CNC-töötluse võimaluste täielikuks ärakasutamiseks peavad disainerid projekteerima vastavalt konkreetsetele tootmisreeglitele. See võib aga osutuda keeruliseks, kuna spetsiifilisi tööstusstandardeid ei eksisteeri. Selles artiklis oleme koostanud põhjaliku juhendi CNC-töötluse parimate projekteerimistavade kohta. Oleme keskendunud kaasaegsete CNC-süsteemide teostatavuse kirjeldamisele ja jätnud tähelepanuta kaasnevad kulud. Juhend CNC osade kulutõhusa kujundamise kohta leiate sellest artiklist.
CNC töötlemine
CNC-mehaaniline töötlemine on lahutav tootmistehnika. CNC-s kasutatakse massiivplokist materjali eemaldamiseks erinevaid suurel kiirusel (tuhandete pöörete arvuga) pöörlevaid lõiketööriistu, et luua CAD-mudelil põhinev detail. CNC abil saab töödelda nii metalle kui plastmassi.
CNC-mehaaniline töötlemine pakub suurt mõõtmete täpsust ja kitsaid tolerantse, mis sobivad nii suuremahuliseks tootmiseks kui ka ühekordseteks töödeks. Tegelikult on see praegu kõige kuluefektiivsem meetod metallist prototüüpide tootmiseks, isegi kui võrrelda seda 3D-printimisega.
CNC peamised disainipiirangud
CNC pakub suurt disaini paindlikkust, kuid sellel on teatud disainipiirangud. Need piirangud on seotud lõikeprotsessi põhimehaanikaga, peamiselt tööriista geomeetria ja tööriista juurdepääsuga.
1. Tööriista kuju
Kõige tavalisemad CNC-tööriistad, nagu otsafreesid ja puurid, on silindrilised ja piiratud lõikepikkusega. Materjali eemaldamisel töödeldavast detailist korratakse tööriista kuju töödeldud detailil.
Näiteks tähendab see, et CNC detaili sisenurkadel on alati raadius, olenemata kasutatava tööriista suurusest.
2. Tööriista kutsumine
Materjali eemaldamisel läheneb tööriist töödeldavale detailile otse ülalt. Seda ei saa teha CNC-töötlusega, välja arvatud sisselõigete puhul, millest räägime hiljem.
Hea disainitava on joondada kõik mudeli omadused, nagu augud, õõnsused ja vertikaalsed seinad, ühega kuuest põhisuunast. See on pigem soovitus kui piirang, eriti kuna 5-teljelised CNC-süsteemid pakuvad täiustatud töö hoidmise võimalusi.
Tööriistad on probleemiks, kui töödeldakse detaile, millel on suur kuvasuhe. Näiteks sügava õõnsuse põhja jõudmiseks on vaja spetsiaalset pika võlliga tööriista, mis võib vähendada lõppefektori jäikust, suurendada vibratsiooni ja vähendada saavutatavat täpsust.
CNC protsesside projekteerimise reeglid
CNC-töötluse osade projekteerimisel on üheks väljakutseks konkreetsete tööstusstandardite puudumine. Selle põhjuseks on asjaolu, et CNC-pinkide ja -tööriistade tootjad täiustavad pidevalt oma tehnilisi võimalusi, suurendades seeläbi saavutatavate valikut. Allpool oleme esitanud tabeli, mis võtab kokku CNC-töödeldud osade kõige levinumate funktsioonide soovitatavad ja teostatavad väärtused.
1. Taskud ja süvendid
Pidage meeles järgmist teksti: „Soovitatav tasku sügavus: 4 korda tasku laius. Otsveskitel on piiratud lõikepikkus, tavaliselt 3-4 korda suurem nende läbimõõdust. Kui sügavuse ja laiuse suhe on väike, muutuvad sellised probleemid nagu tööriista läbipaine, laastude eemaldamine ja vibratsioon silmatorkavamaks. Heade tulemuste tagamiseks piirake õõnsuse sügavust 4-kordse laiusega.
