Guia definitivo para usinagem CNC de plástico: técnicas e melhores práticas

Devido à sua precisão e adaptabilidade, usinagem CNC de plástico é usado para fabricar peças em vários setores, como saúde, automotivo e eletrônicos. O desenvolvimento de novas tecnologias em ciência de materiais e técnicas de usinagem aumentou tremendamente a produção de peças plásticas de precisão. Aqui, explicaremos as técnicas, ferramentas e práticas relevantes para a usinagem CNC de plástico, que acreditamos e que muitos profissionais, engenheiros, fabricantes e designers dizem que ajudam a alcançar os melhores resultados. Este recurso de informação é direcionado a profissionais de todos os níveis de habilidade, sejam novos ou experientes, com o objetivo de resolver problemas relacionados à eficiência de tempo e produtividade. A intenção deste documento é mostrar os possíveis usos e benefícios da usinagem CNC de plástico para diferentes aplicações comerciais.

O que é usinagem CNC de plástico?

A usinagem CNC de plástico é um tipo de usinagem que emprega um computador e uma ferramenta como seus principais componentes para comprimir e fatiar partes de uma peça de plástico para atingir um formato predeterminado. Este método atinge precisão e repetibilidade no processo de fabricação, o que permite a produção de peças complexas junto com tolerâncias apertadas. Os plásticos mais comuns usados ​​no processo de usinagem são ABS, policarbonato e náilon porque são fortes e flexíveis. O uso da usinagem CNC é predominante nos empreendimentos de protótipos e produção de pequeno a médio volume nas indústrias automotiva, aeroespacial e médica. Ele facilita a obtenção dos padrões desejados de qualidade e eficiência, melhorando assim o desempenho da aplicação.

Compreendendo os princípios básicos do plástico

O plástico é uma substância feita pelo homem a partir de materiais completamente ou parcialmente sintéticos e é composto principalmente de polímeros. Sendo leve e resistente, bem como flexível no uso, é uma importante matéria-prima para várias indústrias. Geralmente, os plásticos são divididos em dois tipos: termoplásticos, que amolecem quando aquecidos e podem ser remodelados várias vezes, e plásticos termoendurecíveis, que, após serem moldados, podem se fixar em uma forma permanentemente dura. Sua natureza flexível os torna úteis em medicina, máquinas, construção e até mesmo em embalagens, razão pela qual são tão econômicos.

O papel das máquinas na fabricação de plástico

A incorporação de tecnologia e máquinas na produção de produtos plásticos resultou na fabricação eficiente e precisa de produtos plásticos. A invenção e o uso de máquinas altamente eficientes, como máquinas de moldagem por injeção, processadores de extrusão e máquinas de termoformagem, levaram ao avanço das indústrias de plástico. Por exemplo, as máquinas de moldagem por injeção são bem conhecidas por sua capacidade de formar até mesmo as formas mais complexas com extrema precisão e consistência. Elas são projetadas para usar moldes junto com sistemas de alta pressão para injetar plástico derretido em moldes específicos. Essas máquinas são particularmente importantes para a produção em massa nas indústrias automotiva, de bens de consumo e de saúde.

Igualmente importantes são as máquinas de extrusão que servem à tarefa de produzir produtos plásticos contínuos em forma de tubo, folha e filme. Diferentes tipos de termoplásticos podem ser usados ​​em sua produção, tornando-os versáteis, especialmente com os novos e aprimorados designs que estão sendo usados, possibilitando aumentar a velocidade de produção e diminuir o desperdício de material. Os avanços nessas máquinas possibilitam controlar melhor a espessura da parede, a disposição em camadas do material e o acabamento da superfície, que são essenciais para muitas aplicações modernas.

Informações recentes da indústria revelam que o mercado global de máquinas de moldagem por injeção deve ultrapassar 20 bilhões de dólares até 2030, demonstrando uma crescente dependência de máquinas automatizadas para processamento de plásticos. Além disso, novas máquinas de fabricação agora são equipadas com robôs automatizados, controles alimentados por IA e recursos de economia de energia – tudo isso aumenta a produtividade com menos impacto ao meio ambiente. Além de reduzir o tempo de fabricação, esses desenvolvimentos também melhoram a precisão e a qualidade dos produtos finais, o que é vital para o crescimento da tecnologia na fabricação de plástico.

Processo de usinagem: como ele difere para plásticos

Plásticos e outros polímeros são usinado de forma diferente dos metais devido a ter temperaturas de fusão mais baixas, ser termicamente sensível e ser mais dúctil. Quando se trata de cortes feitos em plástico, ao contrário de trabalhar com metais, velocidades de corte mais lentas e taxas de avanço mais baixas devem ser utilizadas para impedir que ocorra superaquecimento e empenamento. Para evitar causar danos ao material que está sendo trabalhado, ferramentas de precisão são feitas de carboneto. Devido aos plásticos serem mais suscetíveis à deformação sob pressão, técnicas de fixação adequadas precisam ser empregadas. Levando todos esses aspectos em consideração, pode-se deduzir que a usinagem de plásticos é distintamente diferente de outros tipos de usinagem e é complexa por natureza.

