Yleinen kuvaus CNC-koneistuksesta liittyy useimmiten metallisen työkappaleen käsittelyyn. CNC-koneistus ei kuitenkaan sovellu laajalti ainoastaan muoveihin, vaan muovin CNC-koneistus on myös yksi yleisimmistä työstöprosesseista useilla teollisuudenaloilla.
Muovin koneistuksen hyväksyntä valmistusprosessina johtuu saatavilla olevien muovien CNC-materiaalien laajasta valikoimasta. Lisäksi tietokoneohjauksen käyttöönoton myötä prosessista tulee tarkempi, nopeampi ja soveltuu tiukkojen toleranssien omaavien osien valmistukseen. Kuinka paljon tiedät muovin CNC-koneistuksesta? Tässä artikkelissa käsitellään prosessin kanssa yhteensopivia materiaaleja, käytettävissä olevia tekniikoita ja muita asioita, jotka voivat auttaa projektiasi.
Muovit CNC-työstöön
Monet työstettävät muovit soveltuvat useiden teollisuudenalojen valmistamien osien ja tuotteiden valmistukseen. Niiden käyttö riippuu niiden ominaisuuksista, ja joillakin työstettävällä muovilla, kuten nailonilla, on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, joiden ansiosta ne voivat korvata metalleja. Alla on lueteltu yleisimmät muovit räätälöityyn muovin työstöön:
ABS-jarrut:
Akrylonitriilibutadieenistyreeni eli ABS on kevyt CNC-materiaali, joka tunnetaan iskunkestävyydestään, lujuudestaan ja hyvästä työstettävyydestään. Vaikka sillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet, sen alhainen kemiallinen stabiilius näkyy alttiudessa rasvoille, alkoholeille ja muille kemiallisille liuottimille. Myös puhtaan ABS:n (eli lisäaineettoman ABS:n) terminen stabiilius on alhainen, koska muovipolymeeri palaa jopa liekin poistamisen jälkeen.
Hyvät puolet
Se on kevyt menettämättä mekaanista lujuuttaan.
Muovipolymeeri on erittäin työstettävissä, mikä tekee siitä erittäin suositun materiaalin nopeaan prototyyppien valmistukseen.
ABS:llä on alhainen sulamispiste (tämä on tärkeää muissa nopeissa prototyyppiprosesseissa, kuten 3D-tulostuksessa ja ruiskuvaluun).
Sillä on korkea vetolujuus.
ABS-muovilla on korkea kestävyys, mikä tarkoittaa pidempää käyttöikää.
Se on edullinen.
Haittoja
Se vapauttaa kuumia muovihöyryjä, kun se altistetaan lämmölle.
Tarvitset asianmukaisen ilmanvaihdon estääksesi tällaisten kaasujen kertymisen.
Sillä on alhainen sulamispiste, joka voi aiheuttaa muodonmuutoksia CNC-koneen tuottaman lämmön vaikutuksesta.
Sovellukset
ABS on erittäin suosittu tekninen kestomuovi, jota monet nopean prototyypin valmistuspalvelut käyttävät tuotteiden valmistuksessa erinomaisten ominaisuuksiensa ja edullisuutensa ansiosta. Sitä voidaan käyttää sähkö- ja autoteollisuudessa osien, kuten näppäimistösuojusten, elektronisten koteloiden ja autojen kojelaudan komponenttien, valmistuksessa.
Nylon
Nailon eli polyamidi on pienikitkainen muovipolymeeri, jolla on korkea iskun-, kemikaalien- ja hankauksenkestävyys. Sen erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kuten lujuus (76 mPa), kestävyys ja kovuus (116R), tekevät siitä erittäin sopivan CNC-työstöön ja parantavat entisestään sen käyttökohteita auto- ja lääkinnällisten osien valmistusteollisuudessa.
Hyvät puolet
Erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.
Sillä on korkea vetolujuus.
Kustannustehokas.
Se on kevyt polymeeri.
