Da bi u potpunosti iskoristili mogućnosti CNC obrade, dizajneri moraju dizajnirati prema specifičnim pravilima proizvodnje. Međutim, to može biti izazov jer ne postoje specifični industrijski standardi. U ovom članku smo sastavili sveobuhvatan vodič za najbolje prakse dizajna za CNC obradu. Fokusirali smo se na opisivanje izvodljivosti modernih CNC sistema i zanemarili povezane troškove. Za vodič za isplativo dizajniranje dijelova za CNC pogledajte ovaj članak.
CNC obrada
CNC obrada je subtraktivna proizvodna tehnika. U CNC-u se koriste različiti alati za sečenje koji se rotiraju pri velikim brzinama (hiljade obrtaja u minuti) da bi se eliminisao materijal iz čvrstog bloka kako bi se kreirao dio baziran na CAD modelu. I metali i plastika mogu se obrađivati pomoću CNC-a.
CNC obrada nudi visoku točnost dimenzija i uske tolerancije pogodne i za proizvodnju velikog obima i za jednokratne poslove. Zapravo, to je trenutno najisplativija metoda za proizvodnju metalnih prototipova, čak i u poređenju sa 3D štampom.
CNC glavna ograničenja dizajna
CNC nudi veliku fleksibilnost dizajna, ali postoje određena ograničenja dizajna. Ova ograničenja se odnose na osnovnu mehaniku procesa rezanja, uglavnom na geometriju alata i pristup alatu.
1. Oblik alata
Najčešći CNC alati, kao što su glodala i bušilice, su cilindrični i imaju ograničenu dužinu rezanja. Kako se materijal uklanja iz radnog komada, oblik alata se replicira na obrađeni dio.
Na primjer, to znači da će unutrašnji uglovi CNC dijela uvijek imati radijus, bez obzira na veličinu alata koji se koristi.
2. Pozivanje alata
Prilikom uklanjanja materijala, alat prilazi radnom komadu direktno odozgo. Ovo se ne može uraditi sa CNC obradom, osim za podrezivanje, o čemu ćemo kasnije raspravljati.
Dobra je dizajnerska praksa uskladiti sve karakteristike modela, kao što su rupe, šupljine i vertikalni zidovi, s jednim od šest kardinalnih smjerova. Ovo je više prijedlog nego ograničenje, pogotovo jer 5-osni CNC sistemi nude napredne mogućnosti zadržavanja posla.
Alat je problem kada se obrađuju dijelovi sa karakteristikama koje imaju veliki omjer širine i visine. Na primjer, dostizanje dna duboke šupljine zahtijeva specijalizirani alat s dugačkom osovinom, koji može smanjiti krutost krajnjeg efektora, povećati vibracije i smanjiti dostižnu preciznost.
Pravila dizajna CNC procesa
Prilikom dizajniranja dijelova za CNC obradu, jedan od izazova je nepostojanje specifičnih industrijskih standarda. To je zato što proizvođači CNC mašina i alata neprestano unapređuju svoje tehničke mogućnosti, proširujući tako opseg onoga što se može postići. U nastavku smo dali tabelu koja sumira preporučene i izvodljive vrijednosti za najčešće karakteristike koje se nalaze u CNC obrađenim dijelovima.
1. Džepovi i udubljenja
Zapamtite sljedeći tekst: „Preporučena dubina džepa: 4 puta širina džepa. Završna glodala imaju ograničenu dužinu rezanja, obično 3-4 puta veći od njihovog prečnika. Kada je omjer dubine i širine mali, problemi kao što su otklon alata, evakuacija strugotine i vibracije postaju izraženiji. Da biste osigurali dobre rezultate, ograničite dubinu kaviteta na 4 puta njegovu širinu.”
Ako vam je potrebna veća dubina, možda biste željeli razmisliti o dizajniranju dijela s promjenjivom dubinom šupljine (pogledajte sliku iznad za primjer). Kada je u pitanju glodanje dubokih šupljina, šupljina se klasifikuje kao duboka ako je njena dubina više od šest puta veća od prečnika alata koji se koristi. Specijalni alati omogućavaju maksimalnu dubinu od 30 cm sa završnom glodalicom prečnika 1 inča, što je jednako prečniku alata i dubini šupljine od 30:1.
2. Unutrašnja ivica
Poluprečnik vertikalnog ugla: preporučuje se ⅓ x dubina šupljine (ili veća).
Važno je koristiti predložene vrijednosti radijusa unutrašnjeg ugla za odabir prave veličine alata i pridržavati se preporučenih smjernica za dubinu šupljine. Blago povećanje radijusa ugla iznad preporučene vrijednosti (npr. za 1 mm) omogućava alatu da seče duž kružne putanje umjesto pod uglom od 90°, što rezultira boljom završnom obradom površine. Ako je potreban oštar unutrašnji kut od 90°, razmislite o dodavanju podrezivanja u obliku slova T umjesto da smanjite radijus ugla. Za polumjer poda, preporučene vrijednosti su 0,5 mm, 1 mm ili bez radijusa; međutim, bilo koji radijus je prihvatljiv. Donja ivica završnog glodala je ravna ili blago zaobljena. Ostali polumjeri poda mogu se obraditi pomoću kugličnih alata. Pridržavanje preporučenih vrijednosti je dobra praksa jer je to poželjan izbor za mehaničare.