Como você pode obter um acabamento de superfície ideal em peças plásticas?

Importância do acabamento superficial na usinagem de plástico

A importância do acabamento de superfície na usinagem de plástico não pode ser ignorada, pois impacta significativamente a funcionalidade, a estética e o desempenho do componente final. Um melhor acabamento de superfície leva à redução do atrito, ao aumento da resistência ao desgaste e à melhoria da clareza óptica da peça quando necessário. É especialmente relevante em dispositivos médicos, automotivos e indústrias de semicondutores, que exigem alta precisão juntamente com um apelo estético impecável.

Um acabamento de superfície ideal só pode ser obtido por meio do controle rigoroso do processo de usinagem e seus parâmetros. Por exemplo, o uso de ferramentas com bordas polidas e ângulos de corte bem projetados reduz muito a rugosidade da superfície. Os números atuais mostram que, para peças plásticas de alto desempenho, atender aos padrões da indústria com uma média de rugosidade (Ra) de 0.2 a 0.8 µm é comum. Além disso, controlar as velocidades de avanço e as velocidades do fuso são igualmente importantes para evitar a geração de marcas de vibração ou danos térmicos que podem arruinar o acabamento.

A seleção de material ainda é outra consideração importante para atingir o acabamento de superfície de interesse. Para alguns tipos de plásticos como PTFE e acrílicos, o embotamento da superfície pode ser um problema devido à sua natureza. Esses problemas, no entanto, podem ser resolvidos com o emprego de usinagem de alta velocidade e aplicações de refrigeração. O acabamento da superfície também pode ser melhorado, e a uniformidade na produção pode ser alcançada com processos de pós-usinagem como polimento e tratamento químico.

No final, uma abordagem exigente sobre obtenção de acabamento superficial, na usinagem de plástico, é necessária para atender às necessidades funcionais, melhorar o ciclo de vida do produto e a aparência geral do produto.

Escolha de ferramentas para qualidade de superfície ideal

A escolha das ferramentas é um dos fatores mais importantes para se almejar um melhor acabamento superficial no processo de usinagem de peças plásticas. As seções a seguir descrevem as ferramentas relevantes e suas considerações para os melhores resultados possíveis:

Ferramentas de Metal Duro

• Descrição: Essas são ferramentas de alta eficiência com excelente tenacidade e durabilidade. Sua afiação é mantida por períodos prolongados de uso e funcionam efetivamente ao usinar materiais plásticos mais duros.
• Vantagens: Oferece boa retenção de aresta, resistência ao calor e baixo desgaste da ferramenta.
• Melhores Aplicações: Usinagem de alta velocidade, trabalhando com tolerâncias rigorosas.

Ferramentas com revestimento de diamante

• Descrição: Ferramentas com arestas de corte revestidas com diamante industrial para aumentar a eficiência de corte e a durabilidade.
• Vantagens: Resistência excepcional ao desgaste, menor aderência do plástico à ferramenta, maior vida útil com uso prolongado.
• Melhores Aplicações: Compostos plásticos abrasivos, produção em lote.

Ferramentas de aço rápido (HSS)

• Descrição: Acessível e adequado para usinagem de plástico mais macio. Bom equilíbrio entre rigidez e flexibilidade, o que é necessário.
• Vantagens: Econômico quando comparado às ferramentas revestidas de carboneto ou diamante, facilmente reafiáveis.
• Melhores Aplicações: Peças protótipo, produção em lotes baixos.

Bits de roteador

• Descrição: Instrumentos de corte amplamente definidos, projetados para executar roteamento ou moldar superfícies plásticas grosseiras. Vem em espiral, reto, multi-canelado e muitas outras configurações.
• Vantagens: Excelente qualidade de cortes com vibração e trepidação minimizadas.
• Melhores Aplicações: Aparagem de bordas, contorno.

Ferramentas de diamante policristalino (PCD) 

• Descrição: Ferramentas de extrema dureza e precisão feitas com partículas de diamante mecanicamente ligadas a um substrato de carboneto cimentado.
• Vantagens: Usinabilidade excepcional, vida útil da ferramenta e acabamentos superficiais superiores.
• Melhores Aplicações: Geometrias complexas, plásticos de alta rigidez.

Cortadores com ângulo de hélice baixo

• Descrição: Projetado para cortar plásticos mais macios com deformação e força de corte mínimas.
• Vantagens: Diminuição de lascas e deformações do material plástico.
• Melhores Aplicações: Plásticos moderadamente resistentes e flexíveis.

Cortadores de Flauta Simples 

• Descrição: Uma ferramenta fácil de usar que possui uma única lâmina de corte, resultando em uma ejeção de cavacos fácil e rápida, além de reduzir o acúmulo de calor.
• Vantagem: Maior rugosidade da superfície, menos calor e maior velocidade de corte.
• Melhores Aplicações: Plásticos sensíveis ao calor, seções de paredes finas.

