Usinage CNC de l'acrylique : Avantages, conseils et méthodes d'usinage

L'acrylique est un plastique populaire utilisé pour la fabrication de produits de consommation. Il présente de nombreux avantages par rapport à des matériaux comme le verre et le polycarbonate. L'usinage CNC est une méthode courante de fabrication de pièces en acrylique. Il est donc important de comprendre le processus de fabrication de l'acrylique, en particulier lorsqu'il s'agit d'une opération CNC.

Dans cet article, nous allons explorer le processus d'usinage CNC de l'acrylique, mettre en évidence ses avantages et fournir des conseils utiles pour l'usinage de l'acrylique.

Propriétés de l'acrylique usiné par CNC

Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), communément appelé acrylique d'usinage CNC, est un thermoplastique transparent fréquemment utilisé comme substitut du verre, léger ou résistant aux chocs. Voici quelques caractéristiques essentielles de l'acrylique.

Résistance chimique

Sur l'acrylique, vous pouvez utiliser des acides inorganiques dilués, des détergents, des alcalis et des nettoyants. La plupart des produits chimiques de laboratoire ne sont pas nocifs pour l'acrylique. Vous pouvez donc les utiliser en toute confiance sans craindre d'endommager le matériau.

Stabilité sous exposition aux UV

L'acrylique d'usinage CNC est résistant aux rayons UV, ce qui lui permet de supporter une exposition prolongée à la lumière du soleil. Cette caractéristique en fait un excellent matériau pour les applications extérieures nécessitant une exposition aux intempéries.

Grande clarté optique

Comparé au verre ou à d'autres polymères, l'acrylique est plus transparent et peut transmettre jusqu'à 92% de lumière visible. Il peut également être teinté ou coloré tout en conservant sa transparence.

Usinabilité

Comme le bois, l'acrylique est facile à scier, à usiner et à percer. Outre les pratiques d'usinage conventionnelles, il est également facile de le chauffer, de le courber et de le plier pour lui donner une forme.

Dureté de la surface

L'acrylique est un thermoplastique robuste et durable. Sa densité se situe entre 1,17 et 1,20 g/cm³. Il présente une excellente résistance aux rayures et une grande stabilité dimensionnelle par rapport à d'autres polymères transparents. Cette stabilité dimensionnelle est due à sa densité élevée, qui l'empêche d'absorber beaucoup d'eau ou d'humidité.

Résistance aux chocs

L'acrylique résiste mieux aux chocs que le verre. C'est un matériau plus sûr pour les applications où la casse est un problème. Bien qu'il puisse se briser en cas d'impact extrême, il est moins susceptible de le faire que le verre.

Avantages de l'usinage CNC pour l'acrylique

Dans le cadre de l'usinage CNC, l'acrylique offre plusieurs avantages pour la production de composants complexes et précis.

Finition de la surface

L'usinage CNC de l'acrylique permet d'obtenir des finitions incroyablement lisses, caractéristiques de l'aspect du matériau. La précision des parcours d'outils CNC, associée à des vitesses de broche et des vitesses d'avance appropriées, minimise considérablement les défauts de surface.

De ce fait, l'acrylique atteint une douceur souvent comparée à celle du verre, ce qui est essentiel pour son utilisation répandue dans les applications optiques et transparentes. La rugosité de la surface est précise grâce au contrôle exact fourni par la technologie CNC,

Hautement reproductible

La précision de l'usinage CNC, contrôlée par ordinateur, garantit des résultats constants pour les grandes séries de production, chaque pièce en acrylique étant fabriquée exactement de la même manière.

Précision et exactitude accrues

Tolérance d'usinage CNC permet de produire des pièces en acrylique avec une grande précision, ce qui se traduit par une précision accrue et des temps de cycle plus courts. En outre, une CNC standard d'usinage de l'acrylique peut produire des pièces avec une précision d'environ 0,001 à 0,005 pouce, ce qui permet l'usinage précis de produits acryliques complexes.

Comment usiner l'acrylique à la CNC ?

L'usinage CNC de l'acrylique permet d'obtenir des pièces coupées avec précision, polies et d'excellente qualité lorsqu'il est réalisé correctement. L'usinage CNC de l'acrylique se fait en plusieurs étapes.

1. Préparation de la conception

Ce processus commence par l'utilisation d'un programme de conception assistée par ordinateur (CAO) pour préparer votre conception. Vérifiez que la conception de votre pièce en acrylique correspond aux limites de votre machine CNC.

