プラスチック CNC 加工: プラスチック部品を効率的に製造する方法

CNC 加工 (サブトラクティブ マニュファクチャリング) は、最も一般的な加工方法の 1 つです。プロトタイピングと小ロット生産は、CNC 加工の精度、寸法、コストの利点に依存しています。金属、プラスチック、木材を問わず、完璧な加工が可能です。

実際、プラスチック加工は金属加工よりも難しいため、ほとんどのメーカーは金属製品の CNC 加工を好みます。しかし、コンピュータ数値制御の導入により、プラスチック CNC 加工はより正確かつ高速になり、厳しい公差を持つ部品の製造に適しています。

プラスチックの CNC 加工は単純に見えるかもしれませんが、多くの詳細とテクニックが必要です。この記事では、プラスチック CNC 加工で利用できる技術、一般的なプラスチック材料の特性、およびプラスチック CNC 加工におけるそれらのアプリケーションを分析し、情報に基づいた意思決定を支援します。

プラスチックは CNC 加工できますか?

はい、プラスチックは CNC 加工できます。この方法はプロトタイピングによく使用されます。 少量生産、さらに 大量生産 プラスチック部品のこと。

アクリル、ABS、ナイロン、ポリカーボネートなどのプラスチックを CNC 加工して、試作品から最終製品までさまざまな用途の部品を製造できます。金属と比較して、プラスチック材料は軽量で、絶縁性能が高く、成形が容易です。

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プラスチック CNC 加工に使用される一般的な材料

ほとんどの種類のプラスチックは、プラスチック部品の製造に使用できます。ただし、異なる種類のプラスチックは、その独特の物理的および化学的特性により、異なる用途に適しています。 Boyi 氏は、誰もがそれぞれの特性に応じてこれらの素材を使用する必要があると提案しています。ここでは、一般的なプラスチック加工材料とその特性および用途をいくつか紹介します。

ABS

ABS は、アクリロニトリル、ブタジエン、およびスチレンのターポリマーで構成されるポリマーであり、その幅広い応用性により多くの業界で好まれています。 PS、SAN、BSの性能特性を巧みに組み合わせ、バランスのとれた優れた靭性、硬度、剛性を発揮します。

色圏

ホワイト、ブラック、ベージュ

Advantages

• 耐薬品性、耐熱性に優れ、-50～+70℃の範囲でも優れた安定性を保ちます。
• 機械的強度と剛性が高く、傷がつきにくいです。
• 熱可塑性プラスチックの加工特性を示します。
• 着色や加工が容易で、メッキも可能です。
• 引張強度、耐摩耗性に優れています。

デメリット

耐候性はなく、酸腐食に対する耐性は限られていますが、ケトンに可溶で、特定の化学物質（塩素化炭化水素、脂肪、芳香族化合物、アルデヒドなど）では軟化します。

アプリケーション

模型の材料としてよく使われます。自動車、エレクトロニクス、その他の業界で自動車のダッシュボードコンポーネント、コンバータ、スピーカー、コネクタなどを製造するために広く使用されています。

POM

ＰＯＭはホモポリマーであり、デルリン（商品名）とも呼ばれる。工業用のプロトタイプを製造するためのエンジニアリンググレードの熱可塑性プラスチックとして広く採用されています。通常、コポリマーまたはホモポリマーの 2 つの形態で存在します。複雑なプロトタイプから弾力性のある機械部品に至るまで、製造業に経済的メリットをもたらします。

色圏

黒、白

Advantages

• 有機溶剤に強く、室温では溶けません。
• 耐低温性があり、-40℃の低温でも靭性を維持します。
• ガラス繊維に次ぐ高い圧縮強度。
• 耐摩耗性、耐クリープ変形性に優れています。

デメリット

鉱酸に対して耐性がありません。また、耐紫外線性がなく、自己消火性がなく、火元に近づけられず、衝撃にも弱いです。

アプリケーション

ベアリングなどの機械装置部品の製造に広く使用されています。 ウォームギア、インペラ、カム、ワッシャー、ブッシュ、ガイド、ハンドル、グリップ。 POM は、自動車、エレクトロニクス、医療、食品機械などの業界で広く応用されています。

PMMA (プレキシガラス/アクリル)

PMMA (ポリメチルメタクリレート) は、一般にアクリルまたはプレキシガラスとしても知られ、可塑性の高いポリマー材料です。このプラスチックポリマーは半透明性と耐傷性で知られており、これらの特性を必要とする多くの産業で広く応用されています。