Ferramentas de corte com recursos de quebra-cavacos

• Descrição: Ferramentas especialmente projetadas que quebram cavacos com eficiência durante a usinagem.
• Vantagens: Melhor qualidade de superfície e taxa de remoção de material.
• Melhores Aplicações: Plástico com propriedades maiores e mais resistentes, operações de alta alimentação.

Dados de estudos da indústria sugerem que a usinagem de plástico é muito influenciada pela geometria e material da ferramenta. Comparar ferramentas diamantadas revestidas e ferramentas não revestidas, enquanto têm as mesmas condições de trabalho, mostra que com as ferramentas revestidas a rugosidade da superfície é melhorada em 60% com o uso de ferramentas diamantadas. Portanto, produtividade e qualidade podem ser alcançadas com a seleção ideal da ferramenta.

Fatores-chave: Velocidades do fuso e taxas de avanço

Dois dos parâmetros mais importantes nos processos de usinagem de plásticos são as velocidades do fuso e as taxas de avanço. A taxa de avanço, descrita em milímetros por minuto ou polegadas por minuto, se relaciona à distância que o material plástico percorre em direção ao cortador, enquanto a velocidade do fuso, medida em revoluções por minuto (RPM), especifica a velocidade de rotação da ferramenta de corte. Os parâmetros acima, coletivamente, determinam a eficiência da usinagem, a qualidade do acabamento da superfície e a longevidade da ferramenta em uso.

Novas inovações mostram que muitos plásticos, dependendo do tipo de material e da aplicação de usinagem, tendem a apresentar os melhores resultados dentro da velocidade do fuso de 2,000 a 20,000 RPM. Na usinagem de alta velocidade de termoplásticos, por exemplo, as velocidades do fuso aplicadas em direção ao limite superior da faixa são muito vantajosas na redução do calor e na melhoria do acabamento da superfície.

Embora as taxas de avanço devam funcionar em conjunto com a velocidade do fuso, a faixa recomendável para a maioria dos plásticos fica entre 0.05 a 0.5 mm/rev. Taxas de avanço mais suaves tendem a funcionar melhor quando aplicadas a materiais como polietileno, que são mais suscetíveis a derretimento e deformação, enquanto taxas de avanço mais altas são mais úteis com policarbonato, que é mais resistente. Pesquisas mostram que esses dois fatores são frequentemente mal utilizados em combinação, causando muito desgaste na ferramenta, calor excessivo e erros no produto criado.

Encontrar o equilíbrio certo requer examinar fatores como as propriedades do material, o formato da ferramenta e o ambiente em que o corte acontece. Por exemplo, durante a usinagem de plásticos mais macios, é ideal ter uma alta velocidade do fuso e baixa taxa de avanço para proteger a qualidade da superfície. No entanto, plásticos mais rígidos podem responder melhor a velocidades do fuso de médio alcance e taxas de avanço moderadamente mais altas para minimizar o desgaste excessivo da ferramenta. Esses parâmetros também precisam ser ajustados em tempo real devido a alterações como a condição da ferramenta ou detalhes particulares do projeto do material.

Quais métodos de usinagem funcionam melhor para plásticos?

Comparando vários métodos de usinagem de plástico

Ao escolher uma técnica de usinagem para plásticos, é importante considerar as propriedades do material, as tolerâncias necessárias e o propósito funcional da peça. Abaixo, examinamos mais de perto algumas das técnicas mais comuns métodos de usinagem de plástico.

Fresagem CNC

• A fresagem CNC ganhou popularidade devido à sua versatilidade e precisão ao usinar diferentes tipos de plásticos. Tanto homopolímeros quanto copolímeros que são termoplásticos, bem como plásticos termoendurecíveis, podem ser fresados ​​por CNC. Peças que têm formas geométricas complexas e altas tolerâncias também podem ser fresadas com eficiência. Ferramentas adequadas resultam em bom acabamento de superfície. Velocidades de fuso entre 10,000 e 20,000 RPM podem ser usadas nesses processos, dependendo da dureza do material. O refrigerante pode ser aplicado quando necessário para minimizar o acúmulo de calor.

Torneamento CNC

• O torneamento CNC é usado para a produção de peças cilíndricas de plástico, como hastes e buchas. Este método é capaz de produzir peças de plástico de alta precisão com um gadget econômico, pois a ação de corte rotacional é incrivelmente útil na produção em larga escala. A prática comum envolve o uso de velocidades de corte mais suaves, juntamente com modos de alimentação manipulados para evitar a deformação de plásticos mais macios.

Corte a Laser

• O corte a laser é mais adequado para designs complexos ou folhas finas de plástico. Essas ferramentas não entram em contato com a peça que está sendo usinada, então o desgaste da ferramenta é mínimo. O corte a laser é ideal para plásticos resistentes, como acrílico e policarbonato. Esses lasers têm zonas afetadas pelo calor, o que os torna menos do que ideais para plásticos termicamente sensíveis, como polipropileno.

