Do tính chính xác, khả năng tương thích với các thiết kế phức tạp, gia công CNC vật liệu nhựa là một kỹ thuật sản xuất nguyên mẫu được sử dụng thường xuyên. Đó là một quy trình cắt trong đó máy tính điều khiển công cụ CNC loại bỏ một phần phôi được sử dụng để tạo ra kết quả mong muốn bằng các phương pháp như phay, tiện, v.v.

Kim loại, polyme và gỗ chỉ là một số vật liệu mà máy CNC có thể gia công được. Gần đây, nhiều nhà sản xuất đồ nhựa đã bắt đầu áp dụng gia công CNC bằng nhựa, điều này đòi hỏi phải sản xuất đồ nhựa bằng các quy trình máy CNC khác nhau.

Còn rất nhiều thứ nữa đối với gia công CNC nhựa. Do đó, trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn mọi thông tin cần thiết mà bạn cần biết về phương pháp sản xuất tuyệt vời này!

Gia công CNC vật liệu nhựa là gì?

1.Khái niệm:

Gia công CNC nhựa là một phương pháp sản xuất trừ liên quan đến việc đặt một khối nhựa rắn dựa vào một công cụ cắt chuyển động để loại bỏ vật liệu khỏi khối. Trong quá trình tạo các vật phẩm 3D từ vật liệu nhựa, thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD) và sản xuất có sự trợ giúp của máy tính (CAM). Để tạo thành sản phẩm cuối cùng, dụng cụ cắt đi theo một đường dẫn dụng cụ định trước được hướng dẫn bởi một tệp thiết kế kỹ thuật số.

Gia công CNC là một cách phổ biến để sản xuất linh kiện nhựa. Bạn có thể nhanh chóng sản xuất hàng nghìn mảnh phù hợp và chính xác với dung sai cực kỳ chặt chẽ với kỹ thuật sản xuất này.

2. Ưu điểm gia công vật liệu nhựa

Phương pháp gia công CNC, bao gồm việc sử dụng các công cụ do máy tính điều khiển để cắt và tạo hình các thành phần nhựa, mang lại những ưu điểm sau:

– Tốc độ: 

– Độ chính xác cao: 

– Hình dạng phức tạp

– Quay vòng nguyên mẫu nhanh

– Thích hợp với nhiều loại nhựa

– Khả năng chống ăn mòn và hóa chất

– Độ chính xác và độ lặp lại

3. Ứng dụng nhựa gia công CNC

Sử dụng gia công CNC, bạn có thể tạo ra nhiều loại mặt hàng nhựa, bao gồm:

– Thiết bị y tế bao gồm cấy ghép tim và hướng dẫn phẫu thuật nha khoa

– Thanh phun và các hạng mục dây chuyền lắp ráp khác là ví dụ về các bộ phận được sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống.

– Phớt kín nước và chất cách điện là những ví dụ về các bộ phận bán dẫn.

– Các thành phần từ ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ, bao gồm bánh răng bơm, đế van và khối chữa cháy.

4. Quy trình gia công vật liệu nhựa

Tùy thuộc vào vật liệu và đầu ra cuối cùng, các loại quy trình gia công CNC khác nhau được sử dụng. Dưới đây là ba quy trình gia công nhựa hàng đầu trong số một số quy trình được sử dụng trong các dịch vụ tạo mẫu nhanh phổ biến:

Tiện nhựa CNC

Định nghĩa:

Tiện CNC nhựa là một quy trình gia công CNC trong đó một mảnh nguyên liệu thô hình tròn được định vị trên trục chính, quay ở tốc độ cao và được thao tác bằng nhiều công cụ để thêm các đặc tính cụ thể. Các tính năng và hình thức này có thể bao gồm các rãnh, vát, vòng, rãnh, bán kính và các mặt bên trong như ren. Nguyên liệu thường được cung cấp liên tục, cho phép tự động hóa và hiệu quả tối ưu. Có một số loại tiện CNC nhựa, mỗi loại có mục tiêu và kết quả riêng. Ví dụ, tiện CNC thẳng hoặc trụ thích hợp cho các vết cắt lớn, trong khi tiện CNC côn tạo ra dạng giống hình nón đặc trưng.

