Για να αξιοποιήσουν πλήρως τις δυνατότητες της κατεργασίας CNC, οι σχεδιαστές πρέπει να σχεδιάζουν σύμφωνα με συγκεκριμένους κανόνες κατασκευής. Ωστόσο, αυτό μπορεί να είναι δύσκολο επειδή δεν υπάρχουν συγκεκριμένα βιομηχανικά πρότυπα. Σε αυτό το άρθρο, έχουμε συγκεντρώσει έναν ολοκληρωμένο οδηγό για τις βέλτιστες πρακτικές σχεδιασμού για κατεργασία CNC. Έχουμε επικεντρωθεί στην περιγραφή της σκοπιμότητας των σύγχρονων συστημάτων CNC και αγνοήσαμε το σχετικό κόστος. Για έναν οδηγό σχετικά με τον οικονομικό σχεδιασμό εξαρτημάτων για CNC, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο.
Μηχανική CNC
Η κατεργασία με CNC είναι μια αφαιρετική τεχνική κατασκευής. Στο CNC, διαφορετικά εργαλεία κοπής που περιστρέφονται σε υψηλές ταχύτητες (χιλιάδες στροφές ανά λεπτό) χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη υλικού από ένα συμπαγές μπλοκ προκειμένου να δημιουργηθεί ένα εξάρτημα με βάση ένα μοντέλο CAD. Τόσο τα μέταλλα όσο και τα πλαστικά μπορούν να κατεργαστούν με CNC.
Η κατεργασία CNC προσφέρει υψηλή ακρίβεια διαστάσεων και αυστηρές ανοχές κατάλληλες τόσο για παραγωγή μεγάλου όγκου όσο και για εφάπαξ εργασίες. Στην πραγματικότητα, αυτή τη στιγμή είναι η πιο οικονομική μέθοδος για την παραγωγή μεταλλικών πρωτοτύπων, ακόμη και σε σύγκριση με την τρισδιάστατη εκτύπωση.
Κύριοι περιορισμοί σχεδίασης CNC
Το CNC προσφέρει μεγάλη ευελιξία σχεδιασμού, αλλά υπάρχουν ορισμένοι σχεδιαστικοί περιορισμοί. Αυτοί οι περιορισμοί σχετίζονται με τη βασική μηχανική της διαδικασίας κοπής, κυρίως με τη γεωμετρία του εργαλείου και την πρόσβαση στο εργαλείο.
1. Σχήμα εργαλείου
Τα πιο συνηθισμένα εργαλεία CNC, όπως οι μύλοι και τα τρυπάνια, είναι κυλινδρικά και έχουν περιορισμένα μήκη κοπής. Καθώς το υλικό αφαιρείται από το τεμάχιο εργασίας, το σχήμα του εργαλείου αντιγράφεται στο κατεργασμένο μέρος.
Για παράδειγμα, αυτό σημαίνει ότι οι εσωτερικές γωνίες ενός τμήματος CNC θα έχουν πάντα μια ακτίνα, ανεξάρτητα από το μέγεθος του εργαλείου που χρησιμοποιείται.
2. Κλήση εργαλείου
Κατά την αφαίρεση υλικού, το εργαλείο πλησιάζει το τεμάχιο εργασίας απευθείας από πάνω. Αυτό δεν μπορεί να γίνει με κατεργασία CNC, εκτός από τις υποκοπές, τις οποίες θα συζητήσουμε αργότερα.
Είναι μια καλή πρακτική σχεδιασμού να ευθυγραμμίζονται όλα τα χαρακτηριστικά ενός μοντέλου, όπως τρύπες, κοιλότητες και κάθετοι τοίχοι, με μία από τις έξι βασικές κατευθύνσεις. Αυτό είναι περισσότερο μια πρόταση παρά ένας περιορισμός, ειδικά επειδή τα συστήματα CNC 5 αξόνων προσφέρουν προηγμένες δυνατότητες συγκράτησης εργασίας.
Η χρήση εργαλείων προκαλεί ανησυχία κατά την επεξεργασία εξαρτημάτων με χαρακτηριστικά που έχουν μεγάλο λόγο διαστάσεων. Για παράδειγμα, για να φτάσετε στον πυθμένα μιας βαθιάς κοιλότητας απαιτείται ένα εξειδικευμένο εργαλείο με μακρύ άξονα, το οποίο μπορεί να μειώσει την ακαμψία του τελικού τελεστή, να αυξήσει τους κραδασμούς και να μειώσει την επιτεύξιμη ακρίβεια.
