CNCプラスチック加工とは？
CNC プラスチック加工に関する私たちの深い知識を理解するには、「CNC」が何を意味するのかを理解する必要があります。 「CNC」とは「コンピューター数値制御」を指し、事前にプログラムされたコンピューター ソフトウェアが工具や機械に指示を与えて製品を製造する機械加工の一種です。 CNC 加工は非常に効率的であるため、さまざまな操作や手順で使用されています。 CNC マシンは、グラインダー、旋盤、ミルなど、複数のメカニズムを管理できます。
CNC プラスチック加工のもう 1 つの利点は、3 次元の切削を必要とするジョブを 1 つのプロンプト セットだけで実行できることです。多くの創造的な可能性を提供します。このため、より複雑なコンポーネントでの使用に適しています。手動での加工には、レバーやボタンなどのコントロールを使用して機械を操作するオペレータの存在が必要です。 CNC によるプラスチック加工により、以前は必要だった追加の作業者が不要になります。この最先端のアプローチでは、一連の責任を正常かつ自動的に実行するために、マシンに正確な指示を与える必要があります。
CNC 加工によるプラスチック プロトタイプの作成
機械工が試作品の製造に CNC 機械加工を採用し始めるまで、金属は伝統的に作業用の頼りになる材料でした。しかし、これはその後変更されました。これは、射出成形が過去のプラスチック加工の主要な方法であったためです。
射出成形用の金型を作成するには、かなりの金額を支払う必要があります。金型の製作中、機械工も細心の注意を払う必要があります。手順全体でミスが発生すると、追加費用が発生する可能性があり、プロジェクトの総コストが増加する可能性さえあるためです.同様に、以下は手順の説明とプラスチック CNC プロトタイピングに関するいくつかの役立つアドバイスです。
ツールの選択
プラスチックと金属にはそれぞれ特徴がありますが、それぞれの作業に必要なツールの種類は同じです。ただし、これら 2 種類の素材の違いは、カットの激しさだけです。以下は、プラスチック CNC プロトタイプの作成に使用できるプラスチック加工ツールの例です。
エンドミル
それらは、最もよく知られているフライス カッターのタイプの 1 つです。材料を軸方向に切断でき、その機能はドリルに比較的匹敵します。 CNC 工作機械には、いくつかの異なるスタイルがあります。それらは、所有するフルートの数と異なる鼻によって区別されます。コレクションに8本以上のフルートを持っている人もいます。フラットノーズ、ボールノーズ、ブルノーズなど、さまざまなタイプのノーズがあります。
ボールカッター
ボール カッターは、垂直な側面にコーナー R を作成する半球状の切削チップで簡単に認識できます。これらのヒントは、カッターの名前の由来です。
ホローミルズ
このミルは逆さまのような形をしており、パイプの形をしています。中空ミルはミルの内側に刃先があるため、機械工はこれらのツールを使用して、合計点や形状半径などの複雑な形状を製造できます。
機械のセットアップ
プラスチック プロトタイプを加工する場合、ツールを適切に設定することは、ツールを選択することと同じくらい重要です。プラスチックは比較的柔らかいままで、プラスチックの表面に跡が残りにくくなっています。プラスチック加工に使用するツールを構成する場合、生産全体でこのようなミスやその他のミスを防ぐために、次の点に注意する必要があります。
- 機械加工の前に、材料と切削工具の間に柔らかいパッドを置きます。機械のクランプ力と材料の切断痕を軽減します。
- 機械工は、ドリルと治具の間の距離を監視する必要があります。加工中、穴あけスポットは常にワークピースを引き上げます。ドリルが固定具から離れている場合、材料は除去されます。曲がりや切れの原因となります。
- 最後に、機械工は切削工具をクーラントで冷却して、プラスチックの溶融を回避する必要があります。
表面仕上げ
プラスチックは限られた数の表面処理でしか利用できませんが、金属は幅広いオプションを利用できます。ただし、機械加工が正確に行われる場合、表面仕上げは必要ない場合があります。以下は、典型的な CNC プラスチック仕上げの例です。
- ビードブラストに圧縮空気および研磨物質を利用することは、プラスチック材料の表面を研磨材料でブラストすることを含む。
- 塗装工程では、プラスチック部品の表面に塗料を吹き付けます。プラスチック部品の全体的な視覚的魅力の向上に貢献します。さらに、プラスチックの表面を保護する役割も果たします。
プラスチック CNC 加工の重要な指示
エンジニアは、高品質のプラスチック CNC 加工コンポーネントを製造するために使用する CNC 加工技術に応じて、さまざまなガイドラインに従う必要があります。次の段落では、それぞれをさらに詳しく調べます。
プラスチックCNC旋削