Kui vajate suuremat sügavust, võiksite mõelda muutuva õõnsuse sügavusega detaili projekteerimisele (näidet vaadake ülaltoodud pildilt). Sügava õõnsusega freesimisel klassifitseeritakse õõnsus sügavaks, kui selle sügavus on rohkem kui kuus korda suurem kui kasutatava tööriista läbimõõt. Spetsiaalsed tööriistad võimaldavad 1-tollise läbimõõduga otsfreesi puhul maksimaalset sügavust 30 cm, mis võrdub tööriista läbimõõdu ja õõnsuse sügavuse suhtega 30:1.
2. Siseserv
Vertikaalse nurga raadius: soovitatav ⅓ x õõnsuse sügavus (või suurem).
Õige suurusega tööriista valimisel on oluline kasutada soovitatud sisenurga raadiuse väärtusi ja järgida soovitatud õõnsuse sügavuse juhiseid. Nurgaraadiuse veidi suurendamine üle soovitatava väärtuse (nt 1 mm võrra) võimaldab tööriistal lõigata mööda ringikujulist rada, mitte 90° nurga all, mis annab parema pinnaviimistluse. Kui on vaja teravat 90° sisenurka, kaaluge nurga raadiuse vähendamise asemel T-kujulise sisselõike lisamist. Põranda raadiuse puhul on soovitatavad väärtused 0,5 mm, 1 mm või raadiuse puudumine; aga iga raadius on vastuvõetav. Otsveski alumine serv on tasane või veidi ümardatud. Muid põrandaraadiusi saab töödelda kuulotsa tööriistadega. Soovitatavatest väärtustest kinnipidamine on hea tava, kuna see on masinameeste eelistatud valik.
3. Õhuke sein
Minimaalse seina paksuse soovitused: 0,8 mm (metall), 1,5 mm (plast); Lubatud on 0,5 mm (metall), 1,0 mm (plast).
Seina paksuse vähendamine vähendab materjali jäikust, mis suurendab töötlemise ajal vibratsiooni ja vähendab saavutatavat täpsust. Plastidel on kalduvus jääkpingete tõttu kõverduda ja kõrgendatud temperatuuri tõttu pehmeneda, seetõttu on soovitatav kasutada suuremat minimaalset seinapaksust.
4. Auk
Läbimõõt Soovitatavad on standardsed puurid. Võimalik on läbimõõt, mis on suurem kui 1 mm. Aukude tegemine toimub puuri või otsagacnc jahvatatud. Puuride suurused on standardiseeritud meetermõõdustikus ja inglise keeles. Tihedaid tolerantse nõudvate aukude viimistlemiseks kasutatakse hõõritsaid ja puurimistööriistu. Alla ⌀20 mm läbimõõdu puhul on soovitatav kasutada standardset läbimõõtu.
Soovitatav maksimaalne sügavus 4 x nimiläbimõõt; tüüpiline 10 x nimiläbimõõt; teostatav 40 x nimiläbimõõt
Mittestandardse läbimõõduga augud tuleks töödelda otsafreesiga. Selle stsenaariumi korral kehtib õõnsuse maksimaalne sügavuse piirang ja soovitatav on kasutada maksimaalset sügavuse väärtust. Kui teil on vaja teha tavalisest väärtusest sügavamaid auke, kasutage spetsiaalset puurit, mille läbimõõt on vähemalt 3 mm. Puuriga töödeldud pimeaukudel on 135° nurgaga kitsenev alus, otsafreesiga töödeldud augud on aga tasased. CNC-töötlemisel ei ole konkreetset eelistust läbivate aukude ja pimedate avade vahel.
5. Niidid
Minimaalne keerme suurus on M2. Soovitatav on kasutada M6 või suuremaid keermeid. Sisekeermed luuakse kraanide abil, väliskeermed aga stantside abil. M2-keerme loomiseks saab kasutada nii kraane kui ka stantse. Mehaanikud kasutavad laialdaselt ja eelistavad CNC keermestustööriistu, kuna need vähendavad kraani purunemise ohtu. M6 keermete loomiseks saab kasutada CNC keermestustööriistu.
