CNCプラスチック加工の選択ガイド

パーツを作成するとき、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、使用する材料です。 材料の選択により、特定のコンポーネントの機能と外観、および時間の経過とともにどのように維持されるかが決まります。

プラスチックはますます人気が高まっています。 それらは軽量で、処理が簡単で、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方法はたくさんあります。 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幾何学的部品の製造に非常に適しています。 しかし、厳しい公差を達成したり、ほとんどすべてのタイプの部品に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は、機械加工に勝るものはありません。

旋回

塑性旋盤加工は旋盤で行われ、旋盤はワークピースを回転および操作して、固定切削工具が目的の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ワークの回転が必要ですが、フライス加工では切削工具を回転させて固定ワークからプラスチックチップを除去する必要があります。

掘削

適切なドリルビットが選択されていない場合、危険であり、過熱またはせん断力につなが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。

研削

研削は、ワークピースからプラスチックチップを除去して形状を変更するプロセスであるため、研削と似ています。 主な違いは、フライス加工では断続的な切削を使用し、研削では製品からプラスチックを連続的に切断して、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はありません。

ABSの最も一般的な用途は射出成形です。これは、電子製品のハウジング、家電製品、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、ナイロンは高強度と高剛性を備えた耐久性のあるプラスチックであり、広い温度範囲で優れた電気絶縁を維持できるだけでなく、優れた耐薬品性と耐摩耗性を備えています。 ナイロン6とナイロン66は、CNC機械加工で最も一般的に使用されているグレードです。

しかし、ナイロン6/6は湿気を吸収しやすいため、膨潤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、それも反ります。

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見られます。 これらのアプリケーションの多くでは、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としても知られています）は、PMMAプラスチックの商品名です。 丈夫で耐衝撃性、耐擦傷性に優れ、接着も容易です。

加工されたアクリルは透明で、光学的透明性または半透明性を必要とするあらゆる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、過度の圧力で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、アクリル部品を元の厚さのままにするかどうかに注意を払うのが通常は最善です。 処理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の商品名でよく知られています。 プラスチックの中で最高の加工性を備えたエンジニアリング熱可塑性プラスチックであり、最も経済的なプラスチックと見なされています。 滑らかで低摩擦の表面、優れた寸法安定性、高剛性を備えています。 これらまたはその他の用途で多くの摩擦が発生する材料、厳しい公差が必要な材料、または高い剛性が必要な材料の場合、デルリンは優れたプラスチックです。 しかし、欠点は、結合が難しいことです。

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ジグや固定具の製造に使用されます。

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プラスチックです。 HDPEは、高い耐薬品性、電気絶縁性、および厳しい気象条件下での耐久性を備えています。 デルリンと同様に、HDPEは滑らかな表面を備えており、摩擦を制限し、高い衝撃に十分に耐えることができ、強度と重量の比率が高く、耐候性に優れています。

HDPEの主な欠点は、特に伸びや曲げの点で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あり、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、射出成形の前にプロトタイプを作成するためによく使用されます。 耐薬品性と滑りやすさにより、プラグやシールの製造に非常に適しており、重量に敏感なアプリケーションや電気に敏感なアプリケーションにも最適です。

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プラスチックです。 PEEKプラスチックは処理が非常に簡単で、CNC処理で使用される最高の材料です。 その驚くべき性能のために、それは自動車、航空宇宙、医療および電気産業でしばしば使用されます。

唯一の欠点は価格が高いことです。 それでも、高性能と高抵抗が必要な場合は、この材料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の性能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あるプラスチックの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、光学的に透明であり、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、非常に丈夫または非常に強いプラスチックを必要とするアプリケーション、または光学的透明性を必要とするアプリケーションに最適です。 したがって、ポリカーボネートは最も一般的に使用されているプラスチックの1つであり、リサイクル率が最も高くなっています。

純粋なポリカーボネートは耐摩耗性に優れておらず、傷が付きやすいです。 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も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

機械

プラスチック製のCNCマシンはありません。 実際、プラスチックの切断に使用されるすべての工作機械は金属加工工具です。 正確な剛性と出力により、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ため、効果が良くありません。

切削工具

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。 これは、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作られています。 通常のプラスチックの切断には、最初の2つの切断材料を選択できます。 対照的に、高速度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。 工具の刃先はシャープになりますが、超硬工具よりも耐久性が低くなります。

切削抵抗と温度を可能な限り下げ、適切なすくい角、逃げ角、先端角、二次刃先角、工具先端円弧半径などを選択して、生産性と工具耐久性を向上させ、加工コストを節約します。 カッターは鋭いままで、剛性が十分でない場合は材料を凍結します。

パーツのセットアップ

破裂の原因となる可能性のあ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、フィクスチャー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。

もう一つの問題は、部品の剛性です。 掘削場所とフィクスチャの間の距離に細心の注意を払う必要があります。 このプロセス中に、ドリルビットは部品をその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、実際にフィクスチャからパーツが裂け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か所に長時間留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、切りくずを取り除くことができます。

加工フィード

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、それはアルミニウム送りと対応する切削速度の約3倍になります。

CNCプラスチック加工サービス

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