Perfuração

• Perfuração é um método comum para fazer furos em peças plásticas. É ideal para perfurar furos em plástico com brocas especializadas feitas para plástico para evitar problemas de rachaduras e derretimento. Para plásticos mais macios, taxas de avanço mais lentas, juntamente com ângulos de perfuração afiados, produzem bordas limpas e sem rebarbas.

Roteamento

• O roteamento é um bom método alternativo para os procedimentos de corte e modelagem de peças plásticas maiores. Esses tipos de materiais são facilmente trabalhados com o uso de roteadores de alta velocidade destinados a materiais de policarbonato e acrílico. O princípio principal é maximizar as velocidades do fuso e os caminhos da ferramenta para reduzir os efeitos de aquecimento causados ​​pelas ferramentas de corte.

serrar

• A serragem pode ser usada para cortes grosseiros em folhas ou blocos de plástico grossos. As ferramentas primárias para esse processo são as serras circulares e serras de fita. Ao cortar, é melhor usar lâminas com dentes de passo baixo para manter a qualidade da borda e evitar que as bordas derretam durante o processo.

Corte a jato de água

• O corte por jato de água refere-se ao corte usando água pressurizada para termoplásticos. Isso é feito com o auxílio de água altamente pressurizada, geralmente misturada com partículas abrasivas que cortam o material sem gerar calor. É melhor para materiais termicamente sensíveis porque não ocorrerá deformação ou derretimento. Essa técnica é preferida quando são necessários cortes limpos em plásticos laminados ou compostos.

Usinagem Ultrassônica

• Usinagem ultrassônica é definida como remoção de material por meio de vibração de alta ou baixa frequência da ferramenta apoiada na peça de trabalho junto com um meio abrasivo. É usada principalmente em plásticos de engenharia especializados que possuem características de detalhes específicos e uma superfície de alta qualidade.

Cada técnica de usinagem tem suas características específicas de acordo com o que é necessário da aplicação. Por exemplo, corte a laser e jato de água corte são superiores para projetos detalhados, enquanto fresamento e torneamento CNC são inigualáveis ​​em precisão e consistência. Qualquer método escolhido deve levar em conta a maneira como o material responderá, limitações funcionais e eficiência em termos de despesas.

Fatores que afetam a seleção do método de usinagem

Economicamente, tecnologicamente e em termos de material, há uma série de fatores que afetam a escolha de um método de usinagem. Alguns dos fatores primários incluem requisitos de acabamento de superfície, características do material, precisão dimensional, volume de produção e custos.

Características do material

• A usinabilidade é afetada por muitas propriedades, como dureza, fragilidade e condutividade térmica do material. Metais usináveis ​​como titânio e o aço endurecido requer ferramentas de corte e processos robustos, como fresamento CNC ou usinagem por descarga elétrica (EDM) para precisão. Em contraste, metais mais macios, como alumínio ou plásticos podem ser moldados usando usinagem CNC ou corte a laser, que são menos intensivos.

Precisão dimensional e acabamento de superfícies

• EDM e precisão moagem são algumas das metodologias empregadas para atingir altas tolerâncias e acabamentos de superfície suaves. Por exemplo, a fresagem CNC é limitada estruturalmente e só pode fornecer tolerâncias na faixa de ±0.001 a ±0.005 polegadas, enquanto a EDM pode atingir tolerâncias de cerca de ±0.0001 polegadas. Finalmente, o corte a laser permite que projetos detalhados sejam feitos, mas dependendo do material usado, processamento adicional pode ser necessário para atender aos requisitos de acabamento de superfície.

Volume de produção e prazo de entrega

• A implementação de funções automatizadas e repetitivas, como usinagem CNC, aumenta muito a precisão e o volume da produção de lotes altos. Por outro lado, o corte a jato de água e a manufatura aditiva são mais adequados para produção prototípica e de lotes baixos, pois facilitam uma transição suave do estágio de design para o modelo finalizado.

Considerações térmicas e estruturais

• Processos como corte a jato de água e a fresagem criogênica se tornam mais relevantes do que o corte a laser quando manter o material intacto é uma prioridade, já que este último geralmente depende de métodos de trabalho a frio que podem danificar o material devido ao calor excessivo.

Eficiência de custos

• Materiais desperdiçados e energia consumida pela operação de máquinas são determinantes adicionais da viabilidade econômica de qualquer método de usinagem. Embora a usinagem a laser seja muito mais precisa do que outros métodos e minimize a perda de material, os custos do equipamento podem ser substanciais dependendo do escopo das operações. Em contraste, o corte a jato de água é menos orientado à precisão, oferecendo maior aplicabilidade e menor desgaste do equipamento, tornando-o significativamente mais barato para diferentes materiais.

Ao avaliar todos esses elementos, engenheiros e fabricantes conseguem melhorar a qualidade dos componentes produzidos, garantindo eficiência e custo-benefício ideais na seleção de métodos de usinagem.

