Mecanizado CNC de Plásticos: Procesos, ventajas y aplicaciones

El mecanizado CNC de plástico es uno de los procesos de mecanizado más populares en diferentes industrias. Los fabricantes suelen realizar piezas mecanizadas para diversas aplicaciones debido a la disponibilidad de material plástico. Además, el Proceso de mecanizado CNC es más preciso y rápido y ofrece las tolerancias preferidas en piezas mecanizadas de plástico, ya que utiliza el control numérico por ordenador para ejecutar las tareas.

Sin embargo, existe una amplia gama de plásticos con distintas propiedades y composición química, de ahí la necesidad de entender el proceso y determinar el plástico ideal para sus proyectos. Este artículo trata de todo lo que necesita saber sobre mecanizado CNC de plásticosLos materiales más comunes son los plásticos de ingeniería y los procesos de mecanizado estándar.

¿Qué es el mecanizado CNC de plásticos?

Plastic CNC machining is a standard industrial process that uses Computer Numerically Controlled (CNC) technology to cut plastic materials into desired shapes and dimensions. This efficient and versatile machining process provides reliable results in making plastic parts that fit the intended applications. As such, manufacturers often use this process when alternative methods, such as 3D printing and injection molding, are unsuitable.

Plásticos comunes para el mecanizado CNC

Existen varios plásticos mecanizables compatibles con los procesos de mecanizado CNC. Estos son los plásticos típicos utilizados para el mecanizado CNC.

Acrílico (PMMA)

El acrílico, también llamado PMMA o plexiglás, es un material termoplástico transparente con una notable resistencia al impacto y una buena resistencia a la tracción y al impacto. Su claridad óptica o propiedad de translucidez lo convierte en un material ideal para componentes ligeros, pantallas de visualización y lentes intraoculares.

Además, por su gran transparencia, el polimetacrilato de metilo (PMMA) es un sustituto ideal del vidrio tradicional. Sin embargo, su fragilidad lo hace susceptible de agrietarse o romperse. Por lo tanto, el acrílico es inadecuado para el mecanizado CNC de plásticos que requieren espesores de pared muy finos.

Politetrafluoroetileno (PTFE o teflón)

El teflón es un plástico de alto rendimiento compatible con los procesos de mecanizado CNC. Presenta un bajo coeficiente de fricción y propiedades antiadherentes, lo que lo convierte en un material perfecto para diferentes productos comerciales.

El PTFE se utiliza habitualmente para recubrir equipos quirúrgicos, fabricar utensilios de cocina antiadherentes y revestimientos de automóviles resistentes a la abrasión. Tiene una excelente resistencia al frío y al calor y está disponible en forma de revestimiento de mayor duración. Sin embargo, puede ser bastante costoso y se deforma fácilmente bajo presión.

ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)

El ABS es un polímero termoplástico de ingeniería versátil con amplias aplicaciones debido a su rentabilidad, alta tenacidad, resistencia al impacto y resistencia eléctrica. También ofrece buena resistencia y estabilidad química y térmica.

Los diseñadores de productos suelen utilizar mecanizado de ABS para prototipos de plástico de uso general y piezas mecanizadas como paneles de control, teclados, tuberías, etc. Sin embargo, el ABS se funde en compuestos orgánicos como la acetona. Calentar el ABS a más de 400 grados Celsius puede ser perjudicial. Asimismo, presenta escasa resistencia a la intemperie y respuesta a los rayos ultravioleta.

PEEK (Poliéter éter cetona)

Es un popular termoplástico orgánico semicristalino con buenas propiedades mecánicas adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería. El PEEK no tiene color en su forma pura y tiene un punto de fusión de 343 grados Celsius. Su elevado punto de fusión lo convierte en un material perfecto para Mecanizado CNC PEEK.

El PEEK presenta una notable resistencia al calor y a los productos químicos, así como una extraordinaria solidez. Por ello, es ideal para piezas aeroespaciales y de automoción, implantes médicos y cojinetes de bombas que requieran resistencia química y buena solidez. Sin embargo, el PEEK puede ser bastante caro y se degrada con la luz ultravioleta.

POM/Acetal/Delrin

El POM (Polioximetileno) es uno de los plásticos más utilizados en el mecanizado CNC. Las aplicaciones típicas del mecanizado Delrin incluyen casquillos, racores, retenes de seguridad y tornillos.