Se on lämmön- ja kemikaalinkestävä.
Haittoja
Sillä on alhainen mittapysyvyys.
Nailon imee helposti kosteutta.
Se on altis vahvoille mineraalihapoille.
Sovellukset
Nailon on erittäin suorituskykyinen tekninen kestomuovi, jota käytetään prototyyppien valmistuksessa ja todellisten osien valmistuksessa lääketieteen ja autoteollisuuden aloilla. CNC-materiaalista valmistettuihin komponentteihin kuuluvat laakerit, aluslevyt ja putket.
Akryyli
Akryyli eli PMMA (polymetyylimetakrylaatti) on suosittu muovien CNC-työstössä optisten ominaisuuksiensa ansiosta. Muovipolymeeri on läpikuultavaa ja naarmuuntumatonta, joten sitä käytetään teollisuudenaloilla, jotka vaativat tällaisia ominaisuuksia. Sen lisäksi sillä on erittäin hyvät mekaaniset ominaisuudet, jotka ilmenevät sen sitkeydessä ja iskunkestävyydessä. Edullisuutensa ansiosta akryylin CNC-työstöstä on tullut vaihtoehto muovipolymeereille, kuten polykarbonaatille ja lasille.
Hyvät puolet
Se on kevyt.
Akryyli on erittäin kemikaali- ja UV-kestävää.
Sillä on korkea työstettävyys.
Akryylillä on korkea kemikaalien kestävyys.
Haittoja
Se ei ole kovin kestävä kuumuudelle, iskuille ja hankaukselle.
Se voi halkeilla raskaan kuormituksen alla.
Se ei kestä kloorattuja/aromaattisia orgaanisia aineita.
Sovellukset
Akryyli soveltuu korvaamaan materiaaleja, kuten polykarbonaattia ja lasia. Tämän seurauksena sitä voidaan käyttää autoteollisuudessa valoputkien ja autojen vilkkuvalojen suojusten valmistukseen sekä muilla teollisuudenaloilla aurinkopaneelien, kasvihuoneiden katosten jne. valmistukseen.
POM
POM eli Delrin (kaupallinen nimi) on erittäin helposti työstettävä CNC-muovimateriaali, jota monet CNC-koneistuspalvelut valitsevat sen korkean lujuuden sekä lämmön-, kemikaali- ja kulumiskestävyyden vuoksi. Delriniä on useita laatuja, mutta useimmat teollisuudenalat luottavat Delrin 150- ja 570-laatuihin, koska ne ovat mittapysyviä.
Hyvät puolet
Ne ovat CNC-muovista parhaiten työstettäviä materiaaleja.
Niillä on erinomainen kemikaalienkestävyys.
Niillä on korkea mittapysyvyys.
Sillä on korkea vetolujuus ja kestävyys, mikä takaa pidemmän käyttöiän.
Haittoja
Sillä on huono happojen kestävyys.
Sovellukset
POMia käytetään useilla eri teollisuudenaloilla. Esimerkiksi autoteollisuudessa sitä käytetään turvavöiden osien valmistukseen. Lääketieteellisten laitteiden teollisuus käyttää sitä insuliinikynien valmistukseen, kun taas kulutustavarasektori käyttää POMia sähkösavukkeiden ja vesimittareiden valmistukseen.
HDPE
Suuritiheyksinen polyeteeni on kestomuovi, jolla on korkea rasituksen ja syövyttävien kemikaalien kestävyys. Se tarjoaa erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kuten vetolujuuden (4000 PSI) ja kovuuden (R65), verrattuna LDPE:hen, joka korvaa sen tällaisia vaatimuksia täyttävissä sovelluksissa.
Hyvät puolet
Se on joustavaa työstettävää muovia.
Se kestää erittäin hyvin stressiä ja kemikaaleja.
Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.
ABS-muovilla on korkea kestävyys, mikä tarkoittaa pidempää käyttöikää.
Haittoja
Sen UV-säteilyn kestävyys on heikko.
