برای استفاده کامل از قابلیت های ماشینکاری CNC، طراحان باید بر اساس قوانین ساخت خاص طراحی کنند. با این حال، این می تواند چالش برانگیز باشد زیرا استانداردهای صنعتی خاصی وجود ندارد. در این مقاله، راهنمای جامعی برای بهترین شیوه‌های طراحی برای ماشینکاری CNC گردآوری کرده‌ایم. ما بر روی توصیف امکان‌سنجی سیستم‌های CNC مدرن تمرکز کرده‌ایم و هزینه‌های مرتبط را نادیده گرفته‌ایم. برای راهنمای طراحی مقرون به صرفه قطعات CNC، به این مقاله مراجعه کنید.
ماشینکاری CNC
ماشینکاری CNC یک تکنیک تولید کاهشی است. در CNC از ابزارهای مختلف برشی که با سرعت بالا (هزاران دور در دقیقه) می چرخند، برای حذف مواد از یک بلوک جامد به منظور ایجاد یک قطعه بر اساس مدل CAD استفاده می شود. هم فلزات و هم پلاستیک ها را می توان با استفاده از CNC ماشین کاری کرد.
ماشینکاری CNC دقت ابعادی بالا و تحمل‌های سختی را ارائه می‌دهد که هم برای تولید با حجم بالا و هم برای کارهای یکباره مناسب است. در واقع، در حال حاضر این روش مقرون به صرفه ترین روش برای تولید نمونه های اولیه فلزی است، حتی در مقایسه با پرینت سه بعدی.
محدودیت های طراحی اصلی CNC
CNC انعطاف‌پذیری زیادی در طراحی ارائه می‌دهد، اما محدودیت‌های طراحی خاصی وجود دارد. این محدودیت‌ها به مکانیک اساسی فرآیند برش، عمدتاً به هندسه ابزار و دسترسی به ابزار مربوط می‌شوند.
1. شکل ابزار
متداول ترین ابزارهای CNC مانند فرزهای انتهایی و مته ها، استوانه ای هستند و طول برش محدودی دارند. همانطور که مواد از قطعه کار خارج می شود، شکل ابزار روی قسمت ماشینکاری شده تکرار می شود.
به عنوان مثال، این بدان معنی است که گوشه های داخلی یک قطعه CNC، صرف نظر از اندازه ابزار مورد استفاده، همیشه دارای شعاع هستند.
2. فراخوانی ابزار
هنگام برداشتن مواد، ابزار مستقیماً از بالا به قطعه کار نزدیک می شود. این کار را نمی توان با ماشینکاری CNC انجام داد، به جز در مورد آندرکات که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
تراز کردن تمام ویژگی‌های یک مدل، مانند سوراخ‌ها، حفره‌ها و دیوارهای عمودی، با یکی از شش جهت اصلی، یک تمرین طراحی خوب است. این بیشتر یک پیشنهاد است تا یک محدودیت، به ویژه از آنجایی که سیستم‌های CNC 5 محوره قابلیت‌های پیشرفته نگه‌داری کار را ارائه می‌دهند.
هنگام ماشینکاری قطعات با ویژگی هایی که نسبت ابعاد زیادی دارند، ابزار کاری یک نگرانی است. به عنوان مثال، رسیدن به انتهای یک حفره عمیق نیاز به یک ابزار تخصصی با یک شفت بلند دارد که می تواند سفتی افکتور انتهایی را کاهش دهد، لرزش را افزایش دهد و دقت قابل دستیابی را کاهش دهد.
قوانین طراحی فرآیند CNC
هنگام طراحی قطعات برای ماشینکاری CNC، یکی از چالش ها عدم وجود استانداردهای صنعتی خاص است. این به این دلیل است که سازندگان ماشین آلات و ابزار CNC به طور مداوم توانایی های فنی خود را افزایش می دهند، بنابراین دامنه آنچه را که می توان به دست آورد را گسترش داد. در زیر جدولی ارائه کرده ایم که مقادیر توصیه شده و قابل اجرا را برای متداول ترین ویژگی های موجود در قطعات ماشینکاری CNC خلاصه می کند.
1. جیب و فرورفتگی
متن زیر را به خاطر بسپارید: « عمق جیب توصیه شده: 4 برابر عرض جیب. آسیاب های انتهایی طول برش محدودی دارند، معمولاً 3-4 برابر قطر آنها. وقتی نسبت عمق به عرض کم باشد، مسائلی مانند انحراف ابزار، تخلیه تراشه و لرزش برجسته‌تر می‌شوند. برای اطمینان از نتایج خوب، عمق یک حفره را به 4 برابر عرض آن محدود کنید.