Après avoir obtenu la conception CNC, créez le parcours d'outil à l'aide d'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Le logiciel de FAO convertira votre dessin CAO en code G, le langage que la machine CNC comprend.

2. Mise en place des opérations d'usinage

La machine CNC va maintenant traiter vos données et préparer les actions nécessaires pour fabriquer le produit acrylique selon les spécifications de votre conception. Elle vous proposera une série d'opérations d'usinage CNC de l'acrylique, telles que le perçage, le meulage, le fraisage et la découpe, pour traiter la pièce en acrylique.

3. Démarrage des procédures d'usinage CNC de l'acrylique

Vous pouvez commencer les processus d'usinage des pièces en acrylique dès que les matériaux sont préparés et que l'équipement d'usinage a mis en place sa séquence de fonctionnement. La pièce en acrylique sera produite telle que vous l'avez conçue à l'aide des machines CNC, qui respecteront votre conception.

4. Achèvement de l'usinage

Le produit fini aura subi plusieurs processus d'usinage, notamment le perçage, le tournage et le fraisage. Grâce au facteur de répétabilité élevé de l'équipement d'usinage CNC de l'acrylique, vous obtiendrez les mêmes pièces pour chaque matériau sur lequel vous travaillez. Vous pouvez également choisir de post-traiter les pièces usinées en acrylique pour leur donner un meilleur aspect.

Différentes opérations d'usinage CNC de l'acrylique

Il existe plusieurs opérations CNC pour l'acrylique utilisées dans la fabrication de pièces en acrylique. Ces opérations permettent de produire des pièces acryliques de haute qualité.

Fraisage CNC de l'acrylique

Le fraisage CNC de l'acrylique est le processus d'usinage et de façonnage précis des feuilles d'acrylique à l'aide d'une machine à commande numérique. Fraiseuse CNC. Cette technique consiste à enlever l'excédent de matière des feuilles acryliques à l'aide d'outils de coupe multi-points rotatifs. La pièce est amenée à l'outil de coupe dans le même sens que sa rotation.

Le fraisage CNC de l'acrylique offre des fonctionnalités telles que le fraisage périphérique, la coupe superficielle et la coupe profonde. Les secteurs de la signalisation, des couvercles de phares et de l'électronique sont parmi ceux qui utilisent fréquemment le fraisage CNC de l'acrylique.

Tournage CNC de l'acrylique

Ce procédé utilise un outil de coupe à pointe rotative unique pour enlever la matière d'une pièce acrylique en rotation. L'outil de coupe avance sur la pièce en ligne droite, enlevant la matière à la périphérie jusqu'à ce que la forme souhaitée soit obtenue. Tournage L'usinage CNC de l'acrylique permet d'effectuer diverses opérations d'usinage, notamment le filetage, l'alésage, le rainurage et le surfaçage.

Finition de surface de l'acrylique CNC

L'usinage CNC peut être utilisé pour obtenir la finition de surface souhaitée pour l'acrylique. Il peut s'agir de procédés de surfaçage ou de découpe à la volée. Des méthodes telles que le ponçage, le polissage ou le lustrage peuvent être employées pour améliorer la transparence, la clarté ou la brillance. Des produits chimiques, des abrasifs et des instruments spécialisés peuvent également être utilisés pour obtenir des degrés élevés de transparence.

Perçage CNC de l'acrylique

Les machines CNC peuvent percer des trous précis dans des articles en acrylique en utilisant des mèches standard. Il est conseillé de régler la vitesse de la broche et la vitesse d'avance de la machine pour éviter les fissures, les éclats ou la fonte. Il convient d'utiliser du liquide de refroidissement pendant le processus de perçage et des stratégies d'évacuation des copeaux, telles que les cycles de perçage à l'emporte-pièce, peuvent garantir la propreté des trous.

Gravure CNC sur acrylique

Des textes, des logos et des motifs personnalisés peuvent être gravés sur des surfaces acryliques à l'aide d'une machine CNC. Des fraises à rainurer en V, des outils de gravure au laser et des mèches de gravure spéciales peuvent être utilisés à cette fin. La profondeur de la gravure et la vitesse de l'outil dépendent du type de gravure souhaité et du niveau de détail.

Traitement de surface pour l'acrylique usiné CNC

Lorsque des traitements de surface sont nécessaires, voici les techniques de finition typiques pour l'usinage CNC de l'acrylique.