Sovellukset
HDPE Sillä on monenlaisia sovelluksia, kuten prototyyppien valmistus, hammaspyörien, laakereiden, pakkausten, sähköeristeiden ja lääketieteellisten laitteiden valmistus. Se sopii erinomaisesti prototyyppien valmistukseen, koska se voidaan koneistaa nopeasti ja helposti, ja sen alhaiset kustannukset tekevät siitä loistavan useiden iteraatioiden luomiseen. Lisäksi se on hyvä materiaali hammaspyörille alhaisen kitkakertoimen ja korkean kulutuskestävyyden ansiosta sekä laakereille, koska se on itsevoitelevaa ja kemiallisesti kestävää.
LDPE
LDPE on kestävä ja joustava muovipolymeeri, jolla on hyvä kemikaalienkestävyys ja joka kestää matalaa lämpötilaa. Sitä käytetään laajalti lääketieteellisten osien valmistuksessa proteesien ja ortotiikan valmistuksessa.
Hyvät puolet
Se on kova ja joustava.
Se on erittäin korroosionkestävä.
Se on helppo tiivistää lämpötekniikoilla, kuten hitsaamalla.
Haittoja
Se ei sovellu osille, jotka vaativat korkeiden lämpötilojen kestävyyttä.
Sillä on alhainen jäykkyys ja rakenteellinen lujuus.
Sovellukset
LDPE:tä käytetään usein räätälöityjen vaihteiden ja mekaanisten komponenttien, sähkökomponenttien, kuten eristeiden ja elektronisten laitteiden koteloiden, sekä kiillotettujen tai kiiltävien osien valmistukseen. Lisäksi sen alhainen kitkakerroin, korkea eristysvastus ja kestävyys tekevät siitä ihanteellisen materiaalin korkean suorituskyvyn sovelluksiin.
Polykarbonaatti
PC on kestävä mutta kevyt muovipolymeeri, jolla on lämmönkestäviä ja sähköä eristäviä ominaisuuksia. Akryylin tavoin se voi korvata lasin luonnollisen läpinäkyvyytensä ansiosta.
Hyvät puolet
Se on tehokkaampi kuin useimmat tekniset kestomuovit.
Se on luonnostaan läpinäkyvä ja voi läpäistä valoa.
Se ottaa värin erittäin hyvin vastaan.
Sillä on korkea vetolujuus ja kestävyys.
PC kestää laimennettuja happoja, öljyjä ja rasvoja.
Haittoja
Se hajoaa pitkäaikaisen altistuksen jälkeen yli 60 °C:n lämpötilassa olevalle vedelle.
Se on altis hiilivetyjen aiheuttamalle kulumiselle.
Se kellastuu ajan myötä pitkäaikaisen UV-säteilyaltistuksen jälkeen.
Sovellukset
Kevyiden ominaisuuksiensa ansiosta polykarbonaatti voi korvata lasimateriaalin. Siksi sitä käytetään suojalasien ja CD-/DVD-levyjen valmistuksessa. Sen lisäksi se soveltuu kirurgisten välineiden ja katkaisijoiden valmistukseen.
Muoviset CNC-työstömenetelmät
CNC-muoviosien työstössä käytetään tietokoneohjattua konetta, jolla osa muovipolymeeristä poistetaan halutun tuotteen muodostamiseksi. Vähentävällä valmistusprosessilla voidaan luoda lukemattomia osia, joilla on tiukat toleranssit, tasaisuus ja tarkkuus seuraavilla menetelmillä.
CNC-sorvaus
CNC-sorvaus on koneistustekniikka, jossa työkappaletta pidetään sorvissa ja sitä pyöritetään leikkaustyökalua vasten pyörittämällä tai sorvaamalla. CNC-sorvausta on myös useita tyyppejä, mukaan lukien:
Suora tai sylinterimäinen CNC-sorvaus sopii suuriin leikkauksiin.