Los fabricantes de la mayoría de las industrias suelen utilizar Delrin 150 y 570 para aplicaciones que requieren una mayor estabilidad dimensional y una vida útil más larga. Sin embargo, se corroe rápidamente en ácidos a pesar de que este plástico ofrece una buena resistencia a los productos químicos, la intemperie, el calor y los impactos.

Nylon relleno de vidrio（PA+GF)

Glass-filled nylon (PA+GF) is another popular engineering thermoplastic that easily meets the demands of several application areas. This material offers high creep strength, excellent dimensional stability, high mechanical damping, and good fatigue strength.

El mecanizado CNC de nylon reforzado con fibra de vidrio puede suponer un reto debido a sus elevadas propiedades abrasivas, que provocan un mayor desgaste de la herramienta. Sin embargo, se pueden obtener los resultados deseados mecanizando el material cuidadosa y correctamente con herramientas de metal duro. Las aplicaciones típicas de este material incluyen piezas de limpiaparabrisas, engranajes de velocímetros, purificadores de agua y carcasas de cables.

Factores a tener en cuenta al elegir plásticos para el mecanizado CNC

En esta sección se exponen consideraciones útiles para elegir el material adecuado para sus proyectos de mecanizado CNC de plásticos. He aquí algunas de ellas:

Aspecto, transparencia y transmisión de la luz

A la hora de elegir materiales plásticos compatibles para su proyecto, es posible que tenga opciones limitadas cuando propiedades físicas como la transmisión de la luz o la transparencia sean partes cruciales de su diseño, ya que la mayoría de los plásticos no son transparentes. El polipropileno y el PEEK son buenos ejemplos de plásticos opacos o no transparentes.

Sin embargo, hay que tener cuidado con el proceso de mecanizado para no afectar a la transmisión de la luz o la transparencia del material en plásticos como el acrílico, el PE o el PC con un acabado superficial rugoso.

Absorción de humedad y reacción a productos químicos

Algunos plásticos, como el acrílico, el nailon y el PET, pueden absorber la humedad del aire o de los refrigerantes del mecanizado CNC de plásticos, o pueden verse afectados negativamente por determinados disolventes. Por lo tanto, es posible que incluso tenga que almacenar estos plásticos en habitaciones con aire acondicionado o bolsas cerradas.

Además, la humedad y los productos químicos pueden influir en las dimensiones del material, dificultando el cumplimiento de las tolerancias exigidas. La estabilidad y resistencia de los plásticos puede deteriorarse.

Resistencia y dureza

Las propiedades de resistencia y dureza de los plásticos previstos son cruciales a la hora de elegir el plástico ideal para su proyecto, con el fin de garantizar que sus piezas mecanizadas cumplen las normas exigidas. Sin embargo, estas propiedades del material pueden influir en el comportamiento de la pieza de plástico durante el mecanizado.

La resistencia a la tracción de un plástico como el HDPE puede afectar a la forma en que se forma la viruta durante el mecanizado, influyendo en el acabado final de la superficie. Del mismo modo, la dureza de un material puede afectar a la forma en que se forman las virutas. Por ello, gubia puede producirse si un maquinista se niega a tomar las precauciones necesarias al mecanizar plásticos menos rígidos o más blandos como el acrílico, el PP, el PE, etc.

Expansión térmica y temperatura de deflexión térmica (HDT)

Las herramientas de mecanizado CNC de plástico utilizadas en el mecanizado de materiales plásticos generan calor. Los materiales plásticos como el PC y el PVC tienen un coeficiente de dilatación térmica superior al de los metales. Por lo tanto, su tamaño puede cambiar significativamente debido al mecanizado.

Por lo tanto, es esencial examinar cómo reacciona cada plástico previsto a la entrada de calor durante el mecanizado CNC. Del mismo modo, debe tener en cuenta la cantidad de calor a la que se someterán las piezas de plástico mecanizadas para determinar su temperatura de desviación térmica.

Diferentes técnicas de mecanizado CNC de plásticos

Los diseñadores de productos y los maquinistas adoptan diferentes procesos de mecanizado CNC de plásticos en la fabricación de plásticos. A continuación se muestran algunos de estos procesos:

Fresado CNC

El fresado de mecanizado CNC de plástico es una técnica de prototipado rápido habitual en el mecanizado de componentes de plástico. Consiste en hacer girar la herramienta de corte mientras el material de la pieza de trabajo mantiene una posición fija. La velocidad correspondiente de las herramientas de corte permite que este proceso de mecanizado ofrezca cortes de gran precisión y exactitud, ya que elimina el material plástico a un ritmo de producción uniforme.

