Usinage CNC du plastique : Procédés, avantages et applications

L'usinage CNC du plastique est l'un des processus d'usinage les plus répandus dans les différentes industries. Les fabricants produisent souvent des pièces usinées pour diverses applications en raison de la disponibilité des matières plastiques. En outre, les Processus d'usinage CNC est plus précis et plus rapide et offre les meilleures tolérances pour les pièces usinées en plastique, car il utilise la commande numérique par ordinateur pour exécuter les tâches.

Cependant, il existe une large gamme de plastiques dont les propriétés et la composition chimique varient, d'où la nécessité de comprendre le processus et de déterminer le plastique idéal pour vos projets. Cet article présente tout ce qu'il faut savoir sur les plastiques. usinage CNC du plastiqueLes machines à coudre, les plastiques techniques courants et les procédés d'usinage standard.

Qu'est-ce que l'usinage CNC du plastique ?

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.

Plastiques courants pour l'usinage CNC

Il existe plusieurs plastiques usinables compatibles avec les procédés d'usinage CNC. Voici les plastiques typiques utilisés pour l'usinage CNC.

Acrylique (PMMA)

L'acrylique, également appelé PMMA ou plexiglas, est un matériau thermoplastique transparent doté d'une remarquable résistance aux chocs et d'une bonne résistance à la traction et à l'impact. Sa clarté optique ou translucidité en fait un matériau idéal pour les composants lumineux, les écrans d'affichage et les lentilles intraoculaires.

De plus, en raison de sa grande transparence, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est un substitut idéal au verre traditionnel. Cependant, sa fragilité le rend susceptible de se fissurer ou de se briser. Par conséquent, l'acrylique ne convient pas à l'usinage CNC du plastique nécessitant une épaisseur de paroi très fine.

Polytétrafluoroéthylène (PTFE ou Téflon)

Le téflon est un plastique haute performance compatible avec les processus d'usinage CNC. Il présente un faible coefficient de frottement et des propriétés antiadhésives, ce qui en fait un matériau idéal pour différents produits commerciaux.

Le PTFE est couramment utilisé pour revêtir le matériel chirurgical, fabriquer des ustensiles de cuisine antiadhésifs et des revêtements automobiles résistants à l'abrasion. Il présente une excellente résistance au froid et à la chaleur et est disponible sous forme de revêtement plus durable. Toutefois, il peut être assez coûteux et se déforme facilement sous la pression.

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène)

L'ABS est un polymère thermoplastique technique polyvalent qui trouve de nombreuses applications en raison de sa rentabilité, de sa grande ténacité, de sa résistance aux chocs et de sa résistance électrique. Il offre également une bonne solidité et une bonne stabilité chimique et thermique.

Les concepteurs de produits utilisent généralement usinage de l'ABS pour le prototypage plastique à usage général et les pièces usinées telles que les panneaux de commande, les claviers, les tuyaux, etc. Cependant, l'ABS fond dans les composés organiques tels que l'acétone. Chauffer l'ABS au-delà de 400 degrés Celsius peut être nocif. De même, il présente une mauvaise résistance aux intempéries et aux rayons ultraviolets.

PEEK (Polyéther éther cétone)

Il s'agit d'un thermoplastique organique semi-cristallin très répandu, doté de bonnes propriétés mécaniques et adapté à diverses applications techniques. Le PEEK est incolore à l'état pur et son point de fusion est de 343 degrés Celsius. Son point de fusion élevé en fait un matériau idéal pour les applications suivantes Usinage CNC du PEEK.

Le PEEK présente une résistance remarquable à la chaleur et aux produits chimiques, ainsi qu'une solidité exceptionnelle. Il est donc idéal pour les pièces automobiles et aérospatiales, les implants médicaux et les roulements de pompes qui nécessitent une résistance chimique et une bonne solidité. Toutefois, le PEEK peut être assez coûteux et se dégrade sous l'effet de la lumière UV.

POM/Acétal/Détrin

Le POM (polyoxyméthylène) est l'une des propriétés les plus couramment utilisées pour l'usinage CNC des matières plastiques. Les applications typiques du usinage du Delrin comprennent les bagues, les raccords, les dispositifs de sécurité et les vis.

