대부분의 경우 CNC 가공에 대한 일반적인 설명에는 금속 공작물 작업이 포함됩니다. 그러나 CNC 가공은 플라스틱에 널리 적용할 수 있을 뿐만 아니라 플라스틱 CNC 가공도 여러 산업 분야에서 일반적인 가공 공정 중 하나입니다.
제조 공정으로 플라스틱 가공을 수용하는 이유는 다양한 플라스틱 CNC 재료를 사용할 수 있기 때문입니다. 또한, 컴퓨터 수치 제어가 도입되면서 공정이 더욱 정확하고 빨라졌으며 공차가 엄격한 부품을 만드는 데 적합해졌습니다. 플라스틱 CNC 가공에 대해 얼마나 알고 계십니까? 이 기사에서는 프로세스와 호환되는 재료, 사용 가능한 기술 및 프로젝트에 도움이 될 수 있는 기타 사항에 대해 설명합니다.
CNC 가공용 플라스틱
가공 가능한 많은 플라스틱은 여러 산업에서 제조되는 부품 및 제품을 제조하는 데 적합합니다. 나일론과 같은 기계 가공이 가능한 일부 플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 우수한 기계적 특성을 갖고 있으므로 그 용도는 특성에 따라 달라집니다. 다음은 맞춤형 플라스틱 가공에 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱입니다.
ABS:
아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)은 내충격성, 강도 및 높은 기계 가공성으로 잘 알려진 경량 CNC 소재입니다. 우수한 기계적 특성을 자랑하지만 그리스, 알코올 및 기타 화학 용매에 대한 민감성으로 인해 화학적 안정성이 낮습니다. 또한 순수 ABS(즉, 첨가물이 없는 ABS)의 열 안정성은 플라스틱 폴리머가 화염을 제거한 후에도 탈 수 있기 때문에 낮습니다.
장점
기계적 강도를 잃지 않고 가볍습니다.
플라스틱 폴리머는 가공성이 뛰어나므로 매우 인기 있는 쾌속 프로토타이핑 소재입니다.
ABS는 녹는점이 낮기에 적합합니다(이는 3D 프린팅 및 사출 성형과 같은 기타 신속한 프로토타이핑 공정에 중요합니다).
인장강도가 높습니다.
ABS는 내구성이 높아 수명이 길어집니다.
저렴합니다.
단점
열에 노출되면 뜨거운 플라스틱 연기를 방출합니다.
그러한 가스가 축적되는 것을 방지하려면 적절한 환기가 필요합니다.
녹는점이 낮아 CNC 기계에서 발생하는 열로 인해 변형이 발생할 수 있습니다.
응용
ABS는 우수한 특성과 경제성으로 인해 제품 제작 시 많은 신속한 프로토타이핑 서비스에서 사용되는 매우 인기 있는 엔지니어링 열가소성 수지입니다. 이는 키보드 캡, 전자 인클로저 및 자동차 대시보드 구성 요소와 같은 부품을 제조하는 전기 및 자동차 산업에 적용 가능합니다.
나일론
나일론 또는 폴리아미드는 내충격성, 내화학성, 내마모성이 뛰어난 저마찰 플라스틱 폴리머입니다. 강도(76mPa), 내구성, 경도(116R) 등 우수한 기계적 특성으로 인해 CNC 가공에 매우 적합하며 자동차 및 의료 부품 제조 산업에서의 활용도가 더욱 향상됩니다.
장점
우수한 기계적 성질.
인장강도가 높습니다.
비용 효과적입니다.
경량 폴리머입니다.
내열성과 내화학성이 뛰어납니다.
단점
치수 안정성이 낮습니다.
나일론은 수분을 쉽게 흡수할 수 있습니다.
강한 무기산에 취약합니다.
응용
나일론은 의료 및 자동차 산업의 실제 부품 프로토타입 제작 및 제조에 적용할 수 있는 고성능 엔지니어링 열가소성 수지입니다. CNC 재료로 제조된 부품에는 베어링, 와셔 및 튜브가 포함됩니다.
