プラスチックは、その低コストと多様な機械的特性により、1 世紀も経たないうちに製造業で主流になりました。その中でも、ABS はプロトタイプと最終製品の両方で最も多く使用されている熱可塑性プラスチックの 1 つです。
ほとんどのプラスチックと同様に、ABS部品は射出成形、ブロー成形、または 3D印刷しかし、厳しい公差と精度が求められる用途ではCNC加工が不可欠です。ABSは加工可能ですが、加工者は反りや 粗い表面仕上げ 作業するときに。
この記事では、ABS 加工の重要な側面について説明し、一般的な課題とそれに対処するためのベスト プラクティスについて説明します。また、加工技術、表面仕上げ方法、高品質の ABS コンポーネントを製造する方法についても説明します。
ABS 組成: 物理的および機械的特性
ABS はアクリロニトリルブタジエンスチレンの略です。 これは3つのモノマーから構成される熱可塑性ポリマーである名前の通り、15 つのモノマーがそれぞれ異なる割合で存在しています: アクリロニトリル 35～5%、ブタジエン 30～40%、スチレン 60～XNUMX%。
それぞれのモノマーが、異なる特性を与えます。ニトリル基は極性があり、互いに結合して強度を高めます。アクリロニトリルは、耐薬品性と硬度を与えます。ブタジエンは、耐衝撃性と低温での延性を与えます。一方、スチレンは、全体的な光沢のある外観を担っています。
物理的特性
ABS は不透明で、本来の色は白または灰色です。ただし、顔料を加えることで任意の色にすることができます。非晶質プラスチックなので、明確な融点はありません。約 106 でガラス状態に移行し、106°C で始まります。融解と分解は、正確な組成に応じて 190 ～ 320°C で起こります。プラスチックと同様に、ABS はより軽量で、密度は 1.00 ～ 1.2 g/cm です。3.
機械的および化学的特性
ABS にはいくつかの望ましい特性がありますが、メーカーにとって重要なのは、強度、硬度、耐薬品性、絶縁性です。これらの特性によって、さまざまな用途への適合性が決まり、機械加工中に起こり得る課題が浮き彫りになります。
ABS は丈夫なプラスチックです。ロックウェル硬度の値は 68 ～ 118 です。引張強度は 65 Mpa まで上がります。ABS は耐薬品性にも優れています。希酸、希アルカリ、希油にも耐えられます。ただし、アセトンやベンゼンなどの芳香族溶剤には弱いです。最後に、絶縁体としても優れています。
ABS の主な特性
| 密度 | 1.00 – 1.02 g / cc |
| 色圏 | ホワイト/グレー |
| 融点 | 190 - 320°C |
| 硬度（ロックウェルR） | 68 – 118 |
| 引張強度（UTS） | 13〜65 MPa |
| 熱伝導率 | 0.150 – 0.200 W/mK |
ABS の機械加工方法: 最先端技術
ブロー成形、3D プリント、FDM のほかに、機械加工は ABS プラスチックを成形するために使用される主要なプロセスの XNUMX つです。CNC 機械加工は正確な材料除去に役立ち、厳しい許容誤差が求められる機能プロトタイプに最適です。
ABS に使用される主な加工技術の一覧を以下に示します。
フライス加工
フライス加工 切削工具で固体 ABS ブロックから材料を除去して目的の形状を作成する減算加工プロセスです。成形や 3D 印刷では実現が難しい複雑な形状、平面、ポケット、スロット、複雑な 3D 輪郭を作成するのに最適です。
ターニング
ターニング 旋盤で回転する ABS ワークピースを固定された切削工具で成形するプロセスです。このプロセスは、ローラーやシャフトなどの円筒形および対称形の部品に使用されます。
訓練
ドリル加工は、留め具、配線、または流体通路用の穴を ABS コンポーネントに開ける主な方法です。金属とは異なり、ABS などのプラスチックは、不適切な速度でドリル加工したり、鈍いビットを使用したりすると、バリ、溶けたエッジ、または応力亀裂が生じる可能性があります。
ABS加工における課題
金属と比較すると、プラスチックの加工は比較的簡単です。しかし、それでもプラスチックには独自の課題があります。
表面粗さ
他のプラスチックと同様に、ABS の機械加工により傷がつくことがあります。その理由の 1 つは、ABS が非晶質であることです。切削工具、不適切な送り、または過度の工具圧力にさらされると、ABS の表面は微細な摩耗を起こしやすくなります。
Distortion
