どのタイプの CNC プラスチックがプロジェクトに最適か考えたことがありますか? ABS、アクリル、POM などのオプションがあり、それぞれに独自の利点があるため、適切なものを選択するのは大変なことのように思えるかもしれません。適切なプラスチックは、プロジェクトの耐久性、精度、パフォーマンスを向上させることができます。CNC プラスチックの世界に飛び込み、加工のニーズに最適な材料を見つける方法を見つけましょう。
CNC加工にプラスチックを使用する理由
プラスチックは、その利便性、柔軟性、耐久性、そして製造時の安価さから広く使用されています。 CNCフライス盤、旋削、穴あけ、その他のプロセスで使用されます。これは、自動車産業や航空宇宙産業などの部品の軽量化に役立ちます。ご存知のように、プラスチックは軽量で使いやすいからです。
さらに、プラスチックは製造にそれほど手間がかかりません。一部の金属のように切削工具を損傷することなく、正確に設計できます。一方、プラスチックは過酷な環境条件にさらされても腐食したり化学反応を起こしたりしません。そのため、医療食品や工業用途にも使用できます。
必要に応じて、強度、絶縁性、透明性の要件を満たす ABS、アクリル、ナイロンなどのさまざまなタイプのプラスチックを使用できます。次のセクションでは、CNC テクノロジー用のさまざまな種類のプラスチックについて説明します。
CNCプラスチックの種類
CNC 加工は、軟質ポリエチレン (PE) から硬質 POM や PC まで、幅広いプラスチックに対応しています。金属加工との主な違いは、切削速度や深さなどのツールとプロセス変数です。
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それでは、それぞれの CNC プラスチックについて詳しく説明しましょう。
ABS
アクリロニトリルブタジエンスチレンの略称である ABS は、一般的な合成ポリマーの 1 つです。ABS CNC パーツは、材料の加工のしやすさと適切な寸法安定性のため、3D 印刷でよく使用されます。
ABS は丈夫で軽量、耐衝撃性があり、成形コストも安いため、自動車部品、玩具、家電製品などによく使われています。ただし、紫外線耐性が低いため、日光に当たると変色したり、劣化したりします。また、他の CNC プラスチックに比べると、耐熱性も比較的低いです。
- どこで使われているか:
この CNC プラスチック マシンは、さまざまな自動車部品や家電製品に使用されています。また、その強度と多目的能力により、家庭用機器やラピッド プロトタイプにも使用されています。
PC
透明で強靭なポリマーであるため、厳しい衝撃強度や温度にも耐えることができます。ポリカーボネート (PC) は比較的軽量で、光学的に優れた透明度を備えています。
安全メガネ、電子機器、コンパクト ディスクの分野では、PC は耐久性があり、透明でありながら衝撃に耐える能力があるため、はるかに人気のある選択肢です。優れていると考えられていますが、傷がつきやすく、他のプラスチックに比べて価格が高くなります。一定期間で劣化する可能性があるため、UV 処理は行わないでください。
- どこで使われているか:
保護メガネ、自動車のライトユニット、ヘルメット、電子機器の筐体などにはPCが使用されています。また、天窓や防弾窓などの建築構造物にもよく使用されています。
アクリル、PMMA
アクリル、またはポリメチルメタクリレートの略である PMMA は、非常に軽量で優れた耐候性を備えたガラス代替プラスチックです。
耐候性に優れ、光学的透明性も備えた標識、レンズ、水槽には、飛散防止機能も備えた PMMA が最適です。ただし、力を加えると脆くなり、傷がつきやすいため、より丈夫なものを求める場合には最適な選択肢とは言えません。
- どこで使われているか:
アクリルは、看板、光源ケース、展示ケース、水槽などの製造に欠かせない素材です。透明度が高いため、レンズや窓にも使用できます。
POM
POM はポリオキシメチレンとも呼ばれ、摩耗に強く、低摩擦で優れた性能を発揮する強固なプラスチックです。ただし、POM は紫外線や可燃性に対する耐性が低く、さらに強酸や塩素によっても劣化する可能性があります。
- どこで使われているか:
ギア、ベアリング、ファスナー、自動車部品などに使用されています。POM は精密で頑丈な部品に有効です。
ナイロン（PA）
ナイロンは、高い弾性と優れた強度を特徴とする重要なポリマーです。耐摩耗性と耐薬品性に優れています。アミノ複合体のかさ高さと太さにより、吸水性が高く、寸法安定性に影響を与える可能性があります。また、低温では脆くなります。