CNC 旋削では、プラスチック部品が旋盤で所定の位置に保持されます。ワークピースは、回転または旋削動作で切削工具に対して回転します。 CNC 旋削加工にはさまざまな形態があり、それぞれの形態には独自の目標と成果があります。たとえば、ストレートまたは円筒形の CNC ターニングは、大規模なカットを行うのに特に適しています。対照的に、テーパーCNC旋削は、特徴的な円錐のような外観を生み出します。
以下は、CNC 旋盤を使用してプラスチック コンポーネントを作成するためのガイドラインです。
- こすりの量を減らすには、刃先のバックレーキが負になるようにしてください。
- 切れ刃にかなりの逃げ角を実装します。
- 上面は研磨されているため、材料の蓄積を最小限に抑え、優れた表面仕上げまたは品質を生み出します。
- デリケートな C-2 グレードの超硬インサートを使用。
荒削りを行う際は、毎分 0.015 インチ (IPR) の送り速度を使用することをお勧めします。より正確な最終切削を行うには、1 回転あたり 0.005 インチ (IPR) の送り速度を使用することをお勧めします。さらに、製品チームは、CNC 旋削で使用される材料に基づいて逃げ角、すくい角、および側面角度が変化することに注意する必要があります。
プラスチックCNCフライス加工
CNC フライス加工の技術は、コンピューター制御によるフライス加工の一種で、円筒形の回転工具であるフライスカッターを使用して固体基板から材料を除去し、完成したコンポーネントを露出させます。コンピュータによって制御されるフライス盤は、主に 3 つの軸を持つものと複数の軸を持つものの 2 つのグループに分けることができます。 3 軸のフライス盤は、切削工具またはワークピースを 3 つの直線方向 (左から右、前後、上下) に移動できるため、それほど複雑でない要素の設計を作成するのに理想的です。 4 軸以上のフライス盤と多軸フライス盤は、複雑な形状のプラスチック コンポーネントを作成するための最も効果的なツールです。
以下は、CNC フライス加工によるプラスチック コンポーネントの作成に関する特定のガイドラインです。
- ガラス繊維または炭素繊維で強化された熱可塑性プラスチックを加工する場合、炭素製の工具 (カーボン工具) を使用すると便利です。
- クランプを使用することで、さらに信じられないほどのスピンドル速度を達成できます。
- エンドミルを使用して内側の角やポケットを丸くすると、応力集中を緩和できます。
プラスチックCNC穴あけ
CNC 穴あけには、ドリル ビットをプラスチック ブロックに挿入して穴を作成する作業が含まれます。ブロックの上に降ろされた後、スピンドル保持ブロックと CNC ドリルが適切なサイズの穴を開け始めます。 CNCボール盤は、ラジアルCNCドリルプレス、アップライトCNCドリルプレス、ベンチCNCドリルプレスなど、さまざまなドリルプレスと互換性があります。
プラスチック部品を作る際に使用するCNCドリルの切れ味を保つことは欠かせません。磨耗したドリルや不適切な形状のドリルは、要素に過度のストレスを与え、ツーリングの問題やパフォーマンスの問題につながる可能性があります。ほとんどの熱可塑性樹脂では、リップ角度が 9 ～ 15 度のドリル ビットを使用することをお勧めします。アクリルに穴を開けるときは、0度のレーキを使用するのが最適です.
CNC ドリルからの切りくず排出は非常に重要です。不適切な切りくず排出は、摩擦や熱の蓄積につながる可能性があるためです。ほとんどの CNC 機械加工技術よりも多くの熱を発生させる CNC 穴あけによって発生する熱量を減らすことは、応力と損傷の影響を制限するために不可欠です。コンポーネントに損傷を与えずに CNC ドリルを安全に取り外そうとする場合、ドリルの深さがドリルの直径の 3 ～ 4 倍を超えないようにする必要があります。ドリルが材料からほとんど離れたときに、送り速度を遅くするのに役立ちます。
CNC プラスチックの選択ガイド
このセクションでは、プロジェクトの要件を CNC プラスチック加工に適した材料と一致させる方法について説明します。では、どうぞ。
ABSプラスチックCNC加工
説明
ABSとして知られるプラスチックの略語は、「アクリロニトリルブタジエンスチレン」の略です。優れた衝撃強度、靭性、および電流に対する耐性を安価なコストで提供します。さらに、好みに応じて、塗装、接着、または溶接が簡単であるため、仕上げが簡単です。機械加工すると、ABS はつや消しの表面になります。ただし、加工の仕方によっては比較的キラキラした仕上がりになる場合があります。 ABS CNC 機械加工プロセスの切断または彫刻段階には、CNC フライス盤が必要です。
強みと弱み
ABS は、幅広い機能を備えたプロトタイプ、成形前のプロトタイプ、衝撃にさらされて堅牢性が必要なコンポーネント、およびコストを低く抑えることが望ましい場合に最適な材料です。一方、ABS は耐摩耗性や耐薬品性が低く、アセトンに触れると溶けてしまいます。それに加えて、それは非常に頑丈なプラスチックではありません.