Considerações especiais para termoplásticos

É essencial considerar a sensibilidade térmica e os baixos pontos de fusão ao usinar termoplásticos. Ferramentas de corte que geram muito calor podem levar ao amolecimento, deformação ou acabamentos superficiais ruins. Para evitar esses resultados, ferramentas de corte de arestas afiadas com velocidades de corte e avanços lentos devem ser utilizadas. Além disso, bons métodos de resfriamento para ar ou névoa podem ajudar a reduzir o calor gerado pela usinagem. A escolha de um material de ferramenta apropriado, como ferramentas de carboneto ou revestidas, aumenta a vida útil da ferramenta e fornece melhor precisão devido ao menor atrito. Esses fatores são essenciais ao usinar termoplásticos para obter os melhores resultados.

Como manter a estabilidade dimensional em peças plásticas usinadas?

Gerenciando a expansão térmica em plásticos

Ao usinar componentes de plástico, a expansão térmica é um fator que requer atenção especial devido ao alto CTE dos plásticos em contraste com os metais. Esse fenômeno indica que materiais economicamente viáveis ​​sofrem mudanças mais drásticas em volume devido ao calor quando comparados aos metais. Para atingir os melhores resultados, o desafio da expansão térmica deve ser abordado para garantir que nenhum dos componentes seja distorcido em tamanho.

Estima-se que os plásticos tenham um valor de CTE entre 20 × 10⁻⁶ a 200 × 10⁻⁶ por °C, dependendo do tipo de polímero. Por exemplo, polietileno (PE) e polipropileno, juntamente com outras opções menos rigorosamente aceitas, têm valores de CTE mais altos quando comparados ao policarbonato de grau de engenharia (PC) e polieteretercetona (PEEK). Essas diferenças representam um desafio, pois os engenheiros devem determinar a seleção dos materiais com base na faixa de temperatura operacional prevista.

A expansão térmica pode ser gerenciada de várias maneiras. Uma opção de design é introduzir tolerâncias compensatórias que forneçam alívio para reduções de tamanho que podem ocorrer quando submetidas ao calor. Tomemos como exemplo conjuntos feitos de peças de metal e plástico. Eles podem ter que usar designs de interface especializados, como permitir que furos e ranhuras sejam maiores do que o necessário para reduzir qualquer tensão ou esforço que possa causar desalinhamento devido a diferenças na expansão.

Plásticos reforçados com fibras, como polímeros de fibra de vidro ou carbono, tendem a otimizar o desempenho do polímero base devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica. Por exemplo, com reforço de fibra de vidro, a expansão térmica do nylon pode ser reduzida em 50%, permitindo que o nylon reforçado seja termicamente estável. Usar materiais reforçados é particularmente benéfico quando precisão e estabilidade são necessárias em temperaturas mais altas e mais baixas para certas aplicações.

Finalmente, as condições térmicas que cercam o processo e a operação de usinagem exigem um gerenciamento cuidadoso. O controle substancial da temperatura ambiente do ambiente da oficina de usinagem dá uma vantagem em termos de redução das mudanças nas dimensões durante os processos de usinagem. O recozimento pós-processo de alívio de tensão interna também é uma abordagem vantajosa na redução da deformação do item devido ao aumento de calor durante um longo período de tempo. Junto com a seleção cuidadosa de materiais e otimização do design, todas são as etapas para garantir que as peças plásticas estejam funcionando de forma confiável em ambientes altamente termicamente ativos.

Estratégias para tolerância consistente

O balanceamento de tolerância em peças plásticas exige escolha integrada de material, técnica de produção e gerenciamento ambiental. Primeiro, escolha materiais que tenham baixo coeficiente de expansão térmica e alta estabilidade dimensional para reduzir a variabilidade. Aplique precisão e CNC repetitivo técnicas de usinagem e moldagem por injeção. Além disso, o gerenciamento cuidadoso de fatores ambientais, como temperatura e umidade durante a produção e o armazenamento, auxilia na redução da variação dimensional. Se todos esses métodos forem usados, os fabricantes conseguirão atingir requisitos de tolerância rigorosos.

Técnicas para reduzir o calor de atrito

Para minimizar o calor de atrito, eu me concentraria na instalação de sistemas de lubrificação de alta qualidade para evitar que as superfícies entrem em contato umas com as outras; isso permitirá uma interação mais suave entre os componentes. Selecionar materiais de superfície de baixo atrito e realizar tratamentos de superfície adequados, como revestimento ou polimento, também será importante para reduzir o desgaste. Além disso, melhorar o alinhamento e remover componentes de atrito não essenciais por meio de design de componente otimizado seria necessário. Os efeitos térmicos do atrito no curso das operações também poderiam ser controlados por meio do uso de materiais resistentes ao calor ou sistemas de resfriamento.

Quais são os desafios da moagem de plástico?