El proceso de fresado CNC es ideal para fresar piezas de plástico con formas planas e irregulares, ya que utiliza una herramienta de corte de un solo punto capaz de trabajar en muchos ejes. Sin embargo, el número de ejes que admita una fresadora CNC determinará su flexibilidad y capacidad para fabricar piezas complejas.

Torneado CNC

El torneado CNC es un proceso que utiliza una herramienta CNC fija para cortar el material de una pieza de plástico giratoria en un torno CNC para darle la forma y dimensión deseadas. Aunque este proceso se utiliza habitualmente para mecanizar piezas de forma cilíndrica, es adecuado para trabajar diferentes formas en piezas de plástico.

Taladrado CNC

El taladrado CNC consiste en hacer agujeros en diferentes secciones de un material plástico con herramientas de corte como las brocas CNC. Sin embargo, el tipo y la forma de la broca de mecanizado CNC de plástico determinan las secciones realizadas en las piezas de trabajo de plástico.

Manufacturers often use multipurpose CNC machines in drilling because they can perform certain turning and milling operations. Hence, you need an expert like XC Machining to operate these CNC drilling machines for a cost-effective CNC drilling of plastic components.

Acabados superficiales para piezas de plástico mecanizadas

Existen varios acabados superficiales adecuados para mejorar la estética y el rendimiento de la superficie de sus piezas de plástico mecanizadas por CNC. Estos son algunos de estos acabados:

Mecanizado

Las piezas de plástico mecanizadas con este acabado suelen llevar pequeñas marcas visibles de herramientas, ya que así es como salen del mecanizado CNC del plástico; suelen tener la rugosidad superficial (Ra) estándar de 3,2, 1,6, 1,8 y 0,8 µm. Este acabado superficial ayuda a los fabricantes a mantener Costes de mecanizado CNC al mínimo. Es perfecta para los fabricantes que trabajan con un presupuesto más ajustado.

Recubrimiento en polvo

El recubrimiento en polvo proporciona una resistencia adicional al desgaste y la corrosión a la superficie de las piezas de plástico de mecanizado CNC. Ofrece mayores propiedades de resistencia al impacto y una amplia gama de opciones de color.

Metalizado al vacío

La metalización al vacío o deposición al vacío es un proceso que añade material metálico vaporizado, como aluminio, sobre la superficie de piezas de plástico mecanizadas en una cámara de vacío.

Granallado

Consiste en disparar medios abrasivos, como pequeñas perlas de vidrio, a alta presión contra la superficie de piezas de plástico CNC para mejorar su aspecto visual.

Pintura

Consiste en aplicar pinturas líquidas (poliuretano y laca) sobre piezas de plástico con diferentes colores. Este acabado superficial es muy adecuado para mejorar la vida útil de las piezas de plástico mecanizadas, ya que evita la corrosión y la abrasión.

Ventajas del mecanizado CNC de plásticos

El mecanizado CNC de plástico es un método versátil de fabricación de prototipos de plástico y productos finales. Los fabricantes suelen utilizar este proceso en diferentes industrias debido a sus diversas ventajas. A continuación se indican algunos de los beneficios esperados del mecanizado CNC de plástico.

Precisión y exactitud dimensional

El proceso de mecanizado CNC de plástico proporciona una gran exactitud y precisión para producir sus piezas de plástico. El método utiliza el mecanizado CNC de plástico multieje para lograr la tolerancia de ingeniería deseada. Dado que un ordenador controla este proceso, puede conseguir rápidamente diseños intrincados en piezas de plástico mecanizadas por CNC con la máxima precisión para sectores como el sanitario y el aeroespacial.

Compatible con varios materiales plásticos

Los procesos de mecanizado CNC de plásticos son compatibles con una amplia gama de polímeros de ingeniería. Estos procesos de mecanizado suelen ser adecuados para mecanizar diferentes texturas de materiales, incluidos materiales plásticos rígidos o flexibles, para diversas aplicaciones.