아크릴
아크릴 또는 PMMA(폴리 메틸 메타크릴레이트)는 광학 특성으로 인해 플라스틱 CNC 가공에 널리 사용됩니다. 플라스틱 폴리머는 반투명하고 긁힘 방지 기능이 있으므로 이러한 특성이 필요한 산업에 적용됩니다. 그 외에도 인성 및 충격 저항성 등 기계적 특성이 매우 우수합니다. 가격이 저렴하기 때문에 아크릴 CNC 가공은 폴리카보네이트 및 유리와 같은 플라스틱 폴리머의 대안이 되었습니다.
장점
가볍습니다.
아크릴은 화학적 성질이 강하고 자외선에 강합니다.
가공성이 높습니다.
아크릴은 내화학성이 높습니다.
단점
열, 충격, 마모에 그다지 강하지 않습니다.
무거운 하중을 받으면 깨질 수 있습니다.
염소화/방향족 유기 물질에 대한 내성이 없습니다.
응용
아크릴은 폴리카보네이트, 유리 등의 소재 대체에 적용 가능합니다. 결과적으로 자동차 산업에서는 광파이프 및 자동차 표시등 커버를 제작하고 기타 산업에서는 태양광 패널, 온실 캐노피 등을 제작하는 데 적용할 수 있습니다.
포엠
POM 또는 Delrin(상품명)은 높은 강도와 열, 화학 물질 및 마모/찢김에 대한 저항성을 이유로 많은 CNC 가공 서비스에서 선택하는 가공성이 뛰어난 CNC 플라스틱 소재입니다. Delrin에는 여러 등급이 있지만 대부분의 산업에서는 치수 안정성이 뛰어난 Delrin 150 및 570을 사용합니다.
장점
이는 모든 CNC 플라스틱 재료 중에서 가장 가공성이 뛰어납니다.
그들은 우수한 내 화학성을 가지고 있습니다.
그들은 높은 치수 안정성을 가지고 있습니다.
인장강도와 내구성이 높아 수명이 길어집니다.
단점
산에 대한 저항력이 약합니다.
응용
POM은 다양한 산업 분야에 걸쳐 적용됩니다. 예를 들어, 자동차 부문에서는 안전 벨트 부품을 제조하는 데 활용됩니다. 의료 장비 산업에서는 이를 사용하여 인슐린 펜을 생산하고, 소비재 부문에서는 POM을 사용하여 전자 담배 및 수량계를 제조합니다.
HDPE
고밀도 폴리에틸렌 플라스틱은 응력과 부식성 화학물질에 대한 저항성이 높은 열가소성 플라스틱입니다. 이는 인장 강도(4000PSI) 및 경도(R65)와 같은 우수한 기계적 특성을 제공하며, 이러한 요구 사항이 있는 응용 분야에서는 LDPE가 이를 대체합니다.
장점
유연한 가공이 가능한 플라스틱입니다.
스트레스와 화학물질에 대한 저항력이 매우 높습니다.
기계적 성질이 우수합니다.
ABS는 내구성이 높아 수명이 길어집니다.
단점
UV 저항성이 낮습니다.
응용
HDPE 프로토타입 제작, 기어 제작, 베어링, 포장, 전기 절연, 의료 장비 등 다양한 용도로 사용됩니다. 빠르고 쉽게 가공할 수 있어 프로토타입 제작에 이상적이며 가격이 저렴하여 여러 반복 작업에 적합합니다. 또한, 마찰계수가 낮고 내마모성이 높아 기어용 소재로, 자기윤활성이 있고 내화학성이 있어 베어링용 소재로 적합합니다.
LDPE
LDPE는 내화학성이 우수하고 온도가 낮은 견고하고 유연한 플라스틱 폴리머입니다. 보철물 및 교정 장치 제작을 위한 의료 부품 제조 산업에 널리 적용 가능합니다.
장점
단단하고 유연합니다.
내식성이 뛰어납니다.
용접과 같은 열 기술을 사용하여 밀봉하기 쉽습니다.
단점
고온 저항이 요구되는 부품에는 적합하지 않습니다.
강성이 낮고 구조적 강도가 낮습니다.
응용
LDPE는 맞춤형 기어 및 기계 부품, 전자 장치용 절연체 및 하우징과 같은 전기 부품, 광택 또는 광택 외관 부품을 생산하는 데 종종 사용됩니다. 더 많은 것은 무엇입니까? 낮은 마찰 계수, 높은 절연 저항 및 내구성으로 인해 고성능 응용 분야에 이상적인 소재입니다.
