Một mô tả phổ biến về gia công CNC, hầu hết thời gian, liên quan đến việc làm việc với phôi kim loại. Tuy nhiên, gia công CNC không chỉ được áp dụng rộng rãi cho nhựa mà gia công CNC cho nhựa cũng là một trong những quy trình gia công phổ biến trong một số ngành công nghiệp.
Việc chấp nhận gia công nhựa như một quy trình sản xuất là do có nhiều loại vật liệu CNC nhựa có sẵn. Hơn nữa, với sự ra đời của điều khiển số bằng máy tính, quy trình trở nên chính xác hơn, nhanh hơn và phù hợp hơn để chế tạo các bộ phận có dung sai chặt chẽ. Bạn biết bao nhiêu về gia công nhựa CNC? Bài viết này thảo luận về các vật liệu tương thích với quy trình, các kỹ thuật có sẵn và những thứ khác có thể giúp ích cho dự án của bạn.
Nhựa cho gia công CNC
Nhiều loại nhựa gia công thích hợp để sản xuất các bộ phận và sản phẩm mà một số ngành công nghiệp sản xuất. Việc sử dụng chúng phụ thuộc vào tính chất của chúng, với một số loại nhựa gia công, chẳng hạn như nylon, có tính chất cơ học tuyệt vời cho phép chúng thay thế kim loại. Dưới đây là các loại nhựa phổ biến nhất để gia công nhựa tùy chỉnh:
ABS:
Acrylonitrile Butadiene Styrene, hay ABS, là vật liệu CNC nhẹ được biết đến với khả năng chống va đập, độ bền và khả năng gia công cao. Mặc dù có các đặc tính cơ học tốt, nhưng độ ổn định hóa học thấp của nó thể hiện rõ ở khả năng dễ bị ảnh hưởng bởi mỡ, cồn và các dung môi hóa học khác. Ngoài ra, độ ổn định nhiệt của ABS nguyên chất (tức là ABS không có chất phụ gia) thấp, vì polyme nhựa sẽ cháy ngay cả sau khi loại bỏ ngọn lửa.
Ưu điểm
Nó nhẹ nhưng không mất đi độ bền cơ học.
Nhựa polyme có khả năng gia công cao nên trở thành vật liệu tạo mẫu nhanh rất phổ biến.
ABS có điểm nóng chảy thấp phù hợp (điều này rất quan trọng đối với các quy trình tạo mẫu nhanh khác như in 3D và ép phun).
Nó có độ bền kéo cao.
ABS có độ bền cao, nghĩa là tuổi thọ dài hơn.
Giá cả phải chăng.
Nhược điểm
Nó giải phóng khói nhựa nóng khi gặp nhiệt.
Bạn cần thông gió thích hợp để ngăn ngừa sự tích tụ của các loại khí này.
Nó có điểm nóng chảy thấp, có thể gây biến dạng do nhiệt sinh ra từ máy CNC.
Ứng dụng
ABS là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật rất phổ biến được nhiều dịch vụ tạo mẫu nhanh sử dụng để sản xuất sản phẩm do tính chất tuyệt vời và giá cả phải chăng. Nó được ứng dụng trong ngành điện và ô tô để sản xuất các bộ phận như nắp bàn phím, vỏ điện tử và các thành phần bảng điều khiển ô tô.
Nylon
Nylon hoặc polyamide là một loại nhựa polyme ma sát thấp có khả năng chống va đập, hóa chất và mài mòn cao. Các đặc tính cơ học tuyệt vời của nó, chẳng hạn như độ bền (76mPa), độ bền và độ cứng (116R), làm cho nó rất phù hợp để gia công CNC và cải thiện hơn nữa ứng dụng của nó trong ngành sản xuất phụ tùng ô tô và y tế.
Ưu điểm
Tính chất cơ học tuyệt vời.
Nó có độ bền kéo cao.
Tiết kiệm chi phí.