- どこで使われているか:
ナイロンポリマーは、ギア、ブッシング、コンベアベルト、その他の機械部品によく使用されます。さらに、繊維、自動車部品、スポーツ用品にも使用されています。
PE (HDPE および LDPE)
ポリエチレン (PE) は、比較的低密度のポリマーで、低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレン (HDPE と LDPE) の両方の形態で使用できます。HDPE は硬くて耐衝撃性があり、LDPE は丈夫ですが軽量です。国際的な耐熱性が低く、特定の添加剤がないと紫外線による劣化を起こしやすくなります。
- どこで使われているか:
HDPE はパイプ、特定の容器、まな板の製造に使用できます。一方、LDPE はパッケージ、バッグ、チューブの製造によく使用されます。
asfasdf
PEEK という用語は、ポリエーテルエーテルケトンの略です。これは、強度、耐薬品性、耐熱性で有名な高性能熱可塑性ポリマーです。他の CNC プラスチックと比較して、非常に高価で、多くの技術と実装が必要です。
- どこで使われているか:
PEEK は、ストレスの多い条件下でも高い性能が求められる航空宇宙産業、医療用インプラント、自動車産業に適用できます。
PP
ポリプロピレン (PP) は、優れた柔軟性と耐薬品性で知られる、丈夫で軽量なプラスチックです。紫外線に敏感なため、簡単に腐ります。また、低温にさらされると脆くなることがあります。また、熱暴露の制限もあります。
- どこで使われているか:
現在、PP は食品容器、自動車部品、医薬品、その他の繊維製品に使用されています。PP は材料特性により、さまざまな用途に簡単に使用できます。
PBT
ポリブチレンテレフタレート (PBT) もまた強力なポリマーです。電気絶縁性に加え、耐熱性も大幅に向上しています。優れた耐薬品性と寸法安定性を備えており、電気部品に最適です。PBT は低温、放射線、長時間の紫外線暴露に対して脆くなります。
- どこで使われているか:
PBT は、その強靭性と信頼性から、電気コネクタ、自動車部品、家庭用電化製品などに使用されています。
PEI
ポリエーテルイミド (PEI) は、耐熱性に優れた強靭なプラスチックです。優れた特性と安定性を備えています。しかし、価格が高く、市場での資源が不足しています。さらに、応力亀裂が発生することもあります。
- どこで使われているか:
ポリエーテルイミドは、主に航空宇宙、医療機器製造、電子機器の分野で使用されています。優れた耐熱性が求められる機器に多く使用されていると言えます。
PS
ポリスチレン（PS）は、発泡ポリスチレンとも呼ばれます。軽量で強度のあるポリスチレンで、固体と発泡体の形で入手できます。安価で製造も簡単です。しかし、壊れやすく、生分解性がなく、衝撃に弱いという弱点があります。また、耐熱性がなく、燃えやすいという欠点もあります。
- どこで使われているか:
ポリスチレンは、汎用性とコストの観点から、梱包材、梱包カップ、断熱材、模型キットなどによく使用されています。
PVC
ポリ塩化ビニルは PVC プラスチックとも呼ばれ、最も耐久性と安定性に優れた素材の 1 つです。化学薬品に対する耐性が強く、添加剤が含まれているため経済的で難燃性もあります。しかし、PVC は他の製品よりも環境に優しいわけではなく、燃焼時に有害なガスを放出します。一部の配合は、経年劣化により脆くなる場合があります。
- どこで使われているか:
ポリ塩化ビニルは、配管、窓、床板、電気波長などに利用されています。その強度から、建築から窓まで幅広い用途に使用されています。
PTFE（テフロン）
PTFE またはテフロンは、伸縮性がありながら耐熱性がある非粘着性の布地として多くの人に知られています。さらに、化学的および電気的に伝導性のある材料です。残念ながら、処理が非常に複雑で高価です。高エネルギーの放射線や衝撃により劣化する可能性があります。
- どこで使われているか:
PTFE は、調理器具、ガスケット、シール、電気絶縁材などのコーティングに使用されます。また、低摩擦が求められる工業プロセスにも広く使用されています。
プラスチック加工性チャートの簡単な概要
CNCプラスチックタイプ | 被削性 | 主な特徴 |
ABS | 素晴らしい | 加工が容易、低コスト、優れた 耐衝撃性簡単に熱成形できます。 |
PC（ポリカーボネート） | 普通から良い | 丈夫で耐衝撃性に優れていますが、特定の条件下では割れやすくなります。 |
アクリル（PMMA） | 素晴らしい | 機械加工が容易で、滑らかな仕上がりになりますが、脆く、ストレスがかかると割れることがあります。 |
