ABS樹脂は強度に優れ、価格も手ごろなため、製造業では一般的な選択肢です。多くのデザイナーが、試作品や完成品にABS樹脂を選んでいる。しかし、加工中に問題が現れることがある。この素材は、間違った方法で加工すると、ゆがんだり、欠けたり、溶けたりすることもある。多くのチームは、より少ない問題でより良い結果を得るために、ABSを加工する明確なステップを探しています。
適切なアプローチにより、ABSの加工は非常に容易になる。コスト削減と製品開発のスピードアップのために、多くのショップがABSを使用しています。ABSが部品製造の賢い選択肢である理由を見てみよう。
ABS樹脂加工とは？
ABS樹脂加工とは、ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）をミル、ドリル、旋盤などの工具を使って完成部品に成形する工程である。ABSは熱可塑性プラスチックである。強く、衝撃に強く、軽量です。シート状、棒状、ブロック状がある。基本的な機械加工ツールで、切断、穴あけ、部品加工ができる。
機械加工は、ABSから材料を取り除き、特定の形状やサイズを作ります。特注品や少量生産品に適しています。ABSは特別な工具を必要としないため、製品設計をテストするためのコストに優しいオプションです。
ABS樹脂の材料特性
ABS樹脂は、強度、耐熱性、加工性をバランスよく兼ね備えています。これらの特徴により、多くの製品開発や製造のニーズに応える実用的な選択肢となっています。
機械的強度と耐久性
ABSは耐衝撃性に優れ、日常的なストレスに対応できる。圧力がかかっても簡単には割れません。その強靭さは、ハウジング、カバー、エンクロージャーの内部部品の保護に役立ちます。適度な硬さがあるため、使用中も形状を保ちます。ABSは、重い荷重がかからない部品であれば、通常の条件下でも十分に持ちこたえます。
耐熱性と耐薬品性
ABSの軟化温度は約220°F (105°C)で、多くのエンジニアリング・プラスチックよりも低い。このため、加工時の熱管理が重要である。熱を加えすぎると、軟化や反りの原因となります。化学的には、ABSは穏やかな酸やアルカリに耐えることができます。しかし、アセトンのような強力な溶剤は、ABSにダメージを与えます。ABSは乾燥した屋内環境で最高の性能を発揮します。
切断と穴あけ時の挙動
ABSは鋭利な工具でよく加工できる。微細な粉塵の代わりに、カールした小さな切り屑が出る。刃先が鈍かったり、送り速度が速かったりすると、溶けたり裂けたりすることがある。適切なビットを使えば穴あけはスムーズだが、切りくずの除去は頻繁に行う必要がある。軽い圧力と遅いスピードは、熱の蓄積を減らし、エッジのクラックのリスクを下げる。
ABS樹脂加工のメリット
ABSは、市場で最も加工しやすいプラスチックのひとつです。ABSにはいくつかの重要な利点があり、エンジニアや製造業者にとって最適な素材となっています。
仕事がしやすい
ABSは、金属や一部の硬いプラスチックに比べて柔らかい。標準的な工具で簡単に切断、穴あけ、フライス加工ができる。良い結果を得るために特別な機械や高度なセットアップは必要ありません。そのため、時間もコストも節約できます。
安定した予測可能な結果
ABSは、適切な速度と送りで加工すれば、その形状をよく保持する。工具が鋭利であれば、欠けたり割れたりすることはほとんどない。また、厳しい公差を保持するため、機能的な試作品や組立部品に適しています。
コスト効率が高い
ABSは広く入手可能で安価である。そのため、高い材料費をかけずに設計をテストしたり、少量の部品を作ったりするのに理想的です。また、余った部品を小さな仕事やテスト用に再利用することもできます。
簡単な仕上げ
加工後、ABSは簡単に研磨できる、 研磨接着剤やペンキを使うこともできる。これにより、余分な作業をすることなく、希望の外観や機能を得ることができます。また、溶剤溶接や接着剤によって、他のABS部品とよく接着します。
加工前の注意事項
ABSの加工を始める前に、材料の種類、形状、状態に目を向けるべきです。こうした小さな選択が、部品の品質や加工のしやすさに影響します。
適切なABSグレードの選択
ABSにはさまざまなグレードがある。汎用的なものもある。また、難燃性や高い衝撃強度のような機能が付加されているものもあります。部品の機能に合わせてグレードをお選びください。例えば、難燃性ABSは電気筐体に使用できます。シンプルなハウジングやカバーには、汎用ABSが適しています。最終用途と加工ニーズの両方に適合するグレードをお選びください。
シートとブロックの違い：何を選ぶべきか
ABSはシート状、棒状、ブロック状がある。シートは平らな部品やレーザーカットされたプロファイルに適しています。ブロックや太い棒は、深さや複数の面が必要なフライス加工部品に適しています。2D形状を切断する場合は、シートを選択する。複数の面に特徴が必要な部品には、ブロック材を使用します。
加工前の乾燥条件
ABSは空気中の水分を吸収することがあります。濡れたABSは、加工時に気泡が入ったり、粗いエッジが残ったりすることがあります。最良の結果を得るには、加工前にABSを70°C (160°F) で2～4時間乾燥させてください。これは、特に湿気の多い場所に保管されていた場合に、表面の欠陥を防ぐのに役立ちます。乾燥させることで、仕上がりが良くなり、反りも少なくなります。
ABSのCNC加工技術
ABSは、ほとんどのCNC加工に適しています。きれいに切れ、形状を保持し、工具がすぐに摩耗することもありません。ここでは、一般的な加工工程におけるABSの性能をご紹介します。