Đây là một loại polymer nhẹ.
Nó có khả năng chịu nhiệt và chịu hóa chất.
Nhược điểm
Độ ổn định về kích thước thấp.
Nylon có thể dễ dàng hấp thụ độ ẩm.
Dễ bị ảnh hưởng bởi axit khoáng mạnh.
Ứng dụng
Nylon là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật hiệu suất cao, có thể ứng dụng trong việc tạo mẫu và sản xuất các bộ phận thực tế trong ngành y tế và ô tô. Linh kiện được sản xuất từ vật liệu CNC bao gồm ổ trục, vòng đệm và ống.
Acrylic
Acrylic hay PMMA (Poly Methyl Methacrylate) được ưa chuộng trong gia công CNC nhựa do các đặc tính quang học của nó. Nhựa polyme có độ trong mờ và chống trầy xước, do đó được ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi các đặc tính như vậy. Bên cạnh đó, nó có các đặc tính cơ học rất tốt, thể hiện rõ ở độ bền và khả năng chống va đập. Với giá thành rẻ, gia công CNC acrylic đã trở thành một lựa chọn thay thế cho các loại nhựa polyme như polycarbonate và thủy tinh.
Ưu điểm
Nó nhẹ.
Acrylic có khả năng chống hóa chất và tia UV cao.
Nó có khả năng gia công cao.
Acrylic có khả năng chống hóa chất cao.
Nhược điểm
Nó không có khả năng chống chịu nhiệt, va đập và mài mòn.
Nó có thể nứt khi chịu tải nặng.
Không có khả năng chống lại các chất hữu cơ có chứa clo/thơm.
Ứng dụng
Acrylic có thể ứng dụng để thay thế các vật liệu như polycarbonate và thủy tinh. Do đó, nó có thể ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô để làm ống đèn và nắp đèn báo rẽ của ô tô và trong các ngành công nghiệp khác để làm tấm pin mặt trời, mái che nhà kính, v.v.
POM
POM hoặc Delrin (tên thương mại) là vật liệu nhựa CNC có khả năng gia công cao được nhiều dịch vụ gia công CNC lựa chọn vì độ bền cao và khả năng chống nhiệt, hóa chất và mài mòn. Delrin có nhiều loại, nhưng hầu hết các ngành công nghiệp đều dựa vào Delrin 150 và 570 vì chúng có kích thước ổn định.
Ưu điểm
Chúng là loại vật liệu nhựa dễ gia công nhất trong tất cả các loại vật liệu nhựa CNC.
Chúng có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời.
Chúng có độ ổn định kích thước cao.
Nó có độ bền và độ chịu kéo cao, đảm bảo tuổi thọ lâu dài.
Nhược điểm
Nó có khả năng chống lại axit kém.
Ứng dụng
POM được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụ, trong ngành ô tô, nó được sử dụng để sản xuất các thành phần dây an toàn. Ngành thiết bị y tế sử dụng nó để sản xuất bút insulin, trong khi ngành hàng tiêu dùng sử dụng POM để chế tạo thuốc lá điện tử và đồng hồ đo nước.
HDPE
Nhựa polyethylene mật độ cao là một loại nhựa nhiệt dẻo có khả năng chống chịu ứng suất và hóa chất ăn mòn cao. Nó có các đặc tính cơ học tuyệt vời như độ bền kéo (4000PSI) và độ cứng (R65) so với loại tương đương, LDPE thay thế nó trong các ứng dụng có yêu cầu như vậy.
Ưu điểm
Đây là loại nhựa dẻo có thể gia công được.
Nó có khả năng chống chịu tốt với áp lực và hóa chất.
Nó có tính chất cơ học tuyệt vời.
ABS có độ bền cao, nghĩa là tuổi thọ dài hơn.
Nhược điểm
Khả năng chống tia UV kém.