Les fabricants de la plupart des industries utilisent souvent le Delrin 150 et 570 pour des applications qui nécessitent une plus grande stabilité dimensionnelle et une plus longue durée de vie. Cependant, il se corrode rapidement dans les acides, même si ce plastique offre une bonne résistance aux produits chimiques, aux intempéries, à la chaleur et aux chocs.

Nylon chargé de verre（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.

L'usinage CNC du nylon chargé de verre peut s'avérer difficile en raison de ses propriétés abrasives élevées, qui entraînent une usure accrue de l'outil. Toutefois, vous pouvez obtenir les résultats souhaités en usinant le matériau soigneusement et correctement à l'aide d'outils en carbure. Les applications typiques de ce matériau comprennent les pièces d'essuie-glace, les engrenages de compteur de vitesse, les purificateurs d'eau et les boîtiers de fils.

Facteurs à prendre en compte lors du choix des plastiques pour l'usinage CNC

Cette section aborde des considérations utiles pour choisir le bon matériau pour vos projets d'usinage CNC du plastique. En voici quelques-unes :

Aspect, transparence et transmission de la lumière

Lorsque vous choisissez des matériaux plastiques compatibles pour votre projet, vos options peuvent être limitées si les propriétés physiques telles que la transmission de la lumière ou la transparence sont des éléments cruciaux de votre conception, car la plupart des plastiques ne sont pas transparents. Le polypropylène et le PEEK sont de bons exemples de plastiques opaques ou non transparents.

Il faut toutefois veiller à ce que le processus d'usinage n'affecte pas la transmission de la lumière ou la transparence du matériau dans le cas de plastiques tels que l'acrylique, le PE ou le PC dont la surface est rugueuse.

Absorption d'humidité et réaction aux produits chimiques

Certains plastiques comme l'acrylique, le nylon et le PET peuvent absorber l'humidité de l'air ou des liquides de refroidissement de l'usinage CNC des plastiques, ou peuvent être affectés par certains solvants. Il se peut donc que vous deviez stocker ces plastiques dans des pièces climatisées ou dans des sacs fermés.

En outre, l'humidité et les produits chimiques peuvent influer sur les dimensions d'un matériau et l'empêcher de respecter les tolérances requises. La stabilité et la résistance des plastiques peuvent se détériorer.

Résistance et dureté

Les propriétés de résistance et de dureté des matières plastiques envisagées sont cruciales lors du choix du plastique idéal pour votre projet, afin de garantir que les pièces usinées répondent aux normes requises. Cependant, ces propriétés des matériaux peuvent influencer le comportement de la pièce en plastique pendant l'usinage.

La résistance à la traction d'un plastique tel que le PEHD peut affecter la façon dont le copeau se forme pendant l'usinage, influençant ainsi la finition de la surface finale. De même, la dureté d'un matériau peut avoir un impact sur la façon dont les copeaux se forment. En tant que tel, escroquerie peut survenir si un machiniste refuse de prendre les précautions nécessaires lors de l'usinage de plastiques moins rigides ou plus souples comme l'acrylique, le PP, le PE, etc.

Dilatation thermique et température de déflexion thermique (HDT)

Les outils d'usinage CNC utilisés pour l'usinage des matières plastiques génèrent de la chaleur. Les matières plastiques telles que le PC et le PVC ont un coefficient de dilatation thermique plus élevé que les métaux. Par conséquent, leur taille peut changer de manière significative suite à l'usinage.

Il est donc essentiel d'examiner la façon dont chaque plastique réagit à l'apport de chaleur pendant l'usinage CNC. De même, vous devez tenir compte de la quantité de chaleur à laquelle les pièces plastiques usinées seront soumises pour déterminer leur température de déviation thermique.

Différentes techniques d'usinage CNC du plastique

Les concepteurs de produits et les machinistes adoptent différents procédés d'usinage CNC du plastique dans la fabrication du plastique. Voici quelques-uns de ces procédés :

Fraisage CNC

L'usinage CNC du plastique est une technique de prototypage rapide courante pour l'usinage de composants en plastique. Il s'agit de faire tourner l'outil de coupe tandis que la pièce à usiner reste dans une position fixe. La vitesse correspondante des outils de coupe permet à ce processus d'usinage d'offrir des coupes d'une grande précision et d'une grande exactitude, car il enlève la matière plastique à un rythme de production uniforme.