色圏

無色透明

Advantages

• 優れた光沢感を誇ります。表面は研磨可能で、最大 92% の高い光透過率と 1.49 の屈折率を備え、最適な光学ガラスの性能に近づきます。
• 無機酸、アルカリ、炭化水素、洗浄剤からの侵食に耐性があります。
• 優れた電気特性と誘電特性、および優れた機械的強度を備えています。
• 紫外線や風化に対する優れた耐性。
• -40℃～90℃の広い動作温度範囲。

デメリット

応力亀裂が発生しやすい。耐薬品性と耐衝撃性が比較的劣ります。比較的脆く、機械的特性は短期間で効果を発揮します。長期使用の場合は、脆性破壊を避けるために、引張強度要件が 1500 psi 未満であることを確認してください。耐衝撃性は低く、温度が低下すると靭性も低下します。

アプリケーション

機械のカバーや部品、時計の文字盤、ファンブレード、リレーカバー、フロントガラスの部品などによく使用されます。さらに、透明な模型、標本、装飾品、義歯、広告銘板の製造にもよく利用されます。

PC（ポリカーボネート）

PC (ポリカーボネート) は、非晶質、無臭、無毒の特性で知られる無色の熱可塑性エンジニアリング材料です。アクリルと同様に、PC はその固有の透明性により、ガラスの理想的な代替品となっています。

色圏

無色透明

Advantages

• 優れた耐衝撃性、靭性、耐クリープ変形性を誇ります。
• 気候変動や高温に耐え、-150°C ～ +120°C の範囲で安定して使用できます。
• 優れた難燃性、耐放射線性を示します。
• 電気絶縁性に優れています。

デメリット

傷がつきやすく、研磨が難しく、耐アーク性が比較的弱い。長時間水に浸すと脆化する可能性があります。圧痕に敏感で、応力が集中すると破断しやすい。さらに、PC 材料は加水分解と反応するため、耐薬品性が低下します。

アプリケーション

安全ガラス、プロジェクター機器の部品、機械、電子、自動車、建築分野の材料として一般的に使用されています。航空宇宙、エレクトロニクス、機械産業では、フロントガラス、防弾ガラス、計器やメーターの観察窓などの部品に PC 材料が使用されています。

ナイロン(ポリアミド)

ナイロンは、優れた機械的特性、高い耐衝撃性、耐薬品性、耐摩耗性を備えた高性能エンジニアリングプラスチックであり、プラスチックのCNC加工に非常に適しています。

色圏

ナチュラル、ブラック、ホワイト

Advantages

分子鎖上に極性基を持ち結晶性が高く、優れた機械的強度と靱性を与えます。
耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性に優れています。
耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性に優れています。

デメリット

ナイロンは吸水率が高いため、寸法変化や性能低下を引き起こす可能性があります。さらに、ナイロンは紫外線に敏感であり、日光に長時間さらされると、老化、変色、性能の低下を引き起こす可能性があります。ナイロンは加工時に熱安定性が悪く、熱分解して煙が発生しやすくなります。

アプリケーション

自動車産業では、車両の性能や安全性を向上させるために、エンジン部品、燃料系部品、トランスミッション系部品などにナイロンが使用されています。エレクトロニクスおよび電気分野では、ナイロンはコネクタ、絶縁材、スイッチ、その他の部品の製造に使用されます。

プラスチック CNC 加工プロジェクトに適した材料の選択に当惑し、どのプラスチック材料が自分のニーズに最適であるかわからない場合は、いつでもお気軽に Boyi にご連絡ください。

関連する マテリアルガイド

プラスチック部品はどのように加工されるのですか?

プラスチック部品の加工には、CNC 旋盤、CNC フライス加工、CNC ドリリングなど、コンピュータ制御の機械を使用してプラスチック ポリマーの一部を除去し、目的の製品を形成することが含まれます。これらのプロセスの選択は、必要な材料、製品の形状、生産ニーズによって異なります。

CNC旋盤

CNC旋盤 プラスチックポリマーを回転させ、切削工具を使用して余分な材料を除去し、部品の望ましい形状を実現するプロセスです。このプロセスは、円筒形または回転対称のプラスチック部品の機械加工に特に適しています。

旋削加工では、加工精度と表面品質を確保するために、切削工具の角度と送り速度の選択に特別な注意を払う必要があります。より良好な表面平滑性を得るために、ワーク表面に研磨処理を施すことができます。

CNCフライス

CNC フライス加工は、CNC 旋削加工とは異なり、プラスチック ポリマーを静止させた状態で回転切削工具を使用して、プラスチック ポリマーから余分な材料を除去するプロセスです。 CNCフライス盤 機械には通常、多軸制御システムが装備されており、工具を複数の方向に動かすことができるため、平坦な部品や不規則な形状の部品などの複雑な形状の部品の高精度加工が可能になります。