폴리카보네이트
PC는 열 지연 및 전기 절연 특성을 갖춘 견고하지만 가벼운 플라스틱 폴리머입니다. 아크릴과 마찬가지로 자연스러운 투명성으로 인해 유리를 대체할 수 있습니다.
장점
대부분의 엔지니어링 열가소성 수지보다 더 효율적입니다.
자연적으로 투명하며 빛을 투과할 수 있습니다.
색상이 아주 잘 잡힙니다.
인장강도와 내구성이 높습니다.
PC는 희석된 산, 오일 및 그리스에 대한 내성이 있습니다.
단점
60°C 이상의 물에 장기간 노출되면 분해됩니다.
탄화수소 마모에 취약합니다.
자외선에 장기간 노출되면 시간이 지남에 따라 노란색으로 변합니다.
응용
폴리카보네이트는 빛의 특성으로 인해 유리 소재를 대체할 수 있습니다. 따라서 보안경과 CD/DVD를 만드는 데 사용됩니다. 그 외에도 수술기구, 회로차단기 제작에 적합합니다.
플라스틱 CNC 가공 방법
CNC 플라스틱 부품 가공에는 컴퓨터 제어 기계를 사용하여 플라스틱 폴리머의 일부를 제거하여 원하는 제품을 만드는 작업이 포함됩니다. 절삭 가공 공정은 다음 방법을 사용하여 엄격한 공차, 균일성 및 정확성을 갖춘 수많은 부품을 생성할 수 있습니다.
CNC 터닝
CNC 터닝(CNC Turning)은 공작물을 선반에 고정하고 회전 또는 회전을 통해 절삭 공구에 대해 회전시키는 가공 기술입니다. 다음과 같은 여러 유형의 CNC 터닝도 있습니다.
직선형 또는 원통형 CNC 터닝은 대형 절단에 적합합니다.
테이퍼 CNC 선삭은 원뿔 모양의 부품을 만드는 데 적합합니다.
다음을 포함하여 플라스틱 CNC 터닝에 활용할 수 있는 몇 가지 지침이 있습니다.
마찰을 최소화하려면 절삭날에 네거티브 백 레이크가 있는지 확인하십시오.
절단 모서리는 여유각이 커야 합니다.
표면 마감을 개선하고 재료 축적을 줄이기 위해 가공물 표면을 연마합니다.
최종 절단의 정밀도를 높이려면 이송 속도를 줄이십시오(초삭 절단에는 이송 속도 0.015 IPR, 정밀 절단에는 이송 속도 0.005 IPR 사용).
플라스틱 재료에 맞게 간격, 측면 및 경사각을 조정합니다.
CNC 밀링
CNC 밀링에는 밀링 커터를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하여 필요한 부품을 얻는 작업이 포함됩니다. 3축밀과 다축밀로 구분되는 다양한 CNC 밀링 머신이 있습니다.
한편, 3축 CNC 밀링 머신은 3개의 선형 축(왼쪽에서 오른쪽, 앞뒤, 위아래)으로 이동할 수 있습니다. 따라서 단순한 디자인으로 부품을 만드는 데 적합합니다. 반면, 다축 밀은 3개 이상의 축으로 이동할 수 있습니다. 결과적으로 복잡한 형상의 플라스틱 부품을 CNC 가공하는 데 적합합니다.
다음을 포함하여 플라스틱 CNC 밀링에 사용할 수 있는 몇 가지 지침이 있습니다.
탄소 툴링을 사용하여 탄소 또는 유리로 강화된 열가소성 수지를 가공합니다.
클램프를 사용하여 스핀들 속도를 높이십시오.
둥근 내부 모서리를 만들어 응력 집중을 줄입니다.
라우터에서 직접 냉각하여 열을 분산시킵니다.
회전 속도를 선택합니다.
표면 마감을 개선하기 위해 밀링 후 플라스틱 부품을 디버링합니다.
