Om die vermoëns van CNC-bewerking ten volle te benut, moet ontwerpers volgens spesifieke vervaardigingsreëls ontwerp. Dit kan egter uitdagend wees omdat spesifieke industriestandaarde nie bestaan nie. In hierdie artikel het ons 'n omvattende gids saamgestel vir die beste ontwerppraktyke vir CNC-bewerking. Ons het daarop gefokus om die haalbaarheid van moderne CNC-stelsels te beskryf en het die gepaardgaande koste verontagsaam. Vir 'n gids om onderdele vir CNC kostedoeltreffend te ontwerp, verwys na hierdie artikel.
CNC-bewerking
CNC-bewerking is 'n subtraktiewe vervaardigingstegniek. In CNC word verskillende snygereedskap wat teen hoë spoed (duisende RPM) roteer, gebruik om materiaal uit 'n soliede blok te elimineer om 'n onderdeel te skep gebaseer op 'n CAD-model. Beide metale en plastiek kan met CNC gemasjineer word.
CNC-bewerking bied hoë dimensionele akkuraatheid en streng toleransies wat geskik is vir beide hoëvolume-produksie en eenmalige take. Trouens, dit is tans die mees koste-effektiewe metode om metaalprototipes te vervaardig, selfs in vergelyking met 3D-drukwerk.
CNC-hoofontwerpbeperkings
CNC bied groot ontwerp buigsaamheid, maar daar is sekere ontwerp beperkings. Hierdie beperkings hou verband met die basiese meganika van die snyproses, hoofsaaklik met gereedskapgeometrie en gereedskaptoegang.
1. Gereedskapvorm
Die mees algemene CNC-gereedskap, soos eindmeulens en bore, is silindries en het beperkte snylengtes. Soos materiaal van die werkstuk verwyder word, word die vorm van die gereedskap op die gemasjineerde deel herhaal.
Dit beteken byvoorbeeld dat interne hoeke van 'n CNC-onderdeel altyd 'n radius sal hê, ongeag die grootte van die gereedskap wat gebruik word.
2. Tool Calling
Wanneer materiaal verwyder word, nader die gereedskap die werkstuk direk van bo af. Dit kan nie met CNC-bewerking gedoen word nie, behalwe vir ondersnywerk, wat ons later sal bespreek.
Dit is 'n goeie ontwerppraktyk om alle kenmerke van 'n model, soos gate, holtes en vertikale mure, in lyn te bring met een van die ses kardinale rigtings. Dit is meer 'n voorstel as 'n beperking, veral aangesien 5-as CNC-stelsels gevorderde werkhouvermoëns bied.
Gereedskap is 'n bekommernis wanneer onderdele gemasjineer word met kenmerke wat 'n groot aspekverhouding het. Byvoorbeeld, om die onderkant van 'n diep holte te bereik, vereis 'n gespesialiseerde gereedskap met 'n lang skag, wat eindeffektorstyfheid kan verminder, vibrasie kan verhoog en haalbare akkuraatheid kan verminder.
CNC-prosesontwerpreëls
Wanneer onderdele vir CNC-bewerking ontwerp word, is een van die uitdagings die afwesigheid van spesifieke industriestandaarde. Dit is omdat CNC-masjien- en gereedskapvervaardigers voortdurend hul tegniese vermoëns verbeter, en sodoende die omvang van wat bereik kan word, verbreed. Hieronder het ons 'n tabel verskaf wat die aanbevole en haalbare waardes opsom vir die mees algemene kenmerke wat in CNC-bewerkte onderdele voorkom.
1. Sakke en uitsparings
Onthou die volgende teks: “Aanbevole sakdiepte: 4 keer sakwydte. Eindmeulens het 'n beperkte snylengte, gewoonlik 3-4 keer hul deursnee. Wanneer die diepte-tot-breedte-verhouding klein is, word kwessies soos gereedskapafbuiging, spaan-ontruiming en vibrasie meer prominent. Om goeie resultate te verseker, beperk die diepte van ’n holte tot 4 keer sy breedte.”
