Maîtriser l'usinage CNC du plastique : 4 conseils clés pour des résultats supérieurs

Des entreprises du monde entier utilisent l'usinage CNC pour fabriquer des composants de haute qualité à partir de matériaux divers comme la céramique, le bois et les composites. Le métal et le plastique sont au premier plan en production de masse, les métaux bénéficiant d'une usinabilité plus large. Les machinistes peuvent adroitement résoudre les problèmes dans les métaux en ajustant vitesses, avances, outils, et plus.

Cependant, les plastiques prouvent un défi distinct. Les méthodes efficaces sur l'acier, le laiton, l'aluminium et le titane peinent à produire les mêmes résultats. En résultent des finitions médiocres et des dimensions imprécises, causant le rejet de nombreuses pièces.

Comprendre les complexités uniques de l'usinage du plastique et les pièges courants est crucial. Cet article présente des insights clés pour maîtriser l'usinage CNC du plastique. En incorporant ces conseils d'experts, vous élèverez la qualité de vos projets d'usinage plastique.

Les défis de l'usinage des plastiques

Généralement parlant, les deux plus grands défis auxquels les machinistes font face quand ils travaillent avec les plastiques sont les mauvaises finitions de surface et les changements dimensionnels. Tout bavure d'outil, frottement, ou mauvaise formation de copeau peut causer des entailles et rayures sur la surface du plastique qui affectent la finition de surface.

Tout ce qui cause la compression ou l'expansion du plastique pendant l'usinage peut affecter la capacité du machiniste à rencontrer des tolérances de précision quand la pièce revient à sa forme originale après l'usinage.

La plupart des problèmes de qualité qui surgissent lors de l'usinage CNC des plastiques viennent d'une ou plusieurs de ces sources :

• Mauvaise formation de copeau : Les plastiques mous peuvent être sujets à « couler » autour de votre outil de coupe au lieu de former des copeaux. Un peu comme pousser un doigt dans de l'argile humide, le plastique se déforme simplement autour de l'outil de coupe au lieu de se détacher. Pendant ce temps, les plastiques durs peuvent se fracturer de manière imprévisible, surtout près des bords où de plus gros morceaux peuvent se casser et laisser une petite cavité.
• Déformation par serrage : Le stress appliqué à une pièce plastique pendant le serrage peut la faire déformer élastiquement. Après que la pièce a été usinée et desserrée, la pièce plastique peut être hors tolérance quand la portion serrée revient à sa forme originale.
• Mauvaise évacuation des copeaux : Les copeaux de plastique peuvent « gommer » les goujures des outils de perçage et fraisage s'ils ne sont pas rapidement enlevés de la zone de coupe. Une mauvaise évacuation des copeaux réduit l'efficacité de coupe et cause du frottement qui élève rapidement la température du plastique environnant.
• Températures de déformation thermique : Beaucoup de plastiques ont de basses températures de déformation thermique, ce qui peut les faire ramollir dramatiquement. Ils se déforment alors facilement en réponse aux forces de serrage, de coupe, ou même juste de la gravité.
• Dilatation thermique : La dilatation thermique dans les polymères peut être bien plus grande que dans les métaux couramment usinés, ce qui les fait s'étendre quand surchauffés et se rétracter après, potentiellement manquant les exigences de tolérance.
• Réactivité chimique : Différents polymères sont sensibles à différents solvants, ce qui peut les faire dissoudre ou simplement gonfler. Les ateliers devront être conscients de quels chimiques peuvent être utilisés autour des polymères qu'ils travaillent.
• Absorption et rétention d'humidité : Similaire à la réactivité chimique, certains plastiques peuvent absorber beaucoup d'humidité, les faisant gonfler. Même l'humidité dans l'air peut causer certains plastiques à s'étendre hors tolérance.
• Transparence : Les polymères clairs, comme l'acrylique, l'ABS et le polycarbonate, peuvent paraître brumeux ou fanés si l'usinage les laisse avec une finition de surface rugueuse. Certains polymères sont même sensibles à la dégradation par exposition aux UV.