フライス加工プロセスを選択する場合、カーボンツールはカーボンまたはガラス強化熱可塑性プラスチックの加工に使用できます。加工効率を高めるために、治具を利用して主軸速度を上げることができます。さらに、応力集中を軽減し、部品の耐久性を向上させるために、設計中に内側のコーナーに半径を作成することができます。

CNCドリル

CNC 穴あけは、ドリルビットを使用してプラスチック材料に穴を開けるプロセスです。ドリルビットの種類と形状に応じて、さまざまな断面とサイズの穴を形成できます。 CNC ボール盤は、穴あけ操作に加えて、いくつかの単純なフライス加工や旋削操作も実行できます。

穴あけの際は、加工品質を確保し、ワークピースに過度の圧力がかからないようにするために、鋭利なドリルビットを選択することが重要です。さらに、切りくずをスムーズに除去し、熱の蓄積を防ぐために、適切なドリルビットを選択し、冷却システムを使用する必要があります。

プラスチック部品を完璧に仕上げるにはどうすればよいですか?

完璧を達成する 表面仕上げ プラスチック部品の加工は、材料特性、機械加工プロセス、後処理技術などの複数の要素を考慮する必要がある、複雑かつ細心の注意を払うプロセスです。高品質の表面処理結果を達成するために役立ついくつかの重要な手順とガイドラインを以下に示します。

• 工具の形状によって引き起こされる表面欠陥を減らすために、機械加工プロセス中に複雑な形状の切削工具の使用を避けてください。
• 材料の振動によって引き起こされる表面の欠陥を避けるために、加工中にプラスチック材料が適切かつしっかりと固定されていることを確認してください。
• プラスチック材料が異なれば加工特性も異なるため、材料の特性に応じてパラメータを調整する必要があります。
• 一連の後処理技術を使用して、プラスチック部品の表面の平滑性をさらに向上させます。これには、アニーリング、サンドブラスト、パウダー コーティングなどが含まれる場合があります (インモールド装飾 (IMD)、NCVM 非導電性真空メタライゼーション、電気メッキなどの高度な表面仕上げ技術の使用も考慮できます)。

最適な表面処理結果を得るには、Boyi に問い合わせて、製品に最適な仕上げ加工技術を選択する方法を学ぶことができます。

プラスチック CNC 機械加工の代替品

CNC 加工に加えて、プラスチック部品を加工するための代替ソリューションとして使用できるラピッド プロトタイピング プロセスもいくつかあります。一般的な例は次のとおりです。

プラスチック射出成形

射出成形 ペレット化されたプラスチックを溶かし、高圧下で金型に注入し、冷却して対応する部品を得るプロセスです。 TPEやゴムなどの柔軟な素材の加工が可能です。

射出成形の利点の 1 つは、バッチ間の再現性です。金型は摩耗を最小限に抑えながら何百万もの部品に耐えることができるため、あるバッチから次のバッチまでの部品をほぼ同一にすることができます。さらに、射出成形部品には最小限の追加作業や表面仕上げが必要です。

3D印刷

3D プリンティングは積層造形プロセスであり、CAD ファイルに従って粉末を焼結することによって、独特の形状を持つさまざまなプロトタイプまたはバッチ コンポーネントが製造されます。一般的なプラスチック 3D印刷 方法には、ナイロン、PLA、ABS、ULTEM などの熱可塑性プラスチックの加工に使用できる SLS および SLA が含まれます。

SLS 3D プリンティング: レーザーを利用して粉末材料をコンポーネントに融合し、印刷プロセス全体で追加のサポート材料を必要としません。試作における可動部品や機能部品に適しています。

SLA 3D プリンティング: 紫外線を使用して感光性ポリマーを層ごとに選択的に硬化させ、オブジェクトを作成します。デモ試作、コンセプト試作、透明・半透明試作に適しています。

各テクノロジーには、3D デジタル モデルの作成と、目的の部品のレイヤーごとの構築が含まれます。プラスチックの CNC 加工に似ていますが、材料の無駄が少なくなります。ただし、3D プリンティングは従来の切削工具に依存しないため、従来の機械加工方法では実現が困難な複雑なデザインの部品の製造に特に適しています。

真空鋳造

真空鋳造 既存のパターンを利用して真空条件下でシリコンモールドを作成する技術です。次に、PU、シリコン、ナイロン、ABS などの材料を真空条件下で型に流し込み、元のパターンと同一のレプリカを複製します。複製精度は 99.8% に達し、高精度部品の製造に最適です。

なぜ人々は他の方法よりも CNC プラスチック加工を好むのでしょうか?