As jy meer diepte nodig het, wil jy dalk daaraan dink om 'n onderdeel met veranderlike holte-diepte te ontwerp (sien die prent hierbo vir 'n voorbeeld). Wanneer dit by diep holte frees kom, word 'n holte as diep geklassifiseer as sy diepte meer as ses keer die deursnee van die werktuig is wat gebruik word. Spesiale gereedskap maak voorsiening vir 'n maksimum diepte van 30 cm met 'n 1-duim deursnee eindmeul, wat gelyk is aan 'n werktuig deursnee tot holte diepte verhouding van 30:1.
2. Binnerand
Vertikale hoekradius: ⅓ x holte diepte (of groter) aanbeveel
Dit is belangrik om die voorgestelde binnehoek radiuswaardes te gebruik vir die keuse van die regte grootte gereedskap en om te voldoen aan die aanbevole holte diepte riglyne. Effens vergroting van die hoekradius bo die aanbevole waarde (bv. met 1 mm) stel die werktuig in staat om langs 'n sirkelbaan te sny in plaas van teen 'n 90°-hoek, wat 'n beter oppervlakafwerking tot gevolg het. As 'n skerp 90° binnehoek nodig is, oorweeg dit om 'n T-vormige ondersny by te voeg eerder as om die hoekradius te verklein. Vir vloerradius is die aanbevole waardes 0,5 mm, 1 mm, of geen radius; enige radius is egter aanvaarbaar. Die onderste rand van die eindmeul is plat of effens afgerond. Ander vloerradiusse kan gemasjineer word met behulp van bal-end gereedskap. Om by die aanbevole waardes te hou is 'n goeie praktyk aangesien dit die voorkeurkeuse vir masjiniste is.
3. Dun Muur
Minimum wanddikte aanbevelings: 0,8 mm (metaal), 1,5 mm (plastiek); 0,5 mm (metaal), 1,0 mm (plastiek) is aanvaarbaar
Die vermindering van die wanddikte verminder die styfheid van die materiaal, wat lei tot verhoogde vibrasies tydens bewerking en verminderde haalbare akkuraatheid. Plastiek het 'n neiging om krom te trek as gevolg van oorblywende spanning en sag te word as gevolg van verhoogde temperatuur, daarom word dit aanbeveel om 'n groter minimum wanddikte te gebruik.
4. Gat
Diameter Standaard boorgroottes word aanbeveel. Enige deursnee groter as 1 mm is haalbaar. Gatmaak word met 'n boor of punt gedoencnc gemaal. Boorgroottes word gestandaardiseer in metrieke en imperiale eenhede. Ruimers en boorgereedskap word gebruik om gate af te werk wat stywe toleransies vereis. Vir diameters minder as ⌀20 mm is dit raadsaam om standaarddiameters te gebruik.
Maksimum diepte aanbeveel 4 x nominale deursnee; tipiese 10 x nominale deursnee; haalbaar 40 x nominale deursnee
Nie-standaard deursnee gate moet gemasjineer word met 'n eindmeul. In hierdie scenario is die maksimum holte diepte limiet van toepassing, en dit word aanbeveel om die maksimum diepte waarde te gebruik. As jy gate dieper as die tipiese waarde moet bewerk, gebruik 'n spesiale boor met 'n minimum deursnee van 3 mm. Blinde gate wat met 'n boor gemasjineer is, het 'n tapse basis met 'n hoek van 135°, terwyl gate wat met 'n eindmeul gemasjineer is, plat is. In CNC-bewerking is daar geen spesifieke voorkeur tussen deurgate en blindegate nie.
5. Drade
Die minimum draadgrootte is M2. Dit word aanbeveel om M6 of groter drade te gebruik. Interne drade word met behulp van krane geskep, terwyl eksterne drade met matryse geskep word. Krane en matryse kan albei gebruik word om M2-drade te skep. CNC-ryggereedskap word wyd gebruik en verkies deur masjiniste omdat dit die risiko van kraanbreek verminder. CNC-ryggereedskap kan gebruik word om M6-drade te skep.