フライス加工
ABSのフライス加工は、正しくセットアップすれば簡単です。鋭利なエンドミルを使用し、溶融を避けるために主軸回転数を低く保つ。切りくずを動かし、熱を抑えるために、軽い切削と適度な送り速度で加工する。クライム加工を行うと、仕上がりが滑らかになります。浅いパスは、反りや破れを防ぐのに役立ちます。
旋回
ABSは旋盤で滑らかに回転する。刃先の鋭利な超硬工具またはハイス工具を使用する。高速回転は溶損の原因になるので、回転数は低速から中速に保つ。軽く切削し、安定した送りを維持する。冷風や霧吹きで温度を調節する。振動やびびりを防ぐため、加工物をよく支えてください。
掘削
ABSは標準的なツイストビットで簡単に穴あけができる。溶融や亀裂を避けるため、低速で軽い圧力を使用する。摩擦と熱を減らすため、こまめに切りくずを取り除く。深い穴の場合は、ペックドリルを使用して、目詰まりと過熱を防ぐ。
タッピングとねじ切り
ABSのネジ切りは可能だが、注意が必要である。ハンドタップか低速のマシンタップを使用し、工具を無理に押し込まないこと。強く締めすぎるとネジ山が剥がれることがあります。より強く、より長持ちするねじ山を作るには、ヒートセットまたは圧入インサートを使用する。これらのインサートは、保持力を向上させ、割れのリスクを低減する。
推奨加工パラメーター
正しい加工設定は、溶融、反り、表面仕上げの不良を防ぐのに役立ちます。ここでは、ABS樹脂に効果的な基本的なガイドラインをご紹介します。
切削速度と送り速度
切断速度は低速から中速に保つ。その辺り 500-1,000 RPM 掘削と 1,000-4,000 rpm 通常、フライス加工はうまくいく。大きな工具の場合は、もっと遅くしてください。軽～中速の送り速度0.05～0.2mm/回転 が良い範囲です。速すぎるとビビリやクラックの原因になる。遅すぎると熱がこもる。
工具の種類とコーティング
鋭利な超硬工具または高速度鋼（HSS）工具を使用する。フルートが磨かれていると、切りくずがきれいに排出されます。ABS用の特別なコーティングは必要ないが、研磨済みまたはコーティングされていない工具は摩擦を減らす。くすんだり磨耗した工具は避ける。プラスチックを溶かし、粗いエッジを残す。
クーラントの使用とエアブラスト
ABSの場合、液体クーラントは必要ない。圧縮空気または水溶性クーラントの軽い霧吹きで部品を冷却し、切りくずを取り除きます。エアブラストは安全で、切断部位を清潔に保ちます。小さな部品を動かしたり振動させたりすることがあります。
機械加工ABS樹脂の用途
機械加工されたABS部品は多くの産業で使用されています。実使用に十分な強度を持ち、開発中の改造も容易です。
プロトタイピングと製品開発
ABSは機能的なプロトタイプに広く使用されている。大量生産する前に、フィット感、形状、機能をテストすることができます。少量ロットを素早く加工して、さまざまなアイデアを試すことができます。また、塗装や接着が簡単なので、組み立てや表面仕上げのテストにも役立ちます。
ハウジング、カバー、エンクロージャ
ABSは強靭で衝撃に強い。そのため、ハウジングやブラケット、リッドなどの保護部品に最適です。ネジをしっかりと保持し、簡単には割れません。小型機器、制御盤、携帯工具などに使われています。機械加工により、成形部品にはないカスタムサイズや穴の配置が可能です。
自動車、エレクトロニクス、医療のユースケース
自動車分野では、ABSは内装トリム、マウント、小型サポート部品に使用されている。エレクトロニクス分野では、スイッチカバー、コネクターハウジング、ケーブルガイドに適しています。医療機器では、試験中の一時的な部品やケースによく使用されます。きれいな仕上がりと加工のしやすさから、さまざまな産業で柔軟性のある材料となっています。
ABS加工を最適化するためのヒント
ABSで最高の結果を得るには、適切なセットアップ、スムーズな工具の動き、安定したワーク保持が重要です。これらのヒントは、部品の品質を向上させ、手戻りを減らすのに役立ちます。
ツールパスプランニング
ツールパスは、急旋回や急な方向転換ではなく、スムーズで緩やかな移動で計画します。こうすることで、工具と材料の両方へのストレスが軽減されます。プラスチックを押したり曲げたりしないよう、各パスは浅く保つ。荒削りなパスから始め、仕上げに軽めのパスを行うと、表面品質が向上する。
ワークホールディング・テクニック
ABSは柔らかいので、過度のクランプ力を使わないでください。柔らかいジョー、ラバーパッド、バキュームテーブルなどを使用し、跡が残らないように部品を保持する。薄板の場合は、切断中の曲がりを防ぐため、裏板や支えを使用する。加工前には必ず、部品が平らで安定していることを確認してください。
きれいなエッジとシャープな特徴のためのベストプラクティス
鋭利な工具と適切な送り速度は、バリや溶融を防ぐのに役立つ。軽く仕上げ加工を行い、角を整え、細かな傷を取り除きます。必要であれば、細かいサンディングや軽い擦り傷でエッジを滑らかにする。
結論
ABSプラスチックの加工は、耐久性のある機能的な部品を作るためのシンプルで費用対効果の高い方法です。CNCフライス加工、ドリル加工、旋盤加工が適しています。適切な速度、鋭利な工具、適切なセットアップにより、きれいなエッジと厳しい公差を得ることができます。ABSは加工しやすく、試作品から完成品まで、さまざまな用途に適しています。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