POM(アセタール) | 素晴らしい | 低摩擦、 高い剛性、 優れた寸法 安定ギアやベアリングに最適です。 |
ナイロン（PA） | 普通から良い | 耐摩耗性に優れていますが、水分を吸収し、加工品質に影響を与える可能性があります。 |
PE (HDPE および LDPE) | 素晴らしい | 柔らかく、加工しやすく、摩擦が少ないですが、適切にサポートされていないと変形する可能性があります。 |
asfasdf | フェア | 高性能、耐熱プラスチックですが、硬度が高いため加工が難しいです。 |
PP（ポリプロピレン） | 素晴らしい | 機械加工が容易で、コストも低いですが、接着や塗装が難しい場合があります。 |
PBT | フェア | 良い熱と 耐薬品性ただし、脆くて機械加工が難しい場合があります。 |
PEI（ポリエーテルイミド） | 普通から悪い | 剛性が高く加工しにくい高性能素材です。 |
ペット | グッド | 寸法安定性に優れ、機械加工が容易ですが、ストレスがかかると反る場合があります。 |
PS（ポリスチレン） | 素晴らしい | 機械加工が容易で、滑らかな仕上がりを実現できますが、脆く、割れやすい傾向があります。 |
PVC | フェア | 特に柔らかい配合物の場合、機械加工が困難になり、有毒ガスが発生する場合があります。 |
PTFE（テフロン） | 素晴らしい | 機械加工が非常に容易で、摩擦が少なく、耐薬品性に優れていますが、接着が難しい場合があります。 |
CNC 加工プロジェクトに適したプラスチックを選択する方法
プロジェクトに適したエンジニアリング プラスチックを選択する際には、次の要素を考慮する必要があります。
機械的性質
CNC 加工プロジェクトで使用するプラスチックの機械的特性を知ることは重要です。たとえば、PEEK やナイロンなどのポリマーは、強度が高く、耐摩耗性にも優れているため、荷重支持要素として使用できます。
一方、アクリルは、親指の抵抗などではなく、柔軟性と透明性を重視して設計されたポリマーです。したがって、アプリケーションの機械的要件に合った材料を選択してください。
耐食性
プロジェクトに化学物質、湿気、または過酷な条件が伴う場合は、耐腐食性の高い CNC プラスチックを使用することをお勧めします。化学物質は PTFE (テフロン) および PVC プラスチックで処理するのが最適で、湿気の多い場所では HDPE が最適です。適切な選択を行うことで、信頼性と機能性が長年にわたって保証されます。
熱膨張
温度変化にさらされたときのプラスチックの挙動を調べてみましょう。たとえば、PEEK 素材は熱膨張率が低いため、高熱の用途に適しています。
しかし一方で、PP などの特定の CNC 材料は、温度変化により必要以上に膨張する可能性があります。
コストと可用性
多くの場合、コストと材料の入手可能性は、決定に影響を与える重要な要素です。ABS や PP などの一般的なプラスチックは安価で、入手も容易です。一方、PEI や PEEK などの特殊な材料は高価ですが、特定の利点があります。パフォーマンスと予算の間で適切なトレードオフを行うことが重要です。
表面仕上げの要件
何かを視覚的に見るときは、美観と表面品質が最も重要であるかどうかを考慮することが重要です。
使いやすさの点では、POM のような高張力材料は、使いやすさが求められる用途に適しています。最終的な結果は、機能と美観が一致するように調和させる必要があります。
CNCプラスチックマシンを使用する際のヒント
鋭い工具、高送り、低回転数
切削工具は、CNC 加工するプラスチックの破れを防ぐのに効果的なので、鋭利なものにする必要があります。材料の加熱と溶解を防ぐには、高い送りと低い RPM のバランスをとる必要があります。
慎重にクランプする
ほとんどの CNC プラスチックは圧力によって変形する傾向があります。したがって、エアパッドまたはソフトパッドを使用して圧力を分散し、機械を締め付けすぎないようにします。また、同時に、機械の動作中に破損につながる可能性がある真空テーブルの使用も避けます。
冷却剤を避ける
切断されるプラスチックの大部分は、冷却剤の追加を必要としません。ただし、材料の割れを防ぐために冷却剤を使用することはできます。代わりに、材料の過熱を防ぐために、ツール速度を適切に予測して制御することが重要です。
ソフトCNCプラスチックのオーバーサイズカット
LDPEのような軟質プラスチックの場合、必要に応じて大きめのカットを行ってください。特に作業の仕上げ段階では、エッジ付近でカットし、反りを防ぐために調整することを意味します。.
