионными свойствами. 

Конс:

●       Механические свойства других материалов намного лучше, чем у них.

●       малая толщина в прутках и пластинах.

Приложения:

Помимо антиадгезионных свойств, благодаря которым он используется при изготовлении сковородок с антипригарным покрытием, тефлон также применяется в производстве прокладок, полупроводников и сердечных пластырей.

Альтернативы обработке пластика с ЧПУ

Выбор подходящей техники зависит от различных факторов, таких как: выбор подходящего материала, спецификация деталей конечного использования.

Литье под давлением:

Литье под давлением идеально подходит для массового производства пластиковых изделий. Оно предполагает заливку расплавленного инженерного пластика в пресс-форму или полость из высокопрочной стали, чтобы после резкого охлаждения и застывания сформировать желаемую форму.

Плюсы:

●       Подходит как для создания прототипов, так и для массового производства.

●       Экономичен при проектировании сложных прототипов.

●       К ним предъявляются дополнительные требования, такие как анодирование, полировка и обработка поверхности.

Конс:

●       Первоначальные затраты на оснастку очень высоки.

3D-печать:

3D-печать, обычно называемая аддитивным производством, - это популярный метод создания прототипов, использующий такие технологии, как стереолитография (SLA), моделирование плавлением (FDM) и селективное лазерное спекание (SLS), для обработки термопластов, таких как нейлон, PLA, ABS и ULTEM, в форме 3d-прототипов.

Плюсы:

●        Быстрое создание прототипов без использования оснастки.

●        Идеально подходит для сложных конструкций и небольших производств.

●        Отходы материала меньше, чем при механической обработке.

Конс:

●       Ограничения в выборе материала и механических свойств.

●       Низкая скорость производства для крупных проектов.

Как литье под давлением, так и 3D-печать - вполне осуществимые варианты. Обработка пластика на станках с ЧПУ, Каждый из них имеет свои преимущества и ограничения, которые зависят от конкретных потребностей проекта.

Вакуумное литье

Вакуумное литье, также известное как литье полиуретана/уретана, использует силиконовые формы и смолы для копирования мастер-шаблона. Этот метод быстрого прототипирования идеально подходит для создания высококачественных пластиковых копий, которые полезны для визуализации идей и выявления недостатков дизайна в процессе поиска и устранения неисправностей.

Основные выводы

В этой статье дается краткое описание обработки пластмасс, включая ее определение, процессы, отрасли, где она используется, и принцип работы. Для более глубокого понимания смежных тем, пожалуйста, обратитесь к другим нашим руководствам или используйте для поиска потенциальных источников поставок и подробностей о продукции сайт  наши услуги по обработке пластика.