یک تصویر رایج از ماشینکاری CNC، اغلب اوقات، شامل کار با یک قطعه کار فلزی است. با این حال، ماشینکاری CNC نه تنها به طور گسترده برای پلاستیک قابل استفاده است، بلکه ماشینکاری CNC پلاستیک نیز یکی از فرآیندهای ماشینکاری رایج در صنایع مختلف است.
پذیرش ماشینکاری پلاستیک به عنوان یک فرآیند تولید به دلیل طیف گسترده مواد CNC پلاستیکی موجود است. علاوه بر این، با معرفی کنترل عددی کامپیوتری، این فرآیند دقیقتر، سریعتر و برای ساخت قطعات با تلرانس دقیقتر مناسبتر میشود. در مورد ماشینکاری CNC پلاستیک چقدر میدانید؟ این مقاله در مورد مواد سازگار با این فرآیند، تکنیکهای موجود و سایر مواردی که میتوانند به پروژه شما کمک کنند، بحث میکند.
پلاستیک برای ماشینکاری CNC
بسیاری از پلاستیکهای قابل ماشینکاری برای ساخت قطعات و محصولاتی که صنایع مختلف تولید میکنند، مناسب هستند. استفاده از آنها به خواص آنها بستگی دارد، برخی از پلاستیکهای قابل ماشینکاری، مانند نایلون، دارای خواص مکانیکی عالی هستند که به آنها امکان جایگزینی فلزات را میدهد. در زیر رایجترین پلاستیکها برای ماشینکاری پلاستیک سفارشی آمده است:
ترمز ضد قفل (ای بی اس):

آکریلونیتریل بوتادین استایرن یا ABS، یک ماده سبک وزن برای CNC است که به دلیل مقاومت در برابر ضربه، استحکام و قابلیت ماشینکاری بالا شناخته شده است. اگرچه دارای خواص مکانیکی خوبی است، اما پایداری شیمیایی پایین آن در حساسیت به گریسها، الکلها و سایر حلالهای شیمیایی مشهود است. همچنین، پایداری حرارتی ABS خالص (یعنی ABS بدون افزودنی) کم است، زیرا پلیمر پلاستیکی حتی پس از حذف شعله نیز میسوزد.
مزایا
بدون از دست دادن استحکام مکانیکی، سبک وزن است.
این پلیمر پلاستیکی قابلیت ماشینکاری بالایی دارد و همین امر آن را به یک ماده بسیار محبوب برای نمونهسازی سریع تبدیل کرده است.
ABS نقطه ذوب پایینی دارد (این برای سایر فرآیندهای نمونهسازی سریع مانند چاپ سهبعدی و قالبگیری تزریقی مهم است).
استحکام کششی بالایی دارد.
ABS از دوام بالایی برخوردار است که به معنای طول عمر بیشتر آن است.
مقرون به صرفه است.
معایب
هنگام قرار گرفتن در معرض گرما، بخارات پلاستیکی داغ آزاد میکند.
برای جلوگیری از تجمع چنین گازهایی، به تهویه مناسب نیاز دارید.
این ماده نقطه ذوب پایینی دارد که میتواند باعث تغییر شکل در اثر حرارت تولید شده توسط دستگاه CNC شود.
کاربردها
ABS یک ترموپلاستیک مهندسی بسیار محبوب است که به دلیل خواص عالی و قیمت مناسب، توسط بسیاری از خدمات نمونهسازی سریع در ساخت محصولات مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده در صنایع برق و خودرو در ساخت قطعاتی مانند درپوش صفحه کلید، محفظههای الکترونیکی و اجزای داشبورد خودرو کاربرد دارد.
نایلون
نایلون یا پلیآمید یک پلیمر پلاستیکی با اصطکاک کم و مقاومت بالا در برابر ضربه، مواد شیمیایی و سایش است. خواص مکانیکی عالی آن، مانند استحکام (76 میلیپاسکال)، دوام و سختی (116R)، آن را برای ماشینکاری CNC بسیار مناسب کرده و کاربرد آن را در صنایع خودروسازی و تولید قطعات پزشکی بهبود میبخشد.
مزایا
خواص مکانیکی عالی.
استحکام کششی بالایی دارد.
مقرون به صرفه.
این یک پلیمر سبک وزن است.
مقاوم در برابر حرارت و مواد شیمیایی است.
معایب
پایداری ابعادی پایینی دارد.
نایلون به راحتی رطوبت را جذب میکند.
در برابر اسیدهای معدنی قوی حساس است.
کاربردها
نایلون یک ترموپلاستیک مهندسی با کارایی بالا است که برای نمونهسازی و ساخت قطعات واقعی در صنایع پزشکی و خودرو قابل استفاده است. قطعات ساخته شده از این ماده CNC شامل یاتاقانها، واشرها و لولهها میشود.
اکریلیک