Draadlengte minimum 1,5 x nominale deursnee; 3 x nominale deursnee aanbeveel
Die aanvanklike paar tande dra die meeste van die las op die draad (tot 1,5 keer die nominale deursnee). Drade groter as drie keer die nominale deursnee is dus onnodig. Vir drade in blinde gate wat met 'n kraan gemaak is (dws alle drade kleiner as M6), voeg 'n ongeskroefde lengte gelyk aan 1,5 keer die nominale deursnee by die onderkant van die gat.
Wanneer CNC-ryggereedskap gebruik kan word (dws drade groter as M6), kan die gat deur sy hele lengte geryg word.
6. Klein kenmerke
Die minimum aanbevole gatdiameter is 2,5 mm (0,1 in); 'n minimum van 0,05 mm (0,005 in) is ook aanvaarbaar. Die meeste masjienwinkels kan klein holtes en gate akkuraat bewerk.
Enigiets onder hierdie limiet word as mikrobewerking beskou.CNC presisie freeswerksulke kenmerke (waar die fisiese variasie van die snyproses binne hierdie reeks is) vereis gespesialiseerde gereedskap (mikrobore) en kundige kennis, daarom word dit aanbeveel om dit te vermy, tensy dit absoluut noodsaaklik is.
7. Toleransies
Standaard: ±0,125 mm (0,005 duim)
Tipies: ±0,025 mm (0,001 duim)
Werkverrigting: ±0,0125 mm (0,0005 duim)
Toleransies bepaal die aanvaarbare limiete vir afmetings. Die haalbare toleransies hang af van die onderdeel se basiese afmetings en geometrie. Die waardes wat verskaf word, is praktiese riglyne. In die afwesigheid van gespesifiseerde toleransies, sal die meeste masjienwinkels 'n standaard ±0,125 mm (0,005 in) toleransie gebruik.
8. Teks en letters
Die aanbevole lettergrootte is 20 (of groter), en 5 mm-letters
Gegraveerde teks is verkieslik bo gebosseleerde teks omdat dit minder materiaal verwyder. Dit word aanbeveel om 'n sans-serif-lettertipe, soos Microsoft YaHei of Verdana, met 'n lettergrootte van ten minste 20 punte te gebruik. Baie CNC-masjiene het vooraf geprogrammeerde roetines vir hierdie lettertipes.
Masjienopstelling en deel-oriëntering
'n Skematiese diagram van 'n onderdeel wat veelvuldige opstellings vereis, word hieronder getoon:
Toegang tot gereedskap is 'n beduidende beperking in die ontwerp van CNC-bewerking. Om alle oppervlaktes van 'n model te bereik, moet die werkstuk verskeie kere gedraai word. Byvoorbeeld, die deel wat in die prent hierbo gewys word, moet drie keer gedraai word: twee keer om die gate in die twee primêre rigtings te masjineer en 'n derde keer om toegang tot die agterkant van die deel te kry. Elke keer as die werkstuk gedraai word, moet die masjien herkalibreer word, en 'n nuwe koördinaatstelsel moet gedefinieer word.
Oorweeg masjienopstellings om twee hoofredes wanneer jy ontwerp:
1. Die totale aantal masjienopstellings beïnvloed koste. Om die onderdeel te draai en uit te rig verg handmatige inspanning en verhoog die totale bewerkingstyd. As 'n onderdeel 3-4 keer gedraai moet word, is dit gewoonlik aanvaarbaar, maar enigiets buite hierdie limiet is buitensporig.
2. Om maksimum relatiewe posisie akkuraatheid te bereik, moet beide kenmerke in dieselfde opstelling gemasjineer word. Dit is omdat die nuwe oproepstap 'n klein (maar nie-weglaatbare) fout bekendstel.