Ứng dụng
HDPE Nó có nhiều ứng dụng, bao gồm tạo mẫu, tạo bánh răng, ổ trục, đóng gói, cách điện và thiết bị y tế. Nó lý tưởng cho việc tạo mẫu vì nó có thể được gia công nhanh chóng và dễ dàng, và chi phí thấp của nó làm cho nó trở nên tuyệt vời để tạo ra nhiều lần lặp lại. Bên cạnh đó, nó là một vật liệu tốt cho bánh răng do hệ số ma sát thấp và khả năng chống mài mòn cao, và cho ổ trục, vì nó tự bôi trơn và chống hóa chất.
Nhựa LDPE
LDPE là một loại nhựa polymer dẻo dai, bền chắc, có khả năng chống hóa chất tốt và chịu nhiệt độ thấp. Nó được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất linh kiện y tế để chế tạo chân tay giả và chỉnh hình.
Ưu điểm
Nó cứng và dẻo.
Nó có khả năng chống ăn mòn cao.
Có thể dễ dàng bịt kín bằng các kỹ thuật nhiệt như hàn.
Nhược điểm
Không phù hợp với những bộ phận cần chịu nhiệt độ cao.
Nó có độ cứng và độ bền kết cấu thấp.
Ứng dụng
LDPE thường được sử dụng để sản xuất bánh răng tùy chỉnh và các thành phần cơ khí, các thành phần điện như chất cách điện và vỏ cho các thiết bị điện tử và các bộ phận có vẻ ngoài bóng hoặc sáng bóng. Hơn nữa, hệ số ma sát thấp, khả năng cách điện cao và độ bền khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng hiệu suất cao.
Polycarbonat
PC là một loại nhựa polymer cứng nhưng nhẹ có đặc tính cách nhiệt và cách điện. Giống như acrylic, nó có thể thay thế thủy tinh do có độ trong suốt tự nhiên.
Ưu điểm
Nó hiệu quả hơn hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật.
Nó có tính trong suốt tự nhiên và có thể truyền ánh sáng.
Nó bám màu rất tốt.
Nó có độ bền và độ chịu kéo cao.
PC có khả năng chống lại axit loãng, dầu và mỡ.
Nhược điểm
Nó bị phân hủy sau thời gian dài tiếp xúc với nước ở nhiệt độ trên 60°C.
Dễ bị mài mòn bởi hydrocarbon.
Nó sẽ chuyển sang màu vàng theo thời gian nếu tiếp xúc lâu với tia UV.
Ứng dụng
Dựa trên tính chất nhẹ của nó, polycarbonate có thể thay thế vật liệu thủy tinh. Do đó, nó được sử dụng để làm kính bảo hộ và đĩa CD/DVD. Ngoài ra, nó còn thích hợp để làm dụng cụ phẫu thuật và cầu dao điện.
Phương pháp gia công CNC nhựa
Gia công chi tiết nhựa CNC liên quan đến việc sử dụng máy điều khiển bằng máy tính để loại bỏ một phần polyme nhựa để tạo thành sản phẩm mong muốn. Quy trình sản xuất trừ có thể tạo ra vô số chi tiết với độ dung sai chặt chẽ, tính đồng nhất và độ chính xác bằng các phương pháp sau.
Tiện CNC
Tiện CNC là một kỹ thuật gia công liên quan đến việc giữ phôi trên máy tiện và xoay nó ngược lại với dụng cụ cắt bằng cách quay hoặc quay. Ngoài ra còn có một số loại tiện CNC, bao gồm:
Tiện CNC thẳng hoặc trụ thích hợp cho các vết cắt lớn.
Tiện côn CNC thích hợp để tạo ra các chi tiết có hình dạng giống hình nón.
Có một số hướng dẫn bạn có thể sử dụng khi tiện nhựa bằng máy CNC, bao gồm:
Đảm bảo các cạnh cắt có góc nghiêng âm để giảm thiểu ma sát.