3. Tanki zid
Preporuka za minimalnu debljinu zida: 0,8 mm (metal), 1,5 mm (plastika); 0,5 mm (metal), 1,0 mm (plastika) su prihvatljivi
Smanjenje debljine zida smanjuje krutost materijala, što dovodi do povećanih vibracija tokom obrade i smanjene dostižne preciznosti. Plastika ima tendenciju deformacije zbog zaostalih naprezanja i omekšavanja zbog povišene temperature, stoga se preporučuje korištenje veće minimalne debljine zida.
4. Rupa
Prečnik Preporučuju se standardne veličine svrdla. Svaki prečnik veći od 1 mm je izvodljiv. Izrada rupa se vrši bušilicom ili krajemcnc mljevena. Veličine bušilica su standardizirane u metričkim i imperijalnim jedinicama. Razvrtači i alati za bušenje koriste se za završnu obradu rupa koje zahtijevaju uske tolerancije. Za prečnike manje od ⌀20 mm, preporučljivo je koristiti standardne prečnike.
Maksimalna preporučena dubina 4 x nominalni prečnik; tipično 10 x nominalni prečnik; izvodljivo 40 x nominalni prečnik
Rupe nestandardnog prečnika treba da se obrađuju pomoću krajnjeg glodala. U ovom scenariju je primjenjiva maksimalna granica dubine šupljine i preporučuje se korištenje maksimalne vrijednosti dubine. Ako trebate obraditi rupe dublje od uobičajene vrijednosti, koristite specijalnu bušilicu minimalnog prečnika od 3 mm. Slijepe rupe obrađene bušilicom imaju konusnu osnovu pod uglom od 135°, dok su rupe obrađene završnom glodalicom ravne. U CNC obradi ne postoji posebna preferencija između prolaznih i slijepih rupa.
5. Niti
Minimalna veličina navoja je M2. Preporučljivo je koristiti M6 ili veće navoje. Unutarnji navoji se stvaraju pomoću slavina, dok se vanjski navoji stvaraju pomoću kalupa. I slavine i matrice se mogu koristiti za kreiranje M2 navoja. CNC alati za narezivanje navoja su široko korišteni i preferirani od strane strojara jer smanjuju rizik od loma slavine. CNC alati za urezivanje navoja mogu se koristiti za kreiranje M6 navoja.
Dužina navoja minimalno 1,5 x nominalni prečnik; Preporučuje se 3 x nominalni prečnik
Početnih nekoliko zuba nosi najveći dio opterećenja navoja (do 1,5 puta veći od nominalnog prečnika). Stoga su navoji veći od tri puta nominalnog prečnika nepotrebni. Za navoje u slijepim rupama napravljenim slavinom (tj. svi navoji manji od M6), dodajte dužinu bez navoja jednaku 1,5 puta nominalnog prečnika na dno rupe.
Kada se mogu koristiti CNC alati za urezivanje navoja (tj. navoji veći od M6), rupa se može provući cijelom dužinom.
6. Male karakteristike
Minimalni preporučeni prečnik rupe je 2,5 mm (0,1 in); minimalno 0,05 mm (0,005 in) je također prihvatljivo. Većina mašinskih radionica može precizno da obradi male šupljine i rupe.
Sve ispod ove granice smatra se mikroobradom.CNC precizno glodanjetakve karakteristike (gdje je fizička varijacija procesa rezanja unutar ovog raspona) zahtijevaju specijalizirane alate (mikro bušilice) i stručno znanje, pa se preporučuje izbjegavati ih osim ako je apsolutno neophodno.
7. Tolerancije
Standard: ±0,125 mm (0,005 in)
Tipično: ±0,025 mm (0,001 in)
Performanse: ±0,0125 mm (0,0005 in)
Tolerancije određuju prihvatljive granice za dimenzije. Postižne tolerancije zavise od osnovnih dimenzija i geometrije dela. Navedene vrijednosti su praktične smjernice. U nedostatku specificiranih tolerancija, većina mašinskih radionica će koristiti standardnu toleranciju od ±0,125 mm (0,005 in).
8. Tekst i slova
Preporučena veličina fonta je 20 (ili veća) i slova od 5 mm
Gravirani tekst je poželjniji od reljefnog teksta jer uklanja manje materijala. Preporučuje se korištenje bezserifnog fonta, kao što je Microsoft YaHei ili Verdana, s veličinom fonta od najmanje 20 bodova. Mnoge CNC mašine imaju unapred programirane rutine za ove fontove.