اکریلیک یا PMMA (پلی متیل متاکریلات) به دلیل خواص نوری خود در ماشینکاری CNC پلاستیک محبوب است. این پلیمر پلاستیکی شفافیت و مقاومت در برابر خراش دارد، از این رو در صنایعی که به چنین خواصی نیاز دارند، کاربرد دارد. گذشته از آن، خواص مکانیکی بسیار خوبی دارد که در چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه آن مشهود است. ماشینکاری CNC اکریلیک با ارزان بودن خود، به جایگزینی برای پلیمرهای پلاستیکی مانند پلی کربنات و شیشه تبدیل شده است.
مزایا
سبک وزن است.
اکریلیک در برابر مواد شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش بسیار مقاوم است.
قابلیت ماشینکاری بالایی دارد.
اکریلیک مقاومت شیمیایی بالایی دارد.
معایب
در برابر حرارت، ضربه و سایش مقاومت چندانی ندارد.
ممکن است زیر بار سنگین ترک بخورد.
در برابر مواد آلی کلردار/آروماتیک مقاوم نیست.
کاربردها
اکریلیک در جایگزینی موادی مانند پلی کربنات و شیشه کاربرد دارد. در نتیجه، در صنعت خودرو برای ساخت لولههای نوری و پوشش چراغهای راهنمای خودرو و در سایر صنایع برای ساخت پنلهای خورشیدی، سایبانهای گلخانه و غیره کاربرد دارد.
پوم

POM یا Delrin (نام تجاری) یک ماده پلاستیکی CNC با قابلیت ماشینکاری بالا است که توسط بسیاری از خدمات ماشینکاری CNC به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر گرما، مواد شیمیایی و سایش/پارگی انتخاب میشود. چندین درجه Delrin وجود دارد، اما اکثر صنایع به Delrin 150 و 570 متکی هستند زیرا از نظر ابعادی پایدار هستند.
مزایا
آنها از بین تمام مواد پلاستیکی CNC بیشترین قابلیت ماشینکاری را دارند.
مقاومت شیمیایی بسیار خوبی دارند.
پایداری ابعادی بالایی دارند.
از استحکام کششی و دوام بالایی برخوردار است و طول عمر بیشتری را تضمین میکند.
معایب
مقاومت ضعیفی در برابر اسیدها دارد.
کاربردها
POM در صنایع مختلف کاربرد دارد. به عنوان مثال، در بخش خودرو، برای تولید قطعات کمربند ایمنی استفاده میشود. صنعت تجهیزات پزشکی از آن برای تولید قلم انسولین استفاده میکند، در حالی که بخش کالاهای مصرفی از POM برای ساخت سیگارهای الکترونیکی و کنتورهای آب استفاده میکند.
پلی اتیلن سنگین

پلاستیک پلی اتیلن با چگالی بالا، یک ترموپلاستیک با مقاومت بالا در برابر تنش و مواد شیمیایی خورنده است. این پلاستیک خواص مکانیکی عالی مانند استحکام کششی (4000PSI) و سختی (R65) را نسبت به همتای خود، LDPE، ارائه میدهد و در کاربردهایی با چنین الزاماتی جایگزین آن میشود.
مزایا
این یک پلاستیک انعطافپذیر و قابل ماشینکاری است.
در برابر تنشهای محیطی و مواد شیمیایی بسیار مقاوم است.
خواص مکانیکی عالی دارد.
ABS از دوام بالایی برخوردار است که به معنای طول عمر بیشتر آن است.
معایب
مقاومت آن در برابر اشعه ماوراء بنفش ضعیف است.
کاربردها
HDPE کاربردهای متنوعی دارد، از جمله نمونهسازی اولیه، ساخت چرخدنده، یاتاقان، بستهبندی، عایق الکتریکی و تجهیزات پزشکی. این ماده برای نمونهسازی اولیه ایدهآل است زیرا میتوان آن را به سرعت و به راحتی ماشینکاری کرد و هزینه پایین آن، آن را برای ایجاد تکرارهای متعدد عالی میکند. علاوه بر این، به دلیل ضریب اصطکاک پایین و مقاومت بالای سایش، ماده خوبی برای چرخدندهها و به دلیل خود روانکننده بودن و مقاومت شیمیایی، برای یاتاقانها است.
پلی اتیلن سبک (LDPE)

