Guide complet de sélection pour l'usinage CNC des plastiques

Lors de la création d'une pièce, l'une des décisions les plus importantes qu'un ingénieur en conception doit prendre est le matériau à utiliser. Le choix du matériau déterminera la fonction et l'apparence d'un composant donné et comment il se maintiendra dans le temps.

Les plastiques deviennent de plus en plus populaires. Ils sont légers, faciles à traiter, et généralement moins chers que les produits métalliques similaires. Il existe de nombreux types de plastiques usinés, chacun avec ses avantages et inconvénients.

Il existe de nombreuses façons de produire des pièces plastiques de haute précision. Les plastiques industriels modernes sont coulés, moulés par injection, imprimés ou usinés. Les trois premières options sont très adaptées pour la fabrication de pièces géométriquement complexes avec une bonne finition de surface. Mais lorsque vous devez atteindre des tolérances serrées ou produire une finition de surface miroir sur presque tout type de pièce, il n'y a rien de mieux que l'usinage.

Aperçu des services d'usinage de plastique

L'usinage de plastique, comme tous les processus d'usinage, est une méthode soustractive qui enlève des couches de matériau pour façonner et former la pièce ou le produit final. Certaines des opérations d'usinage les plus courantes utilisées pour les matériaux plastiques sont :

Coupe

Généralement, l'opération de coupe génère de la chaleur, ce qui peut endommager le plastique. Lors de la coupe du plastique, l'opérateur doit prendre soin d'éviter la déformation thermique.

Tournage

Les opérations de tournage de plastique sont effectuées sur un tour, qui fait pivoter et manipule la pièce de sorte que l'outil de coupe stationnaire puisse couper et enlever l'excès de matériau selon le design prévu.

Fraisage

L'opération de tournage implique la rotation de la pièce en plastique, tandis que l'opération de fraisage nécessite la rotation de l'outil de coupe pour enlever les copeaux de plastique de la pièce fixe.

Perçage

Si le foret approprié n'est pas sélectionné, cela peut être dangereux et peut entraîner une surchauffe ou des forces de cisaillement. Cependant, tant que la préparation est correcte et que les outils sont préparés et utilisés, des techniciens qualifiés peuvent former des trous de petit et grand diamètre dans les produits en plastique sans détruire la structure.

Rectification

La rectification est similaire au fraisage car le processus enlève les copeaux de plastique de la pièce pour changer sa forme. La principale différence est que le fraisage utilise une coupe intermittente, tandis que la rectification coupe continuellement le plastique du produit pour obtenir une forme et une finition de surface plus lisses.

Matériaux utilisés pour l'usinage CNC du plastique

Plastiques ABS

L'acrylonitrile butadiène styrène, souvent abrégé en ABS, est l'un des matériaux thermoplastiques les plus courants. Il a de bonnes propriétés mécaniques, une excellente résistance aux chocs, une haute résistance à la chaleur et une bonne usinabilité. L'ABS est facile à usiner, résistant à la chaleur et peut être utilisé pour la finition (colle, peinture, polissage, etc.). Il est généralement utilisé pour prototyper les fonctions des pièces avant la production de masse.

L'ABS n'a pas une bonne résistance à l'abrasion ou chimique et fondra dans l'acétone. Ce n'est pas non plus un plastique particulièrement résistant.

L'application la plus courante de l'ABS est le moulage par injection, qui est utilisé pour fabriquer des boîtiers de produits électroniques, des appareils électroménagers et même les célèbres briques Lego.

Nylon

Similaire à l'ABS, le nylon est un plastique durable avec une haute résistance et rigidité, peut maintenir une bonne isolation électrique dans une large gamme de températures, ainsi qu'une bonne résistance chimique et à l'abrasion. Le nylon 6 et le nylon 66 sont les grades les plus couramment utilisés en usinage CNC.