Superando problemas comuns de fresagem de plástico

Quando comparado a metais, a moagem de plásticos vem com suas próprias dificuldades, como pontos de fusão mais baixos, alta elasticidade e suscetibilidade à deformação. Ser capaz de resolver esses desafios é fundamental para garantir a precisão e, ao mesmo tempo, reduzir defeitos no produto final. Abaixo estão os desafios mais frequentemente encontrados na moagem de plásticos e possíveis soluções:

Fusão de material devido ao acúmulo de calor

• Questão: Ao contrário dos metais, os plásticos têm pontos de fusão mais baixos. Como resultado, o atrito excessivo durante a moagem pode ser prejudicial, pois pode levar à rápida geração de calor, o que pode fazer com que o material derreta.
• Solução: Empregue ferramentas de corte afiadas para mitigar a transferência de calor, use métodos de corte de alta velocidade com baixo avanço e implante sistemas de resfriamento para dissipar o calor de forma eficaz. A introdução de um sistema de resfriamento adequado pode diminuir os picos de temperatura em 30%.

Desgaste e embotamento das ferramentas

• Questão: Plásticos com cargas que consistem em fibras de vidro e carbono são abrasivos e, consequentemente, aumentam o desgaste da ferramenta, o que leva à redução da precisão e ao aumento da rugosidade da superfície.
• Solução: O uso de ferramentas revestidas de diamante ou carboneto é recomendado, pois elas têm maior resistência ao desgaste. Ferramentas de carboneto tendem a ter uma vida útil mais longa em comparação com ferramentas de aço rápido ao usinar plásticos abrasivos, durando de 3 a 5 vezes mais em média.

Deformação e empenamento do material  

• Desafio: Vários plásticos são suscetíveis à deformação, pois são materiais elásticos e tendem a se deformar sob a pressão de corte.
• Resolução: Apoie as peças de trabalho firmemente para restringir o movimento durante o processo e aplique forças de corte ideais usando geometria de ferramentas sofisticada.

Lascamento e fraturas frágeis de plásticos duros  

• Desafio: As bordas de plásticos rígidos, como acrílicos e policarbonatos, são vulneráveis ​​a fraturas ou lascas durante operações de corte.
• Resolução: Use ferramentas de corte de plástico afiadas, reduza as velocidades de corte e use técnicas de fresamento ascendente para mitigar a formação de cavacos.

Ruim Acabamento de rugosidade superficial   

• Desafio: A rugosidade da superfície pode não ser aceitável devido a ferramentas incorretas, avanço e menos fluido.
• Resolução: Utilize ferramentas de limpeza de engenharia avançada com lâmina de corte polida, taxa de avanço perfeita e lubrificante de resfriamento ou ar para limpar cavacos adjacentes.

Problemas com Chips   

• Desafio: As alterações nos plásticos criam cavacos longos e finos que podem bloquear a ferramenta e retardar os processos de fresamento.
• Resolução: Integre ferramentas com geometrias eficazes de quebra de cavacos, garanta melhor evacuação através do ar sob pressão e aplique fresas de canais espirais como extratores de cavacos.

Ao lidar com esses problemas estrategicamente, as montadoras podem melhorar a eficiência, a precisão e a consistência nos processos de fresagem de plásticos. A incorporação dessas soluções nos fluxos de trabalho de fresagem vem com saída de maior qualidade e maior longevidade da ferramenta.

Dicas de segurança e manutenção para fresagem de plástico

Como todos os processos que incorporam fresagem de plástico, a manutenção regular e a adesão aos protocolos de segurança estabelecidos são cruciais para atingir um fluxo de trabalho eficiente e seguro. Usar as ferramentas e equipamentos certos, bem como manusear os materiais adequadamente, permite mitigar os riscos enquanto estende a expectativa de vida das ferramentas. Abaixo estão as recomendações que são fornecidas em detalhes:

Medidas de segurança no local de trabalho

• É preciso criar o hábito de usar os EPIs corretos, como óculos de proteção, luvas e máscaras contra poeira, para se proteger de partículas de plástico e lascas afiadas transportadas pelo ar, que podem causar ferimentos.
• Certifique-se de que todos os componentes da máquina tenham uma proteção adequada antes de ligá-la para proteger contra os perigos das peças móveis.
• Mantenha um espaço de trabalho organizado e organizado para reduzir as chances de incidentes resultantes de tropeços em cabos ou mau gerenciamento de materiais.

Controle de fumaça e poeira

• A moagem de alguns plásticos pode causar a geração de poeira e fumaça, especialmente com o superaquecimento de materiais termoendurecíveis. As fumaças geradas por esse processo representam um risco à saúde humana e exigem que as pessoas se mascarem. Certifique-se de que todos os procedimentos de ventilação, sejam filtros HEPA ou unidades de extração local, estejam adequadamente alojados para conter e filtros de ar que precisam ser transportados pelo ar.
• De acordo com pesquisas, sistemas bem projetados para controle de poeira podem filtrar mais de 85% das partículas de ar mais sujas que representam perigo.

Cuidados com a ferramenta

• Verifique periodicamente as ferramentas de corte quanto a sinais de desgaste ou danos. Ferramentas abaixo da média não afetam apenas o acabamento da superfície, mas ferramentas excessivamente cegas aumentam o calor, o que corre o risco de distorcer materiais ou quebrar as ferramentas.
• Estabeleça um sistema de lubrificação que possa ser efetivamente integrado. Quando as ferramentas são resfriadas e lubrificadas adequadamente, elas podem durar 40 por cento a mais, o que minimiza a quantidade de tempo gasto em manutenção.