Κανόνες σχεδίασης διαδικασίας CNC
Κατά το σχεδιασμό εξαρτημάτων για κατεργασία CNC, μία από τις προκλήσεις είναι η απουσία συγκεκριμένων βιομηχανικών προτύπων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι κατασκευαστές μηχανών και εργαλείων CNC ενισχύουν συνεχώς τις τεχνικές τους δυνατότητες, διευρύνοντας έτσι το φάσμα των όσων μπορούν να επιτευχθούν. Παρακάτω, παρέχουμε έναν πίνακα που συνοψίζει τις συνιστώμενες και εφικτές τιμές για τα πιο κοινά χαρακτηριστικά που βρίσκονται σε εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC.
1. Τσέπες και εσοχές
Θυμηθείτε το ακόλουθο κείμενο: «Προτεινόμενο βάθος τσέπης: 4 φορές πλάτος τσέπης. Οι τελικοί μύλοι έχουν περιορισμένο μήκος κοπής, συνήθως 3-4 φορές τη διάμετρό τους. Όταν η αναλογία βάθους προς πλάτος είναι μικρή, ζητήματα όπως η εκτροπή του εργαλείου, η εκκένωση του τσιπ και οι κραδασμοί γίνονται πιο εμφανή. Για να εξασφαλίσετε καλά αποτελέσματα, περιορίστε το βάθος μιας κοιλότητας στο 4 φορές το πλάτος της.»
Εάν χρειάζεστε περισσότερο βάθος, ίσως θέλετε να σκεφτείτε να σχεδιάσετε ένα εξάρτημα με μεταβλητό βάθος κοιλότητας (δείτε την παραπάνω εικόνα για παράδειγμα). Όταν πρόκειται για φρεζάρισμα με βαθιά κοιλότητα, μια κοιλότητα ταξινομείται ως βαθιά εάν το βάθος της είναι περισσότερο από έξι φορές τη διάμετρο του εργαλείου που χρησιμοποιείται. Τα ειδικά εργαλεία επιτρέπουν μέγιστο βάθος 30 cm με έναν τελικό μύλο διαμέτρου 1 ίντσας, που ισούται με αναλογία διαμέτρου εργαλείου προς βάθος κοιλότητας 30:1.
2. Εσωτερική άκρη
Κάθετη γωνιακή ακτίνα: ⅓ x βάθος κοιλότητας (ή μεγαλύτερο) συνιστάται
Είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε τις προτεινόμενες τιμές ακτίνας εσωτερικής γωνίας για την επιλογή του κατάλληλου εργαλείου μεγέθους και να τηρείτε τις συνιστώμενες οδηγίες βάθους κοιλότητας. Η ελαφρά αύξηση της ακτίνας γωνίας πάνω από τη συνιστώμενη τιμή (π.χ. κατά 1 mm) επιτρέπει στο εργαλείο να κόβει κατά μήκος κυκλικής διαδρομής αντί σε γωνία 90°, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα καλύτερο φινίρισμα της επιφάνειας. Εάν χρειάζεται μια απότομη εσωτερική γωνία 90°, σκεφτείτε να προσθέσετε μια υποκοπή σε σχήμα Τ αντί να μειώσετε την ακτίνα της γωνίας. Για την ακτίνα δαπέδου, οι συνιστώμενες τιμές είναι 0,5 mm, 1 mm ή χωρίς ακτίνα. Ωστόσο, οποιαδήποτε ακτίνα είναι αποδεκτή. Το κάτω άκρο του ακραίου μύλου είναι επίπεδο ή ελαφρώς στρογγυλεμένο. Άλλες ακτίνες δαπέδου μπορούν να υποβληθούν σε κατεργασία με εργαλεία με σφαιρικά άκρα. Η τήρηση των συνιστώμενων τιμών είναι μια καλή πρακτική, καθώς είναι η προτιμώμενη επιλογή για τους μηχανουργούς.
3. Λεπτό Τοίχωμα
Συστάσεις για ελάχιστο πάχος τοιχώματος: 0,8 mm (μέταλλο), 1,5 mm (πλαστικό). 0,5 mm (μέταλλο), 1,0 mm (πλαστικό) είναι αποδεκτά
Η μείωση του πάχους του τοιχώματος μειώνει την ακαμψία του υλικού, οδηγώντας σε αυξημένους κραδασμούς κατά τη μηχανική κατεργασία και μειωμένη επιτεύξιμη ακρίβεια. Τα πλαστικά έχουν την τάση να στρεβλώνονται λόγω των υπολειπόμενων τάσεων και να μαλακώνουν λόγω της αυξημένης θερμοκρασίας, επομένως, συνιστάται η χρήση μεγαλύτερου ελάχιστου πάχους τοιχώματος.