Các cạnh cắt phải có góc thoát lớn.
Đánh bóng bề mặt phôi để có bề mặt hoàn thiện tốt hơn và giảm sự tích tụ vật liệu.
Giảm tốc độ nạp liệu để cải thiện độ chính xác của các đường cắt cuối cùng (sử dụng tốc độ nạp liệu là 0,015 IPR cho các đường cắt thô và 0,005 IPR cho các đường cắt chính xác).
Điều chỉnh góc khe hở, góc bên và góc nghiêng cho phù hợp với vật liệu nhựa.
Phay CNC
Phay CNC liên quan đến việc sử dụng dao phay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi để có được chi tiết cần thiết. Có nhiều loại máy phay CNC khác nhau được chia thành máy phay 3 trục và máy phay nhiều trục.
Một mặt, máy phay CNC 3 trục có thể di chuyển theo ba trục tuyến tính (trái sang phải, tới lui, lên xuống). Do đó, nó rất phù hợp để tạo ra các bộ phận có thiết kế đơn giản. Mặt khác, máy phay nhiều trục có thể di chuyển theo nhiều hơn ba trục. Do đó, nó phù hợp để gia công CNC các bộ phận nhựa có hình dạng phức tạp.
Có một số hướng dẫn bạn có thể sử dụng khi phay nhựa bằng máy CNC, bao gồm:
Gia công nhựa nhiệt dẻo gia cố bằng cacbon hoặc thủy tinh bằng dụng cụ gia công cacbon.
Tăng tốc độ trục chính bằng cách sử dụng kẹp.
Giảm sự tập trung ứng suất bằng cách tạo các góc bên trong bo tròn.
Làm mát trực tiếp trên bộ định tuyến để phân tán nhiệt.
Chọn tốc độ quay.
Loại bỏ ba via của các bộ phận nhựa sau khi phay để cải thiện bề mặt hoàn thiện.
Khoan CNC
Khoan CNC bằng nhựa liên quan đến việc tạo một lỗ trên phôi nhựa bằng cách sử dụng một mũi khoan gắn với một mũi khoan. Kích thước và hình dạng của mũi khoan quyết định kích thước của lỗ. Hơn nữa, nó cũng đóng vai trò trong việc loại bỏ phoi. Các loại máy khoan bạn có thể sử dụng bao gồm máy khoan bàn, máy khoan đứng và máy khoan hướng tâm.
Có một số hướng dẫn bạn có thể sử dụng khi khoan nhựa bằng CNC, bao gồm:
Đảm bảo sử dụng mũi khoan CNC sắc bén để tránh gây áp lực lên phôi nhựa.
Sử dụng mũi khoan phù hợp. Ví dụ, mũi khoan 90 đến 118° với góc mép 9 đến 15° phù hợp với hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo (đối với acrylic, sử dụng góc nghiêng 0°).
Đảm bảo loại bỏ phoi dễ dàng bằng cách chọn mũi khoan phù hợp.
Sử dụng hệ thống làm mát để giảm bớt lượng phát sinh trong quá trình gia công.
Để tháo mũi khoan CNC mà không làm hỏng, hãy đảm bảo độ sâu khoan nhỏ hơn ba hoặc bốn lần đường kính mũi khoan. Ngoài ra, hãy giảm tốc độ cấp liệu khi mũi khoan gần ra khỏi vật liệu.
Các giải pháp thay thế cho gia công nhựa
Ngoài gia công chi tiết nhựa CNC, các quy trình tạo mẫu nhanh khác có thể đóng vai trò thay thế. Các quy trình phổ biến bao gồm:
Ép phun
Đây là quy trình sản xuất hàng loạt phổ biến để làm việc với các phôi nhựa. Ép phun liên quan đến việc tạo khuôn từ nhôm hoặc thép tùy thuộc vào các yếu tố như độ bền. Sau đó, nhựa nóng chảy được phun vào khoang khuôn, làm nguội và tạo thành hình dạng mong muốn.