CNC 드릴링
플라스틱 CNC 드릴링에는 드릴 비트가 장착된 드릴을 사용하여 플라스틱 가공물에 구멍을 만드는 작업이 포함됩니다. 드릴 비트의 크기와 모양에 따라 구멍의 크기가 결정됩니다. 또한, 칩 배출 역할도 합니다. 사용할 수 있는 드릴 프레스 유형에는 벤치형, 직립형 및 방사형이 있습니다.
다음을 포함하여 플라스틱 CNC 드릴링에 사용할 수 있는 몇 가지 지침이 있습니다.
플라스틱 가공물에 스트레스가 가해지지 않도록 날카로운 CNC 드릴 비트를 사용하십시오.
올바른 드릴 비트를 사용하십시오. 예를 들어 대부분의 열가소성 플라스틱에는 립 각도가 9~15°인 90~118° 드릴 비트가 적합합니다(아크릴의 경우 0° 경사각 사용).
올바른 드릴 비트를 선택하여 칩 배출을 쉽게 하십시오.
냉각 시스템을 사용하여 가공 과정에서 발생하는 양을 줄이세요.
손상 없이 CNC 드릴을 제거하려면 드릴링 깊이가 3~4배 미만인지 확인하십시오. 드릴 직경. 또한 드릴이 재료에서 거의 빠져 나올 때 이송 속도를 줄이십시오.
플라스틱 가공의 대안
CNC 플라스틱 부품 가공 외에도 다른 신속한 프로토타이핑 프로세스도 대안이 될 수 있습니다. 일반적인 것들은 다음과 같습니다:
사출 성형
이는 플라스틱 공작물 작업에 널리 사용되는 대량 생산 공정입니다. 사출 성형에는 수명과 같은 요소에 따라 알루미늄이나 강철로 금형을 만드는 작업이 포함됩니다. 그 후, 용융된 플라스틱을 금형 캐비티에 주입하고 냉각하여 원하는 모양을 형성합니다.
플라스틱 사출 성형은 실제 부품의 프로토타입 제작과 제조 모두에 적합합니다. 그 외에도 복잡하고 단순한 디자인의 부품에 적합한 비용 효율적인 방법입니다. 게다가 사출 성형 부품은 추가 작업이나 표면 처리가 거의 필요하지 않습니다.
3D 프린팅
3D 프린팅은 소규모 기업에서 사용되는 가장 일반적인 프로토타입 제작 방법입니다. 적층 가공 공정은 나일론, PLA, ABS, ULTEM과 같은 열가소성 플라스틱 작업에 사용되는 SLA(Stereolithography), FDM(Fused Deposition Modeling), SLS(Selective Laser Sintering) 등의 기술로 구성된 신속한 프로토타이핑 도구입니다.
각 기술에는 3D 디지털 모델을 생성하고 원하는 부품을 레이어별로 구축하는 작업이 포함됩니다. 이는 플라스틱 CNC 가공과 비슷하지만 후자와 달리 재료 낭비가 적습니다. 또한 툴링이 필요하지 않으며 복잡한 디자인의 부품을 만드는 데 더 적합합니다.
진공 주조
진공 주조 또는 폴리우레탄/우레탄 주조에는 마스터 패턴의 복사본을 만들기 위해 실리콘 몰드와 수지가 포함됩니다. 신속한 프로토타이핑 공정은 고품질의 플라스틱을 만드는 데 적합합니다. 또한 아이디어를 시각화하거나 설계 결함을 해결하는 데에도 복사본을 적용할 수 있습니다.
플라스틱 CNC 가공의 산업 응용
플라스틱 CNC 가공은 정확성, 정밀성 및 엄격한 공차와 같은 이점으로 인해 널리 적용 가능합니다. 이 프로세스의 일반적인 산업 응용 분야는 다음과 같습니다.
의료 산업
CNC 플라스틱 가공은 현재 의수족, 인공 심장 등 의료용 기계 부품 제조에 적용 가능합니다. 높은 수준의 정확성과 반복성을 통해 업계에서 요구하는 엄격한 안전 표준을 충족할 수 있습니다. 게다가 재료 옵션도 무수히 많아 복잡한 모양을 만들어냅니다.