4. Τρύπα
Διάμετρος Συνιστώνται τυπικά μεγέθη τρυπανιού. Οποιαδήποτε διάμετρος μεγαλύτερη από 1 mm είναι εφικτή. Η δημιουργία τρυπών γίνεται με τρυπάνι ή άκροcnc αλεσμένο. Τα μεγέθη των τρυπανιών είναι τυποποιημένα σε μετρικές και αυτοκρατορικές μονάδες. Οι κοπτήρες και τα τρυπημένα εργαλεία χρησιμοποιούνται για το φινίρισμα οπών που απαιτούν αυστηρές ανοχές. Για διαμέτρους μικρότερες από ⌀20 mm, συνιστάται η χρήση τυπικών διαμέτρων.
Μέγιστο συνιστώμενο βάθος 4 x ονομαστική διάμετρος. τυπική 10 x ονομαστική διάμετρος. εφικτό 40 x ονομαστική διάμετρος
Οι οπές με μη τυπική διάμετρο θα πρέπει να υποβάλλονται σε μηχανική κατεργασία με τη χρήση τελικού μύλου. Σε αυτό το σενάριο, ισχύει το μέγιστο όριο βάθους κοιλότητας και συνιστάται η χρήση της τιμής μέγιστου βάθους. Εάν χρειάζεται να επεξεργαστείτε τρύπες βαθύτερες από την τυπική τιμή, χρησιμοποιήστε ένα ειδικό τρυπάνι με ελάχιστη διάμετρο 3 mm. Οι τυφλές οπές που έχουν υποστεί κατεργασία με τρυπάνι έχουν κωνική βάση με γωνία 135°, ενώ οι οπές που κατασκευάζονται με ακραίο μύλο είναι επίπεδες. Στην κατεργασία CNC, δεν υπάρχει συγκεκριμένη προτίμηση μεταξύ διαμπερών οπών και τυφλών οπών.
5. Νήματα
Το ελάχιστο μέγεθος νήματος είναι M2. Συνιστάται η χρήση νημάτων M6 ή μεγαλύτερα. Τα εσωτερικά νήματα δημιουργούνται με χρήση κρουνών, ενώ τα εξωτερικά νήματα δημιουργούνται με μήτρες. Τα χτυπήματα και οι μήτρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νημάτων M2. Τα εργαλεία σπειρώματος CNC χρησιμοποιούνται ευρέως και προτιμώνται από τους μηχανουργούς επειδή μειώνουν τον κίνδυνο θραύσης της βρύσης. Τα εργαλεία σπειρώματος CNC μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νημάτων M6.
Μήκος νήματος ελάχιστο 1,5 x ονομαστική διάμετρος. Συνιστάται 3 x ονομαστική διάμετρος
Τα αρχικά λίγα δόντια φέρουν το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου στο νήμα (έως και 1,5 φορές την ονομαστική διάμετρο). Έτσι, τα νήματα μεγαλύτερα από το τριπλάσιο της ονομαστικής διαμέτρου δεν είναι απαραίτητα. Για κλωστές σε τυφλές οπές που γίνονται με βρύση (δηλ. όλα τα σπειρώματα μικρότερα από M6), προσθέστε ένα μήκος χωρίς σπείρωμα ίσο με 1,5 φορές την ονομαστική διάμετρο στο κάτω μέρος της οπής.
Όταν μπορούν να χρησιμοποιηθούν εργαλεία σπειρώματος CNC (δηλαδή σπειρώματα μεγαλύτερα από M6), η οπή μπορεί να περαστεί σε όλο το μήκος της.
6. Μικρά χαρακτηριστικά
Η ελάχιστη συνιστώμενη διάμετρος οπής είναι 2,5 mm (0,1 in). ένα ελάχιστο 0,05 mm (0,005 in) είναι επίσης αποδεκτό. Τα περισσότερα μηχανουργεία μπορούν να επεξεργαστούν με ακρίβεια μικρές κοιλότητες και τρύπες.
Οτιδήποτε κάτω από αυτό το όριο θεωρείται μικρομηχανική.Φρέζα ακριβείας CNCτέτοια χαρακτηριστικά (όπου η φυσική διακύμανση της διαδικασίας κοπής είναι εντός αυτού του εύρους) απαιτούν εξειδικευμένα εργαλεία (μικροτρυπάνια) και ειδικές γνώσεις, επομένως συνιστάται η αποφυγή τους εκτός εάν είναι απολύτως απαραίτητο.