Le processus de fraisage CNC est idéal pour le fraisage de pièces en plastique de formes plates et irrégulières, car il utilise un outil de coupe à point unique capable de travailler sur plusieurs axes. Toutefois, le nombre d'axes pris en charge par une fraiseuse CNC détermine sa flexibilité et sa capacité à fabriquer des pièces complexes.

Tournage CNC

Le tournage CNC est un processus qui utilise un outil CNC fixe pour découper le matériau d'une pièce plastique rotative sur un tour CNC afin de lui donner la forme et les dimensions souhaitées. Bien que ce procédé soit généralement utilisé pour usiner des pièces de forme cylindrique, il convient à l'usinage de pièces en plastique de différentes formes.

Perçage CNC

Le perçage CNC consiste à percer des trous dans différentes sections d'une matière plastique à l'aide d'outils de coupe tels que des forets CNC. Cependant, le type et la forme de la perceuse CNC pour l'usinage du plastique déterminent les sections réalisées dans les pièces en plastique.

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.

Finitions de surface pour les pièces en plastique usinées

Diverses finitions de surface permettent d'améliorer l'esthétique et les performances de la surface de vos pièces plastiques usinées par CNC. Voici quelques-unes de ces finitions :

Tel qu'usiné

Les pièces plastiques usinées avec cette finition portent souvent de petites marques d'outils visibles, car c'est ainsi qu'elles sortent de l'usinage CNC du plastique ; elles ont souvent une rugosité de surface standard (Ra) de 3,2, 1,6, 1,8 et 0,8 µm. Cet état de surface permet aux fabricants de conserver Coûts d'usinage CNC au minimum. Il convient parfaitement aux fabricants dont le budget est plus serré.

Revêtement par poudre

Le revêtement par poudre confère une résistance supplémentaire à l'usure et à la corrosion à la surface des pièces d'usinage CNC en plastique. Il offre des propriétés de résistance aux chocs plus élevées et une large gamme d'options de couleurs.

Métallisation sous vide

La métallisation sous vide ou le dépôt sous vide est un processus qui ajoute un matériau métallique vaporisé, tel que l'aluminium, à la surface de pièces en plastique usinées dans une chambre à vide.

Sablage de perles

Il s'agit de projeter à haute pression des produits abrasifs, tels que de minuscules billes de verre, sur la surface des pièces plastiques CNC afin d'en améliorer l'aspect visuel.

Peinture

Il s'agit d'appliquer des peintures liquides (polyuréthane et laque) sur des pièces en plastique de différentes couleurs. Cet état de surface est bien adapté pour améliorer la durée de vie des pièces plastiques usinées en évitant la corrosion et l'abrasion.

Avantages de l'usinage CNC des matières plastiques

L'usinage CNC du plastique est une méthode polyvalente de fabrication de prototypes et de produits finis en plastique. Les fabricants utilisent souvent ce processus dans différentes industries en raison de ses divers avantages. Voici quelques-uns des avantages attendus de l'usinage CNC du plastique.

Exactitude et précision dimensionnelles

Le processus d'usinage CNC du plastique offre une grande précision pour la production de vos pièces en plastique. Cette méthode utilise l'usinage CNC du plastique sur plusieurs axes pour atteindre la tolérance technique souhaitée. Étant donné qu'un ordinateur contrôle ce processus, vous pouvez rapidement réaliser des conceptions complexes dans les pièces plastiques usinées CNC avec la plus grande précision pour des industries telles que la santé et l'aérospatiale.

Compatible avec plusieurs matériaux plastiques

Les procédés d'usinage CNC des matières plastiques sont compatibles avec une large gamme de polymères de qualité technique. Ces procédés d'usinage conviennent souvent à l'usinage de différentes textures de matériaux, y compris des matériaux plastiques rigides ou flexibles, pour diverses applications.

Adapté à la gestion de conceptions complexes

Les procédés d'usinage CNC du plastique conviennent à la fabrication de composants en plastique de conception simple ou complexe. Les machines-outils CNC pour le plastique offrent la précision et l'exactitude requises pour traiter efficacement les conceptions complexes dans la fabrication de pièces en plastique. En outre, l'usinage CNC du plastique facilite la production de pièces plastiques personnalisées à des fins spécialisées.