Quy trình tiện nhựa CNC:

Quá trình tiện CNC có thể rất phức tạp. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn tổng quan từng bước, hợp lý về quy trình, từ thiết kế đến sản xuất.

Bước 1: Chuyển file thiết kế CAD sang chương trình CNC.

Bước 2: Cài đặt máy tiện CNC

Bước 3: Chế tạo các chi tiết tiện CNC

Khuyến nghị:

Sau đây là các khuyến nghị cụ thể khi sử dụng máy tiện CNC nhựa để sản xuất các bộ phận bằng nhựa:

– Bằng cách đảm bảo rằng các cạnh cắt có độ cào âm, có thể giảm cọ xát.

– Tạo cho các cạnh cắt những góc chạm nổi lớn

– Đánh bóng các bề mặt trên cùng để cải thiện chất lượng bề mặt và giảm tích tụ vật liệu

– Sử dụng hạt dao cacbua loại C-2 tốt

– Chọn tốc độ nạp 0,015 IPR cho các vết cắt thô và 0,005 IPR cho các vết cắt cuối cùng chính xác hơn.

Các nhóm sản phẩm cần lưu ý rằng góc trống, góc cào và góc bên của tiện CNC sẽ khác nhau tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng.

Phay nhựa CNC

Định nghĩa:

Phay CNC nhựa là một quy trình gia công CNC loại bỏ vật liệu khỏi phôi rắn bằng dụng cụ quay hình trụ được gọi là dao phay. Trái ngược với tiện CNC, phay nhựa CNC sử dụng vật liệu cố định và dụng cụ quay.

Máy phay CNC nhựa được phân thành 2 loại là máy phay 3 trục và máy phay nhiều trục. Máy phay 3 trục tốt hơn để tạo các mẫu đơn giản hơn vì chúng di chuyển dụng cụ cắt hoặc phôi dọc theo ba trục tuyến tính — trái sang phải, qua lại và lên xuống. Máy phay nhiều trục, bao gồm máy phay có bốn trục trở lên, là loại máy lý tưởng để sản xuất các bộ phận nhựa có hình dạng phức tạp.

Quy trình phay nhựa CNC:

Bước 1: Chuẩn bị sẵn mô hình CAD 2D hoặc 3D

Bước 2: Chuyển đổi thiết kế của bạn sang định dạng tệp tương thích với CNC

Bước 3: Cấu hình và chạy máy phay CNC

Khuyến nghị:

Để sản xuất các bộ phận bằng nhựa sử dụng gia công CNC, các nguyên tắc cụ thể bao gồm:

– Khi phay nhựa nhiệt dẻo đã được gia cố bằng sợi thủy tinh hoặc sợi carbon, hãy sử dụng dụng cụ carbon.

– Tăng tốc độ trục chính bằng cách sử dụng kẹp

– Để giảm sự tập trung ứng suất, hãy làm tròn các góc và hốc bên trong bằng dao phay ngón.

Khoan nhựa CNC

Định nghĩa:

Khoan CNC nhựa là một quy trình gia công CNC bao gồm việc khoan lỗ vào khối nhựa bằng mũi khoan. Một trục chính đi xuống khối và khoan các lỗ có kích thước phù hợp sau khi cố định khối và máy khoan CNC. Bạn có thể sử dụng máy khoan CNC với nhiều loại máy khoan khác nhau, bao gồm máy khoan CNC thẳng đứng, bàn và máy khoan CNC hướng tâm.

