テフロン/PTFE CNC 機械加工: 基本的な概要

テフロンまたは PTFE は、その耐薬品性、高温での安定性、および低い摩擦係数により、ほとんどのエンジニアリング プラスチックより際立っています。結果として、テフロンは次の用途に適した材料です。 CNC加工 産業用途でのフライス加工。

PTFE は CNC 加工で比較的簡単に加工できますが、高い精度を維持するのは難しい場合があります。この記事では、基本的なガイドを提供します。 テフロンCNC加工。テフロン部品の材料特性、利点、用途について説明し、テフロンを加工する際の考慮事項と利用可能な加工プロセスについて詳しく説明します。

テフロンの概要

テフロン/PTFEとは何ですか?

ポリテトラフルオロエチレン (PTFE の略称) は、商標名テフロンで一般に知られており、室温で白色固体の外観を持つ熱可塑性フルオロポリマーです。その化学組成は炭素とフッ素のみで構成されており、有機化学の中で最も強力な 2 つの元素間に強い結合が存在するため、疎水性で非反応性の材料となります。 PTFE は、アルカリや酸などのさまざまな化学薬品に対して耐性があります。融点は 327 °C で、優れた靭性、強度、低温での自己潤滑性を誇ります。 摩擦係数。自動車や医療などの業界は、これらの優れた特性から恩恵を受けています。

テフロンの性質

テフロン (PTFE) は、フッ素ポリマー熱可塑性樹脂としての性質に由来する優れた特性により、多くの産業で一般的に使用されています。 PTFE 機械加工部品を非常に有利にする特性には、次のようなものがあります。

• テフロンは、半結晶構造を有する熱可塑性プラスチックです。
• 優れた熱安定性と電気安定性を備えています。
• 耐水性と低引火性を備えています。
• PTFE は食品との接触に対して安全であり、腐食してはいけないため、調理器具やその他の食品関連用途に適しています。
• テフロンとカーボンまたはガラスを組み合わせると、その機械的特性を向上させることができます。
• PTFE は、摩耗、磨耗、疲労、紫外線、化学物質に対する高い耐性があるため、高温および過酷な環境で広く使用されています。
• PTFE は、低い摩擦係数で自己潤滑性を示します。
• テフロンは加工性に優れています。
• PTFE は、華氏 -100 度から 400 度の広い温度範囲で連続的に動作できます。

テフロンの一般的なグレード

添加剤が充填されていない PTFE は化学的に不活性で、他のテフロン タイプに比べて最高の物理的および電気的絶縁特性を備えています。メカニカルグレード PTFE は通常、再粉砕 PTFE で構成されており、高純度の材料を必要としない業界にとってコスト効率の高い代替品となります。また、純粋なテフロンと比較して優れた圧縮強度と耐摩耗性を備えています。

テフロン (PTFE) は、摩擦や摩耗に対する高い耐性などの機械的特性を向上させる添加剤として、さまざまなベースポリマーに頻繁に添加されます。さまざまな変性 PTFE 材料が利用可能であり、そのほとんどは高荷重を受けたときの変形率が大幅に低く、摩擦係数が低くなります。これらの改良グレードには独自の名前が付けられている場合がありますが、それらはすべて明確な特徴を持っています。プラスチック製造に使用される一般的なテフロン ポリマーは次のとおりです。

1. バージンまたは純粋な PTFE は、優れた耐薬品性、電気特性、および曲げ特性を誇ります。
2. 着色 PTFE により視認性が向上します。
3. 化学的に変性された PTFE は、滑らかな表面、改善された浸透抵抗、および低減されたクリープ特性を提供します。
4. ガラス充填 PTFE は、優れた耐薬品性と耐摩耗性、および高い圧縮強度が必要な用途に最適です。
5. PEEK 充填 PTFE は、その優れた圧縮強度で高く評価されています。

テフロンの加工に関する考慮事項

テフロン コンポーネントを設計する場合、従来の機械加工可能な熱可塑性プラスチックとは異なる挙動を示す PTFE の独特の特性を考慮することが重要です。それにもかかわらず、設計者と機械工が必要な予防策と注意を払っていれば、テフロンはさまざまな部品やコンポーネントにとって実行可能な選択肢となります。

テフロン部品では約 0.13mm の公差を達成することが可能です。ただし、事前に材料の応力を緩和しないと、より厳しい公差を作成するのは困難な場合があります。 PTFE を使用する際に考慮すべき重要な点を以下に示します。

1. 剛性が低い

PTFE は柔らかい熱可塑性プラスチックなので、機械加工が比較的簡単です。ただし、剛性が低いため、加工時に工具がびびりやすい材質です。これを解決するには、強化材を導入したり、よりグレードの高いテフロン素材を使用したりすることが考えられます。

2. 過大な応力による変形

機械加工プロセス中に過剰な応力がかかるとテフロン素材が変形する可能性を考慮することが重要です。さらに、複雑な機能や厳しい公差を排除して部品設計をカスタマイズすることは、材料の適合性に役立つ場合があります。

3. 部品形状

ディスク型や弓型のコンポーネントなど、バランスの悪いテフロン部品の製造は、材料の柔らかさと機械加工プロセスによる発熱が大きいため、推奨されません。

4. 公差要件

テフロンは膨張係数が高く、応力クリープが増加するため、テフロン加工時に厳しい公差を達成するのは困難です。ただし、クーラントを使用すると、最適な許容誤差を達成するのに役立ち、 表面仕上げ.