LDPE یک پلیمر پلاستیکی سخت و انعطافپذیر با مقاومت شیمیایی خوب و دمای پایین است. این ماده به طور گسترده در صنعت تولید قطعات پزشکی برای ساخت پروتز و ارتز کاربرد دارد.
مزایا
سخت و انعطافپذیر است.
در برابر خوردگی بسیار مقاوم است.
آببندی آن با استفاده از تکنیکهای حرارتی مانند جوشکاری آسان است.
معایب
برای قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر دمای بالا دارند، مناسب نیست.
از سختی و مقاومت ساختاری کمی برخوردار است.
کاربردها
LDPE اغلب برای تولید چرخ دندههای سفارشی و قطعات مکانیکی، قطعات الکتریکی مانند عایقها و محفظههای دستگاههای الکترونیکی و قطعاتی با ظاهری صیقلی یا براق استفاده میشود. علاوه بر این، ضریب اصطکاک پایین، مقاومت عایقی بالا و دوام آن، آن را به مادهای ایدهآل برای کاربردهای با کارایی بالا تبدیل میکند.
پلی کربنات

پلی کربنات (PC) یک پلیمر پلاستیکی سخت اما سبک با خواص ضد حرارت و عایق الکتریکی است. مانند اکریلیک، به دلیل شفافیت طبیعی خود میتواند جایگزین شیشه شود.
مزایا
از اکثر ترموپلاستیکهای مهندسی کارآمدتر است.
به طور طبیعی شفاف است و میتواند نور را از خود عبور دهد.
خیلی خوب رنگ میگیره.
از استحکام کششی و دوام بالایی برخوردار است.
PC در برابر اسیدهای رقیق، روغنها و گریسها مقاوم است.
معایب
پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب بالای ۶۰ درجه سانتیگراد، تجزیه میشود.
مستعد سایش هیدروکربنی است.
پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش، به مرور زمان زرد میشود.
کاربردها
پلی کربنات به دلیل خواص سبکی که دارد، میتواند جایگزین شیشه شود. از این رو، در ساخت عینکهای ایمنی و سیدی/دیویدی استفاده میشود. گذشته از این، برای ساخت ابزارهای جراحی و قطعکنندههای مدار نیز مناسب است.
روشهای ماشینکاری CNC پلاستیک
ماشینکاری قطعات پلاستیکی CNC شامل استفاده از یک دستگاه کنترل شده توسط کامپیوتر برای حذف بخشی از پلیمر پلاستیکی برای تشکیل محصول مورد نظر است. فرآیند تولید کاهشی میتواند با استفاده از روشهای زیر، قطعات بیشماری را با تلرانس، یکنواختی و دقت بالا ایجاد کند.
تراشکاری CNC