7. Ανοχές
Τυπικό: ±0,125 mm (0,005 ίντσες)
Τυπικό: ±0,025 mm (0,001 in)
Απόδοση: ±0,0125 mm (0,0005 ίντσες)
Οι ανοχές καθορίζουν τα αποδεκτά όρια για τις διαστάσεις. Οι επιτεύξιμες ανοχές εξαρτώνται από τις βασικές διαστάσεις και τη γεωμετρία του εξαρτήματος. Οι τιμές που παρέχονται είναι πρακτικές οδηγίες. Ελλείψει καθορισμένων ανοχών, τα περισσότερα μηχανουργεία θα χρησιμοποιούν τυπική ανοχή ±0,125 mm (0,005 in).
8. Κείμενο και γράμματα
Το προτεινόμενο μέγεθος γραμματοσειράς είναι 20 (ή μεγαλύτερο) και γράμματα 5 mm
Το εγχάρακτο κείμενο είναι προτιμότερο από το ανάγλυφο επειδή αφαιρεί λιγότερο υλικό. Συνιστάται η χρήση γραμματοσειράς sans-serif, όπως το Microsoft YaHei ή το Verdana, με μέγεθος γραμματοσειράς τουλάχιστον 20 σημείων. Πολλά μηχανήματα CNC έχουν προ-προγραμματισμένες ρουτίνες για αυτές τις γραμματοσειρές.
Ρύθμιση μηχανήματος και προσανατολισμός εξαρτημάτων
Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός εξαρτήματος που απαιτεί πολλαπλές ρυθμίσεις φαίνεται παρακάτω:
Η πρόσβαση στα εργαλεία είναι ένας σημαντικός περιορισμός στο σχεδιασμό της κατεργασίας CNC. Για να φτάσετε σε όλες τις επιφάνειες ενός μοντέλου, το τεμάχιο εργασίας πρέπει να περιστραφεί πολλές φορές. Για παράδειγμα, το εξάρτημα που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα πρέπει να περιστραφεί τρεις φορές: δύο φορές για να επεξεργαστεί τις οπές στις δύο κύριες κατευθύνσεις και μια τρίτη φορά για να αποκτήσει πρόσβαση στο πίσω μέρος του εξαρτήματος. Κάθε φορά που περιστρέφεται το τεμάχιο εργασίας, το μηχάνημα πρέπει να βαθμονομείται εκ νέου και πρέπει να ορίζεται ένα νέο σύστημα συντεταγμένων.
Λάβετε υπόψη τις ρυθμίσεις μηχανών κατά το σχεδιασμό για δύο βασικούς λόγους:
1. Ο συνολικός αριθμός των ρυθμίσεων του μηχανήματος επηρεάζει το κόστος. Η περιστροφή και η ευθυγράμμιση του εξαρτήματος απαιτεί χειροκίνητη προσπάθεια και αυξάνει τον συνολικό χρόνο κατεργασίας. Εάν ένα εξάρτημα πρέπει να περιστραφεί 3-4 φορές, είναι συνήθως αποδεκτό, αλλά οτιδήποτε πέρα από αυτό το όριο είναι υπερβολικό.
2. Για να επιτευχθεί η μέγιστη σχετική ακρίβεια θέσης, και τα δύο χαρακτηριστικά πρέπει να επεξεργαστούν στην ίδια εγκατάσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή το νέο βήμα κλήσης εισάγει ένα μικρό (αλλά μη αμελητέο) σφάλμα.
Μηχανική CNC πέντε αξόνων
Όταν χρησιμοποιείτε κατεργασία CNC 5 αξόνων, η ανάγκη για πολλαπλές ρυθμίσεις μηχανών μπορεί να εξαλειφθεί. Η μηχανική κατεργασία CNC πολλαπλών αξόνων μπορεί να κατασκευάσει εξαρτήματα με πολύπλοκες γεωμετρίες επειδή προσφέρει δύο επιπλέον άξονες περιστροφής.
Η κατεργασία CNC πέντε αξόνων επιτρέπει στο εργαλείο να εφάπτεται πάντα στην επιφάνεια κοπής. Αυτό επιτρέπει να ακολουθούνται πιο πολύπλοκες και αποτελεσματικές διαδρομές εργαλείων, με αποτέλεσμα εξαρτήματα με καλύτερα φινιρίσματα επιφάνειας και μικρότερους χρόνους κατεργασίας.