大きく、深くカットする
POM やナイロンなどのプラスチックを加工する場合は、深い切り込みが推奨されます。このような切り込みにより、素材が歪まず、元の特性が維持されることが保証されます。工具のサイズ、工具のコーティング、速度、送りを考慮して、切り込みの深さを選択します。
十分なチップクリアランス
エアブラストまたは真空システムの使用によるクリーンアップを確実に実施してください。ブラストまたはポイント ブランクとは別に、切削中に切削片が堆積して切削に影響が出ないように、加工する材料の上にツールを設置してください。
さらに、設計の複雑さと機械の能力を一致させることも重要です。すべての機械が CNC プラスチックワークピースの複雑な特徴を加工できるわけではありません。たとえば、複雑な曲面やオーバーハングの特徴を加工できるのは、3 軸、4 軸、5 軸の CNC マシンだけです。
CNC加工技術 プラスチック部品
CNC マシンは、機械加工プロセスを通じてプラスチック部品を製造します。これらの技術は、設計要件に適合する特定の形状に材料を成形するために材料を除去します。複雑さと使用する材料の種類に応じて、希望の出力を得るためにさまざまな機械加工技術を適用できます。
CNC旋盤
この方法では、円筒形のプラスチックワークピース上で切削工具を使用し、それを回転させてプラスチック部品を作ります。ほとんどの場合、切削工具は工具の接触や擦れを避けるために負のバックレーキ角を持ちます。さらに、材料に応じて逃げ角を変更します。
作成中のツールには滑らかな仕上げが必要ですが、これは研磨によって実現できます。粗削りの場合は 0.015 IPR、仕上げ削りの場合は 0.005 IPR という低い送り速度が必要です。角度変更の改善により、スパイナル外精度と仕上げの滑らかさが向上する傾向があります。
CNCフライス
複雑な部品は、回転カッターを使用してワークピースを切断し、プラスチックフライス加工によって材料を除去することによって作られます。プラスチックの強化に使用される切削工具は、内側の角を丸くすることで、より良い結果が得られます。
高いスピンドル速度と適切なクランプにより効率が向上します。さらに、スピンドルと機械の歪みを防ぐための十分な冷却システムが備わっています。
CNCドリル
この特殊な CNC プラスチック加工プロセスでは、特定のドリル ビットを 90 ～ 150 度の角度で配置して熱可塑性プラスチックに穴を開けます。この手順では、さらに冷却システムを使用して、穴あけによって発生した熱を放散します。また、チップの除去も強化します。損傷を避けるために、穴あけの深さはドリルの直径の 3 ～ 4 倍以下に抑え、出口付近の送り速度を下げます。
CNCルーティング
成形が必要な平らなまたは曲面のプラスチック材料も、CNC ルーターを使用して制御された方法で切断されます。これらすべてのプロセスと最適な速度により、全体的に滑らかで正確な結果が得られます。
CNCプラスチック部品の産業用途
CNC 加工の登場により、精度と堅牢性が保証され、さまざまな業界で CNC プラスチック加工部品の製作が容易になりました。
- 医療産業： プラスチック加工は、外科用器具、重度の義肢、医療用器具などの製造のニーズに応えます。この方法は、厳格な要件を満たす安全性を保証しながら、彫刻されたディテールを生産することもできます。
- 自動車部品: ダッシュボードやエアホールなどのプラスチック部品をコンピュータ数値制御で加工することで、車体の軽量化や加工部品の性能向上を実現します。
- 航空宇宙部品: プロトタイプ、内装、構造部品は耐熱性があり、重量が軽いため、航空分野ではプラスチックが材料として使用されます。このプロセスは非常に重要です。これらの方法で CNC 加工されたプラスチックの細部は大きなストレスを受け、最大限の精度が求められるためです。
- 電子産業: エレクトロニクス分野では、 機械加工されたプラスチック部品が使用される コネクタ、ケース、キーパッドなど。コネクタをプラスチックでオーバーモールドすると、繊細なシステムの絶縁性と耐久性が向上します。
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よくあるご質問
どのようなプロジェクトに取り組む場合でも、一般的な用途では ABS または POM の方が適しています。ただし、高性能が必要な場合は、強度が高く耐久性に優れた PEEK またはナイロンを検討してください。
それは、材料、必要な部品の複雑さ、選択した機械設定によって異なります。目安としては、柔らかいアイテムの切断には 1 分かかりますが、より複雑な部品の場合は数時間かかることがあります。