Quy trình khoan nhựa CNC:

Bước 1: Tạo tệp CAD

Bước 2: Chuyển đổi thiết kế của bạn sang định dạng tệp tương thích với CNC

Bước 3: Chuẩn bị hình máy và chạy

Khuyến nghị:

Điều quan trọng là phải giữ cho các mũi khoan CNC luôn sắc bén trong khi sản xuất các bộ phận nhựa bằng cách sử dụng khoan CNC. Các mũi khoan bị cùn hoặc định hình kém có thể gây quá nhiều áp lực lên bộ phận, gây ra các sự cố về dụng cụ và hiệu suất kém. Chúng tôi đề xuất mũi khoan từ 90 đến 118° với góc môi từ 9 đến 15° cho hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo. Khi khoan bằng acrylic, nên sử dụng cào 0°.

Quá trình phóng của máy khoan CNC đặc biệt quan trọng vì quá trình phóng kém có thể tạo ra ma sát và tích tụ nhiệt. Bởi vì khoan CNC tạo ra nhiều nhiệt nhất trong bất kỳ hoạt động gia công CNC nào, nên việc giảm nhiệt là rất quan trọng để giảm căng thẳng và hư hỏng. Để tháo mũi khoan CNC một cách an toàn và không làm tổn thương vật phẩm, hãy giới hạn độ sâu khoan ở mức ba hoặc bốn lần đường kính mũi khoan và giảm tốc độ nạp khi mũi khoan gần như ra khỏi vật liệu.

Cách chọn nhựa phù hợp cho gia công CNC

Chọn vật liệu để chế tạo một bộ phận là giai đoạn đầu tiên trong thiết kế bộ phận. Việc lựa chọn nhựa để gia công CNC không chỉ dừng lại ở việc bạn xác định vật phẩm phải được làm bằng nhựa và gia công CNC. Trong những năm gần đây, có rất nhiều loại nhựa có thể gia công được, mỗi loại có một bộ chất lượng riêng. Nói chung, các bộ phận nhựa được gia công bằng máy CNC có giá cả phải chăng và tạo ra các nguyên mẫu tốt.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn kết hợp loại nhựa lý tưởng để gia công CNC với các yêu cầu của dự án của bạn.

Nhựa ABS

Tổng quan:

ABS là một loại nhựa đa năng thường được sử dụng. Với chi phí rẻ, nó cung cấp khả năng chống điện, độ cứng và độ bền va đập cao. Nó có thể dễ dàng được sơn, dán hoặc hàn lại với nhau, làm cho việc hoàn thiện dự án trở nên đơn giản. Tùy thuộc vào cách nó được gia công, ABS có thể có vẻ ngoài lấp lánh một chút, mặc dù nó thường có lớp hoàn thiện mờ. Máy phay CNC được sử dụng trong gia công ABS CNC để cắt hoặc khắc các vật thể.

Đặc điểm:

Khi các nguyên mẫu trước khi đúc, tạo mẫu cho mục đích chung, các thành phần chống va đập hoặc chi phí rẻ là ưu tiên hàng đầu, thì ABS là một lựa chọn tuyệt vời. ABS sẽ tan chảy trong axeton, trong khi nó không bền với hóa chất hoặc mài mòn. Hơn nữa, nhựa này không đặc biệt mạnh mẽ.

Ứng dụng:

Nguyên mẫu đúc trước, vỏ điện tử, thiết bị gia dụng và thậm chí cả những viên gạch Lego nổi tiếng là một số ứng dụng thường xuyên nhất của ABS.

Nhựa Nylon

Tổng quan:

Ni lông là một loại nhựa bền được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Với độ cứng cần thiết để duy trì hình dạng và độ bền để chống biến dạng trong các trường hợp tải trọng, nó có khả năng chịu nhiệt và hóa chất khá mạnh.

Đặc điểm:

Ni lông có khả năng cách điện tuyệt vời, độ bền và độ cứng cao mà nó giữ được trong một phạm vi nhiệt độ rộng, đồng thời có khả năng chống mài mòn và hóa chất vượt trội. Đối với các ứng dụng yêu cầu các bộ phận chắc chắn, lâu dài với giá hợp lý, ni lông 6/6 là một lựa chọn khả thi.