5. 切削工具

テフロンを CNC 加工する際に最適な表面仕上げと公差を実現するには、上面が研磨された超硬工具を使用し、スプレーミストや加圧空気などの水溶性クーラントと組み合わせて使用することをお勧めします。

6. 発熱

他の製造プロセスと同様に、CNC 加工では工具の移動により熱が発生するため、テフロン加工プロセス中に発生する熱を調整するために冷却システムを設置する必要があります。テフロンは熱に弱く、冷却装置がないと反りなどの不良が発生する可能性があります。

7. 表面仕上げ

テフロンは柔らかいため、バリ取りは加工の際に考慮すべき重要な要素です。細くてシャープな使い心地にもかかわらず、 切削工具、後処理を必要とする望ましくない跡が残るリスクがあります。

一般 表面仕上げ方法 のように ビーズブラスト テフロン部品の凹凸を取り除き、より滑らかな表面を得るために利用できます。さらに、バリ取りプロセス中に、機械加工されたテフロンを凍結して柔らかさを低下させる高度な技術があります。

テフロン/PTFEの加工に利用可能なプロセス

複数の加工工程 テフロン部品をカスタマイズするための方法があります。効率を高めるための一般的な方法を以下に紹介します。

手動加工

この加工プロセスではコンピューター制御が採用されていないため、精度が低くなります。ただし、これらのプロセスは、複雑な設計や厳しい公差を必要としない PTFE 部品の作成に適しています。ほとんどの場合、DIY プロジェクトではこのタイプの加工技術が好まれます。

CNC加工

カスタム PTFE 機械加工部品を作成するために最も広く使用されている方法は、CNC 機械加工です。このサブトラクティブ プロセスでは、コンピューター制御のツールを使用してテフロン素材の一部を除去し、目的のコンポーネントを製造します。 PTFE 加工で使用される技術には次のようなものがあります。

1. CNCフライス 機械は複数の軸に沿って回転および移動することができ、高精度でテフロン部品を作成します。この加工方法は、粗いエッジを持つテフロン部品の製造に最適です。
2. ワークを保持して回転させながら送り込みます。 CNC旋 機械を使用して、中空形状の PTFE コンポーネントが作成されます。
3. 多軸または 5軸加工 は、複雑にカスタマイズされた部品の作成を可能にするテフロン加工の高度な技術です。多軸・多工具構成を採用し、最終製品の精度を高めます。
4. CNC穴あけ ドリルを使用してテフロン部品に穴を開ける加工です。 CNC ドリルビットを使用する場合は、シャフトが適切な排気を可能にすることや、ドリフトを減らすためにドリルがワークピースに対して垂直であることを確認するなど、さまざまな要素を考慮する必要があります。

CNC 加工テフロン部品の利点

テフロン CNC 加工の利点は、PTFE の固有の材料特性に由来するものと、加工プロセス自体から生じるものに分けることができます。

より高い精度

CNC マシンは独立して動作するため、人間が操作する場合よりもエラーが少なくなります。また、不良率が低く、変更を加えなくても再現性が高くなります。 CNCプログラミング.

複雑

CNC 加工、特に多軸機能を備えた機械の能力により、複雑な部品を正確に作成できるため、精密テフロン加工の優れた方法となっています。

安定

PTFE は高温の非晶質状態では熱に弱く、溶融時の粘度が高く、溶融前に容易に分解します。さらに、250°C を超えると、テフロンから発生する有毒ガスが作業者や消費者に損害を与える可能性があります。その結果、次のような高温方法 3D プリンティングと射出成形 加工には適していません。

テフロンの代替品

実用的または予算上の理由から、特定のプロジェクトではテフロンの代わりに代替材料を使用することができます。

1. PCTFE、またはポリクロロトリフルオロエチレンは、PTFE に似たクロロフルオロポリマー熱可塑性プラスチックです。驚異的なレベルの耐水性を誇り、プラスチックの中で最も低い水蒸気透過率を実現します。
2. エクフェエチレンクロロトリフルオロエチレンの略で、半結晶性フルオロポリマーおよびエチレンとクロロトリフルオロエチレンのコポリマーです。 ECTFE はテフロンと比較して、耐薬品性と耐腐食性にわずかに優れています。
3. PFA、またはパーフルオロアルコキシは、PTFE と同様の特性を持つ別のタイプのフルオロポリマーです。剛性と耐摩耗性に劣るテフロンとしてはあまり使用されませんが、PFA は非粘着性が優れているため、付着防止用途には PFA がより適しています。

CNC 機械加工 PTFE 部品の応用分野

CNC 加工されたテフロンまたは PTFE 部品は、次のような有用な特性により、さまざまな業界で広く応用されています。 熱安定性 そして摩擦係数が低い。固体形状のテフロンは、CNC 加工によって効果的に加工できます。これにより、バルブなどの工業用コンポーネントの作成が可能になります。 歯車、ブッシング、およびフィッティング。

さまざまな業界が CNC 機械加工を利用して PTFE 部品を作成しています。それらの部分には次のようなものがあります。

テフロンの機械加工は、以下のような高性能のコンポーネントを製造するためにさまざまな業界で一般的に使用されています。

航空宇宙

航空宇宙製造業界は、強度や低摩擦などの機械的特性により、テフロン機械部品を使用することで恩恵を受けています。 CNC 加工により、さまざまなテフロン部品を高精度かつ柔軟に作成できます。

医学

高い化学的不活性性と柔軟性を備えたテフロン加工部品は、医療部品の製造に広く使用されています。生体適合性により、体内に埋め込んだ場合でも構造的および化学的安定性を維持できます。代表的な医療部品としては、バルブや針ケースがあります。

自動車

機械加工されたテフロン部品は、機械加工プロセスにおける精度と精密さにより、自動車産業で利用されています。ギアとバルブは、業界で使用される典型的な PTFE アプリケーションの一部です。

食品加工

テフロンは化学的に不活性であり、食品と悪反応を起こさないため、食品加工に理想的な素材です。テフロンは、食品機械を混合するためのコンポーネントの作成によく使用されます。

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