Adecuado para diseños complejos

Los procesos de mecanizado CNC de plástico son adecuados para fabricar componentes de plástico con diseños complejos o sencillos. Las máquinas herramienta CNC para plásticos ofrecen la precisión y exactitud necesarias para manejar con eficacia diseños intrincados en la fabricación de piezas de plástico. Además, el mecanizado CNC de plástico facilita la producción de piezas de plástico personalizadas para fines especializados.

Plazos de entrega más cortos

Los procesos implicados en el mecanizado CNC de plástico garantizan un ciclo de producción optimizado y un plazo de comercialización más rápido de sus piezas de plástico mecanizadas. El proceso de mecanizado es rápido y eficaz, ya que mecaniza las piezas directamente a partir de láminas y barras de plástico. A diferencia de otras técnicas, el mecanizado CNC no requiere la creación de moldes. Por lo tanto, puede fabricar piezas mecanizadas de plástico más rápidamente con el mecanizado CNC que con otros métodos alternativos.

Retos y consejos para piezas de plástico CNC

Aunque puede mecanizar fácilmente piezas de plástico CNC con la precisión y exactitud deseadas, he aquí algunos retos probables que puede encontrar.

Acumulación de calor

Por lo general, los polímeros tienen aproximadamente una décima parte del punto de fusión de los metales. Es probable que estas piezas de plástico para mecanizado CNC acumulen calor, lo que se traduce en temperaturas más elevadas, ya que no conducen el calor como los metales.

No obstante, utilice refrigerante de agua o aceite y lubricante para mitigar el calor. Asimismo, ajuste el avance y la velocidad de la herramienta. También puede utilizar herramientas de corte CNC afiladas con superficies superiores pulidas para reducir la acumulación de calor.

Desviación durante el mecanizado

Los polímeros plásticos como el polietileno y el policarbonato se vuelven más elásticos que los metales cuando se mecanizan a temperaturas elevadas. De ahí que se produzca deflexión en lugar de corte al mecanizar piezas de plástico con CNC.

Para ello, puede utilizar el Dispositivos CNC para mantener la pieza de plástico en posición durante el mecanizado CNC. Utilice herramientas CNC afiladas con canales lubricados y velocidad y avance optimizados para obtener mejores cortes. Del mismo modo, aplique lubricantes o refrigerantes para minimizar la fricción y el calor.

Desbarbado

Las rebabas son uno de los fallos o defectos comunes del mecanizado de piezas CNC de plástico debido a la blandura de los plásticos. Las rebabas son pequeños bordes elevados en los componentes de plástico que se producen cuando las herramientas de corte no eliminan limpiamente los materiales de la pieza de trabajo. Por lo tanto, afecta al acabado superficial y precisión de las piezas de plástico mecanizadas. Sin embargo, puede eliminar fácilmente estas rebabas desbarbando o mecanizando pasadas adicionales.

Mala extracción de virutas

Los materiales plásticos pueden generar virutas que pueden pegar los canales de las herramientas de fresado y taladrado cuando no se extraen inmediatamente de la zona de corte. Una mala extracción de las virutas dificulta la eficacia del corte y aumenta la temperatura del plástico circundante. Sin embargo, los refrigerantes para mecanizado CNC de plásticos eliminan eficazmente las virutas con rapidez y reducen el calor durante el mecanizado.

Aplicaciones de las piezas de plástico mecanizadas por CNC

Las piezas de plástico mecanizadas por CNC tienen una amplia gama de aplicaciones. He aquí sus aplicaciones típicas.

Sanidad

Las piezas médicas de plástico mecanizadas por CNC, como implantes, jeringuillas desechables, bolsas de sangre, válvulas cardíacas, etc., se utilizan habitualmente en el sector sanitario.

Del mismo modo, los plásticos de alta calidad como el ABS, el PMMA y el polietileno se utilizan para fabricar carcasas mecanizadas por CNC de dispositivos médicos como los de monitorización de constantes vitales y marcapasos. Estas piezas de plástico mecanizadas por CNC poseen acabados superficiales resistentes al desgaste y al agrietamiento por tensión.

Componentes de automoción

Los ingenieros y diseñadores de productos del sector del automóvil utilizan a menudo piezas y prototipos de plástico mecanizados por CNC. Los componentes de plástico mecanizados por CNC para automóviles se utilizan para reducir peso y como alternativa adecuada al metal en determinadas situaciones.