Mặt khác, ni lông 6/6 sẽ hút ẩm và nở ra, làm mất đi một phần độ chính xác về kích thước của nó. Do sức căng bên trong vật liệu, nó cũng có thể biến dạng nếu có một mức độ đáng kể của việc loại bỏ vật liệu không đối xứng trong quá trình gia công.

Ứng dụng:

Các thành phần của thiết bị y tế, phần cứng gắn bảng mạch, vật liệu cách điện, khoang động cơ xe và máy bay là những vật liệu sử dụng nylon thường xuyên nhất. Nó được sử dụng trong một số ứng dụng này như một chất thay thế hiệu quả về chi phí cho kim loại.

Nhựa Acrylic

Tổng quan:

Acrylic, thường được gọi là Plexiglass hoặc Luctie, có thành phần hóa học được gọi là nhựa PMMA (Poly Methyl MethAcrylate). Nó chắc chắn, chịu va đập tốt và chống trầy xước, đồng thời dễ dàng kết dính với xi măng acrylic.

Đặc điểm:

Nó hoạt động hiệu quả cho bất kỳ ứng dụng nào cần độ trong suốt hoặc độ mờ quang học cũng như là chất thay thế ít tốn kém hơn, kém chắc chắn hơn cho polycarbonate. Do khả năng chống trầy xước, nó cũng lý tưởng cho những vị trí có môi trường xung quanh hơi mài mòn. Mặt khác, acrylic là một loại nhựa giòn có xu hướng vỡ hoặc tách ra hơn là kéo dài như một chất dẻo. Độ dày thành của các thành phần acrylic nên được xem xét vì các thành mỏng hơn dễ vỡ hơn.

Một miếng acrylic đã được gia công sẽ mất đi độ trong suốt và trở nên mờ, trong suốt. Do đó, thông thường nên chỉ định xem có nên để phần acrylic ở độ dày nguyên bản để giữ độ trong suốt hay không. Có thể sử dụng một bước xử lý hậu kỳ bổ sung gọi là đánh bóng nếu bề mặt gia công phải trong suốt.

Ứng dụng:

Acrylic trong suốt khi gia công và được sử dụng thường xuyên nhất như một chất thay thế có trọng lượng thấp cho thủy tinh hoặc cho các ống dẫn ánh sáng. Các ống đèn, xe tăng, bảng điều khiển, các bộ phận chiếu sáng của phương tiện và các bộ phận kỹ thuật quang học được sử dụng thường xuyên hơn.

Nhựa Delrin

Tổng quan:

Delrin là một loại nhựa acetal nhiệt dẻo bán tinh thể, thường được gọi là POM, hoặc polyoxymethylene. Nó có độ cứng cao, độ ổn định kích thước lớn và bề mặt ma sát thấp, bóng mượt. Nhựa acetal này có sẵn trong nhiều loại, chẳng hạn như tiêu chuẩn, cường lực, ma sát thấp, thủy tinh/gia cố và ổn định tia cực tím.

Đặc điểm:

Đối với các ứng dụng như thế này hoặc bất kỳ ứng dụng nào khác đòi hỏi độ cứng cao, dung sai chặt chẽ hoặc ma sát cao, Delrin/POM là một loại nhựa tuyệt vời. Do độ tin cậy và tuổi thọ của nó, nó đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp thương mại trong nhiều thập kỷ. Ngoài ra, nó sở hữu khả năng chống va đập, hóa chất, độ ẩm và độ bền vượt trội. Delrin/POM cũng đơn giản đối với máy CNC. Delrin là một lựa chọn vật liệu tuyệt vời cho các bộ phận gia công nhựa CNC đòi hỏi độ chính xác về kích thước và dung sai gần vì độ cứng và độ cứng cao của nó.