Kartiosorvaus soveltuu kartiomaisten osien valmistukseen.
Muovin CNC-sorvauksessa on useita ohjeita, joita voit käyttää, mukaan lukien:
Varmista, että leikkuuterissä on negatiivinen taaksepäin suuntautuva kaltevuus hankauksen minimoimiseksi.
Leikkuuterissä tulisi olla suuri helpotuskulma.
Kiillota työkappaleen pinta paremman pinnanlaadun saavuttamiseksi ja materiaalin kertymisen vähentämiseksi.
Vähennä syöttönopeutta parantaaksesi loppuleikkausten tarkkuutta (käytä syöttönopeutta 0,015 IPR karkeissa leikkauksissa ja 0,005 IPR tarkoissa leikkauksissa).
Räätälöi välys, sivu- ja kaltevuuskulmat muovimateriaalin mukaan.
CNC-jyrsintä
CNC-jyrsinnässä materiaalia poistetaan työkappaleesta jyrsimellä halutun osan saamiseksi. CNC-jyrsinkoneita on erilaisia, jotka jaetaan kolmiakselisiin ja moniakselisiin jyrsinkoneisiin.
Toisaalta 3-akselinen CNC-jyrsinkone voi liikkua kolmella lineaarisella akselilla (vasemmalta oikealle, edestakaisin, ylös ja alas). Tämän seurauksena se sopii hyvin yksinkertaisten osien valmistukseen. Toisaalta moniakseliset jyrsinkoneet voivat liikkua useammalla kuin kolmella akselilla. Tämän seurauksena se soveltuu monimutkaisten geometrioiden omaavien muoviosien CNC-työstöön.
Muovin CNC-jyrsinnässä on useita ohjeita, joita voit käyttää, mukaan lukien:
Koneista hiilellä tai lasilla vahvistettu kestomuovi hiilityökaluilla.
Lisää karan nopeutta käyttämällä puristimia.
Vähennä jännityskeskittymistä pyöristämällä sisäkulmia.
Jäähdytys suoraan reitittimessä lämmön hajottamiseksi.
Valitse pyörimisnopeus.
Poista muoviosien purseet jyrsinnän jälkeen pinnan viimeistelyn parantamiseksi.
CNC-poraus
Muovin CNC-poraus tarkoittaa reiän tekemistä muoviseen työkappaleeseen poranterällä varustetulla poralla. Poranterän koko ja muoto määräävät reiän koon. Lisäksi niillä on merkitystä myös lastunpoistossa. Käytettävissä olevia porakoneita ovat pöytäpora, pystypora ja säteittäinen pora.
Muovin CNC-porauksessa on useita ohjeita, joita voit käyttää, mukaan lukien:
Varmista, että käytät teräviä CNC-poranteriä, jotta vältät rasituksen kohdistumisen muoviseen työkappaleeseen.
Käytä oikeanlaista poranterää. Esimerkiksi 90–118° poranterä, jonka huulikulma on 9–15°, sopii useimmille kestomuoveille (akryylille käytä 0°:n kaltevuutta).
Varmista helppo lastunpoisto valitsemalla oikea poranterä.
Käytä jäähdytysjärjestelmää lievittääksesi koneistuksen aikana syntyvää lisälämpöä.
Jotta CNC-pora voidaan irrottaa vahingoittamatta sitä, varmista, että poraussyvyys on alle kolme tai neljä kertaa poran halkaisija. Vähennä myös syöttönopeutta, kun pora on melkein irronnut materiaalista.
Vaihtoehtoja muovin työstölle
CNC-muoviosien koneistuksen lisäksi muut nopeat prototyyppien valmistusprosessit voivat toimia vaihtoehtoina. Yleisiä ovat:
Ruiskuvalu
Tämä on suosittu massatuotantoprosessi muovisten työkappaleiden työstämiseen. Ruiskuvalussa muotin luominen alumiinista tai teräksestä riippuen tekijöistä, kuten kestävyydestä. Sen jälkeen sula muovi ruiskutetaan muotin onteloon, jäähtyy ja muodostaa halutun muodon.