Mais le nylon 6/6 absorbe facilement l'humidité, ce qui le fait gonfler et perdre une certaine précision dimensionnelle. Si une grande quantité de matériau asymétrique est enlevée en raison de la contrainte interne inhérente du matériau pendant le traitement, il se déformera également.

Le nylon est le plus couramment trouvé dans les équipements médicaux, le matériel de montage de circuits imprimés, les composants du compartiment moteur automobile, et les attaches de câbles. Dans beaucoup de ces applications, il est utilisé comme substitut économique aux métaux.

Acrylique

L'acrylique (également connu sous le nom de Perspex ou Lucite) est le nom commercial du plastique PMMA. Il est dur, a une bonne résistance aux chocs et aux rayures, et peut être facilement collé.

L'acrylique usiné est transparent, ce qui est très approprié pour toute application nécessitant une transparence optique ou une translucidité.

Cependant, l'acrylique est un plastique fragile et se fissurera ou se brisera sous trop de pression. Toute surface usinée sur une plaque d'acrylique perd la transparence et prend un aspect givré, translucide. Par conséquent, il est généralement préférable de faire attention à savoir si les pièces en acrylique doivent être laissées dans l'épaisseur d'origine pour maintenir la transparence. Si la surface usinée doit être transparente, le polissage peut être utilisé comme étape de post-traitement supplémentaire.

Delrin

Le POM est bien connu sous le nom commercial Delrin. C'est un thermoplastique d'ingénierie avec la plus grande usinabilité parmi les plastiques et est considéré comme le plastique le plus économique. Il a une surface lisse à faible friction, une excellente stabilité dimensionnelle et une haute rigidité. Pour les matériaux qui rencontrent beaucoup de friction dans ces ou d'autres applications, nécessitent des tolérances serrées, ou nécessitent une haute rigidité, Delrin est un excellent plastique. Mais l'inconvénient est qu'il est difficile à coller.

Delrin est généralement utilisé pour les engrenages, roulements, bagues et fixations, ou pour fabriquer des gabarits et montages pour l'assemblage.

PEHD

PEHD signifie polyéthylène haute densité, un thermoplastique avec un rapport résistance/poids élevé. Le PEHD a une haute résistance chimique, une isolation électrique et une durabilité dans des conditions météorologiques sévères. Similaire à Delrin, le PEHD a une surface lisse, qui peut limiter la friction et bien résister aux chocs violents, a un rapport résistance/poids élevé et une bonne résistance aux intempéries.

Le principal inconvénient du PEHD est sa faible résistance, surtout en termes d'étirement et de flexion.

Le PEHD est un thermoplastique léger utilisé pour les applications extérieures et le prototypage en raison de son faible coût et de son poids léger. Comme l'ABS, il est souvent utilisé pour créer des prototypes avant le moulage par injection. En raison de sa résistance chimique et de ses propriétés glissantes, il est très approprié pour la fabrication de bouchons et joints, et est également idéal pour les applications sensibles au poids ou à l'électricité.

PEEK

Le PEEK est un thermoplastique d'ingénierie haute performance avec une excellente résistance aux chocs et une stabilité dimensionnelle. Le plastique PEEK est très facile à traiter et est le matériau de premier choix utilisé en usinage CNC. En raison de ses performances étonnantes, il est souvent utilisé dans les industries automobile, aérospatiale, médicale et électrique.

Le seul inconvénient est le prix élevé. Néanmoins, si vous avez besoin de haute performance et de haute résistance, vous devriez définitivement envisager d'utiliser ce matériau. La performance de ce plastique est meilleure que celle des métaux utilisés dans les industries chimiques et de traitement. Dans certaines industries, il remplace actuellement des métaux tels que l'acier inoxydable et l'aluminium.

Polycarbonate

Le polycarbonate est l'un des plastiques les plus durables sur le marché. Il a une résistance aux chocs et une rigidité extrêmement élevées, et maintient la fonctionnalité sur une large gamme de températures. Il est aussi optiquement transparent et peut être teinté en noir si l'opacité est nécessaire. Le polycarbonate est le mieux adapté pour les applications qui nécessitent des plastiques très durs ou très résistants ou nécessitent une transparence optique. Par conséquent, le polycarbonate est l'un des plastiques les plus couramment utilisés avec le taux de recyclage le plus élevé.