アプリケーション
ABS の最も一般的な用途には、射出成形前のプロトタイプの作成、電気部品の筐体、家電製品、さらには有名なレゴ ブロックの作成が含まれます。
ナイロンCNC加工
説明
ナイロン 6/6 は、丈夫で長持ちする用途の広い素材です。幅広い用途でご利用いただけます。耐熱性、耐薬品性に優れ、形状を保持するのに必要な剛性と、負荷がかかった場合でも変形しにくい強度を備えています。ガラス入りナイロンも標準的なオプションで、CNC マシン ショップが扱う優れた素材です。
強みと弱み
ナイロンは電気絶縁性、耐薬品性、耐摩耗性に優れ、広い温度範囲で高い強度と剛性を維持します。ナイロン 6/6 は、堅牢で耐久性に優れた低コストのコンポーネントが必要な場合に最適な素材オプションです。ガラス繊維入りナイロンの寸法は、その剛性、強度、硬さ、靭性にもかかわらず一定のままです。ただし、ナイロン 6/6 は水を吸収する可能性があるため、素材が膨張し、寸法の精度が低下します。材料に固有の内部応力の結果として、機械加工中にかなりの程度の非対称材料除去があると、変形することもあります。
アプリケーション
ナイロンの最も典型的な用途は、医療用ハードウェア、回路基板の取り付け用ハードウェア、電気絶縁、自動車のエンジン ルームのコンポーネント、および航空コンポーネントです。コスト効率の高い材料であるため、金属の代わりに使用されます。
アクリルCNC加工
説明
アクリルの化学組成は、PMMA (ポリ メチル メタクリレート) プラスチックとして特徴付けられます。アクリルは、プレキシガラスまたはルーサイトの商標でも知られています。傷がつきにくく、衝撃に強く、丈夫で、アクリルセメントで簡単に固定できます。
強みと弱み
光透過性または半透明性が必要な用途に最適で、耐久性は劣りますが費用対効果の高いポリカーボネートの代替品となります。引っかき傷に強いため、多少の研磨が必要な場所に最適です。
一方、アクリルは脆いプラスチックで、伸びるよりも割れたり粉々になったりする可能性が高くなります。アクリル コンポーネントを使用する場合は、壁が薄いほどもろくなる傾向があるため、壁の厚さに注意してください。加工面は透明性を失い、加工時につや消しで不透明に見えます。したがって、アクリル製のコンポーネントの透明性を維持するために、元の厚さを維持する必要があるかどうかを確認するのが理想的です。機械加工された表面の研磨は、表面を透明にする必要がある場合に行うことができる追加の後処理ステップです。
アプリケーション
機械加工された状態では、アクリルは透明です。ガラスの軽量な代替品として、またはライトパイプの構築に最もよく使用されます。自動車ライト システム、ライト チューブ、タンク、パネル、および光学工学用部品のコンポーネントは、さらに広範囲に使用されているいくつかの例です。
HDPE CNC加工
説明
高密度ポリエチレン (HDPE) は、結晶構造を持ち、自然に不透明な外観で、ワックスのような仕上がりになっています。ただし、黒染め仕上げも可能です。
強みと弱み
耐薬品性と電気絶縁性に優れているだけでなく、表面は非常に滑りやすいです。また、低温での耐衝撃性に優れ、摩擦係数が低いです。その安価さと耐久性により、CNC 機械加工されたプラスチック部品に最適です。しかし、HDPE の最も重大な欠点は、特に張力や曲げにさらされた場合に強度が低いことです。したがって、応力下で割れやすいです。
アプリケーション
HDPE は、燃料タンク、プラスチック容器、パイプなどの流体用途によく使用されます。耐薬品性と滑りやすさにより、重量に敏感な用途や電気的に敏感な用途に最適です。また、プラグやシールの作成にも最適です。
ポリカーボネートCNC加工
説明
PCとしても知られるポリカーボネートは、最も長持ちする種類のプラスチックです。 PC は透明な熱可塑性材料のままです。それに加えて、CNC で最も頻繁に機械加工されるプラスチックの 1 つであり、世界中で最も頻繁にリサイクルされるプラスチックの 1 つでもあります。自然の状態では澄んだ乳白色ですが、市場では黒色で購入されることがあります。光沢は、黒と乳白色の両方の固有の品質です。
強みと弱み
ポリカーボネートは、非常に高い剛性だけでなく、衝撃に対する耐性も非常に優れています。広い温度範囲で機能を維持します。非常に強靭で堅牢なプラスチックを必要とするアプリケーション、およびポリカーボネートの光学的透明度を必要とするアプリケーションは、この材料を使用するための最も重要な候補です。ポリカーボネートはガラスの 250 倍の耐衝撃性があり、アクリルよりも弾力性があるため、ガラスの代わりにポリカーボネートを使用するのが一般的です。
未変性のポリカーボネートは耐摩耗性が低く、傷がつきやすいです。材料の耐摩耗性または光学的透明度を高めるために、さらに後処理ステップ (蒸気研磨およびアンチスクラッチ コーティング) を適用することができます。 2 インチを超える厚さのセクションでは簡単にアクセスできないため、ポリカーボネートで製造されるパーツのサイズは制限されます。
アプリケーション
その耐久性と純度から、ポリカーボネートはさまざまな製品に使用されています: 光ディスク、ライトパイプ、保護メガネ、CD と DVD、携帯電話、さらには不透過ガラスです。
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