Muovin ruiskuvalu soveltuu sekä prototyyppien valmistukseen että oikeiden osien valmistukseen. Sen lisäksi se on kustannustehokas menetelmä sekä monimutkaisille että yksinkertaisille osille. Lisäksi ruiskupuristetut osat eivät juurikaan vaadi lisätyötä tai pintakäsittelyä.
3D-tulostus
3D-tulostus on yleisin pienissä yrityksissä käytetty prototyyppien valmistusmenetelmä. Lisäainevalmistusprosessi on nopea prototyyppien valmistustyökalu, joka sisältää tekniikoita, kuten stereolitografiaa (SLA), sulatettua kasvatusta (FDM) ja selektiivistä lasersintrausta (SLS), joita käytetään työstämään kestomuoveja, kuten nailonia, PLA:ta, ABS:ää ja ULTEMia.
Kuhunkin teknologiaan kuuluu 3D-digitaalisten mallien luominen ja haluttujen osien rakentaminen kerros kerrokselta. Tämä on kuin muovin CNC-työstö, vaikkakin siinä on vähemmän materiaalihukkaa toisin kuin jälkimmäisessä. Lisäksi se poistaa työkalujen tarpeen ja sopii paremmin monimutkaisten osien valmistukseen.
Tyhjiövalu
Tyhjiövalussa tai polyuretaani-/uretaanivalussa käytetään silikonimuotteja ja hartseja, joilla tehdään kopio mallista. Nopea prototyyppien valmistusprosessi soveltuu korkealaatuisen muovin valmistukseen. Lisäksi kopioita voidaan käyttää ideoiden visualisointiin tai suunnitteluvirheiden vianmääritykseen.
Muovin CNC-työstöjen teolliset sovellukset
Muovin CNC-työstö on laajalti sovellettavissa sen etujen, kuten tarkkuuden, täsmällisyyden ja tiukan toleranssin, ansiosta. Prosessin yleisiä teollisia sovelluksia ovat:
Lääketieteellinen teollisuus
CNC-muovintyöstöä voidaan tällä hetkellä käyttää lääketieteellisten koneistettujen osien, kuten proteesien ja tekosydämien, valmistuksessa. Sen korkea tarkkuus ja toistettavuus mahdollistavat alan tiukkojen turvallisuusstandardien täyttämisen. Lisäksi materiaalivaihtoehtoja on lukemattomia, ja sillä voidaan tuottaa monimutkaisia muotoja.
Autoteollisuuden komponentit
Sekä autosuunnittelijat että insinöörit käyttävät muovin CNC-työstöä reaaliaikaisten autonosien ja prototyyppien valmistukseen. Muovia käytetään laajalti teollisuudessa räätälöityjen CNC-muoviosien, kuten kojelaudan, valmistuksessa keveytensä ansiosta, mikä vähentää polttoaineenkulutusta. Lisäksi muovi kestää korroosiota ja kulumista, joita useimmat autonosat kohtaavat. Tämän lisäksi muovia voidaan helposti muovata monimutkaisiin muotoihin.
Ilmailu- ja avaruustekniikan osat
Ilmailu- ja avaruusteollisuuden osien valmistus vaatii valmistusmenetelmän, jolla on korkea tarkkuus ja tiukat toleranssit. Tämän seurauksena teollisuus valitsee CNC-koneistuksen erilaisten ilmailu- ja avaruusteollisuuden osien suunnittelussa, testauksessa ja rakentamisessa. Muovimateriaalit soveltuvat tähän tarkoitukseen, koska ne soveltuvat monimutkaisiin muotoihin, ovat lujia, kevyitä ja kemikaaleja kestäviä sekä lämmönkestäviä.
