Comment Fonctionne l'Usinage du Plastique : Guide Complet

L'un des principaux attributs des matériaux plastiques est leur capacité à être moulés en un composant fini sans besoin de travail ultérieur. Des formes compliquées, des trous et des caractéristiques de sous-coupe peuvent être moulés dans le composant en utilisant des techniques d'outillage et de moulage. Cependant, tout cela a un coût d'outillage.

Les outils de moulage et l'équipement de formage utilisés dans les divers processus de moulage plastique sont invariablement des créations uniques faites à la main. Ils peuvent souvent prendre des semaines et des mois à fabriquer avec un coût résultant élevé. Lorsqu'un composant plastique est spécifié et que les quantités à utiliser ne sont pas grandes, l'usinage du composant devient plus économique. Tous les matériaux plastiques ne peuvent pas être usinés. Plus un plastique est rigide, plus il est facile à usiner. Les plastiques plus flexibles et plus tendres ne conviennent pas à l'usinage. Voici un aperçu de la façon dont fonctionne le processus d'usinage du plastique.

Points Principaux

Les outils de coupe utilisés dans l'usinage de tous les matériaux reposent sur la rigidité du composant à couper. Dans le cas de la coupe des métaux, la rigidité naturelle des matériaux est bonne. Par conséquent, le composant résiste à la distorsion lorsque le cutter (scie, foret ou fraise) coupe le métal. Dans le cas des plastiques, l'usinage se prête mieux aux matériaux rigides, tels que les plastiques thermodurcissables renforcés de fibres, les nylons renforcés de verre, l'acrylique ou le PEEK qui ont une bonne rigidité relative. Les plastiques moins rigides ont tendance à se déformer et à se courber lorsque le cutter tente de couper le composant, rendant l'obtention de tolérances dimensionnelles fines difficile.

Considérations dans le Processus d'Usinage Plastique

En raison de la nature plus tendre des matériaux plastiques, les gabarits et dispositifs de maintien doivent être conçus avec des mors qui protègent le plastique en cours d'usinage, cela peut être avec d'autres matériaux plastiques formés à la forme du bloc en cours d'usinage. De plus, les gabarits doivent être robustes afin de supporter le matériau en cours de coupe.

Les matériaux plastiques thermoplastiques en cours d'usinage peuvent être refroidis avec un jet d'air fournissant le copeau résultant est continu et non sous forme d'éclats. Les plastiques thermodurcissables peuvent être refroidis en utilisant un liquide de refroidissement, mais il faut prendre soin en termes de plastiques sujets au gonflement dans l'eau pour s'assurer que les dimensions usinées ne changent pas.

La chaleur générée dans le processus peut causer une dilatation thermique – cet effet doit être pris en compte car les dimensions peuvent changer au refroidissement.

Processus d'Usinage Plastique

• Usinage CNC – Si le composant à couper a une forme complexe, son profil peut être programmé dans un ordinateur. Un centre d'usinage CNC peut être utilisé pour fabriquer des nombres dupliqués de composants. Des coupeurs interchangeables multiples généralement utilisés sur les machines CNC permettent d'usiner des composants complexes et variés.
• Tournage – Si la forme à obtenir est ronde, alors une simple opération de tournage peut être utilisée. Un équipement supplémentaire spécialisé attaché au tour peut étendre les capacités de l'opération du tour.
• Fraisage – Cette méthode d'usinage peut varier du fraisage simple au fraisage de profil et CNC. Encore une fois, comme pour le travail au tour, soit des ajouts à la fraiseuse, soit l'utilisation d'une fraiseuse plus complexe peuvent étendre la capacité de la fraiseuse à faire des formes plus complexes.
• Sciage – Invariablement, cette méthode d'usinage est uniquement pour le tronçonnage de sections de matériau plastique à partir de barres pour un usinage ultérieur par d'autres opérations.
• Découpe à l'emporte-pièce – Dans certains cas, l'utilisation de la découpe à l'emporte-pièce de matériau plastique peut produire un composant simple. Le processus est limité au matériau en feuille. Un emporte-pièce mâle et femelle sont utilisés pour poinçonner une forme prédéterminée. Le processus peut être soit manuel, soit automatisé en utilisant une machine spéciale.
• Coupe au couteau chaud – Les types de plastique plus tendres et moins rigides peuvent être coupés en utilisant un couteau chaud pour trancher le plastique. Un fil ou une lame électriquement chauffée fond le plastique localement. Ce type de processus est couramment utilisé pour couper des blocs de mousse et de polystyrène expansé (PSE).
• Poinçonnage – Certaines formes peuvent être coupées sur des presses à poinçonner de type métal. Comme une machine CNC, elles sont invariablement contrôlées par ordinateur et sont multi-outils équipées. Ce processus est limité aux feuilles thermoplastiques et thermodurcissables plus fines.
• Coupe au jet d'eau – Ce processus est utilisé pour le tronçonnage de bord de composants thermodurcissables renforcés de fibres, qui seraient autrement difficiles à tronçonner par d'autres processus. Les couches de renforcement dures dans le matériau défient le tronçonnage par couteaux et équipements de coupe conventionnels. Le chemin de coupe étroit et la progression rapide sans poussière ni copeaux sont un avantage.
• Séparation – L'acrylique et la feuille stratifiée peuvent être séparés au moyen de rainurage à l'aide d'un couteau tranchant et de cassure le long de la ligne rainurée.
• Coupe laser – Ce processus peut être utilisé pour la coupe et le perçage de profil de certains types d'acrylique et d'autres plastiques bien que pas thermodurcissables. Le processus utilise un laser industriel pour fondre le plastique souvent avec suivi de profil contrôlé par ordinateur.
• Coupe ultrasonique – Certains des plastiques plus tendres et plus fins peuvent être coupés en utilisant un équipement ultrasonique. La haute fréquence générée par les ultrasons dans l'outil a pour effet de fondre localement le plastique en cours de coupe. À nouveau, intégré avec le contrôle de profil informatique, le processus se prête à des lignes de production automatisées à grande vitesse.