Polissage à la vapeur

Les pièces acryliques CNC peuvent améliorer la brillance de leur surface en utilisant le polissage à la vapeur, une procédure de post-traitement. Pour obtenir une surface lisse et brillante, les pièces sont soumises à la vapeur d'un solvant, comme l'acétone, qui fait fondre la couche extérieure de l'acrylique et lui permet de refondre.

Outre l'amélioration de la transparence et de l'attrait visuel de la pièce, cette technique permet d'effacer les rayures, les marques d'outils et d'autres défauts. Le polissage à la vapeur est largement utilisé pour donner aux pièces acryliques usinées par CNC une surface supérieure, semblable à du verre.

Polissage fin à la main

Une méthode humaine de post-traitement, appelée polissage fin manuel, est appliquée aux pièces acryliques usinées par CNC afin d'améliorer encore leur finition de surface. La surface de la pièce est polie manuellement à l'aide de divers instruments de polissage, notamment du papier de verre ou un composé de polissage, en plus de tampons manuels ou d'outils rotatifs.

Cette technique n'altère pas les caractéristiques de la surface. Un résultat final de haute qualité et esthétique est assuré par le polissage fin à la main, qui permet un contrôle précis et une personnalisation.

Considérations importantes pour l'usinage de pièces en acrylique

L'usinage de pièces en acrylique est un processus complexe. Voici quelques facteurs à prendre en compte lors du prototypage ou de la fabrication de pièces en acrylique.

Maintien de la main d'œuvre

Il est important de répartir correctement la force de serrage pour éviter que l'acrylique ne se fissure ou ne se déforme. L'acrylique doit être fermement fixé au banc de la machine afin de réduire les vibrations et les mouvements du matériau. Il est possible d'utiliser différentes techniques de maintien de la pièce, la décision étant prise en fonction des dimensions, de la forme et du niveau d'usure de la pièce. complexité.

Vitesse de coupe et vitesse d'avance

L'acrylique est généralement usiné par CNC à des vitesses comprises entre 15 000 et 20 000 tours/minute, avec une vitesse d'avance constante. L'accumulation de chaleur et les copeaux qui reviennent sur le produit peuvent dégrader considérablement la qualité de la finition de la surface si la vitesse d'avance est trop faible. Toutefois, le pré-refroidissement de la matière première acrylique avant l'usinage peut aider à prévenir l'accumulation de chaleur et à améliorer l'enlèvement des copeaux. Il est recommandé d'utiliser des liquides de refroidissement sans huile qui ne réagissent pas avec le plastique.

Tolérances pour les pièces de précision en acrylique

L'un des défis à relever pour obtenir des tolérances serrées dans l'usinage CNC de précision de l'acrylique est son coefficient de dilatation thermique relativement élevé par rapport aux métaux. Les effets de la température doivent être contrôlés et compris pendant l'usinage CNC, de même que le traitement thermique approprié de l'acrylique avant et après l'usinage.

Pour des caractéristiques spécifiques, des tolérances de +/- 0,01 mm, voire plus, sont possibles. Il est nécessaire d'effectuer des mesures de routine en cours de fabrication pour éviter les dérives, soit avec des systèmes CMM indépendants, soit avec un palpage à l'intérieur de l'outillage sur la machine CNC.

Conseils pour obtenir de meilleurs résultats lors de l'usinage CNC de l'acrylique

L'usinage CNC est une méthode efficace pour obtenir des pièces acryliques précises. Voici quelques conseils pour faciliter la fabrication de pièces acryliques à l'aide de la CNC.

Assurer une bonne fixation des matériaux

Pour que l'usinage CNC reste précis et réduise les vibrations, il est essentiel que le matériau soit solidement fixé. Un ancrage approprié est crucial pour éviter tout mouvement ou déplacement du matériau dans l'acrylique, ce qui peut entraîner des coupes imprécises ou des finitions de surface dégradées.

Pour ce faire, différentes techniques peuvent être utilisées en fonction des dimensions, de la forme et de la rigidité de la pièce d'acrylique d'usinage CNC. Ces techniques comprennent l'utilisation de pinces, d'étaux, de ruban adhésif double face et de tables aspirantes.

En outre, pour éviter de déformer ou d'endommager le matériau, la technique de fixation doit répartir uniformément la force de serrage afin de permettre un usinage sans entrave ; il est également essentiel de tenir compte de l'accessibilité de l'outil et de l'espace libre autour des points de fixation.