Elektroniikkateollisuus
Elektroniikkateollisuus suosii myös CNC-muovintyöstöä sen suuren tarkkuuden ja toistettavuuden vuoksi. Tällä hetkellä prosessia käytetään CNC-koneistettujen muovisten elektronisten osien, kuten johtokoteloiden, laitenäppäimistöjen ja LCD-näyttöjen, valmistukseen.
Milloin valita muovinen CNC-koneistus
Yllä käsiteltyjen monien muovinvalmistusprosessien joukosta valitseminen voi olla haastavaa. Siksi alla on muutamia huomioitavia seikkoja, jotka voivat auttaa sinua päättämään, onko muovin CNC-työstö parempi prosessi projektiisi:
Jos muovinen prototyyppisuunnittelu tiukalla toleranssilla
CNC-muovintyöstö on parempi menetelmä tiukkoja toleransseja vaativien osien valmistukseen. Perinteinen CNC-jyrsinkone voi saavuttaa noin 4 μm:n tarkan toleranssin.
Jos muoviprototyyppi vaatii laadukasta pintakäsittelyä
CNC-kone tarjoaa korkealaatuisen pinnanlaadun, joten se sopii erinomaisesti, jos projektisi ei vaadi ylimääräistä pinnan viimeistelyprosessia. Tämä on toisin kuin 3D-tulostus, jossa tulostuksen aikana jää kerrosjälkiä.
Jos muoviprototyyppi vaatii erikoismateriaaleja
Muovin CNC-työstöllä voidaan valmistaa osia monenlaisista muovimateriaaleista, mukaan lukien osia, joilla on erityisominaisuuksia, kuten korkean lämpötilan kestävyys, suuri lujuus tai korkea kemikaalien kestävyys. Tämä tekee siitä ihanteellisen vaihtoehdon prototyyppien luomiseen erikoisvaatimuksia varten.
Jos tuotteesi ovat testausvaiheessa
CNC-koneistus perustuu 3D-malleihin, joita on helppo muuttaa. Koska testausvaihe vaatii jatkuvaa muokkaamista, CNC-koneistus antaa suunnittelijoille ja valmistajille mahdollisuuden luoda toimivia muoviprototyyppejä testausta ja suunnitteluvirheiden vianmääritystä varten.
· Jos tarvitset edullisen vaihtoehdon
Kuten muutkin valmistusmenetelmät, muovin CNC-työstö soveltuu osien kustannustehokkaaseen valmistukseen. Muovit ovat halvempia kuin metallit ja muut materiaalit, kuten komposiitit. Lisäksi tietokoneohjattu numeerinen ohjaus on tarkempi ja prosessi soveltuu monimutkaiseen suunnitteluun.
Johtopäätös
CNC-muovintyöstö on teollisesti laajalti hyväksytty prosessi sen tarkkuuden, nopeuden ja sopivuuden ansiosta tiukkojen toleranssien omaavien osien valmistukseen. Tässä artikkelissa käsitellään prosessin kanssa yhteensopivia erilaisia CNC-työstömateriaaleja, käytettävissä olevia tekniikoita ja muita asioita, jotka voivat auttaa projektiasi.
Oikean työstötekniikan valitseminen voi olla erittäin haastavaa, ja se voi edellyttää ulkoistamista muovin CNC-työstöpalveluntarjoajalle. GuanShengilla tarjoamme räätälöityjä muovin CNC-työstöpalveluita ja voimme auttaa sinua valmistamaan erilaisia osia prototyyppien valmistukseen tai reaaliaikaiseen käyttöön tarpeidesi mukaan.
Meillä on useita CNC-työstöön sopivia muovimateriaaleja, joilla on tiukka ja virtaviivainen valintaprosessi. Lisäksi suunnittelutiimimme voi tarjota ammattimaista materiaalivalintaneuvontaa ja suunnitteluehdotuksia. Lataa suunnittelusi jo tänään ja saat välittömiä tarjouksia ja ilmaisen DfM-analyysin kilpailukykyiseen hintaan.
Julkaisun aika: 13.11.2023