Délai d'exécution plus court

Les processus impliqués dans l'usinage CNC du plastique garantissent un cycle de production optimisé et une mise sur le marché plus rapide de vos pièces plastiques usinées. Le processus d'usinage est rapide et efficace puisqu'il permet d'usiner des pièces directement à partir de feuilles et de barres de plastique. Contrairement à d'autres techniques, l'usinage CNC ne nécessite pas la création de moules. Vous pouvez donc fabriquer des pièces plastiques usinées plus rapidement avec l'usinage CNC qu'avec d'autres méthodes.

Défis et conseils pour les pièces plastiques CNC

Bien que vous puissiez facilement réaliser des pièces d'usinage CNC en plastique avec la précision et l'exactitude souhaitées, voici quelques défis probables que vous pourriez rencontrer.

Accumulation de chaleur

En général, les polymères ont un point de fusion dix fois moins élevé que celui des métaux. Ces pièces d'usinage CNC en plastique accumuleront probablement de la chaleur, ce qui entraînera des températures plus élevées, car elles ne conduisent pas la chaleur comme les métaux.

Toutefois, utilisez un liquide de refroidissement et un lubrifiant à base d'eau ou d'huile pour atténuer la chaleur. De même, réglez la vitesse d'avance et la vitesse de l'outil. Vous pouvez également utiliser des outils de coupe CNC bien affûtés avec des surfaces supérieures polies pour réduire l'accumulation de chaleur.

Déviation pendant l'usinage

Les polymères plastiques tels que le polyéthylène et le polycarbonate deviennent plus élastiques que les métaux lorsqu'ils sont usinés à des températures élevées. C'est pourquoi l'usinage des pièces plastiques à commande numérique entraîne une déformation au lieu d'une coupe.

Pour remédier à ce problème, vous pouvez utiliser la fonction Montages CNC pour maintenir la pièce en plastique en position pendant l'usinage CNC. Utilisez des outils CNC bien affûtés, dont les goujures sont lubrifiées et dont la vitesse et l'avance sont optimisées pour obtenir de meilleures coupes. De même, appliquez des lubrifiants ou des liquides de refroidissement pour minimiser les frottements et la chaleur.

Burring

L'ébarbage est l'un des défauts les plus courants dans l'usinage des pièces plastiques CNC en raison de la souplesse des matières plastiques. Les bavures sont de minuscules arêtes surélevées sur les composants en plastique qui se produisent lorsque les outils de coupe ne parviennent pas à enlever proprement les matériaux de la pièce à usiner. Elles ont donc un impact sur la finition de la surface et la précision des pièces plastiques usinées. Toutefois, vous pouvez facilement éliminer ces bavures en les ébarbant ou en effectuant des passes supplémentaires.

Mauvaise extraction des copeaux

Les matières plastiques peuvent générer des copeaux qui peuvent coller les goujures des outils de fraisage et de perçage s'ils ne sont pas extraits immédiatement de la zone de coupe. Une mauvaise extraction des copeaux nuit à l'efficacité de la coupe et augmente la température du plastique environnant. Toutefois, les liquides de refroidissement pour l'usinage CNC des matières plastiques permettent d'éliminer rapidement les copeaux et de réduire la chaleur pendant l'usinage.

Applications des pièces plastiques usinées par CNC

Les pièces en plastique usinées par CNC ont un large éventail d'applications. Voici quelques exemples d'applications typiques.

Industrie des soins de santé

Les pièces médicales en plastique usinées CNC telles que les implants, les seringues jetables, les poches de sang, les valves cardiaques, etc. sont couramment utilisées dans le secteur des soins de santé.

De même, les plastiques de haute qualité tels que l'ABS, le PMMA et le polyéthylène sont utilisés pour fabriquer des boîtiers usinés CNC pour des dispositifs médicaux tels que les appareils de surveillance vitale et les stimulateurs cardiaques. Ces pièces d'usinage CNC en plastique présentent des finitions de surface qui résistent à l'usure et à la fissuration sous contrainte.

Composants automobiles

Les ingénieurs et les concepteurs de produits du secteur automobile utilisent souvent des pièces et des prototypes en plastique usinés par CNC. Les composants automobiles en plastique usinés CNC sont utilisés pour réduire le poids et comme alternative au métal dans certaines situations.

Ces pièces sont souvent utilisées pour les pièces intérieures des véhicules, comme les tableaux de bord, les poignées et les garnitures. Par ailleurs, les pièces extérieures utilisées comprennent les pare-chocs et les composants d'éclairage. Les boîtiers électroniques et les couvercles de moteur sont d'autres pièces diverses en plastique usiné utilisées dans les automobiles.

