Maîtriser l'usinage plastique CNC :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 divers matériaux comme la céramique, le bois et les composites. Le métal et le plastique occupent le devant de la scène dans la production de masse, les métaux bénéficiant d'une usinabilité plus large. Les machinistes peuvent résoudre efficacement les problèmes liés aux métaux en ajustant les vitesses, les avances, les outils et bien plus encore.

Cependant, les plastiques constituent un défi de taille. Les méthodes efficaces sur l’acier, le laiton, l’aluminium et le titane peinent à donner les mêmes résultats. Il en résulte des finitions médiocres et des dimensions imprécises, entraînant le rejet de nombreuses pièces.

Comprendre les complexités uniques de l’usinage du plastique et les pièges courants est crucial. Cet article présente des informations clés sur la maîtrise de l’usinage CNC du plastique. En intégrant ces conseils d'experts, vous améliorerez la qualité de vos efforts d'usinage du plastique.

Les défis de l'usinage des matières plastiques

De manière générale, les deux plus grands défis auxquels sont confrontés les machinistes lorsqu'ils travaillent avec des plastiques sont les mauvaises finitions de surface et les changements dimensionnels. Tout bruit d'outil, frottement ou mauvaise formation de copeaux peut provoquer des rainures et des rayures sur la surface en plastique qui affectent la finition de la surface.

Tout ce qui provoque la compression ou l'expansion du plastique pendant l'usinage peut affecter la capacité du machiniste à respecter les tolérances de précision lorsque la pièce reprend sa forme d'origine après l'usinage.

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

• Mauvaise formation de copeaux :Les plastiques plus mous peuvent avoir tendance à « couler » autour de votre outil de coupe au lieu de former des copeaux. Tout comme si vous mettiez un doigt dans de l'argile humide, le plastique se déforme simplement autour de l'outil de coupe au lieu de se briser. Parallèlement, les plastiques plus durs peuvent se briser de manière imprévisible, en particulier près des bords, où des morceaux plus gros peuvent se briser et laisser une petite cavité.
• Déformation due au serrage :La contrainte appliquée à une pièce en plastique lors du serrage peut provoquer une déformation élastique de celle-ci. Une fois la pièce usinée et desserrée, la pièce en plastique peut être hors tolérance lorsque la partie serrée reprend sa forme d'origine.
• Mauvaise éjection des copeaux :Les copeaux de plastique peuvent « encrasser » les cannelures des outils de perçage et de fraisage s’ils ne sont pas rapidement retirés de la zone de coupe. Une mauvaise éjection des copeaux réduit l'efficacité de la coupe et provoque un frottement qui augmente rapidement la température du plastique environnant.
• Températures de déflexion thermique :De nombreux plastiques ont de faibles températures de déformation thermique, ce qui peut les ramollir considérablement. Ensuite, ils se déforment facilement en réponse aux forces de serrage, de coupe ou même simplement à la gravité.
• Expansion thermique  : La dilatation thermique des polymères peut être beaucoup plus importante que celle des métaux couramment usinés, ce qui les amène à se dilater en cas de surchauffe et à se rétrécir par la suite, ce qui risque de manquer aux exigences de tolérance.
• Réactivité chimique :Différents polymères sont sensibles à différents solvants, ce qui peut les faire dissoudre ou simplement gonfler. Les ateliers d'usinage devront être conscients des produits chimiques qui peuvent être utilisés autour des polymères avec lesquels ils travaillent.
• Absorption et rétention de l'humidité :Semblable à la réactivité chimique, certains plastiques peuvent absorber beaucoup d’humidité, ce qui les fait gonfler. Même l'humidité de l'air peut provoquer une expansion de certains plastiques hors tolérance.
• Transparence :Les polymères transparents, comme l'acrylique, l'ABS et le polycarbonate, peuvent paraître voilés ou décolorés si l'usinage leur laisse une finition de surface rugueuse. Certains polymères sont même susceptibles d'être dégradés par l'exposition aux rayons UV.

Il est important de noter que certains plastiques sont plus sensibles que d’autres à certains problèmes lors de l’usinage. 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 en cas de surchauffe. Il est donc important de choisir le plastique adapté à 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 en plastique, les machinistes doivent tenir compte de ces conseils d'experts.

#1 – Minimiser les forces de serrage

De nombreux machinistes familiers avec les métaux mais pas avec les plastiques auront tendance à surcomprimer la pièce pour empêcher tout mouvement pendant l'usinage. Un serrage excessif peut former des empreintes sur le plastique à l'endroit où le serrage a eu lieu, ou il peut induire une contrainte dans le matériau qui l'amène à se dilater et à se déformer dans différentes directions. Et lorsqu'une quantité suffisante de matière est retirée pendant l'usinage, la pièce globale devient plus faible et peut même se déformer davantage sous l'effet de la contrainte de serrage.

Pour minimiser les forces de serrage, utilisez le minimum absolu de force nécessaire pour fixer la pièce. Vous pouvez également envisager de développer des gabarits qui minimisent la quantité de contrainte subie par la pièce en plastique, comme celui développé par Titans of CNC Machining pour l'usinage du plastique Delrin.

#2 – Utilisez le bon outil de coupe

Un outillage émoussé, des arêtes de coupe mal inclinées et même la conception des cannelures peuvent tous avoir un impact sur l'efficacité de la coupe. Utiliser le bon outil de coupe peut faire la différence entre une coupe rapide et efficace avec une finition de surface de haute qualité et une coupe lente qui laisse des rayures et des entailles sur la surface du plastique.

L’utilisation d’un mauvais outil peut également entraîner une accumulation de copeaux au niveau du lieu de coupe. Cela provoque un frottement et peut entraîner une accumulation rapide de chaleur autour de l’outil de coupe. Choisir le meilleur outil de coupe peut nécessiter des recherches et des expérimentations pour trouver les meilleurs résultats pour un polymère particulier.

#3 – Restez cool

Une accumulation excessive de chaleur entraîne un certain nombre de problèmes de qualité dans les plastiques pouvant conduire au rejet de pièces. Cela signifie qu’il est essentiel de garder la pièce au frais. Comme indiqué précédemment, l'utilisation d'un mauvais outil de coupe et le fait de laisser les copeaux s'accumuler à l'endroit de la coupe peuvent provoquer un échauffement rapide. Avec les plastiques, il peut parfois être préférable de couper rapidement puis de quitter le lieu de découpe au lieu de s'attarder et de laisser la chaleur s'accumuler.

D'une manière générale, deux jets de liquide de refroidissement à haute pression ou plus devraient suffire à maintenir le plastique et les outils au frais tout en éliminant rapidement les copeaux de plastique.

#4 – Connaissez votre matériel

Malheureusement, chaque plastique peut se comporter très différemment du suivant. Les paramètres de coupe et les outils qui fonctionnent parfaitement avec un type de plastique peuvent conduire à une finition de surface rugueuse et à une faible consistance dimensionnelle pour un autre plastique. Parfois, les machinistes devront contrecarrer le bruit des outils dans les plastiques en augmentant les vitesses, tandis que d'autres fois, ralentir permettra d'obtenir de meilleurs résultats.

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

Usinage CNC du plastique avec Gensun

Les conseils donnés dans cet article ne couvrent en aucun cas tout ce qu’il y a à savoir pour 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 de Gensun sont expérimentés dans le travail avec une large gamme de matériaux, y compris un large assortiment de métaux et de plastiques. Nous proposons des services d'usinage CNC de qualité supérieure pour vous aider à produire vos pièces dans les délais et dans les limites du budget.