Ép phun nhựa phù hợp cho cả việc tạo mẫu và sản xuất các bộ phận thực tế. Bên cạnh đó, đây là phương pháp tiết kiệm chi phí phù hợp cho các bộ phận có thiết kế phức tạp và đơn giản. Hơn nữa, các bộ phận ép phun hầu như không cần thêm công việc hoặc xử lý bề mặt.
In 3D
In 3D là phương pháp tạo mẫu phổ biến nhất được sử dụng trong các doanh nghiệp quy mô nhỏ. Quy trình sản xuất bồi đắp là một công cụ tạo mẫu nhanh bao gồm các công nghệ như Stereolithography (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) và Selective Laser Sintering (SLS) được sử dụng để làm việc trên các loại nhựa nhiệt dẻo như nylon, PLA, ABS và ULTEM.
Mỗi công nghệ đều liên quan đến việc tạo mô hình kỹ thuật số 3D và xây dựng các bộ phận mong muốn theo từng lớp. Điều này giống như gia công CNC nhựa, mặc dù nó gây ra ít lãng phí vật liệu hơn, không giống như sau. Hơn nữa, nó loại bỏ nhu cầu về dụng cụ và phù hợp hơn để tạo ra các bộ phận có thiết kế phức tạp.
Đúc chân không
Đúc chân không hoặc đúc polyurethane/urethane liên quan đến khuôn silicon và nhựa để tạo bản sao của mẫu chính. Quy trình tạo mẫu nhanh phù hợp để tạo ra nhựa chất lượng cao. Hơn nữa, các bản sao có thể áp dụng để hình dung ý tưởng hoặc khắc phục lỗi thiết kế.
Ứng dụng công nghiệp của gia công CNC nhựa
Gia công CNC nhựa được ứng dụng rộng rãi do những lợi ích như độ chính xác, độ chính xác và dung sai chặt chẽ. Các ứng dụng công nghiệp phổ biến của quy trình này bao gồm:
Ngành Y tế
Gia công nhựa CNC hiện đang được áp dụng trong sản xuất các bộ phận gia công y tế như chân tay giả và tim nhân tạo. Độ chính xác và khả năng lặp lại cao của nó cho phép nó đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt mà ngành công nghiệp yêu cầu. Hơn nữa, có vô số tùy chọn vật liệu và nó tạo ra các hình dạng phức tạp.
Linh kiện ô tô
Cả nhà thiết kế và kỹ sư ô tô đều sử dụng gia công CNC bằng nhựa để tạo ra các thành phần và nguyên mẫu ô tô theo thời gian thực. Nhựa được ứng dụng rộng rãi trong ngành để tạo ra các bộ phận nhựa CNC tùy chỉnh như bảng điều khiển do trọng lượng nhẹ, giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Hơn nữa, nhựa có khả năng chống ăn mòn và mài mòn, đây là những vấn đề mà hầu hết các thành phần ô tô đều gặp phải. Bên cạnh đó, nhựa có thể dễ dàng đúc thành các hình dạng phức tạp.
Linh kiện hàng không vũ trụ
Sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ đòi hỏi phương pháp sản xuất có độ chính xác cao và dung sai chặt chẽ. Do đó, ngành công nghiệp lựa chọn gia công CNC trong thiết kế, thử nghiệm và chế tạo các linh kiện gia công hàng không vũ trụ khác nhau. Vật liệu nhựa được áp dụng do phù hợp với hình dạng phức tạp, độ bền, trọng lượng nhẹ và hóa chất cao, cũng như khả năng chịu nhiệt.
Ngành công nghiệp điện tử
Ngành công nghiệp điện tử cũng ưa chuộng gia công nhựa CNC do độ chính xác và khả năng lặp lại cao. Hiện nay, quy trình này được sử dụng để sản xuất các bộ phận điện tử bằng nhựa gia công CNC như vỏ dây, bàn phím thiết bị và màn hình LCD.