Estas piezas se utilizan a menudo para las partes interiores de los vehículos, como salpicaderos, tiradores y revestimientos. Al mismo tiempo, las piezas exteriores utilizadas incluyen parachoques y componentes de iluminación. Las carcasas electrónicas y las cubiertas del motor son otras piezas de plástico mecanizadas diversas que se utilizan en los automóviles.

Aeroespacial

La mayoría de los polímeros plásticos, como PEEK, PVDF y PTFE, presentan una gran resistencia a la corrosión y a los impactos, necesarias en las aplicaciones aeroespaciales. De ahí que algunos componentes estructurales utilizados en el sector aeroespacial se fabriquen con poliimida termoendurecible, ya que pueden soportar presiones extremas.

Industrias del petróleo y el gas

Los materiales plásticos como PTFE, nailon, PEEK, PC, etc., son plásticos de uso común en el sector del petróleo y el gas debido a su notable resistencia química. Los fabricantes suelen crear recipientes y juntas para la extracción y almacenamiento de petróleo con polímeros plásticos. Asimismo, los plásticos mecanizados por CNC se utilizan como conectores eléctricos en maquinaria pesada de minería.

Aparatos eléctricos y electrónicos

Las piezas de plástico mecanizadas por CNC se utilizan para carcasas, teclados de dispositivos, pantallas LCD y cajas de cables de aparatos eléctricos y electrónicos como televisores, smartphones, portátiles, mandos a distancia, etc. Además, los disyuntores para aparatos electrónicos suelen llevar separadores de nailon, que aíslan de la electricidad y la humedad.

Procesado de alimentos

El plástico es una opción popular en la industria alimentaria para envases primarios y secundarios. Los contenedores de plástico para alimentos mecanizados por CNC son una opción segura para almacenar alimentos. Al mismo tiempo, las piezas de plástico, como las bandejas para alimentos, ofrecen un transporte resistente a los impactos.

¿Cómo encontrar un socio fiable para los servicios de mecanizado de plásticos?

Para que su proyecto de mecanizado de piezas de plástico tenga éxito, es fundamental que se asocie con un taller CNC de confianza especializado en el mecanizado de precisión de plásticos.

Dicho socio debe tener experiencia en la fabricación de piezas de plástico a medida y tecnología CNC avanzada capaz de gestionar las complejidades del diseño de su proyecto. Asegúrese de que el taller cuenta con las certificaciones ISO necesarias y puede suministrar piezas de plástico mecanizadas por CNC de calidad en el plazo requerido.

XinCheng cuenta con un equipo de maquinistas e ingenieros cualificados con experiencia en el mecanizado de diversos materiales, incluidos metales y plásticos. Proporcionamos servicios fiables y Servicios de mecanizado CNC para garantizarle la fabricación de sus piezas mecanizadas a tiempo y dentro de su presupuesto. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre nuestros servicios de mecanizado de plástico y un presupuesto para su proyecto.

Conclusión

El mecanizado CNC de plástico es un proceso de mecanizado relevante en todas las industrias importantes, ya que las piezas mecanizadas CNC se utilizan en todas partes. Sin embargo, hay diferentes materiales de mecanizado CNC de plástico con diferentes propiedades de los materiales. Por lo tanto, es fundamental comprender los diversos factores que intervienen en el mecanizado CNC de plástico para ejecutar su proyecto.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los procesos alternativos al mecanizado de plásticos?

El moldeo por inyección, la fundición en vacío y la impresión 3D son los procesos estándar alternativos al mecanizado CNC de plásticos.

¿Cuáles son las limitaciones habituales del mecanizado CNC de plásticos?

En el mecanizado CNC de plásticos puede resultar difícil conseguir tolerancias estrechas debido a la dilatación térmica del material plástico. Asimismo, los procesos de mecanizado CNC suelen generar calor, lo que podría provocar alabeos, grietas, fusión y deformación de las piezas de plástico CNC.

¿Qué material plástico se utiliza principalmente para el mecanizado CNC?

El polioximetileno (POM) o acetal es el material plástico más utilizado para el mecanizado CNC debido a su notable rigidez, resistencia y estabilidad dimensional. Como resultado, los fabricantes de electrónica, maquinaria industrial y automoción utilizan acetal para piezas de plástico CNC de precisión.