Vyf-as CNC-bewerking
Wanneer 5-as CNC-bewerking gebruik word, kan die behoefte aan veelvuldige masjienopstellings uitgeskakel word. Multi-as CNC-bewerking kan onderdele met komplekse geometrieë vervaardig omdat dit twee bykomende rotasie-asse bied.
Vyf-as CNC-bewerking laat die gereedskap toe om altyd tangensiaal aan die snyoppervlak te wees. Dit maak dit moontlik om meer komplekse en doeltreffende werktuigpaaie te volg, wat lei tot onderdele met beter oppervlakafwerkings en korter bewerkingstye.
Maar5-as cnc bewerkinghet ook sy beperkings. Basiese gereedskapgeometrie en gereedskaptoegangsbeperkings geld steeds, byvoorbeeld onderdele met interne meetkunde kan nie gemasjineer word nie. Daarbenewens is die koste van die gebruik van sulke stelsels hoër.
Ontwerp van ondersnywerk
Ondersnywerk is kenmerke wat nie met standaard snygereedskap bewerk kan word nie omdat sommige van hul oppervlaktes nie direk van bo af toeganklik is nie. Daar is twee hooftipes ondersny: T-gleuwe en swaelsterte. Ondersnywerk kan enkel- of dubbelsydig wees en word met gespesialiseerde gereedskap bewerk.
T-gleuf snygereedskap word basies gemaak met 'n horisontale sny-insetsel wat aan 'n vertikale as geheg is. Die breedte van 'n ondersny kan tussen 3 mm en 40 mm wissel. Dit word aanbeveel om standaard afmetings (dws hele millimeter inkremente of standaard breuke van duim) vir die breedte te gebruik, want die gereedskap is meer geneig om reeds beskikbaar te wees.
Vir swaelstertgereedskap is die hoek die bepalende kenmerkdimensie. 45° en 60° swaelstertgereedskap word as standaard beskou.
Wanneer 'n onderdeel met ondersnywerk aan die binnemure ontwerp word, onthou om genoeg speling vir die gereedskap by te voeg. ’n Goeie reël is om spasie tussen die gemasjineerde muur en enige ander binnemure gelykstaande aan minstens vier keer die diepte van die ondersnyding by te voeg.
Vir standaardgereedskap is die tipiese verhouding tussen die snydeursnee en die asdeursnee 2:1, wat die snydiepte beperk. Wanneer 'n nie-standaard ondersnywerk vereis word, maak masjienwinkels dikwels hul eie pasgemaakte ondersnygereedskap. Dit verhoog deurlooptyd en -koste en moet vermy word waar moontlik.
T-gleuf op binnemuur (links), swaelstert ondersny (middel) en eenkant ondersny (regs)
Opstel van tegniese tekeninge
Neem asseblief kennis dat sommige ontwerpspesifikasies nie in STEP- of IGES-lêers ingesluit kan word nie. 2D tegniese tekeninge word vereis as jou model een of meer van die volgende insluit:
Skroefdraadgate of skagte
Verdraagsame afmetings
Spesifieke oppervlakafwerking vereistes
Notas vir CNC-masjienoperateurs
Reëls van die duim
1. Ontwerp die onderdeel wat gemasjineer moet word met die grootste deursnee gereedskap.
2. Voeg groot filette (ten minste ⅓ x holte diepte) by alle interne vertikale hoeke.
3. Beperk die diepte van 'n holte tot 4 keer sy breedte.
4. Belyn die hoofkenmerke van jou ontwerp langs een van die ses kardinale rigtings. As dit nie moontlik is nie, kies vir5-as cnc bewerking dienste.
5. Dien tegniese tekeninge saam met jou ontwerp in wanneer jou ontwerp drade, toleransies, oppervlakafwerkingspesifikasies of ander opmerkings vir masjienoperateurs insluit.
As jy meer wil weet of navrae wil hê, kontak gerus info@anebon.com.
Pos tyd: Jun-13-2024