Keerme pikkus minimaalselt 1,5 x nimiläbimõõt; Soovitatav 3 x nimiläbimõõt
Esialgsed mõned hambad kannavad suurema osa keerme koormusest (kuni 1,5-kordne nimiläbimõõt). Seega ei ole niidid, mis on suuremad kui kolm korda nimiläbimõõt, mittevajalikud. Kraaniga tehtud pimeaukude (st kõik väiksemad kui M6 keermed) keermete puhul lisage ava põhja keermestamata pikkus, mis on võrdne 1,5-kordse nimiläbimõõduga.
Kui saab kasutada CNC keermestustööriistu (st niidid, mis on suuremad kui M6), saab ava keermestada kogu pikkuses.
6. Väikesed omadused
Minimaalne soovitatav augu läbimõõt on 2,5 mm (0,1 tolli); vastuvõetav on ka vähemalt 0,05 mm (0,005 tolli). Enamik masinatöökodasid suudab täpselt töödelda väikseid õõnsusi ja auke.
Kõik, mis jääb alla selle piiri, loetakse mikrotöötluseks.CNC täppisfreesiminesellised omadused (kui lõikeprotsessi füüsiline varieeruvus jääb sellesse vahemikku) nõuavad spetsiaalseid tööriistu (mikropuurid) ja asjatundlikke teadmisi, mistõttu on soovitatav neid vältida, kui see pole tingimata vajalik.
7. Tolerantsid
Standardne: ±0,125 mm (0,005 tolli)
Tavaline: ±0,025 mm (0,001 tolli)
Jõudlus: ±0,0125 mm (0,0005 tolli)
Tolerantsid määravad mõõtmete vastuvõetavad piirid. Saavutatavad tolerantsid sõltuvad detaili põhimõõtmetest ja geomeetriast. Esitatud väärtused on praktilised juhised. Määratud tolerantside puudumisel kasutab enamik masinatöökodasid standardset tolerantsi ±0,125 mm (0,005 tolli).
8. Tekst ja kirjad
Soovitatav kirjasuurus on 20 (või suurem) ja kiri 5 mm
Graveeritud tekst on eelistatavam kui reljeef, kuna see eemaldab vähem materjali. Soovitatav on kasutada sans-serif fonti, näiteks Microsoft YaHei või Verdana, mille fondi suurus on vähemalt 20 punkti. Paljudel CNC masinatel on nende fontide jaoks eelprogrammeeritud rutiinid.
Masina seadistamine ja osade orientatsioon
Allpool on näidatud mitut seadistust vajava osa skemaatiline diagramm:
Juurdepääs tööriistadele on CNC-töötluse projekteerimisel oluline piirang. Mudeli kõikidele pindadele jõudmiseks tuleb töödeldavat detaili mitu korda pöörata. Näiteks tuleb ülaltoodud pildil näidatud detaili pöörata kolm korda: kaks korda, et töödelda auke kahes põhisuunas, ja kolmandat korda, et pääseda juurde detaili tagaküljele. Iga kord, kui töödeldavat detaili pööratakse, tuleb masin uuesti kalibreerida ja määrata uus koordinaatsüsteem.
Kaaluge masina seadistusi projekteerimisel kahel peamisel põhjusel:
1. Masina seadistuste koguarv mõjutab kulusid. Detaili pööramine ja ümberjoondamine nõuab käsitsi pingutust ja suurendab kogu töötlemisaega. Kui osa tuleb 3-4 korda pöörata, on see tavaliselt vastuvõetav, kuid kõik, mis ületab selle piiri, on liigne.
2. Maksimaalse suhtelise positsiooni täpsuse saavutamiseks peavad mõlemad funktsioonid olema töödeldud samas seadistuses. Selle põhjuseks on asjaolu, et uus kõne samm toob kaasa väikese (kuid mitteolulise) vea.