Manuseio e armazenamento de materiais

• Os plásticos podem ser alterados pela umidade e luz UV antes do estágio de moagem. Então, armazene esses materiais em um ambiente seco, à prova de umidade e com ar condicionado para manter sua forma.
• Certifique-se de que as folhas ou blocos estejam adequadamente fixados para que não vibrem ou se movam durante a usinagem. Não fazer isso pode causar imprecisões durante a usinagem e pode possivelmente destruir as ferramentas.

Calibração da máquina e verificações regulares 

• Junto com a manutenção regular da máquina, ou seja, o alinhamento do fuso e o nivelamento da mesa devem ser feitos para garantir um funcionamento suave e eficiente.
• Calibre periodicamente as máquinas CNC para manter tolerâncias apertadas, garantindo precisão dimensional e repetibilidade. Por exemplo, verifique a cada 500 horas se a máquina está em operação, especialmente máquinas de qualidade superior.

Procedimentos de emergência 

• Projete e forneça à equipe instruções para estratégias de desligamento de emergência que ajudem em situações de falha de voltagem ou ferramenta. Isso pode minimizar possíveis danos e acidentes.
• Ao trabalhar com máquinas que criam muito atrito e têm risco de causar incêndio, certifique-se de ter um extintor elétrico ou químico por perto.

Por meio da implementação de políticas de segurança e manutenção regular, os produtores podem maximizar a produção e garantir um local mais seguro para os funcionários. Melhor saúde dos operadores, juntamente com deterioração reduzida de máquinas e controle de qualidade do produto, aumentam a eficiência de custo dessas medidas.

Escolhendo o cortador certo para fresagem de plástico

É crucial focar em ferramentas destinadas a materiais macios, não trabalhados e não metálicos ao considerar o cortador para uma fresadora de plástico. Os cortadores de flauta simples e flauta O são mais apropriados porque removem cavacos e calor. Com plásticos, o acúmulo de calor pode causar derretimento e deformação. Eles usam cortadores com bordas afiadas e flautas polidas para minimizar o estresse do acabamento do material. Além disso, a velocidade correta do fuso e a taxa de avanço devem sempre ser respeitadas. Caso contrário, há risco de superaquecimento. As especificações do fabricante devem sempre ser consideradas para garantir sua exatidão com o tipo de plástico que está sendo fresado.

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: O que é usinagem CNC de plástico e de que forma ela difere de outros processos de usinagem?

A: Usinagem CNC de plástico refere-se ao processo de corte de plástico usando máquinas controladas por computador e é diferente de outros processos de usinagem, pois é especializado para plásticos que têm pontos de fusão mais baixos, resistência à tração mais fraca e características estruturais diferentes em comparação aos metais. Este guia para usinagem de plásticos visa fornecer informações sobre os procedimentos adequados para que os resultados finais sejam sempre de alta qualidade.

P: Quais são alguns aspectos essenciais a serem observados durante a perfuração de materiais plásticos?

R: Perfurar materiais plásticos requer atenção a algumas questões importantes. 1. As brocas devem ser afiadas com um ângulo de ponta de 118° e folga de lábio de 9° a 15°. 2. A taxa de avanço deve ser baixa; 0.005 polegadas por volta é aconselhável. 3. A precisão dimensional e de fusão deve ser mantida usando refrigerante. 4. Para diminuir o calor desenvolvido, a perfuração em etapas deve ser usada com furos de diâmetro maior. 5. Uma broca rotativa aumentaria a temperatura do plástico antes que ele atingisse a ponta de perfuração, o que poderia danificar o material.

P: Qual é a inter-relação entre o uso de refrigerante e as operações de usinagem CNC de plástico?

A: Usinagem CNC de plástico operações seriam impossíveis sem o uso de refrigerante. Ele é útil na difusão de calor porque o ponto de fusão dos plásticos é consideravelmente menor do que o dos metais. O bom uso do refrigerante garante que a máquina não derreta o plástico, garante a obtenção das dimensões corretas e melhora a qualidade do acabamento da superfície. Ele também auxilia na remoção de cavacos, o que é especialmente necessário na perfuração de furos profundos ou em outros processos de usinagem complexos.

P: Quais são as operações de torneamento mais comuns na usinagem CNC de plástico?

A: Algumas das operações de torneamento comuns em usinagem CNC de plástico incluem: 1. Faceamento: para fazer superfícies planas em ângulos retos ao eixo de rotação. 2. Torneamento cilíndrico: para minimizar o diâmetro da peça de trabalho. 3. Torneamento cônico: para fazer superfícies cônicas. 4. Rosqueamento interno/externo. 5. Ranhura: para formar um recesso ou corte Nada. Ao executar essas operações, é muito importante atingir velocidades e avanços corretos para evitar o derretimento e a deformação dos componentes plásticos.