Il est important de noter que certains plastiques sont plus sensibles à certains problèmes pendant l'usinage que d'autres. Un plastique peut avoir un taux de rétention d'humidité élevé, tandis qu'un autre plastique est sujet à la surchauffe. Certains plastiques peuvent même produire des fumées toxiques quand surchauffés. Cela rend important de choisir le bon plastique pour votre application.

4 conseils pour l'usinage de précision des plastiques

Pour surmonter les problèmes de qualité les plus courants rencontrés lors de l'usinage CNC de composants plastiques, les machinistes devraient considérer ces conseils d'experts.

#1 – Minimiser les forces de serrage

Beaucoup de machinistes familiers avec les métaux mais pas les plastiques auront tendance à sur-comprimer la pièce pour prévenir tout mouvement pendant l'usinage. Le sur-serrage peut former des empreintes sur le plastique où le serrage a eu lieu, ou induire du stress dans le matériau qui le fait s'étendre et se déformer dans différentes directions. Et quand assez de matière est enlevée pendant l'usinage, la pièce globale devient plus faible et peut même se déformer plus du stress de serrage.

Pour minimiser les forces de serrage, utilisez le montant absolu minimum de force requis pour sécuriser la pièce. Vous pouvez aussi considérer développer des montages qui minimisent le stress expérimenté par la pièce plastique, comme celui développé par Titans of CNC Machining pour l'usinage du plastique Delrin.

#2 – Utiliser le bon outil de coupe

L'outillage émoussé, des arêtes de coupe mal angulées, et même le design des goujures peuvent tous impacter l'efficacité de coupe. Utiliser le bon outillage de coupe peut faire la différence entre une coupe rapide, efficace avec une finition de surface de haute qualité, et une coupe lente qui laisse des rayures et entailles dans la surface du plastique.

Utiliser le mauvais outillage peut aussi mener à l'accumulation de copeaux au lieu de coupe. Cela cause du frottement et peut mener à une montée rapide de chaleur autour de l'outil de coupe. Choisir le meilleur outil de coupe peut nécessiter quelque recherche et expérimentation pour trouver les meilleurs résultats pour un polymère particulier.

#3 – Rester au frais

L'accumulation excessive de chaleur cause un nombre de problèmes de qualité dans les plastiques qui peuvent mener au rejet de pièce. Cela signifie que garder la pièce au frais est essentiel. Comme dit avant, utiliser le mauvais outil de coupe et permettre aux copeaux de s'accumuler au lieu de coupe peut causer un chauffage rapide. Avec les plastiques, il peut parfois être mieux de couper vite et puis quitter le lieu de coupe au lieu de s'attarder et permettre à la chaleur de s'accumuler.

Généralement parlant, deux ou plus jets de liquide de refroidissement à haute pression devraient suffire pour garder le plastique et l'outillage au frais tout en lavant rapidement les copeaux de plastique.

#4 – Connaître votre matériau

Malheureusement, chaque plastique peut se comporter très différemment du suivant. Les paramètres de coupe et l'outillage qui marchent super avec un type de plastique peuvent mener à une finition de surface rugueuse et une faible constance dimensionnelle pour un autre plastique. Parfois les machinistes devront contrer le bavure d'outil dans les plastiques en augmentant les vitesses, tandis que d'autres fois ralentir produira de meilleurs résultats.

Pour faire de façon constante des pièces plastiques usinées de précision, les machinistes devront rechercher et expérimenter avec ce plastique spécifique pour comprendre comment il réagit à l'usinage. Par exemple, la chaîne YouTube Titans of CNC Machining fournit un certain nombre d'astuces utiles pour travailler avec quelques types courants de plastique usiné.

Usinage CNC plastique avec Gensun

En aucun cas les conseils donnés dans cet article ne couvrent tout ce qu'il y a à savoir sur surmonter les défis posés par l'usinage des plastiques. Chaque polymère est sensible à différents facteurs et nécessite une expérience spécialisée pour produire des résultats de haute qualité.

Heureusement, les machinistes et ingénieurs chez Gensun sont expérimentés dans le travail avec une large gamme de matériaux, incluant un large assortiment de métaux et de plastiques. Nous offrons des services d'usinage CNC de haute qualité pour aider à produire vos pièces à temps et dans le budget.