CNC 가공 ABS 플라스틱: 고려 사항, 일반적인 문제 및 문제 해결

ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 플라스틱은 바람직한 특성으로 인해 다양한 응용 분야에 널리 사용되는 다용도 소재입니다. 컴퓨터로 제어되는 절삭 가공 공정인 CNC 가공은 ABS 부품을 생산하는 정확하고 효율적인 방법을 제공합니다. 그러나 ABS 플라스틱을 가공할 때 최적의 결과를 얻으려면 특별한 고려 사항이 필요합니다. 이 기사에서는 기능, 프로세스에 대한 고려 사항, 발생하는 일반적인 문제 및 문제 해결 기술을 포함하여 CNC 가공 ABS의 주요 측면을 살펴봅니다.

ABS 플라스틱이란 무엇입니까?

ABS 플라스틱은 견고성과 다양성으로 널리 사용되는 열가소성 폴리머입니다. ABS 플라스틱의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 기계적 강도:  ABS 플라스틱은 강도와 ​​유연성의 적절한 균형을 제공하므로 충격을 견뎌야 하는 부품에 적합합니다.
• 열 안정성:  다른 많은 플라스틱에 비해 더 높은 온도를 견딜 수 있어 열을 발생시키는 가공 공정에서 유리합니다.
• 내화학성:  ABS는 다양한 화학물질과 환경적 요인에 대한 저항성을 갖고 있어 ABS로 만든 제품의 내구성을 향상시킵니다.
• 표면 마감:  고품질 표면 마감을 달성할 수 있어 미적 측면과 기능적 측면 모두에 이상적입니다.

이러한 기능으로 인해 ABS는 다음을 포함한 다양한 산업 분야의 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

CNC 가공 ABS 플라스틱에 대한 고려 사항

ABS 플라스틱의 성공적인 CNC 가공을 보장하려면 다음과 같은 몇 가지 요소를 고려해야 합니다.

1. 재료 선택:

ABS 플라스틱 등급:

• 범용 ABS:  이는 표준 응용 분야에 사용되는 가장 일반적인 유형의 ABS입니다. 인성, 내충격성 및 가공 용이성의 균형을 제공합니다.
• 고열 ABS:  더 높은 열 저항이 필요한 응용 분야에 맞게 설계되었습니다. 이 등급은 변형 없이 더 높은 온도를 견딜 수 있습니다.
• 고충격 ABS:  추가적인 내구성과 충격에 대한 저항성을 제공하도록 제조되어 심각한 기계적 응력을 받는 부품에 이상적입니다.

공급업체 사양:

• 재료 품질의 일관성:  품질의 일관성을 보장하려면 평판이 좋은 공급업체로부터 ABS 플라스틱을 공급하는 것이 중요합니다. 재료 특성의 변화는 가공 성능과 최종 부품 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 인증 및 규정 준수:  재료가 특정 응용 분야, 특히 자동차 및 가전 제품에 중요할 수 있는 관련 산업 표준 및 인증을 충족하는지 확인하십시오.

2. 도구 선택:

절단 도구의 종류:

• 초경 공구:  경도와 내마모성으로 인해 ABS 플라스틱 가공에 선호됩니다. 초경 공구는 날카로운 모서리를 더 오래 유지하여 표면 조도와 치수 정확도가 향상됩니다.
• 고속강(HSS) 공구:  HSS 공구는 ABS 플라스틱 가공에도 사용할 수 있지만 초경 공구에 비해 더 빨리 마모될 수 있습니다. 일반적으로 덜 까다로운 응용 분야나 비용이 주요 관심사인 경우에 사용됩니다.

코팅 및 처리:

• TiN(질화티타늄) 코팅:  이 코팅은 절단 중 마찰과 열 발생을 줄여 표면 조도를 높이고 공구 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.
• DLC(Diamond-Like Carbon) 코팅:  DLC 코팅은 뛰어난 경도와 감소된 마찰을 제공하므로 ABS 플라스틱의 고정밀 가공에 이상적입니다.

3. 기계 설정:

스핀들 속도:

• 중간 속도:  스핀들 속도가 너무 높으면 ABS 플라스틱이 녹을 수 있습니다. 일반적으로 약 2000-5000RPM 정도의 적당한 스핀들 속도가 권장되지만 최적의 속도는 도구 및 특정 ABS 등급에 따라 달라질 수 있습니다.

공급 속도:

• 균형 잡힌 이송 속도:  이송 속도가 너무 느리면 열이 축적될 수 있고, 이송 속도가 너무 빠르면 마무리가 거칠어질 수 있습니다. 과도한 열을 발생시키지 않고 효율적인 재료 제거를 보장하는 균형 잡힌 공급 속도가 중요합니다. ABS 플라스틱의 일반적인 이송 속도는 분당 50~200인치(IPM)입니다.

절단 깊이:

• 최적의 깊이:  절삭 깊이가 너무 높으면 재료에 너무 많은 힘이 가해져 뒤틀림이나 공구 파손이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 ABS 플라스틱에는 0.010~0.050인치 범위의 절단 깊이가 효과적이지만 특정 프로젝트 요구 사항에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.