Ωστόσο,Κατεργασία cnc 5 αξόνωνέχει και τους περιορισμούς του. Εξακολουθούν να ισχύουν περιορισμοί βασικής γεωμετρίας εργαλείου και πρόσβασης εργαλείων, για παράδειγμα, δεν είναι δυνατή η κατεργασία εξαρτημάτων με εσωτερική γεωμετρία. Επιπλέον, το κόστος χρήσης τέτοιων συστημάτων είναι υψηλότερο.
Σχεδιασμός Undercuts
Οι υποκοπές είναι χαρακτηριστικά που δεν μπορούν να κατεργαστούν με τυπικά εργαλεία κοπής επειδή ορισμένες από τις επιφάνειές τους δεν είναι άμεσα προσβάσιμες από πάνω. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι υποχωρήσεων: οι αυλακώσεις T και οι χελιδονοουρές. Οι υποκοπές μπορούν να είναι μονής ή διπλής όψης και επεξεργάζονται με εξειδικευμένα εργαλεία.
Τα εργαλεία κοπής με σχισμή T κατασκευάζονται βασικά με ένα οριζόντιο ένθετο κοπής προσαρτημένο σε έναν κατακόρυφο άξονα. Το πλάτος μιας υποκοπής μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 3 mm και 40 mm. Συνιστάται η χρήση τυπικών διαστάσεων (δηλαδή, ολόκληρες αυξήσεις χιλιοστού ή τυπικά κλάσματα των ιντσών) για το πλάτος, επειδή το εργαλείο είναι πιο πιθανό να είναι ήδη διαθέσιμο.
Για τα εργαλεία χελιδονοουράς, η γωνία είναι η καθοριστική διάσταση χαρακτηριστικού. Τα εργαλεία χελιδονοουράς 45° και 60° θεωρούνται στάνταρ.
Όταν σχεδιάζετε ένα εξάρτημα με εγκοπές στους εσωτερικούς τοίχους, θυμηθείτε να προσθέσετε αρκετό διάκενο για το εργαλείο. Ένας καλός εμπειρικός κανόνας είναι να προσθέσετε χώρο μεταξύ του κατεργασμένου τοίχου και οποιωνδήποτε άλλων εσωτερικών τοίχων ίση με τουλάχιστον τέσσερις φορές το βάθος της υποκοπής.
Για τυπικά εργαλεία, η τυπική αναλογία μεταξύ της διαμέτρου κοπής και της διαμέτρου του άξονα είναι 2:1, περιορίζοντας το βάθος κοπής. Όταν απαιτείται μια μη τυπική υποκοπή, τα μηχανουργεία συχνά κατασκευάζουν τα δικά τους προσαρμοσμένα εργαλεία υποκοπής. Αυτό αυξάνει τον χρόνο παράδοσης και το κόστος και θα πρέπει να αποφεύγεται όποτε είναι δυνατόν.
Υποδοχή T στον εσωτερικό τοίχο (αριστερά), υποκοπή χελιδονοουράς (κέντρο) και μονόπλευρη υποκοπή (δεξιά)
Σύνταξη Τεχνικών Σχεδίων
Λάβετε υπόψη ότι ορισμένες προδιαγραφές σχεδίασης δεν μπορούν να συμπεριληφθούν στα αρχεία STEP ή IGES. Απαιτούνται τεχνικά σχέδια 2D εάν το μοντέλο σας περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα από τα ακόλουθα:
Τρύπες ή άξονες με σπείρωμα
Ανεκτές διαστάσεις
Ειδικές απαιτήσεις φινιρίσματος επιφανειών
Σημειώσεις για χειριστές μηχανών CNC
Εμπειρικοί κανόνες
1. Σχεδιάστε το προς κατεργασία εξάρτημα με το εργαλείο μεγαλύτερης διαμέτρου.
2. Προσθέστε μεγάλα φιλέτα (τουλάχιστον ⅓ x βάθος κοιλότητας) σε όλες τις εσωτερικές κάθετες γωνίες.
3. Περιορίστε το βάθος μιας κοιλότητας στο 4 φορές το πλάτος της.
4. Ευθυγραμμίστε τα κύρια χαρακτηριστικά του σχεδίου σας σε μία από τις έξι βασικές κατευθύνσεις. Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, επιλέξτεΥπηρεσίες κατεργασίας cnc 5 αξόνων.
5. Υποβάλετε τεχνικά σχέδια μαζί με το σχέδιό σας όταν το σχέδιό σας περιλαμβάνει νήματα, ανοχές, προδιαγραφές φινιρίσματος επιφάνειας ή άλλα σχόλια για τους χειριστές μηχανών.
Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα ή να ρωτήσετε, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε info@anebon.com.
Ώρα δημοσίευσης: Ιούν-13-2024