Aérospatiale

La plupart des polymères plastiques tels que le PEEK, le PVDF et le PTFE présentent une résistance élevée à la corrosion et aux chocs, requise dans les applications aérospatiales. Ainsi, certains composants structurels utilisés dans le secteur aérospatial sont fabriqués à partir de polyimide thermodurcissable, car ils peuvent résister à des pressions extrêmes.

Industries pétrolières et gazières

Les matières plastiques telles que le PTFE, le nylon, le PEEK, le PC, etc., sont couramment utilisées dans le secteur du pétrole et du gaz en raison de leur remarquable résistance chimique. Les fabricants créent souvent des conteneurs et des joints pour l'extraction et le stockage du pétrole avec des polymères plastiques. De même, les plastiques usinés par CNC sont utilisés comme connecteurs électriques dans les machines minières lourdes.

Appareils électriques et électroniques

Les pièces en plastique usinées CNC sont utilisées pour les boîtiers, les claviers, les écrans LCD et les boîtiers de câbles pour les appareils électriques et électroniques tels que les téléviseurs, les smartphones, les ordinateurs portables, les télécommandes, etc. En outre, les disjoncteurs pour appareils électroniques sont souvent dotés d'entretoises en nylon, qui assurent l'isolation contre l'électricité et l'humidité.

Transformation des aliments

Le plastique est un choix populaire dans l'industrie alimentaire pour l'emballage primaire et secondaire. Les conteneurs en plastique de qualité alimentaire usinés CNC constituent une option sûre pour le stockage des produits alimentaires. Par ailleurs, les pièces en plastique telles que les plateaux alimentaires offrent une résistance aux chocs pour le transport des produits alimentaires.

Comment trouver un partenaire fiable pour les services d'usinage des matières plastiques ?

Le partenariat avec un atelier CNC réputé, spécialisé dans l'usinage de précision des matières plastiques, est essentiel à la réussite de votre projet d'usinage de pièces en plastique.

Ce partenaire doit avoir de l'expérience dans la fabrication de pièces en plastique sur mesure et disposer d'une technologie CNC avancée capable de gérer les complexités de la conception de votre projet. Assurez-vous que l'atelier possède les certifications ISO requises et qu'il est en mesure de fournir des pièces plastiques usinées CNC de qualité dans les délais impartis.

XinCheng est un expert doté d'une équipe de machinistes et d'ingénieurs qualifiés ayant de l'expérience dans l'usinage de divers matériaux, y compris les métaux et les plastiques. Nous fournissons des services fiables d'un seul tenant Services d'usinage CNC pour garantir la réalisation de vos pièces usinées dans les délais et dans le respect de votre budget. Contactez-nous pour en savoir plus sur nos services d'usinage de plastique et obtenir un devis pour votre projet !

Conclusion

L'usinage CNC des matières plastiques est un processus d'usinage pertinent dans toutes les industries importantes, car les pièces usinées par CNC sont utilisées partout. Toutefois, il existe différents matériaux pour l'usinage CNC du plastique, dont les propriétés varient. Il est donc essentiel de comprendre les différents facteurs impliqués dans l'usinage CNC du plastique pour mener à bien votre projet.

FAQ

Quels sont les procédés alternatifs à l'usinage du plastique ?

Le moulage par injection, le moulage sous vide et l'impression 3D sont les processus alternatifs standard à l'usinage CNC du plastique.

Quelles sont les limites habituelles de l'usinage CNC du plastique ?

Il peut être difficile d'obtenir des tolérances serrées dans l'usinage CNC du plastique en raison de la dilatation thermique de la matière plastique. De même, les processus d'usinage CNC génèrent souvent de la chaleur, ce qui peut entraîner le gauchissement, la fissuration, la fonte et la déformation des pièces plastiques CNC.

Quel matériau plastique est le plus souvent utilisé pour l'usinage CNC ?

Le polyoxyméthylène (POM) ou acétal est la matière plastique la plus largement utilisée pour l'usinage CNC en raison de sa rigidité, de sa résistance et de sa stabilité dimensionnelle remarquables. Par conséquent, les fabricants d'électronique, de machines industrielles et d'automobiles utilisent l'acétal pour fabriquer des pièces plastiques CNC de précision.