ABS は熱伝導率が低いため、機械加工中に発生する熱が局所的に集中する傾向があります。この熱の蓄積と ABS の比較的低い融点が組み合わさって、材料が軟化または変形し、寸法の不正確さにつながります。
さらに、加工中に材料内の内部応力が解放され、部品が歪んだり曲がったりする可能性があります。
ABSの表面仕上げオプション
ABS は工具跡や傷がつきやすいため、適切な仕上げ技術により美観と性能の向上が実現します。ABS の一般的な研磨オプションは次のとおりです。
機械加工されたまま
これは機械加工後の ABS の自然な仕上げです。表面には目に見える工具の跡、切断線、および粗い質感が残っていますが、外観が優先されない内部コンポーネントには許容される可能性があります。
ビーズブラスト
ビーズ ブラストでは、ABS 表面に細かい研磨媒体 (ガラス ビーズまたはプラスチック ビーズ) を噴射して、均一なマットな質感を実現します。美観を重視する用途やグリップ面に最適です。
アセトンスムージング
アセトン スムージングは、ABS に光沢のある磨き仕上げを施す化学蒸気処理です。ABS はアセトンに溶けます。制御された露出により表面が柔らかくなり、再流動して細かい傷がなくなります。この方法は、層状の線を除去するため、3D 印刷でよく知られています。
金属メッキ
ABS は、機械的強度、電気伝導性、耐腐食性を向上させるために、クロム、ニッケル、銅などの金属で電気メッキすることができます。このプロセスでは、表面に導電性コーティングまたはエッチングによる前処理が施され、金属の接着が可能になります。
ABS プラスチックの加工のベストプラクティス
ABS プラスチックの加工では、高品質の部品を実現するために、切削効率、熱制御、精度のバランスが必要です。ABS の加工プロセスを最適化するのに役立つ提案がいくつかあります。
機械グレードABS
ABS にはさまざまなグレードと組成があり、それぞれ特定の用途に使用されます。機械加工には、寸法安定性が高く残留応力が低いように配合されている機械グレードの ABS を使用する必要があります。
切断およびクランプセットアップツール
ABS は金属よりも柔らかく、圧力によって変形する可能性があるため、過度の締め付け圧力は避けてください。機械加工では、切削抵抗を最小限に抑え、溶解を防ぐために、鋭利な超硬工具または高速度鋼 (HSS) 工具を使用してください。
標準的な荒削りエンドミルは、バルク材料の除去に適しています。仕上げ作業には、2 枚刃または 4 枚刃のミルをお勧めします。
ベストデザインプラクティス
ABS 部品を設計する際は、ツールのアクセス性、応力の分散、加工の実現可能性を考慮してください。細かい部分には小型のエンドミルとドリルが必要ですが、ツールが小さすぎると加工時間が長くなり、ツールの摩耗も増加します。精度のバランスをとるために、エンドミルの最小サイズは 0.8 mm (0.03 インチ)、ドリルの最小サイズは 0.5 mm (0.02 インチ) に維持する必要があります。
壁の厚さは、ABS 加工におけるもう 0.5 つの重要な要素です。壁が薄いと、切削力によって変形したり、振動したりする可能性があります。構造の完全性を維持するには、壁の厚さを最低 XNUMX mm に保ってください。
工具のたわみを防ぐための一般的なルールは、ドリル穴の深さがドリルビットの直径の 12 倍を超えないことです。一方、エンド ミルの深さは工具の直径の 10 倍を超えてはいけません。
冷却剤の選択
ABS は水性酸に対して化学的耐性がありますが、芳香族冷却剤に対しては非常に敏感で、膨張や変形を引き起こす可能性があります。そのため、加圧空気やスプレーミストなどの非芳香族の水溶性冷却剤を使用してください。
機械加工ABSの用途
プラスチックは実際には複数の業界で一般的であり、ABS もその 1 つとして同様に人気があります。表は ABS 機械加工部品の用途を示しています。
| 業種 | ABS アプリケーション |
|---|---|
| 自動車 | 内装トリム、ダッシュボード部品、センサーハウジング、ブラケット |
| ディスプレイ・電子機器関連 | エンクロージャ、スイッチハウジング、絶縁部品 |
| 医療 | 医療機器ケース、診断機器ハウジング、滅菌トレイ |
| 産業機器 | 機械ガード、コンベア部品、構造サポート |
| 航空宇宙 | ほとんどがプロトタイプ部品 |
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