Khi nào nên chọn gia công CNC nhựa
Việc lựa chọn giữa nhiều quy trình sản xuất nhựa được thảo luận ở trên có thể là một thách thức. Do đó, dưới đây là một số cân nhắc có thể giúp bạn quyết định xem gia công CNC nhựa có phải là quy trình tốt hơn cho dự án của bạn hay không:
Nếu thiết kế nguyên mẫu nhựa với dung sai chặt chẽ
Gia công nhựa CNC là phương pháp tốt hơn để chế tạo các bộ phận có thiết kế yêu cầu dung sai chặt chẽ. Một máy phay CNC thông thường có thể đạt được dung sai chặt chẽ khoảng 4 μm.
Nếu Nguyên mẫu Nhựa Yêu cầu Bề mặt Hoàn thiện Chất lượng
Máy CNC cung cấp bề mặt hoàn thiện chất lượng cao, phù hợp nếu dự án của bạn không cần quy trình hoàn thiện bề mặt bổ sung. Điều này không giống như in 3D, để lại dấu vết lớp trong quá trình in.
Nếu Nguyên mẫu Nhựa Yêu cầu Vật liệu Đặc biệt
Gia công CNC nhựa có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận từ nhiều loại vật liệu nhựa, bao gồm cả những loại có đặc tính đặc biệt như khả năng chịu nhiệt độ cao, độ bền cao hoặc khả năng chống hóa chất cao. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng để tạo ra các nguyên mẫu có yêu cầu chuyên biệt.
Nếu sản phẩm của bạn đang trong giai đoạn thử nghiệm
Gia công CNC dựa trên các mô hình 3D, dễ thay đổi. Vì giai đoạn thử nghiệm đòi hỏi phải sửa đổi liên tục nên gia công CNC cho phép các nhà thiết kế và nhà sản xuất tạo ra các nguyên mẫu nhựa chức năng để thử nghiệm và khắc phục lỗi thiết kế.
· Nếu bạn cần một lựa chọn tiết kiệm
Giống như các phương pháp sản xuất khác, gia công CNC nhựa phù hợp để sản xuất các bộ phận với chi phí hiệu quả. Nhựa ít tốn kém hơn kim loại và các vật liệu khác, chẳng hạn như vật liệu composite. Hơn nữa, điều khiển số bằng máy tính chính xác hơn và quy trình này phù hợp với thiết kế phức tạp.
Phần kết luận
Gia công nhựa CNC là một quy trình được chấp nhận rộng rãi trong công nghiệp do độ chính xác, tốc độ và khả năng phù hợp để chế tạo các bộ phận có dung sai chặt chẽ. Bài viết này nói về các vật liệu gia công CNC khác nhau tương thích với quy trình, các kỹ thuật có sẵn và những thứ khác có thể giúp ích cho dự án của bạn.
Việc lựa chọn đúng kỹ thuật gia công có thể rất khó khăn, đòi hỏi bạn phải thuê ngoài cho một nhà cung cấp dịch vụ CNC nhựa. Tại GuanSheng, chúng tôi cung cấp dịch vụ gia công CNC nhựa tùy chỉnh và có thể giúp bạn tạo ra các bộ phận khác nhau để tạo mẫu hoặc sử dụng theo thời gian thực dựa trên yêu cầu của bạn.
Chúng tôi có một số vật liệu nhựa phù hợp cho gia công CNC với quy trình lựa chọn chặt chẽ và hợp lý. Hơn nữa, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi có thể cung cấp lời khuyên lựa chọn vật liệu chuyên nghiệp và đề xuất thiết kế. Tải thiết kế của bạn lên ngay hôm nay và nhận báo giá ngay lập tức cùng phân tích DfM miễn phí với mức giá cạnh tranh.
Thời gian đăng: 13-11-2023