تراشکاری CNC یک تکنیک ماشینکاری است که شامل نگه داشتن قطعه کار روی دستگاه تراش و چرخاندن آن در مقابل ابزار برش با چرخاندن یا تراشیدن است. همچنین انواع مختلفی از تراشکاری CNC وجود دارد، از جمله:
تراشکاری CNC مستقیم یا استوانهای برای برشهای بزرگ مناسب است.
تراشکاری CNC مخروطی برای ایجاد قطعاتی با اشکال مخروطی مناسب است.
چندین دستورالعمل وجود دارد که میتوانید در تراشکاری CNC پلاستیک از آنها استفاده کنید، از جمله:
مطمئن شوید که لبههای برش دارای شیار پشتی منفی هستند تا سایش به حداقل برسد.
لبههای برش باید زاویهی برجستهی خوبی داشته باشند.
برای پرداخت بهتر سطح و کاهش تجمع مواد، سطح قطعه کار را صیقل دهید.
برای بهبود دقت برشهای نهایی، نرخ پیشروی را کاهش دهید (برای برشهای تقریبی از نرخ پیشروی 0.015 IPR و برای برشهای دقیق از 0.005 IPR استفاده کنید).
زوایای فاصله، کنار و شیب را با جنس پلاستیک متناسب کنید.
فرزکاری CNC
فرزکاری CNC شامل استفاده از یک تیغه فرز برای برداشتن مواد از قطعه کار و رسیدن به قطعه مورد نیاز است. ماشینهای فرزکاری CNC مختلفی وجود دارند که به فرزهای ۳ محوره و فرزهای چند محوره تقسیم میشوند.
از یک طرف، یک دستگاه فرز CNC سه محوره میتواند در سه محور خطی (چپ به راست، عقب و جلو، بالا و پایین) حرکت کند. در نتیجه، برای ایجاد قطعات با طرحهای ساده بسیار مناسب است. از طرف دیگر، فرزهای چند محوره میتوانند در بیش از سه محور حرکت کنند. در نتیجه، برای ماشینکاری CNC قطعات پلاستیکی با هندسههای پیچیده مناسب است.
چندین دستورالعمل وجود دارد که میتوانید در فرزکاری CNC پلاستیک از آنها استفاده کنید، از جمله:
یک ترموپلاستیک تقویتشده با کربن یا شیشه را با ابزار کربنی ماشینکاری کنید.
با استفاده از گیره، سرعت اسپیندل را افزایش دهید.
با ایجاد گوشههای داخلی گرد، تمرکز تنش را کاهش دهید.
خنکسازی مستقیماً روی روتر برای پراکنده کردن گرما.
سرعت چرخش را انتخاب کنید.
قطعات پلاستیکی را پس از فرزکاری، پولیش کنید تا پرداخت سطحی آنها بهبود یابد.
حفاری CNC

سوراخکاری CNC پلاستیک شامل ایجاد سوراخ در قطعه کار پلاستیکی با استفاده از مته ای است که به آن مته متصل شده است. اندازه و شکل مته اندازه سوراخ را تعیین می کند. علاوه بر این، در تخلیه براده نیز نقش دارد. انواع مته پرس که می توانید استفاده کنید شامل رومیزی، ایستاده و شعاعی است.
چندین دستورالعمل وجود دارد که میتوانید در حفاری CNC پلاستیک از آنها استفاده کنید، از جمله:
مطمئن شوید که از متههای CNC تیز استفاده میکنید تا از وارد شدن فشار به قطعه کار پلاستیکی جلوگیری شود.
از مته مناسب استفاده کنید. به عنوان مثال، یک مته ۹۰ تا ۱۱۸ درجه با زاویه لبه ۹ تا ۱۵ درجه برای اکثر ترموپلاستیکها مناسب است (برای اکریلیک، از مته با زاویه ۰ درجه استفاده کنید).
با انتخاب مته مناسب، از بیرون آوردن آسان براده اطمینان حاصل کنید.
از یک سیستم خنککننده برای کاهش تولید بیشتر در طول فرآیند ماشینکاری استفاده کنید.
برای خارج کردن مته CNC بدون آسیب، مطمئن شوید که عمق سوراخکاری کمتر از سه یا چهار برابر قطر مته باشد. همچنین، وقتی مته تقریباً از ماده خارج شد، سرعت پیشروی را کاهش دهید.
جایگزینهایی برای ماشینکاری پلاستیک
گذشته از ماشینکاری قطعات پلاستیکی با دستگاه CNC، سایر فرآیندهای نمونهسازی سریع میتوانند به عنوان جایگزین عمل کنند. موارد رایج عبارتند از:
قالبگیری تزریقی