자동차 부품
자동차 디자이너와 엔지니어 모두 플라스틱 CNC 가공을 사용하여 실시간 자동차 부품과 프로토타입을 제작합니다. 플라스틱은 경량으로 인해 대시보드와 같은 맞춤형 CNC 플라스틱 부품을 제작할 때 업계에서 널리 적용 가능하며 연료 소비를 줄여줍니다. 게다가 플라스틱은 대부분의 자동차 부품이 겪는 부식과 마모에 강합니다. 그 외에도 플라스틱은 복잡한 모양으로 쉽게 성형할 수 있습니다.
항공우주 부품
항공우주 부품 제조에는 높은 정밀도와 엄격한 공차를 갖춘 제조 방법이 필요합니다. 결과적으로 업계에서는 다양한 항공우주 가공 부품을 설계, 테스트 및 제작할 때 CNC 가공을 선택합니다. 플라스틱 소재는 복잡한 형상에 대한 적합성, 강도, 경량 및 고화학성, 내열성으로 인해 적용 가능합니다.
전자 산업
전자 산업에서는 높은 정밀도와 반복성으로 인해 CNC 플라스틱 가공을 선호합니다. 현재 이 공정은 와이어 인클로저, 장치 키패드 및 LCD 화면과 같은 CNC 가공 플라스틱 전자 부품을 만드는 데 사용됩니다.
플라스틱 CNC 가공을 선택해야 하는 경우
위에서 설명한 다양한 플라스틱 제조 공정 중에서 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 결과적으로 플라스틱 CNC 가공이 프로젝트에 더 나은 프로세스인지 결정하는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 고려 사항은 다음과 같습니다.
공차가 엄격한 플라스틱 프로토타입 디자인의 경우
CNC 플라스틱 가공은 엄격한 공차가 필요한 설계로 부품을 제작하는 데 더 좋은 방법입니다. 기존 CNC 밀링 기계는 약 4μm의 엄격한 공차를 달성할 수 있습니다.
플라스틱 프로토타입에 고품질 표면 마감이 필요한 경우
CNC 기계는 고품질 표면 마감을 제공하므로 프로젝트에 추가적인 표면 마감 공정이 필요하지 않은 경우에 적합합니다. 이는 인쇄 중에 레이어 자국이 남는 3D 인쇄와는 다릅니다.
플라스틱 프로토타입에 특수 재료가 필요한 경우
플라스틱 CNC 가공은 고온 저항성, 고강도 또는 높은 내화학성과 같은 특수 특성을 가진 플라스틱 재료를 포함하여 광범위한 플라스틱 재료로 부품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 특별한 요구 사항이 있는 프로토타입을 제작하는 데 이상적인 선택입니다.
귀하의 제품이 테스트 단계에 있는 경우
CNC 가공은 변경하기 쉬운 3D 모델을 기반으로 합니다. 테스트 단계에서는 지속적인 수정이 필요하므로 CNC 가공을 통해 설계자와 제조업체는 기능성 플라스틱 프로토타입을 제작하여 설계 결함을 테스트하고 문제를 해결할 수 있습니다.
· 경제적인 옵션이 필요한 경우
다른 제조 방법과 마찬가지로 플라스틱 CNC 가공은 부품을 비용 효율적으로 만드는 데 적합합니다. 플라스틱은 금속이나 복합재와 같은 기타 재료보다 비용이 저렴합니다. 또한 컴퓨터 수치 제어가 더 정확하고 프로세스가 복잡한 설계에 적합합니다.
결론
CNC 플라스틱 가공은 정확도, 속도 및 공차가 엄격한 부품을 만드는 적합성으로 인해 산업적으로 널리 인정되는 공정입니다. 이 기사에서는 프로세스와 호환되는 다양한 CNC 가공 재료, 사용 가능한 기술 및 프로젝트에 도움이 될 수 있는 기타 사항에 대해 설명합니다.
올바른 가공 기술을 선택하는 것은 매우 어려울 수 있으므로 플라스틱 CNC 서비스 제공업체에 아웃소싱해야 합니다. GuanSheng에서는 맞춤형 플라스틱 CNC 가공 서비스를 제공하며 요구 사항에 따라 프로토타입 제작 또는 실시간 사용을 위한 다양한 부품을 만드는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
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게시 시간: 2023년 11월 13일