Viie telje CNC mehaaniline töötlemine
Kui kasutate 5-teljelist CNC-töötlust, saab mitme masina seadistuse vajaduse välistada. Mitmeteljelise CNC-töötlusega saab valmistada keeruka geomeetriaga osi, kuna see pakub kahte täiendavat pöörlemistelge.
Viieteljeline CNC-töötlus võimaldab tööriistal olla lõikepinnaga alati puutuja. See võimaldab järgida keerukamaid ja tõhusamaid tööriistaradu, mille tulemuseks on parema pinnaviimistlusega osad ja lühemad töötlemisajad.
Siiski5-teljeline cnc-töötluson ka omad piirangud. Endiselt kehtivad tööriista põhigeomeetria ja tööriista juurdepääsupiirangud, näiteks ei saa töödelda sisegeomeetriaga detaile. Lisaks on selliste süsteemide kasutamise hind kõrgem.
Alusalade kujundamine
Aluslõiked on omadused, mida ei saa tavaliste lõiketööriistadega töödelda, kuna osa nende pindadest ei ole ülalt otse ligipääsetavad. Aluslõikeid on kahte peamist tüüpi: T-kujulised pilud ja tuvisabad. Aluslõiked võivad olla ühe- või kahepoolsed ning neid töödeldakse spetsiaalsete tööriistadega.
T-piluga lõiketööriistad on põhimõtteliselt valmistatud vertikaalse võlli külge kinnitatud horisontaalse lõiketükiga. Aluslõike laius võib varieeruda vahemikus 3 mm kuni 40 mm. Soovitatav on kasutada laiuse jaoks standardseid mõõtmeid (st täismillimeetriseid sammusid või tollide standardseid osasid), kuna tööriistad on tõenäoliselt juba saadaval.
Tivisabatööriistade puhul on nurk tunnuse määravaks mõõtmeks. 45° ja 60° tihvtisabaga tööriistu peetakse standardseks.
Siseseinte sisselõigetega detaili projekteerimisel jätke tööriista jaoks piisavalt vaba ruumi. Hea rusikareegel on lisada töödeldud seina ja muude siseseinte vahele ruumi, mis on võrdne vähemalt neljakordse sisselõike sügavusega.
Tavaliste tööriistade puhul on lõikeläbimõõdu ja võlli läbimõõdu tüüpiline suhe 2:1, mis piirab lõikesügavust. Kui on vaja mittestandardset allalõiget, valmistavad masinatöökojad sageli ise oma kohandatud allalõiketööriistu. See suurendab tarneaega ja -kulusid ning seda tuleks võimaluse korral vältida.
T-pilu siseseinal (vasakul), tuvisaba sisselõige (keskel) ja ühepoolne sisselõige (paremal)
Tehniliste jooniste koostamine
Pange tähele, et mõnda disaini spetsifikatsiooni ei saa lisada STEP- või IGES-failidesse. 2D tehnilised joonised on nõutavad, kui teie mudel sisaldab ühte või mitut järgmistest:
Keermestatud augud või võllid
Lubatud mõõtmed
Spetsiifilised pinnaviimistlusnõuded
Märkused CNC-pinkide operaatoritele
Rusikareeglid
1. Kujundage töödeldav detail suurima läbimõõduga tööriistaga.
2. Lisage kõikidesse vertikaalsetesse sisenurkadesse suured fileed (vähemalt ⅓ x õõnsuse sügavus).
3. Piirake õõnsuse sügavust selle laiusega 4 korda.
4. Joondage oma disaini põhijooned ühte kuuest põhisuunast. Kui see pole võimalik, vali5-teljelised cnc-töötlusteenused.
5. Kui teie kavand sisaldab keermeid, tolerantse, pinnaviimistluse spetsifikatsioone või muid masinaoperaatoritele mõeldud märkusi, esitage koos oma projektiga ka tehnilised joonised.
Kui soovite rohkem teada või päringut, võtke julgelt ühendust info@anebon.com.
Postitusaeg: 13. juuni 2024