این یک فرآیند تولید انبوه محبوب برای کار با قطعات پلاستیکی است. قالبگیری تزریقی شامل ایجاد قالب از آلومینیوم یا فولاد بسته به عواملی مانند طول عمر است. پس از آن، پلاستیک مذاب به داخل حفره قالب تزریق میشود، خنک میشود و شکل مورد نظر را ایجاد میکند.
قالبگیری تزریقی پلاستیک هم برای نمونهسازی و هم برای ساخت قطعات واقعی مناسب است. گذشته از این، این روش مقرونبهصرفه است و برای قطعاتی با طرحهای پیچیده و ساده مناسب است. علاوه بر این، قطعات قالبگیری تزریقی به ندرت نیاز به کار اضافی یا عملیات سطحی دارند.
چاپ سه بعدی

چاپ سهبعدی رایجترین روش نمونهسازی اولیه مورد استفاده در کسبوکارهای کوچک است. فرآیند تولید افزایشی یک ابزار نمونهسازی سریع است که شامل فناوریهایی مانند استریولیتوگرافی (SLA)، مدلسازی رسوب ذوبی (FDM) و پخت لیزری انتخابی (SLS) میشود که برای کار بر روی ترموپلاستیکهایی مانند نایلون، PLA، ABS و ULTEM استفاده میشود.
هر فناوری شامل ایجاد مدلهای دیجیتال سهبعدی و ساخت لایه به لایه قطعات مورد نظر است. این مانند ماشینکاری CNC پلاستیک است، اگرچه برخلاف دومی، اتلاف مواد کمتری را به همراه دارد. علاوه بر این، نیاز به ابزار را از بین میبرد و برای ساخت قطعات با طرحهای پیچیده مناسبتر است.
ریختهگری در خلاء

ریختهگری در خلاء یا ریختهگری پلییورتان/یورتان شامل قالبهای سیلیکونی و رزینها برای ساخت کپی از یک الگوی اصلی است. فرآیند نمونهسازی سریع برای ایجاد پلاستیک با کیفیت بالا مناسب است. علاوه بر این، کپیها در تجسم ایدهها یا عیبیابی نقصهای طراحی کاربرد دارند.
کاربردهای صنعتی ماشینکاری CNC پلاستیک