اگر به عمق بیشتری نیاز دارید، ممکن است بخواهید به طراحی قطعه ای با عمق حفره متغیر فکر کنید (برای مثال به تصویر بالا مراجعه کنید). هنگامی که صحبت از فرز حفره عمیق می شود، حفره ای به عنوان عمیق طبقه بندی می شود که عمق آن بیش از شش برابر قطر ابزار مورد استفاده باشد. ابزار ویژه امکان حداکثر عمق 30 سانتی متری را با آسیاب انتهایی با قطر 1 اینچ فراهم می کند که برابر است با نسبت قطر ابزار به عمق حفره 30:1.
2. لبه داخلی
شعاع گوشه عمودی: ⅓ x عمق حفره (یا بیشتر) توصیه می شود
استفاده از مقادیر شعاع گوشه داخلی پیشنهادی برای انتخاب ابزار اندازه مناسب و رعایت دستورالعمل های توصیه شده عمق حفره مهم است. کمی افزایش شعاع گوشه بالاتر از مقدار توصیه شده (به عنوان مثال، 1 میلی متر) ابزار را قادر می سازد به جای زاویه 90 درجه، در امتداد یک مسیر دایره ای برش دهد، که منجر به پرداخت بهتر سطح می شود. اگر گوشه داخلی 90 درجه تیز مورد نیاز است، به جای کاهش شعاع گوشه، یک زیر برش T شکل اضافه کنید. برای شعاع کف، مقادیر توصیه شده 0.5 میلی متر، 1 میلی متر یا بدون شعاع است. با این حال، هر شعاع قابل قبول است. لبه پایینی آسیاب انتهایی صاف یا کمی گرد است. سایر شعاع های کف را می توان با استفاده از ابزارهای انتهایی توپی ماشین کاری کرد. پایبندی به مقادیر توصیه شده عمل خوبی است زیرا انتخاب ارجح برای ماشینکاران است.
3. دیوار نازک
حداقل ضخامت دیوار توصیه شده: 0.8 میلی متر (فلز)، 1.5 میلی متر (پلاستیک)؛ 0.5 میلی متر (فلز)، 1.0 میلی متر (پلاستیک) قابل قبول است
کاهش ضخامت دیواره، سفتی مواد را کاهش می دهد، که منجر به افزایش ارتعاشات در حین ماشینکاری و کاهش دقت قابل دستیابی می شود. پلاستیک ها در اثر تنش های پسماند تمایل به تاب برداشتن دارند و در اثر افزایش دما نرم می شوند، بنابراین توصیه می شود از حداقل ضخامت دیواره بیشتر استفاده شود.
4. سوراخ
قطر اندازه مته استاندارد توصیه می شود. هر قطر بیشتر از 1 میلی متر امکان پذیر است. سوراخ سازی با مته یا انتهایی انجام می شودcnc آسیاب شده. اندازه مته در واحدهای متریک و امپراتوری استاندارد شده است. گیره ها و ابزارهای خسته کننده برای تکمیل سوراخ هایی که نیاز به تلرانس تنگ دارند استفاده می شود. برای قطرهای کمتر از ⌀20 میلی متر، توصیه می شود از قطرهای استاندارد استفاده کنید.
حداکثر عمق توصیه شده 4 x قطر اسمی. معمولی 10 x قطر اسمی؛ امکان پذیر 40 x قطر اسمی
سوراخ های با قطر غیر استاندارد باید با استفاده از آسیاب انتهایی ماشین کاری شوند. در این سناریو، حد حداکثر عمق حفره قابل اعمال است و توصیه می شود از مقدار حداکثر عمق استفاده شود. در صورت نیاز به ماشین کاری سوراخ هایی عمیق تر از مقدار معمولی، از مته مخصوص با حداقل قطر 3 میلی متر استفاده کنید. سوراخ‌های کوری که با مته ماشین کاری می‌شوند، دارای پایه مخروطی با زاویه 135 درجه هستند، در حالی که سوراخ‌هایی که با آسیاب انتهایی ماشینکاری می‌شوند، مسطح هستند. در ماشینکاری CNC، ترجیح خاصی بین سوراخ های عبوری و سوراخ های کور وجود ندارد.
5. نخ ها
حداقل اندازه نخ M2 است. توصیه می شود از نخ های M6 یا بزرگتر استفاده کنید. رشته های داخلی با استفاده از ضربه ها ایجاد می شوند، در حالی که رشته های خارجی با استفاده از قالب ها ایجاد می شوند. از Taps و Die می توان برای ایجاد رشته های M2 استفاده کرد. ابزارهای رزوه کاری CNC به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و توسط ماشینکاران ترجیح داده می شوند زیرا خطر شکستگی شیر را کاهش می دهند. برای ایجاد نخ های M6 می توان از ابزارهای رزوه کاری CNC استفاده کرد.