4. 냉각 및 윤활:

냉각수 유형:

• 수용성 절삭유:  열을 분산시키고 가공 중에 플라스틱이 녹는 것을 방지하는 데 효과적입니다. 또한 절단 영역에서 칩을 씻어내는 데 도움이 됩니다.
• 에어 블래스트:  압축 공기를 사용하여 절단 영역을 냉각하고 칩을 제거하는 것도 또 다른 효과적인 방법입니다. 특히 수성 절삭유가 적합하지 않은 경우 더욱 그렇습니다.

신청 방법:

• 미스트 냉각:  미세한 절삭유 미스트를 절삭 공구와 가공물에 직접 분사하여 과도한 혼란 없이 효율적인 냉각을 제공합니다.
• 홍수 냉각:  이 방법은 상당한 양의 절삭유를 작업 영역에 가득 채워 냉각 효과를 극대화하고 칩 제거를 극대화합니다. 고속 또는 대용량 작업에 유용합니다.

5. 워크홀딩 기술:

클램핑 방법:

• 안전한 클램핑:  작업물을 단단히 고정하면 부정확성과 표면 마감 불량을 유발할 수 있는 움직임과 진동을 방지할 수 있습니다. ABS 플라스틱 표면의 손상을 방지하기 위해 부드러운 조 또는 보호 패드를 사용할 수 있습니다.
• 진공 고정 장치:  기하학적 구조가 복잡하거나 벽이 얇은 부품의 경우, 진공 고정 장치는 직접적인 압력을 가하지 않고도 균일하고 안전한 고정 기능을 제공하여 변형 위험을 줄일 수 있습니다.

고정 장치 및 지그:

• 맞춤형 고정 장치:  공작물의 윤곽과 일치하는 맞춤형 고정 장치를 설계하면 특히 불규칙한 모양의 부품에 대해 안정성과 반복성을 향상시킬 수 있습니다.
• 모듈형 지그:  다양한 프로젝트에 맞게 조정하고 재사용할 수 있어 유연성을 제공하고 여러 부품 또는 배치에 대한 설정 시간을 단축합니다.

기계 기술자는 이러한 요소를 고려하여 ABS 플라스틱의 CNC 가공 공정을 최적화하여 결함을 최소화하면서 고품질 결과를 얻을 수 있습니다.

CNC 가공 ABS 플라스틱의 일반적인 문제 해결

CNC 가공 ABS 플라스틱은 표면 결함, 치수 부정확성, 공구 마모, 재료 뒤틀림 등 여러 가지 문제를 일으킬 수 있습니다. 효과적인 문제 해결 전략을 통해 이러한 문제를 해결하고 고품질 가공 결과를 보장할 수 있습니다. 다음은 ABS 플라스틱을 가공할 때 발생하는 일반적인 문제를 해결하는 방법에 대한 자세한 가이드입니다.

1. 표면 결함 진단

거친 마감:

원인:  거친 마무리는 잘못된 도구 선택, 잘못된 이송 속도 또는 부적절한 냉각으로 인해 발생할 수 있습니다.

해결책:

• 공구 선택: 날카로운 고품질 초경 공구를 사용하고 있는지 확인하십시오. 둔한 도구로 인해 마감이 거칠어질 수 있습니다.
• 공급 속도 조정:  재료 제거의 균형을 맞추고 열 축적을 최소화하도록 공급 속도를 조정합니다. 다양한 속도로 실험하여 최적의 설정을 찾으세요.
• 냉각:  냉각 방법을 개선합니다. 미스트 또는 플러드 냉각을 사용하면 열을 줄이고 절단 영역에 윤활유를 공급하여 보다 매끄러운 마감을 얻을 수 있습니다.

버 및 용융:

원인:  과도한 열, 높은 스핀들 속도 또는 무딘 공구로 인해 버(Burr) 및 용융이 발생합니다.

해결책:

• 스핀들 속도:  절삭날의 온도를 낮추려면 스핀들 속도를 줄입니다.
• 도구 유지 관리:  도구를 정기적으로 검사하고 교체하여 날카로운 상태를 유지합니다.
• 냉각:  열을 보다 효과적으로 방출하기 위해 냉각 기술을 강화합니다. 절삭유가 절단 영역에 적절하게 도달하는지 확인하십시오.

2. 치수 정확도 향상

부정확한 공차:

원인:  치수 부정확성은 기계 보정 문제, 플라스틱의 열팽창 또는 부적절한 도구 경로로 인해 발생할 수 있습니다.

해결책:

• 기계 교정:  정밀한 움직임과 정확한 절단을 유지하려면 CNC 기계를 정기적으로 교정하십시오.
• 도구 경로 최적화:  도구 경로를 검토하고 최적화하여 불필요한 움직임을 최소화하고 일관된 절단을 보장합니다.
• 자재 취급:  열팽창 효과를 최소화하려면 ABS 플라스틱을 가공 환경에 적응시키십시오.