Utiliser les bons outils de coupe et les bons embouts

En utilisant le bon Outils de coupe CNC L'utilisation de fraises ou d'embouts en carbure est essentielle pour obtenir les résultats escomptés lors de l'usinage CNC de l'acrylique. Les fraises en carbure à géométrie précise et à arêtes vives sont fortement conseillées pour l'usinage de l'acrylique. Les fraises à une ou deux goujures sont fréquemment utilisées car elles évacuent efficacement les copeaux et minimisent l'accumulation de chaleur. Ces outils étant spécialement conçus pour les matières plastiques, ils peuvent couper les matériaux en douceur sans les faire fondre ni les ébrécher.

En outre, l'épaisseur de la feuille acrylique et le niveau de détail requis doivent être pris en compte lors de la sélection du diamètre approprié de l'outil. L'utilisation de l'outil de coupe approprié pour l'usinage de pièces en acrylique garantit des bords nets, des coupes propres et une finition de surface de haute qualité.

Régler la vitesse d'alimentation correcte

Pour garantir des coupes précises et soignées, il faut notamment régler correctement la vitesse d'avance. Si vous ne le faites pas, votre acrylique risque de fondre pendant la découpe. Une vitesse d'avance trop rapide peut surchauffer l'acrylique, créant des frictions et des contraintes thermiques excessives susceptibles de compromettre sa qualité. Il est conseillé de commencer par une vitesse d'avance d'environ 75 à 300 pouces par minute (IPM). Pour obtenir les résultats escomptés, il est impératif de surveiller la procédure d'usinage et de modifier la vitesse d'avance en conséquence.

Considérer le RPM

L'acrylique étant un thermoplastique, il peut fondre ou s'écailler à une vitesse de broche trop élevée ou trop basse. Pour obtenir une coupe nette et éviter la fonte, il est généralement conseillé d'usiner l'acrylique à une vitesse de broche élevée. Les vitesses de broche sont généralement comprises entre 16 000 et 20 000 tours/minute.

L'épaisseur et le type d'acrylique que vous souhaitez découper ainsi que les caractéristiques uniques de votre acrylique d'usinage CNC et de vos outils doivent être pris en compte. Pour garantir une opération d'usinage précise et homogène, il est conseillé de tester différentes vitesses de broche sur des déchets d'acrylique afin de trouver la vitesse de rotation appropriée pour votre installation particulière.

Utiliser un liquide de refroidissement pour CNC

Il est recommandé d'usiner l'acrylique avec un liquide de refroidissement en raison de son coefficient élevé de dilatation thermique. Le liquide de refroidissement améliore la finition de la surface et aide à prévenir la surchauffe. En outre, le PMMA est compatible avec une grande variété de liquides de refroidissement, ce qui facilite le choix de l'option appropriée.

Usinage du polycarbonate et de l'acrylique : Quelles sont les différences ?

Le débat entre l'usinage du polycarbonate et l'usinage CNC de l'acrylique n'est pas clos. Il faut savoir que ces matériaux diffèrent sensiblement par leur transparence et leur nature d'utilisation. Examinons les différences entre ces deux matériaux.

Coût de l'usinage

Usinage CNC du plastique est généralement abordable, mais il existe plusieurs qualités de plastique sur le marché. Toutefois, le polycarbonate coûte souvent environ 35-40% de plus que l'acrylique. Par conséquent, lorsque tous les autres facteurs sont égaux, l'usinage de l'acrylique tend à être moins coûteux. Toutefois, si des techniques de coupe inappropriées sont utilisées pour l'acrylique, ce qui entraîne des déchets, le coût de l'usinage de l'acrylique est inférieur à celui de l'acrylique. Coût de l'usinage CNC de l'acrylique peut être plus élevé.

Résistance aux rayures et aux fissures

Lors de l'usinage CNC, l'acrylique peut se briser, mais les rayures sont peu probables. Le polycarbonate est à l'opposé : il ne se brise pas facilement, mais se raye facilement.

Applications

Les exigences d'application particulières du polycarbonate et de l'acrylique constituent un point de désaccord majeur dans le débat sur l'usinage. En raison de sa grande résistance aux chocs, le polycarbonate est le matériau idéal pour les applications nécessitant force et endurance, comme les couvercles de protection ou les boucliers de sécurité. Son usinabilité est bonne, bien qu'il soit plus difficile d'obtenir une finition de surface précise en raison de sa ténacité accrue.