Bề mặt trơn, bền của Delrin có nhược điểm là cực kỳ khó dán. Ngoài ra, vật liệu có sức căng bên trong khiến nó dễ bị cong vênh ở những vùng mỏng hoặc có sự mất mát vật liệu bất đối xứng đáng kể. Hơn nữa, Delrin/POM quá nóng có thể gây ra khí thải có hại.

Ứng dụng:

Delrin thường được sử dụng trong sản xuất ốc vít, ống lót, vòng bi, đồ gá và đồ đạc để lắp ráp, cũng như các bộ phận cho ô tô, tòa nhà và thiết bị điện tử.

Nhựa HDPE

Tổng quan:

HDPE là viết tắt của polyetylen mật độ cao. Nó có kết cấu dạng sáp và vốn đã mờ đục do cấu trúc tinh thể của nó, tuy nhiên nó cũng được bán trên thị trường với lớp hoàn thiện được nhuộm màu đen.

Đặc điểm:

Trái ngược với tên gọi của nó, HDPE là loại nhựa ít dày nhất và cũng có khả năng cách điện và hóa chất tuyệt vời cũng như bề mặt bóng mượt. Nó cung cấp một hệ số ma sát thấp và khả năng chống va đập mạnh ở nhiệt độ thấp. Nhìn chung, đây là một lựa chọn hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy cho các bộ phận nhựa được gia công bằng máy CNC.

Hạn chế cơ bản của HDPE là độ bền yếu, đặc biệt là khi chịu sức căng và uốn cong. Điều này làm cho nó dễ bị nứt ứng suất.

Ứng dụng:

Trong các ứng dụng chất lỏng bao gồm thùng nhiên liệu, chai nhựa và ống dẫn chất lỏng, HDPE thường được sử dụng. Do khả năng kháng hóa chất và trơn trượt, nó hoạt động tốt để sản xuất phích cắm và vòng đệm. Nó cũng hoạt động tốt cho các ứng dụng liên quan đến trọng lượng hoặc độ nhạy điện.

Nhựa Polycarbonate

Tổng quan:

Polycarbonate, hay còn gọi là PC, là một loại nhựa nhiệt dẻo trong suốt. Ngoài ra, nó là một trong những polyme thường được gia công CNC và tái chế trên phạm vi quốc tế. Nó có màu xanh sữa rõ ràng ở trạng thái tự nhiên, nhưng cũng được bán trên thị trường với màu đen. Màu xanh sữa và đen cũng có độ bóng tự nhiên.

Đặc điểm:

Do độ cứng và khả năng chống va đập tuyệt vời, polycarbonate có thể chịu được nhiều loại nhiệt độ khác nhau mà không làm mất đi chức năng của nó. Nó cũng bán trong suốt về mặt quang học, nhưng nếu cần độ trong suốt, nó có thể có màu đen. Các ứng dụng yêu cầu nhựa có độ bền cao hoặc có độ bền cao hoặc những ứng dụng yêu cầu độ rõ quang học là phù hợp nhất với polycarbonate. Do đó, Polycarbonate là một trong những polyme được sử dụng và tái chế thường xuyên nhất. Vì polycarbonate có khả năng chống va đập gấp 250 lần so với thủy tinh và có khả năng đàn hồi cao hơn acrylic nên nó thường được sử dụng thay cho kính trong xây dựng.

Polycarbonate nguyên chất dễ bị trầy xước và khả năng chống mài mòn kém. Để tăng khả năng chống mài mòn hoặc độ rõ quang học, các lớp phủ chống trầy xước và đánh bóng bằng hơi có thể được áp dụng như một bước hậu xử lý, nếu cần. Kích thước của các bộ phận có thể được làm bằng polycarbonate bị hạn chế hơn nữa bởi thực tế là rất khó để có được các bộ phận dày hơn hai inch.

Ứng dụng:

Do độ bền và độ trong suốt của nó, polycarbonate được sử dụng để tạo ra nhiều loại sản phẩm, bao gồm đĩa quang, kính chống đạn, kính an toàn, ống đèn, CD và DVD.