Lavorazione CNC della plastica

La lavorazione CNC della plastica è un processo di fabbricazione sottrattiva controllato dal computer che utilizza strumenti di taglio rotanti per rimuovere materiale dai pezzi di lavorazione di plastica, producendo componenti di precisione da termoplastiche di ingegneria. La differenza fondamentale dalla lavorazione dei metalli sta nel modo in cui le plastiche rispondono al calore e alle forze di taglio. Le plastiche hanno una espansione termica fino a 10 volte maggiore dei metalli, perdono calore più lentamente e hanno temperature di ammorbidimento e fusione molto più basse. Ciò significa che la lavorazione della plastica richiede strumenti più affilati, strategie di alimentazione specifiche per evitare lo sfregamento (che genera calore) e un focus sull'evacuazione dei trucioli per trasportare il calore lontano dalla zona di taglio. Mentre i metalli beneficiano di un raffreddamento aggressivo, molte plastiche lavorano meglio con aria o nebbia per prevenire shock termici e contaminazione.

Le termoplastiche lavorabili dimensionalmente stabili prestano meglio nella lavorazione CNC. Le plastiche di ingegneria più comunemente lavorate includono Delrin (POM), PEEK, acrilico (PMMA), nylon (PA), PTFE (Teflon), ABS e policarbonato. Delrin offre eccellente stabilità dimensionale e basso attrito. Il PEEK offre resistenza ad alte temperature fino a 260°C ed è biocompatibile. L'acrilico offre chiarezza ottica ma richiede un'attenta gestione del calore. Il nylon è resistente e resistente all'usura ma assorbe l'umidità che influisce sulla stabilità dimensionale. Il PTFE è antiaderente e resistente ai prodotti chimici, ma richiede una manovra specializzata. L'ABS è resistente agli impatti, a basso costo e perdonante. Il policarbonato è resistente e trasparente ma più sensibile alle crepe da stress.

I problemi più frequenti nella lavorazione della plastica includono lo scioglimento ai bordi tagliati, lunghe strisce a corda, finitura superficiale scarsa, instabilità dimensionale dopo la lavorazione e formazione di borse. La fusione è causata dalla generazione di calore che supera il punto di ammorbidimento del materiale: la prevenzione richiede l'aumento della velocità di alimentazione (non il rallentamento), l'utilizzo di strumenti affilati, l'assicurazione di una buona evacuazione della scheletra con esplosione d'aria e l'evitamento dell'abitazione in un solo punto. Le lunghe strisce a corda, comuni con il nylon e il PE, vengono evitate con strumenti più taglienti e parametri di alimentazione più aggressivi. finitura superficiale scarsa o " latte" i bordi in acrilico richiedono taglieri a flauto singolo lucidati e un'azione di taglio coerente. L'instabilità dimensionale dopo la lavorazione si verifica a causa della tensione interna: la prevenzione comprende un corretto fissaggio (non troppo stretto), la ricottura per sollievo della tensione e l'ispezione delle parti dopo l'equilibrio termico. La formazione delle borse è controllata con utensili taglienti e uscite ottimizzate del percorso degli utensili.

Mentre le plastiche sono più difficili da mantenere strette tolleranze rispetto ai metalli, aspettative realistiche sono raggiungibili. Caratteristiche generali tipicamente tenere ± 0,05 mm a ± 0,10 mm con la corretta impostazione e selezione del materiale. Le caratteristiche di precisione possono tenere ± 0,01 mm su materiali dimensionalmente stabili come POM e PEEK in condizioni controllate. Toleranze più strette richiedono materiali ad alta stabilità, lavorazione a fasi con sollievo delle tensioni e ambienti di ispezione a temperatura controllata.

La lavorazione della plastica richiede un approccio diverso dal taglio del metallo. I requisiti principali per l'utensilizzazione includono bordi di taglio taglienti, geometria a flauto singolo o a flauto basso O progettata specificamente per le materie plastiche, flauti lucidati per prevenire l'adesione del materiale, geometria di taglio in alto per l'evacuazione profonda dei chip tascabili e strumenti in carburo o rivestiti di diamanti non rivestiti. I bordi di taglio taglienti sono essenziali perché gli utensili noiosi generano attrito e calore invece di tagliare in modo pulito. I taglieri a flauto O a flauto singolo o a flauto basso creano grandi strisce che trasportano il calore. I flauti lucidati impediscono l'accumulo di bordi sullo strumento di taglio. La geometria del taglio in alto è particolarmente importante per la lavorazione in tasca profonda per evacuare continuamente i trucioli. Il carburo non rivestito funziona bene per la maggior parte delle plastiche; Gli utensili rivestiti di diamanti durano più a lungo in materiali abrasivi come il nylon rivestito di vetro.