L'acrylique usiné CNC, quant à lui, offre une meilleure clarté optique et est fréquemment utilisé dans les composants d'affichage et les applications de signalisation où la transparence et l'esthétique sont essentielles. Il permet d'obtenir des finitions de surface supérieures et n'est pas difficile à fabriquer. Chaque matériau présente des avantages et des inconvénients, et l'option idéale pour une application particulière sera déterminée en tenant compte d'éléments tels que les exigences d'usinage, la durabilité et la transparence.

Usinabilité

En termes d'usinabilité, le polycarbonate est généralement supérieur à l'acrylique. Toutefois, il est important de tenir compte des applications spécifiques. Bien que le polycarbonate soit solide, rigide, durable et tolérant à la chaleur, il peut ne pas convenir à toutes les situations. L'acrylique, en revanche, est facile à travailler et permet la gravure, l'usinage et le perçage.

Applications des pièces acryliques CNC

Les pièces acryliques usinées par CNC ont un large éventail d'utilisations dans de nombreux secteurs. Voici quelques applications notables :

Éclairage et électronique

La transparence de l'acrylique en fait un matériau idéal pour les industries de l'électronique et de l'éclairage. Il est couramment utilisé pour créer des lampes, des tubes lumineux et d'autres produits émettant de la lumière, grâce à son excellente transparence, à ses qualités optiques, à sa transmission de la lumière et à sa clarté.

Industrie automobile

L'acrylique d'usinage CNC est utilisé dans l'industrie automobile à diverses fins, notamment pour les pare-brise, les panneaux, les logos et les affichages sur le tableau de bord. Il convient également à la création de couvercles pour les feux et les voyants intérieurs des automobiles en raison de la dureté de sa surface et de sa facilité de moulage et de fabrication.

Industrie médicale et des soins de santé

Le polymère acrylique est utilisé dans l'industrie médicale pour fabriquer des boîtes à gants, des composants de tomodensitomètres, des pièces de microscope, des supports de boîtes de Petri et des valves. Ses faibles exigences en matière d'entretien et sa compatibilité avec les produits biologiques en font un choix favorable pour le remplissage des cavités dentaires.

Architecture et construction

En raison de leur adaptabilité et de leur attrait visuel, les pièces acryliques usinées CNC sont largement utilisées dans les secteurs de la construction et de l'architecture. Les composants acryliques architecturaux sont fréquemment utilisés dans les éléments de décoration intérieure, les enseignes, les luminaires et les façades de bâtiments. Grâce à l'usinage CNC, les architectes et les concepteurs peuvent concrétiser leurs idées en produisant des modèles complexes, des découpes précises et des formes uniques.

Services CNC pour l'acrylique chez XC Machining

XC Machining offre un guichet unique Services d'usinage CNCNous sommes en mesure d'offrir une apparence et une qualité qui dépassent les attentes pour vos projets en acrylique. Nos capacités d'usinage complètes, y compris l'usinage 5 axes, le tournage de précision, le polissage à la vapeur, etc., nous permettent d'usiner des composants acryliques complexes. Que vous ayez besoin de prototypes ou de production de pièces, les services d'usinage CNC de XC Machining pour l'acrylique sont équipés pour répondre aux divers besoins des industries telles que l'automobile, l'électronique et les appareils médicaux.

FAQ

Quels sont les réglages recommandés pour la découpe CNC de l'acrylique ?

En général, une vitesse d'avance de 75 à 300 IPM est conseillée pour la découpe de l'acrylique. Les petits embouts nécessitent des vitesses d'avance plus faibles, tandis que les grands embouts fonctionnent mieux avec des vitesses d'avance plus élevées. Pour une découpe optimale sans fusion, une vitesse de broche d'au moins 18 000 tours/minute est recommandée.

Quelle est la meilleure mèche pour l'acrylique CNC ?

Une goujure en O en carbure monobloc de 1/4 de pouce est un bon choix pour la découpe de l'acrylique en raison de sa rainure ascendante, qui élimine efficacement les copeaux lors de la découpe. En général, les mèches de plus grande taille tendent à éliminer les copeaux plus efficacement que les mèches plus petites.

Pourquoi choisir l'acrylique pour les pièces optiques CNC ?

L'acrylique permet de produire des pièces optiques à la géométrie complexe et d'une grande clarté. Les composants en acrylique usinés par CNC sont également connus pour leur durabilité, car ils sont 30 fois plus résistants et deux fois plus légers que le verre.