열 및 공구 마모:

원인: 과도한 열로 인해 재료가 팽창할 수 있으며 마모된 도구로 인해 절단이 부정확해질 수 있습니다.

해결책:

• 냉각 기술:  적절한 냉각 방법을 사용하여 가공 중 열 발생을 관리합니다.
• 도구 검사:  정기적인 검사 일정을 시행하여 마모된 도구를 즉시 감지하고 교체합니다.

3. 공구 수명 연장

공구 마모 패턴:

원인:  공구 마모는 부적절한 이송 속도, 재료 경도 또는 불충분한 냉각으로 인해 발생할 수 있습니다.

해결책:

• 이송 속도 조정:  이송 속도를 조정하여 절삭 공구에 가해지는 응력을 줄이고 수명을 연장합니다.
• 재료 호환성:  절단 도구가 ABS 플라스틱에 적합하고 그 특성을 효과적으로 처리할 수 있는지 확인하십시오.
• 향상된 냉각:  효율적인 냉각 기술을 활용하여 열 축적으로 인한 공구 마모를 줄입니다.

도구 파손 방지:

원인:  과도한 힘, 잘못된 도구 선택 또는 부적절한 유지 관리로 인해 도구 파손이 발생할 수 있습니다.

해결책:

• 적절한 도구 선택:  플라스틱 가공용으로 특별히 설계된 도구를 사용하십시오. 이러한 도구에는 응력 집중을 줄이는 형상이 있는 경우가 많습니다.
• 유지 관리 일정:  도구를 최적의 상태로 유지하기 위해 엄격한 도구 유지 관리 일정을 유지합니다.
• 절삭 매개변수:  절삭 깊이, 스핀들 속도, 이송 속도 등 절삭 매개변수를 미세 조정하여 공구에 과부하가 걸리지 않도록 하세요.

4. 재료 뒤틀림 감소

뒤틀림의 원인:

원인: 재료의 잔류 응력, 고르지 못한 냉각 또는 가공 중 과도한 힘으로 인해 뒤틀림이 발생할 수 있습니다.

해결책:

• 균형 잡힌 가공:  잔류 응력이 발생하지 않도록 가공 공정을 공작물 전체에 고르게 분산합니다.
• 제어된 냉각:  재료 전체에 균일한 온도 분포를 보장하기 위해 제어된 냉각 방법을 구현합니다.
• 재료 준비: ABS 플라스틱 내의 내부 응력을 완화하기 위해 어닐링과 같은 사전 가공 처리를 고려하십시오.

뒤틀림을 최소화하는 기술:

절단 전략 최적화:  열 축적과 응력 집중을 최소화하는 절단 전략을 사용하십시오. 예를 들어, 한 번 깊게 자르는 대신 여러 번 얕게 자르십시오.

가공 전 및 가공 후 처리:

어닐링: 기계 가공 전에 ABS 플라스틱을 어닐링하여 내부 응력을 줄입니다.

제어된 냉각: 가공 후에는 뒤틀림으로 이어질 수 있는 급격한 온도 변화를 방지하기 위해 제어된 환경에서 부품을 점진적으로 냉각시킵니다.

기계 기술자는 신중한 분석과 적절한 조정을 통해 이러한 일반적인 문제를 체계적으로 해결함으로써 CNC 가공 ABS 플라스틱 부품의 품질과 정밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 지속적으로 고품질 결과를 얻으려면 가공 공정을 정기적으로 모니터링하고 미세 조정하는 것이 필수적입니다.

결론

ABS 플라스틱의 CNC 가공은 재료의 특성에 대한 철저한 이해와 가공 매개변수에 대한 세심한 주의가 필요한 복잡한 공정입니다. 적절한 등급의 ABS 플라스틱을 신중하게 선택하고, 올바른 절단 도구와 기계 설정을 사용하고, 효과적인 냉각 및 작업 고정 기술을 사용함으로써 기계 기술자는 고품질의 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

표면 결함, 치수 부정확성, 도구 마모, 재료 뒤틀림과 같은 일반적인 문제는 가공 부품의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 자세한 문제 해결 전략을 사용하면 이러한 문제를 효과적으로 관리할 수 있습니다. 정기적인 유지 관리, 적절한 교정 및 가공 프로세스 최적화는 결함을 최소화하고 CNC 가공 작업의 전반적인 효율성과 정밀도를 향상시키는 데 중요합니다.

결론적으로 ABS 플라스틱의 CNC 가공을 마스터하려면 기술 지식, 실무 기술 및 지속적인 개선이 필요합니다. 이 기사에 설명된 고려 사항을 준수하고 강력한 문제 해결 조치를 구현함으로써 기계 기술자는 CNC 가공 프로젝트에서 문제를 극복하고 탁월한 결과를 얻을 수 있습니다. ABS의 CNC 가공이나 기타 플라스틱 서비스가 필요하신 경우 언제든지 BE-CU.COM으로 문의해 주세요.