現在、多くの人がプラスチック CNC 加工の機能を気に入っています。その理由は次のとおりです。

精度と精度

CNC で加工されたプラスチック部品は、その精度の高さで常に知られています。プラスチック CNC 加工では、コンピューター プログラムを使用して切削工具の移動軌跡を制御し、あらゆるカットの精度を実現します。

複雑な部品の生産

CNC は、複雑な表面を持つ多くのプラスチック部品を加工できます。 3D プリント技術では複雑なデザインの部品を製造できますが、非常に高い精度が必要な一部の用途では、CNC 加工の方が信頼性が高い場合がよくあります。

柔軟性

プラスチック CNC 加工では、金型の作り直しや設備の変更は必要ありません。プログラミングを一度設定すれば、さまざまな製品の処理に使用できるため、高い適応性が実証されます。

厳格な許容誤差

CNC 加工は、通常最大数マイクロメートル、またはそれより小さい寸法までの非常に高い精度を達成でき、加工品質の一貫性と精度を保証し、高精度および高品質の製品の製造ニーズを満たします。

さまざまなプラスチックポリマーとの互換性

CNC 加工技術は、正確な切断および成形プロセスを通じて、さまざまなプラスチックポリマーの物理的および化学的特性を効果的に処理できます。特に強靭なプラスチック材料に対しては、その加工効果はさらに顕著になります。

プラスチック CNC 加工の産業応用

プラスチック CNC 加工は、主にその高精度、高効率、幅広い材料互換性により、複数の業界で幅広い用途に使用されています。このプロセスの一般的な産業用途には次のものがあります。

家電産業

プラスチックCNC加工は、ABS、PC、PAなど、家電製品に必要なさまざまなプラスチック材料を処理できます。さまざまな家電製品のシェルや構造部品の製造に使用されます。たとえば、炊飯器やアイロンなどの製品のシェルや加熱部分は、CNC 加工の高精度と効率を利用して効率的に製造できます。

自動車産業

プラスチック CNC 加工により、ダッシュボードやシート ブラケットなどの自動車内部のプラスチック部品の精密な切断と成形が可能になります。これらの部品は車両走行中のさまざまな応力や振動に耐える必要があるため、十分な強度と靭性を備えた材料が必要です。

医療産業

医療業界では高い精度と安全性が求められるため、現在、CNC プラスチック加工は、人工器官、診断機器、人工心臓、インプラントなどの医療機械部品の製造に使用されています。プラスチック CNC 加工により、複雑な安全基準への準拠が保証されます。

プラスチック CNC 機械加工を選択するのはどのような場合ですか?

このようなシナリオでは、プラスチック CNC 加工が最適な選択肢となる可能性があります。

少量生産またはカスタム生産: プラスチック CNC 機械加工は、迅速な納期を必要とする少量の部品や、特定のニーズに合わせたカスタマイズされた部品に適しています。その高い精度と柔軟性により、特定の要件を満たす部品を迅速かつコスト効率よく生産できます。

複雑な形状と機能: プラスチックCNC加工は、溝、穴、などのさまざまな複雑な3次元形状や内部特徴を処理できます。 番手など、複雑な形状の部品の製造に最適です。

金属または他の材料との統合: 特定の用途では、プラスチック部品を金属または他の材料と組み合わせる必要がある場合があります。 CNC 機械加工は複数の材料を処理できるため、このようなアセンブリの製造が容易になります。

まとめ

要約すると、プラスチック CNC 加工は、プラスチック部品の製造において、特に他の加工方法では適合するのが難しい厳しい公差で設計された部品を扱う場合に、確かに大きな利点を持っています。ただし、適切な加工技術の選択は困難な作業となる場合があるため、この作業を専門のプラスチック CNC サービス プロバイダーにアウトソーシングすることが賢明な選択です。

ボイは、カスタマイズされたプラスチック CNC 加工サービスを提供する企業として、CNC 加工に適したさまざまなプラスチック材料を提供するだけでなく、厳格で合理化された選択プロセスを通じて、選択された材料の品質と性能が顧客の要件を満たすことを保証します。さらに、Boyi エンジニアリング チームは豊富な経験と専門知識を備えており、お客様に専門的な材料選択のアドバイスや設計提案を提供して、製品設計を最適化し、加工効率と品質を向上させることができます。

プロ仕様のプラスチックをお探しの場合 CNC加工サービス プロバイダーとしては、Boyi が最良の選択でしょう。当社は、お客様の製品設計と製造における目標の達成を支援するために、高品質のサービスを提供することに尽力しています。

Q＆A

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