ماشینکاری CNC پلاستیک به دلیل مزایایی مانند دقت، صحت و تلرانس بالا، کاربرد گستردهای دارد. کاربردهای صنعتی رایج این فرآیند عبارتند از:
صنعت پزشکی
ماشینکاری پلاستیک CNC در حال حاضر در ساخت قطعات ماشینکاری شده پزشکی مانند اندامهای مصنوعی و قلب مصنوعی کاربرد دارد. درجه بالای دقت و تکرارپذیری آن به آن اجازه میدهد تا استانداردهای ایمنی سختگیرانه مورد نیاز صنعت را برآورده کند. علاوه بر این، گزینههای بیشماری از مواد وجود دارد و اشکال پیچیدهای تولید میکند.
قطعات خودرو
طراحان و مهندسان خودرو از ماشینکاری CNC پلاستیک برای ساخت قطعات و نمونههای اولیه خودرو به صورت بلادرنگ استفاده میکنند. پلاستیک به دلیل سبک بودن، که باعث کاهش مصرف سوخت میشود، در صنعت برای ساخت قطعات پلاستیکی CNC سفارشی مانند داشبورد کاربرد گستردهای دارد. علاوه بر این، پلاستیک در برابر خوردگی و سایش مقاوم است، که اکثر قطعات خودرو با آن مواجه هستند. گذشته از این، پلاستیک به راحتی به اشکال پیچیده قالبگیری میشود.
قطعات هوافضا
تولید قطعات هوافضا به روشی تولیدی نیاز دارد که دقت بالا و تلرانسهای دقیقی داشته باشد. در نتیجه، این صنعت برای طراحی، آزمایش و ساخت قطعات مختلف هوافضا، ماشینکاری CNC را انتخاب میکند. مواد پلاستیکی به دلیل مناسب بودن برای اشکال پیچیده، استحکام، وزن سبک و مقاومت در برابر مواد شیمیایی بالا و مقاومت در برابر حرارت، کاربرد دارند.
صنعت الکترونیک
صنعت الکترونیک نیز به دلیل دقت بالا و تکرارپذیری، ماشینکاری پلاستیک CNC را ترجیح میدهد. در حال حاضر، این فرآیند برای ساخت قطعات الکترونیکی پلاستیکی ماشینکاری شده با CNC مانند محفظههای سیم، صفحه کلیدهای دستگاه و صفحه نمایشهای LCD استفاده میشود.
چه زمانی ماشینکاری CNC پلاستیک را انتخاب کنیم؟
انتخاب از بین فرآیندهای تولید پلاستیک که در بالا مورد بحث قرار گرفت میتواند چالش برانگیز باشد. در نتیجه، در زیر چند نکته وجود دارد که میتواند به شما کمک کند تصمیم بگیرید که آیا ماشینکاری CNC پلاستیک فرآیند بهتری برای پروژه شما است یا خیر:
اگر طراحی نمونه اولیه پلاستیکی با تحمل تنگ
ماشینکاری پلاستیک CNC روش بهتری برای ساخت قطعات با طرحهایی است که نیاز به تلرانسهای دقیق دارند. یک دستگاه فرز CNC معمولی میتواند به تلرانس دقیق حدود ۴ میکرومتر دست یابد.
اگر نمونه اولیه پلاستیکی نیاز به پرداخت سطحی با کیفیت دارد
دستگاه CNC سطح نهایی با کیفیتی ارائه میدهد که اگر پروژه شما به فرآیند تکمیلی سطح نیاز نداشته باشد، آن را مناسب میکند. این برخلاف چاپ سهبعدی است که در طول چاپ، رد لایهها را به جا میگذارد.
اگر نمونه اولیه پلاستیکی به مواد خاصی نیاز داشته باشد
ماشینکاری CNC پلاستیک میتواند برای تولید قطعات از طیف گستردهای از مواد پلاستیکی، از جمله قطعاتی با خواص ویژه مانند مقاومت در برابر دمای بالا، استحکام بالا یا مقاومت شیمیایی بالا، مورد استفاده قرار گیرد. این امر آن را به انتخابی ایدهآل برای ایجاد نمونههای اولیه با نیازهای تخصصی تبدیل میکند.
اگر محصولات شما در مرحله آزمایش هستند
ماشینکاری CNC به مدلهای سهبعدی متکی است که به راحتی قابل تغییر هستند. از آنجایی که مرحله آزمایش نیاز به اصلاح مداوم دارد، ماشینکاری CNC به طراحان و تولیدکنندگان این امکان را میدهد تا نمونههای اولیه پلاستیکی کاربردی را برای آزمایش و عیبیابی نقصهای طراحی ایجاد کنند.
· اگر به دنبال یک گزینه اقتصادی هستید
مانند سایر روشهای تولید، ماشینکاری CNC پلاستیک برای ساخت قطعات با هزینه مناسب مناسب است. پلاستیکها نسبت به فلزات و سایر مواد مانند کامپوزیتها ارزانتر هستند. علاوه بر این، کنترل عددی کامپیوتری دقیقتر است و این فرآیند برای طراحی پیچیده مناسب است.
نتیجهگیری
ماشینکاری پلاستیک CNC به دلیل دقت، سرعت و مناسب بودن برای ساخت قطعات با تلرانس دقیق، یک فرآیند صنعتی پذیرفته شده است. این مقاله در مورد مواد مختلف ماشینکاری CNC سازگار با این فرآیند، تکنیکهای موجود و سایر مواردی که میتواند به پروژه شما کمک کند، صحبت میکند.
انتخاب تکنیک ماشینکاری مناسب میتواند بسیار چالش برانگیز باشد و شما را مجبور به برون سپاری به یک ارائه دهنده خدمات CNC پلاستیک میکند. در GuanSheng ما خدمات ماشینکاری CNC پلاستیک سفارشی ارائه میدهیم و میتوانیم به شما در ساخت قطعات مختلف برای نمونهسازی یا استفاده در زمان واقعی بر اساس نیازهایتان کمک کنیم.
ما چندین ماده پلاستیکی مناسب برای ماشینکاری CNC با فرآیند انتخاب دقیق و ساده داریم. علاوه بر این، تیم مهندسی ما میتواند مشاوره حرفهای در مورد انتخاب مواد و پیشنهاد طراحی ارائه دهد. طرح خود را همین امروز آپلود کنید و از قیمتهای فوری و تحلیل رایگان DfM با قیمت رقابتی بهرهمند شوید.
زمان ارسال: ۱۳ نوامبر ۲۰۲۳