Podešavanje mašine i orijentacija delova
Šematski dijagram dijela koji zahtijeva višestruke postavke prikazan je u nastavku:
Pristup alatu je značajno ograničenje u dizajnu CNC obrade. Da biste dosegli sve površine modela, radni komad se mora rotirati više puta. Na primjer, dio prikazan na gornjoj slici treba rotirati tri puta: dva puta da bi se obradile rupe u dva primarna smjera i treći put da bi se pristupilo stražnjoj strani dijela. Svaki put kada se obratka rotira, mašina se mora ponovo kalibrisati i mora se definisati novi koordinatni sistem.
Uzmite u obzir postavke mašine prilikom projektovanja iz dva glavna razloga:
1. Ukupan broj podešavanja mašine utiče na cenu. Rotiranje i ponovno poravnavanje dijela zahtijeva ručni napor i povećava ukupno vrijeme obrade. Ako dio treba rotirati 3-4 puta, to je obično prihvatljivo, ali sve preko ove granice je pretjerano.
2. Da bi se postigla maksimalna tačnost relativne pozicije, oba elementa moraju biti obrađena u istoj postavci. To je zato što novi korak poziva uvodi malu (ali nezanemarljivu) grešku.
Petosovinska CNC obrada
Kada se koristi 5-osna CNC obrada, može se eliminirati potreba za višestrukim postavkama strojeva. Višeosna CNC obrada može proizvesti dijelove složene geometrije jer nudi dvije dodatne ose rotacije.
CNC obrada sa pet osa omogućava da alat uvijek bude tangencijalan na površinu rezanja. To omogućava praćenje složenijih i efikasnijih putanja alata, što rezultira dijelovima s boljom završnom obradom površine i kraćim vremenom obrade.
međutim,5 osi CNC obradatakođe ima svoja ograničenja. Osnovna geometrija alata i ograničenja pristupa alatu i dalje vrijede, na primjer, dijelovi s unutrašnjom geometrijom ne mogu se obraditi. Osim toga, cijena korištenja takvih sistema je veća.
Dizajniranje podreza
Podrezi su karakteristike koje se ne mogu obraditi standardnim alatima za sečenje jer neke od njihovih površina nisu direktno dostupne odozgo. Postoje dvije glavne vrste podrezivanja: T-prorezi i lastavice. Podrezi mogu biti jednostrani ili dvostrani i obrađuju se specijaliziranim alatima.
Alati za rezanje T-proreza u osnovi se izrađuju s horizontalnim reznim umetkom pričvršćenim na okomitu osovinu. Širina podrezivanja može varirati između 3 mm i 40 mm. Preporučljivo je koristiti standardne dimenzije (tj. cijeli milimetar ili standardni dio inča) za širinu jer je vjerojatnije da će alat već biti dostupan.
Za alate u obliku lastinog repa, ugao je definirajuća dimenzija karakteristike. Alati od 45° i 60° se smatraju standardnim.
Kada dizajnirate dio s podrezima na unutrašnjim zidovima, ne zaboravite dodati dovoljno prostora za alat. Dobro pravilo je dodati razmak između obrađenog zida i bilo kojeg drugog unutrašnjeg zida jednak najmanje četiri puta dubini podrezivanja.
Za standardne alate, tipičan odnos između prečnika rezanja i prečnika osovine je 2:1, ograničavajući dubinu rezanja. Kada je potrebno nestandardno podrezivanje, mašinske radionice često prave sopstvene alate za podrezivanje po meri. Ovo povećava vrijeme isporuke i troškove i treba ga izbjegavati kad god je to moguće.
T-prorez na unutrašnjem zidu (lijevo), donji urez (u sredini) i jednostrani urez (desno)
Izrada tehničkih crteža
Imajte na umu da neke specifikacije dizajna ne mogu biti uključene u STEP ili IGES datoteke. 2D tehnički crteži su potrebni ako vaš model uključuje jedno ili više od sljedećeg:
Navojne rupe ili osovine
Tolerisane dimenzije
Specifični zahtjevi za završnu obradu površine
Napomene za operatere CNC mašina
Osnovna pravila
1. Dizajnirajte dio koji se obrađuje alatom najvećeg promjera.
2. Dodajte velike filete (najmanje ⅓ x dubina šupljine) svim unutrašnjim vertikalnim uglovima.
3. Ograničite dubinu šupljine na 4 puta njenu širinu.
4. Poravnajte glavne karakteristike vašeg dizajna duž jednog od šest kardinalnih pravaca. Ako to nije moguće, odlučite se zaUsluge cnc obrade 5 osa.
5. Dostavite tehničke crteže zajedno sa svojim dizajnom kada vaš dizajn uključuje navoje, tolerancije, specifikacije završne obrade ili druge komentare za operatere mašina.
Ako želite znati više ili upit, slobodno kontaktirajte info@anebon.com.
Vrijeme objave: Jun-13-2024