Guia Completo de Seleção para Usinagem CNC de Plásticos

Ao criar uma peça, uma das decisões mais importantes que um engenheiro de design deve enfrentar é qual material usar. A escolha do material determinará a função e aparência de um determinado componente e como ele se manterá ao longo do tempo.

Plásticos estão se tornando cada vez mais populares. Eles são leves, fáceis de processar, e geralmente mais baratos que produtos metálicos semelhantes. Existem muitos tipos de plásticos usinados, cada um com suas vantagens e desvantagens.

Existem muitas maneiras de produzir peças plásticas de alta precisão. Plásticos industriais modernos são fundidos, moldados por injeção, impressos ou usinados. As três primeiras opções são muito adequadas para fabricar peças geométricas complexas com bom acabamento superficial. Mas quando você precisa atingir tolerâncias apertadas ou produzir um acabamento superficial espelhado em quase qualquer tipo de peça, nada é melhor que usinagem.

Visão Geral dos Serviços de Usinagem de Plásticos

A usinagem de plásticos, como todos os processos de usinagem, é um método subtrativo que remove camadas de material para moldar e formar a peça ou produto final. Algumas das operações de usinagem mais comuns usadas para materiais plásticos são:

Corte

Geralmente, a operação de corte gera algum calor, que pode danificar o plástico. Ao cortar plástico, o operador deve ter cuidado para evitar deformação térmica.

Torneamento

Operações de torneamento de plásticos são realizadas em um torno, que gira e manipula a peça de trabalho para que a ferramenta de corte estacionária possa cortar e remover material excedente de acordo com o design pretendido.

Fresamento

A operação de torneamento envolve a rotação da peça de trabalho plástica, enquanto a operação de fresamento requer a rotação da ferramenta de corte para remover cavacos plásticos da peça de trabalho fixa.

Furação

Se a broca apropriada não for selecionada, pode ser perigoso e pode levar a superaquecimento ou forças de cisalhamento. No entanto, desde que a preparação seja correta e as ferramentas sejam preparadas e usadas, técnicos qualificados podem formar furos de diâmetro pequeno e grande em produtos plásticos sem destruir a estrutura.

Retífica

A retífica é semelhante ao fresamento porque o processo remove cavacos plásticos da peça de trabalho para mudar sua forma. A principal diferença é que o fresamento usa corte intermitente, enquanto a retífica corta continuamente o plástico do produto para alcançar uma forma e acabamento superficial mais suaves.

Materiais Usados Para Usinagem CNC de Plásticos

Plásticos ABS

Acrilonitrila butadieno estireno, frequentemente abreviado como ABS, é um dos materiais termoplásticos mais comuns. Tem boas propriedades mecânicas, excelente resistência ao impacto, alta resistência ao calor e boa usinabilidade. ABS é fácil de usinar, resistente ao calor e pode ser usado para acabamento (cola, pintura, polimento, etc.). Geralmente é usado para prototipar funções de peças antes da produção em massa.

ABS não tem boa resistência à abrasão ou resistência química e derreterá em acetona. Também não é um plástico particularmente forte.

A aplicação mais comum do ABS é moldagem por injeção, que é usada para fazer invólucros de produtos eletrônicos, eletrodomésticos e até os icônicos tijolos Lego.

Nylon

Semelhante ao ABS, o nylon é um plástico durável com alta resistência e rigidez, pode manter bom isolamento elétrico em uma ampla faixa de temperatura, bem como boa resistência química e resistência à abrasão. Nylon 6 e nylon 66 são os graus mais comumente usados na usinagem CNC.

Mas o nylon 6/6 absorve facilmente umidade, fazendo com que inche e perca alguma precisão dimensional. Se uma grande quantidade de material assimétrico for removida devido ao estresse interno inerente do material durante o processamento, também empenará.

O nylon é mais comumente encontrado em equipamentos médicos, hardware de montagem de placas de circuito, componentes do compartimento do motor automotivo, e abraçadeiras de cabos. Em muitas dessas aplicações, é usado como substituto econômico para metais.

Acrílico

Acrílico (também conhecido como Perspex ou Luctie) é o nome comercial do plástico PMMA. É resistente, tem boa resistência ao impacto e resistência a arranhões, e pode ser facilmente colado.

O acrílico usinado é transparente, o que é muito adequado para qualquer aplicação que exija transparência óptica ou translucidez.

No entanto, o acrílico é um plástico frágil e rachará ou quebrará sob muita pressão. Qualquer superfície usinada em uma chapa de acrílico perde transparência e assume uma aparência fosca, translucida. Portanto, geralmente é melhor prestar atenção se as peças de acrílico devem ser deixadas na espessura original para manter a transparência. Se a superfície usinada precisa ser transparente, o polimento pode ser usado como uma etapa adicional de pós-processamento.

Delrin

POM é bem conhecido sob o nome comercial Delrin. É um termoplástico de engenharia com a maior usinabilidade entre plásticos e é considerado o plástico mais econômico. Tem uma superfície lisa, de baixo atrito, excelente estabilidade dimensional e alta rigidez. Para materiais que encontram muito atrito nestas ou quaisquer outras aplicações, requerem tolerâncias apertadas, ou requerem alta rigidez, Delrin é um excelente plástico. Mas a desvantagem é que é difícil de colar.

Delrin é geralmente usado para engrenagens, mancais, buchas e fixadores, ou para fazer gabaritos e dispositivos de fixação para montagem.