Le polycarbonate pur n'a pas une bonne résistance à l'abrasion et se raye facilement. Si nécessaire, un revêtement anti-rayures et un polissage vapeur peuvent être ajoutés à l'étape de post-traitement pour améliorer la résistance à l'usure ou la clarté optique.

La durabilité et la transparence du polycarbonate signifient qu'il peut être utilisé pour fabriquer des disques optiques, du verre de sécurité, des tubes lumineux, et même du verre pare-balles.

Conseils pour l'usinage CNC du plastique

Machine

Il n'y a pas de machines CNC pour plastique. En fait, tous les outils de machine utilisés pour couper les plastiques sont des outils de travail des métaux. Leur rigidité précise et leur puissance de sortie leur permettent de traiter facilement même les plastiques durcis. La rigidité des machines à bois est faible, donc l'effet n'est pas bon.

Outil de coupe

Choisir les meilleurs outils de coupe pour les pièces en plastique est une tâche complexe. La raison en est que la composition des plastiques et des matériaux composites varie considérablement. Certains plastiques sont renforcés avec des particules de carbure dur ou ont des additifs qui améliorent la flexibilité, la résistance à la chaleur ou d'autres paramètres. Tout cela change la façon dont les plastiques réagissent aux machines.

Les outils de coupe sont principalement faits d'acier rapide, de carbure cémenté, de diamant, etc. Pour couper les plastiques ordinaires, vous pouvez choisir les deux premiers matériaux de coupe. En revanche, l'acier rapide a une meilleure capacité de meulage. Choisissez des outils en acier rapide et meulez-les soigneusement. Le tranchant de l'outil sera plus aigu, mais sa durabilité est inférieure à celle des outils en carbure cémenté.

Réduisez la force de coupe et la température autant que possible, sélectionnez l'angle de dépouille approprié, l'angle de dépouille, l'angle d'attaque, l'angle de coupe secondaire, le rayon d'arrondi de la pointe d'outil, etc. pour améliorer la productivité et la durabilité de l'outil, et économiser les coûts de traitement. L'outil reste tranchant et fige le matériau lorsque la rigidité n'est pas suffisante.

Montage de la pièce

Serrez correctement le bloc de plastique pour éviter une pression excessive qui pourrait causer la rupture. Il est recommandé d'utiliser un coussinet en matériau souple entre le montage et la pièce pour éviter de laisser des marques sur la surface.

Un autre problème est la rigidité des pièces. Vous devez faire attention à la distance entre l'emplacement de perçage et le montage. Pendant ce processus, le foret essaiera de tirer la pièce vers le haut le long de sa rainure. Si le montage est trop loin, le foret réussira, mais il pliera la pièce ou pourra réellement arracher la pièce du montage.

Minimiser l'effet des copeaux

Gardez toujours l'outil de coupe en mouvement (évitez de rester au même endroit trop longtemps) pour empêcher les copeaux de fondre sur les pièces traitées. Le fluide de coupe ou le fluide de refroidissement peut être utilisé pour abaisser la température et enlever les copeaux.

Avance d'usinage

En utilisant un taux d'avance plus important et une vitesse de broche rapide, c'est environ 3 fois l'avance de l'aluminium et la vitesse de coupe correspondante.

Service d'usinage CNC de plastique

En raison de la forte demande de pièces en plastique pour la fabrication de prototypes et de pièces CNC en plastique personnalisées, un grand nombre de services d'usinage CNC de plastique ont émergé. Ils rendent sans aucun doute le processus de production de toutes les parties plus rapide et plus facile. Si vous avez des projets connexes, bienvenue pour télécharger les dessins pour obtenir un devis gratuit de SANS Machining.