플라스틱 가공 종합 가이드: 원리, 공구, 소재 고려사항

플라스틱 가공의 주요 포인트

플라스틱 소재의 주요 속성 중 하나는 후속 작업 없이 성형만으로 완제품 부품으로 만들 수 있다는 점입니다. 복잡한 형상, 구멍, 언더컷 특징을 툴링과 성형 기술로 부품에 구현할 수 있습니다. 하지만 이는 툴링 비용이라는 대가를 치릅니다.

각종 플라스틱 성형 공정에 사용되는 금형 툴과 성형 장비는 필연적으로 수작업으로 제작되는 일회성 창작물입니다. 제작에 수주에서 수개월이 걸리며 비용이 높게 책정됩니다. 플라스틱 부품이 지정되었으나 사용 수량이 많지 않다면, 부품을 가공하는 것이 더 경제적입니다. 모든 플라스틱 소재가 가공 가능한 것은 아닙니다. 플라스틱이 더 강성할수록 가공이 쉽습니다. 더 유연하고 부드러운 플라스틱은 가공에 적합하지 않습니다. 아래는 플라스틱 가공 공정이 어떻게 작동하는지 개요입니다.

절삭 공구와 강성의 관계

모든 소재 가공에 사용되는 절삭 공구는 절단 대상 부품의 강성에 의존합니다. 금속 절단 시 소재의 자연적 강성이 좋아 절단기(톱, 드릴, 머신 비트)가 금속을 절단할 때 부품이 변형을 견딥니다. 플라스틱의 경우 가공은 유리 강화 열경화성 플라스틱, 유리 강화 나일론, 아크릴, PEEK 등 상대적 강성이 좋은 강성 소재에 더 적합합니다. 덜 강성한 플라스틱은 절단기가 부품을 절단하려 할 때 변형되고 휘어져 미세 치수 공차 달성을 어렵게 만듭니다.

플라스틱 가공 공정의 고려사항

플라스틱 소재의 부드러운 특성 때문에 홀딩 지그와 고정장치는 가공 중인 플라스틱을 보호하는 턱으로 설계되어야 합니다. 이는 가공 중인 블록 형태에 맞춰 성형된 다른 플라스틱 소재로 할 수 있습니다. 또한 지그는 절단되는 소재를 지지할 수 있도록 견고해야 합니다.

열가소성 플라스틱은 결과적인 스와프가 연속적이고 칩 형태가 아닌 경우 에어 블라스트로 냉각할 수 있습니다. 열경화성 플라스틱은 액체 냉각수로 냉각 가능하지만, 물에 부풀기 쉬운 플라스틱의 경우 가공 치수가 변하지 않도록 주의해야 합니다.

공정 중 발생하는 열은 열팽창을 일으킬 수 있습니다. 이 효과는 냉각 시 치수가 변할 수 있으므로 반드시 고려해야 합니다.

플라스틱 가공 공정 종류

• CNC 가공: 복잡한 형상의 부품은 프로필을 컴퓨터에 프로그래밍해 CNC 가공 센터로 중복 부품 제조 가능. CNC 기계에 일반적으로 사용되는 다중 교환식 커터로 복잡하고 다양한 부품 가공 가능.
• 터닝: 원형 형상 달성이 목적이면 단순 터닝 작업 사용. 선반에 부착된 전문 보조 장비로 선반 기능 확장 가능.
• 밀링: 단순 밀링부터 프로파일 및 CNC 밀링까지 다양. 선반 작업과 마찬가지로 밀링 기계 추가 장비나 더 복잡한 밀링 기계 사용으로 더 복잡한 형상 제작 가능.
• 쏘잉: 바 스톡에서 플라스틱 소재 섹션을 잘라내 후속 가공 작업을 위한 용도로만 사용.
• 다이 커팅: 특정 경우 플라스틱 소재 다이 커팅으로 단순 부품 생산 가능. 시트 소재에 한정. 상하 금형으로 정해진 형상 펀칭. 수동 또는 전용 기계로 자동화 가능.
• 핫 나이프 커팅: 부드럽고 덜 강성한 플라스틱은 핫 나이프로 절단 가능. 전기 가열 와이어나 블레이드로 플라스틱 국부 용단. 폼 블록과 발포 폴리스티렌(EPS) 절단에 흔히 사용.
• 펀칭: 금속 타입 펀칭 프레스로 특정 형상 절단 가능. CNC 기계처럼 컴퓨터 제어, 멀티 툴 비트 장착. 얇은 열가소성 및 열경화성 시트에 한정.
• 워터젯 커팅: 다른 공정으로 트리밍하기 어려운 유리 섬유 강화 열경화성 부품의 엣지 트리밍에 사용. 소재의 강한 강화층이 기존 나이프와 절단 장비를 무력화시킴. 좁은 절단 경로와 먼지/칩 없는 빠른 진행이 장점.
• 분리: 아크릴과 라미네이트 시트는 날카로운 나이프로 스코어링하고 스코어 라인을 따라 파단해 분리 가능.
• 레이저 커팅: 특정 유형의 아크릴과 기타 플라스틱(열경화성 제외)의 절단과 프로파일 보링에 사용. 산업용 레이저로 플라스틱을 녹여 컴퓨터 제어 프로파일 추종 방식으로 작업.
• 초음파 커팅: 부드럽고 얇은 플라스틱은 초음파 장비로 절단 가능. 공구 내 초음파가 생성하는 고주파가 절단 중인 플라스틱을 국부적으로 용해. 컴퓨터 프로파일 제어와 통합돼 고속 자동 생산 라인에 적합.