PEAD

PEAD significa polietileno de alta densidade, um termoplástico com alta relação resistência-peso. PEAD tem alta resistência química, isolamento elétrico e durabilidade sob condições climáticas severas. Semelhante ao Delrin, o PEAD tem uma superfície lisa, que pode limitar o atrito e resistir bem a alto impacto, tem alta relação resistência-peso e boa resistência às intempéries.

A principal desvantagem do PEAD é sua baixa resistência, especialmente em termos de tração e flexão.

PEAD é um termoplástico leve usado para aplicações externas e prototipagem devido ao seu baixo custo e leveza. Como o ABS, é frequentemente usado para criar protótipos antes da moldagem por injeção. Devido à sua resistência química e propriedades escorregadias, é muito adequado para a fabricação de tampões e vedações, e também é ideal para aplicações sensíveis a peso ou elétricas.

PEEK

PEEK é um termoplástico de engenharia de alto desempenho com excelente resistência ao impacto e estabilidade dimensional. O plástico PEEK é muito fácil de processar e é o material principal usado em usinagem CNC. Por causa de seu desempenho incrível, é frequentemente usado nas indústrias automotiva, aeroespacial, médica e elétrica.

A única desvantagem é o preço alto. No entanto, se você precisa de alto desempenho e alta resistência, definitivamente deve considerar usar este material. O desempenho deste plástico é melhor que o de metais usados nas indústrias química e de processamento. Em algumas indústrias, está atualmente substituindo metais como aço inoxidável e alumínio.

Policarbonato

Policarbonato é um dos plásticos mais duráveis do mercado. Tem resistência ao impacto extremamente alta e rigidez, e mantém funcionalidade em uma ampla faixa de temperatura. Também é opticamente transparente e pode ser tingido de preto se opaco for necessário. Policarbonato é mais adequado para aplicações que requerem plásticos muito resistentes ou muito fortes ou requerem transparência óptica. Portanto, o policarbonato é um dos plásticos mais comumente usados com a maior taxa de reciclagem.

Policarbonato puro não tem boa resistência à abrasão e é facilmente arranhado. Se necessário, um revestimento anti-arranhão e polimento a vapor podem ser adicionados na etapa de pós-processamento para melhorar resistência ao desgaste ou clareza óptica.

A durabilidade e transparência do policarbonato significa que pode ser usado para fazer discos ópticos, vidro de segurança, tubos de luz, e até vidro à prova de balas.

Dicas para Usinagem CNC de Plásticos

Máquina

Não existem máquinas CNC para plásticos. Na verdade, todas as máquinas-ferramentas usadas para cortar plásticos são ferramentas de usinagem de metais. Sua rigidez precisa e potência de saída permitem que processem facilmente até plásticos endurecidos. A rigidez de máquinas de marcenaria é baixa, então o efeito não é bom.

Ferramenta de Corte

Escolher as melhores ferramentas de corte para peças plásticas é uma tarefa complexa. A razão para isso é que a composição de plásticos e materiais compostos varia muito. Alguns plásticos são reforçados com partículas de carboneto duro ou têm aditivos que melhoram flexibilidade, resistência ao calor ou outros parâmetros. Tudo isso muda a forma como os plásticos reagem às máquinas.

Ferramentas de corte são feitas principalmente de aço rápido, carboneto cementado, diamante, etc. Para cortar plásticos comuns, você pode escolher os dois primeiros materiais de corte. Em contraste, o aço rápido tem melhor capacidade de afiação. Escolha ferramentas de aço rápido e afie-as cuidadosamente. A aresta de corte da ferramenta será mais afiada, mas sua durabilidade é menor que a de ferramentas de carboneto cementado.

Reduza a força de corte e temperatura o máximo possível, selecione o ângulo de avanço apropriado, ângulo de folga, ângulo de ataque, ângulo de aresta de corte secundária, raio de ponta da ferramenta, etc. para melhorar produtividade e durabilidade da ferramenta, e economizar custos de processamento. A fresa permanece afiada e congela o material quando a rigidez não é suficiente.

Configuração das Peças

Fixe o bloco plástico corretamente para evitar pressão excessiva que pode causar ruptura. Recomenda-se usar uma almofada feita de material macio entre o dispositivo de fixação e a peça para evitar deixar marcas na superfície.

Outro problema é a rigidez das peças. Você precisa prestar muita atenção à distância entre o local de furação e o dispositivo de fixação. Durante este processo, a broca tentará puxar a peça para cima ao longo de seu canal. Se o dispositivo de fixação estiver muito longe, a broca terá sucesso, mas dobrará a peça ou pode realmente rasgar a peça do dispositivo.

Minimizar o Efeito dos Cavacos

Mantenha sempre a ferramenta de corte em movimento (evite ficar em um lugar por muito tempo) para evitar que os cavacos derretam nas peças processadas. Refrigerante ou fluido de corte pode ser usado para baixar a temperatura e remover cavacos.

Alimentação de Usinagem

Usando uma taxa de avanço maior e velocidade de fuso rápida, é cerca de 3 vezes a alimentação de alumínio e a velocidade de corte correspondente.

Serviço de Usinagem CNC de Plásticos

Devido à grande demanda por peças plásticas para fabricação de protótipos e peças plásticas CNC personalizadas, um grande número de serviços de usinagem CNC de plásticos surgiram. Eles sem dúvida tornam o processo de produção de todas as partes mais rápido e fácil. Se você tem projetos relacionados, bem-vindo ao envio de desenhos para obter cotação gratuita da SANS Machining.