P: Quais são algumas das principais diretrizes de fabricação para obter peças usinadas de alta qualidade na usinagem CNC de plástico?

R: Diretrizes importantes para obter componentes plásticos precisos e bem fabricados são: 1. Empregue ferramentas de corte afiadas e bem aterradas. 2. Use velocidade de corte e taxa de avanço ideais. 3. Gerencie a remoção adequada de cavacos para reduzir as chances de serem cortados novamente. 4. Aplique refrigerante para eliminar o excesso de calor. 5. Esteja atento a certas características do plástico, como expansão térmica ou resistência química. 6. Sempre que possível, crie componentes com espessura de parede uniforme. 7. Faça as devidas concessões para fixação uniforme sem deformação da peça.

P: Você pode explicar melhor como a escolha do material plástico afeta o processo de usinagem CNC?

A: A seleção do plástico o material determina em grande parte o processo de usinagem CNC. Diferentes tipos de plásticos possuem diferentes tipos de dureza, condutividade térmica e até mesmo resistência a produtos químicos. Por exemplo, tipos mais macios de plástico precisam de velocidades de corte mais lentas para não derreter, enquanto tipos mais duros são usinados mais rapidamente. Alguns plásticos sofrem de rachaduras por estresse, especialmente os amorfos, exigindo muito mais cuidado na força de corte e na geometria da ferramenta. A escolha do material também afeta outros atributos da peça, como resistência, tenacidade e estabilidade na dimensão.

P: Quais erros devem ser evitados durante a usinagem CNC de plástico?

R: Alguns erros incluem: 1. Usar velocidades de corte excessivas que correm o risco de derreter o plástico. 2. Esquecer de resfriar as peças adequadamente, o que pode causar deformação devido ao superaquecimento. 3. Ter instrumentos de corte cegos ou do tipo errado. 4. Não se importar com a fixação adequada, o que pode causar distorção nas peças. 5. Não considerar a usinagem do material, mantendo sua expansão térmica em mente. 6. Não se importar com alguns dos plásticos que precisam de alívio de tensão da usinagem. 7. Usar as características necessárias para a aplicação final, como química e isolante, e ignorar o material usado.

Fontes de Referência

1. Otimização da Eficiência Energética no Processo de Usinagem de Materiais Compósitos Madeira Plástico

• autores: Zhaolong Zhu e outros.
• Diário: máquinas
• Publicado em: 28 de Janeiro de 2022
• Marcador de citação: (Zhu et al., 2022)
• Resumo:
• Esta pesquisa se preocupa com a melhoria da eficiência energética na moagem espiral de materiais compósitos de madeira e plástico (WPC).
• A metodologia de superfície de resposta foi desenvolvida para modelar a eficiência energética e as condições do processo de moagem que serve para estabelecer os parâmetros.
• As principais conclusões incluem:
• A eficiência energética está positivamente correlacionada com a profundidade de fresagem.
• O ângulo espiral e o avanço por dente têm um caráter não monóico.
• As melhores condições para fresamento ascendente de WPCs foram 0.1 mm por avanço de dente, 1.5 mm de profundidade de corte e 70° de ângulo de espiral.
• O estudo cita esses parâmetros como os mais significativos para a eficiência energética e a qualidade da superfície em aplicações industriais.

2. Usinagem ultrassônica rotativa de compósitos plásticos reforçados com fibra de carbono: influência da frequência ultrassônica

• autores: Hui Wang e outros.
• Diário: O Jornal Internacional de Tecnologia de Manufatura Avançada
• Publicado em: 19 de Julho de 2019
• Marcador de citação: (Wang et al., 2019, 3759 – 3772)
• Resumo:
• Este artigo tem como objetivo estudar o efeito da frequência ultrassônica na usinagem ultrassônica rotativa (RUM) de compósitos de CFRP.
• Esta pesquisa utiliza procedimentos experimentais para examinar relativamente o efeito de diferentes frequências ultrassônicas no desempenho de processos de usinagem.
• As principais descobertas sugerem que parâmetros ideais de frequências ultrassônicas devem ser definidos ao usinar compósitos de CFRP para melhorar o acabamento da superfície e as forças de corte.

3. Título: “Usinagem criogênica de compósitos de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) e os efeitos do tratamento criogênico nas propriedades de tração: um estudo comparativo” 

• autores: S. Morkavuk e outros.
• Data de publicação: 1 de agosto de 2018
• Token de citação: (Morkavuk et al., 2018)
• Resumo:
• Este estudo tem como objetivo compreender a usinagem de compósitos de CFRP por meio de técnicas criogênicas, com atenção especial ao tratamento criogênico desses compósitos e seu efeito nas propriedades de tração.
• O método inclui uma comparação de testes de tração realizados antes e depois do tratamento criogênico.
• As descobertas indicam que a usinagem criogênica aumenta a resistência à tração do material compósito, ao mesmo tempo em que minimiza o desgaste das ferramentas, aumentando assim a facilidade de usinagem de materiais CFRP.

4. Usinagem

5. Plástico

6. Perfuração