La fusione è la sfida più critica nella lavorazione CNC della plastica. Il principio di base è che lo strumento deve tagliare, non strofinare. Quando lo strumento si strofina, l'attrito crea calore più velocemente di quanto il chip possa portarlo via. Le strategie chiave includono il mantenimento del carico corretto dei trucioli, l'aumento della velocità di alimentazione per produrre un'azione di taglio adeguata, l'utilizzo di aria al posto del refrigerante di inondazione per la maggior parte delle plastiche per rimuovere immediatamente i trucioli caldi, evitando di abitare in un solo punto e effettuando tagli a profondità completa quando possibile. Un carico di chip sano produce azione di taglio, non attrito. Quando i bordi iniziano a deteriorarsi, ridurre la velocità di alimentazione spesso peggiora il problema: muoversi più velocemente crea chip adeguati. Per la maggior parte delle materie plastiche, l'aria è più efficace del refrigerante inondazione perché rimuove immediatamente i trucchi caldi senza urto termico o contaminazione. Profondità di rugosità dovrebbe essere da 0,050 "a 0,150" - tagli poco profondi strofinare invece di tagliare.

Le diverse plastiche accettano diversi metodi di finitura. La finitura lavorata come fornisce una superficie funzionale con segni di utensili visibili, tipicamente Ra 1,6-3,2 μm. Il blasting di perline utilizza media fini per creare una finitura opaca uniforme che nasconde i segni degli utensili, comuni per le parti industriali. La lucidatura a vapore per acrilico e policarbonato utilizza vapore solvente per creare una finitura ottica, simile al vetro, senza segni di utensili visibili. La lucidatura a fiamma ripristina la chiarezza ottica sui bordi tagliati in acrilico. La lucidatura meccanica attraverso la levigatura e il buffing ottiene un'alta lucidità su acrilico, policarbonato e alcuni nylon.

La lavorazione CNC della plastica serve una vasta gamma di settori in cui sono necessari componenti leggeri, resistenti alla corrosione, isolanti o biocompatibili. L'industria medica lo usa per strumenti chirurgici, componenti di impianti, custodie di dispositivi e vassoi di sterilizzazione, tipicamente in PEEK, Delrin e acrilico. Le applicazioni aerospaziali includono parti strutturali ad alta temperatura, gabbie per cuscinetti e tenute in PEEK e PEI. La produzione di semiconduttori utilizza PEEK e PTFE per la manipolazione dei wafer, degli effettori finali, dei componenti della camera e delle prese di prova. La lavorazione chimica si basa su PTFE e PVC per raccordi resistenti alla corrosione, parti della pompa e sedili della valvola. Le applicazioni automobilistiche includono ingranaggi, borse, custodie dei sensori e componenti leggeri in nylon, Delrin e PEEK. L'elettronica utilizza ABS, policarbonato e Delrin per isolare componenti, custodie di connettori e custodie.

Selezionare in base all'ambiente dell'applicazione. Per temperature superiori ai 100°C, scegliere PEEK o PEI. Per la resistenza all'usura e il basso attrito, Delrin è la scelta preferita: è dimensionalmente stabile e macchina in modo meraviglioso. Per un'alta resistenza agli impatti, il policarbonato è resistente e trasparente, mentre il nylon è resistente e resistente all'usura. Per i requisiti di resistenza chimica e antiaderente, PTFE o PVC sono adatti per ambienti chimici. Per la trasparenza e la chiarezza ottica, l'acrilico offre la migliore chiarezza ed è facile da lucidare, mentre il policarbonato è più resistente e resistente agli impatti. Per parti economiche per uso generale, ABS è indulgente, macchine facilmente, ed è adatto per la maggior parte degli alloggi e case.