طول نخ حداقل 1.5 x قطر اسمی. 3 x قطر اسمی توصیه می شود
چند دندان ابتدایی بیشتر بار روی نخ را تحمل می کنند (تا 1.5 برابر قطر اسمی). بنابراین، نخ های بزرگتر از سه برابر قطر اسمی غیر ضروری هستند. برای نخ‌هایی که در سوراخ‌های کور ایجاد شده با یک شیر (یعنی همه رزوه‌های کوچک‌تر از M6)، طولی بدون نخ معادل 1.5 برابر قطر اسمی به پایین سوراخ اضافه کنید.
هنگامی که می توان از ابزارهای رزوه کاری CNC استفاده کرد (یعنی رزوه های بزرگتر از M6)، سوراخ را می توان در تمام طول آن رزوه داد.
6. ویژگی های کوچک
حداقل قطر سوراخ توصیه شده 2.5 میلی متر (0.1 اینچ) است. حداقل 0.05 میلی متر (0.005 اینچ) نیز قابل قبول است. اکثر ماشین‌فروشی‌ها می‌توانند حفره‌ها و سوراخ‌های کوچک را با دقت ماشینکاری کنند.
هر چیزی که کمتر از این حد باشد، ریزماشین کاری محسوب می شود.فرز دقیق CNCچنین ویژگی هایی (که تغییرات فیزیکی فرآیند برش در این محدوده است) نیاز به ابزارهای تخصصی (میکرو دریل) و دانش تخصصی دارد، بنابراین توصیه می شود از آنها در صورت لزوم اجتناب شود.
7. تحمل ها
استاندارد: ± 0.125 میلی متر (0.005 اینچ)
معمولی: 0.025 ± میلی متر (0.001 اینچ)
عملکرد: 0.0125 ± میلی متر (0.0005 اینچ)
تلورانس ها حدود قابل قبولی را برای ابعاد تعیین می کنند. تلورانس های قابل دستیابی به ابعاد و هندسه اصلی قطعه بستگی دارد. مقادیر ارائه شده دستورالعمل های عملی هستند. در صورت عدم وجود تلورانس های مشخص، اکثر ماشین آلات از تلورانس استاندارد ± 0.125 میلی متر (0.005 اینچ) استفاده می کنند.
8. متن و حروف
اندازه فونت توصیه شده 20 (یا بزرگتر) و حروف 5 میلی متر است
متن حکاکی شده به متن برجسته ارجحیت دارد زیرا مواد کمتری را حذف می کند. توصیه می شود از فونت sans-serif مانند Microsoft YaHei یا Verdana با اندازه فونت حداقل 20 استفاده کنید. بسیاری از دستگاه های CNC دارای روال های از پیش برنامه ریزی شده برای این فونت ها هستند.
راه اندازی ماشین و جهت گیری قطعات
نمودار شماتیک قطعه ای که نیاز به تنظیمات متعدد دارد در زیر نشان داده شده است:
دسترسی به ابزار یک محدودیت قابل توجه در طراحی ماشینکاری CNC است. برای رسیدن به تمام سطوح یک مدل، قطعه کار باید چندین بار بچرخد. به عنوان مثال، قطعه نشان داده شده در تصویر بالا باید سه بار چرخانده شود: دو بار برای ماشینکاری سوراخ ها در دو جهت اصلی و بار سوم برای دسترسی به پشت قطعه. هر بار که قطعه کار می چرخد، ماشین باید دوباره کالیبره شود و یک سیستم مختصات جدید باید تعریف شود.
به دو دلیل اصلی هنگام طراحی، تنظیمات ماشین را در نظر بگیرید:
1. تعداد کل تنظیمات دستگاه بر هزینه تأثیر می گذارد. چرخش و تنظیم مجدد قطعه نیازمند تلاش دستی است و زمان کل ماشینکاری را افزایش می دهد. اگر قطعه ای نیاز به چرخش 3-4 بار داشته باشد، معمولا قابل قبول است، اما هر چیزی فراتر از این حد بیش از حد است.
2. برای دستیابی به حداکثر دقت موقعیت نسبی، هر دو ویژگی باید در یک راه اندازی ماشین کاری شوند. این به این دلیل است که مرحله فراخوانی جدید یک خطای کوچک (اما غیر قابل اغماض) ایجاد می کند.
ماشینکاری CNC پنج محوره
هنگام استفاده از ماشینکاری 5 محوره CNC، نیاز به راه اندازی چندین دستگاه را می توان حذف کرد. ماشینکاری چند محوره CNC می تواند قطعاتی با هندسه های پیچیده تولید کند زیرا دو محور چرخش اضافی را ارائه می دهد.
ماشینکاری پنج محوره CNC به ابزار این امکان را می دهد که همیشه با سطح برش مماس باشد. این امر باعث می‌شود مسیرهای ابزار پیچیده‌تر و کارآمدتر دنبال شوند و در نتیجه قطعاتی با سطح بهتر و زمان‌های ماشینکاری کوتاه‌تر تولید شوند.
با این حال،ماشینکاری cnc 5 محورهنیز محدودیت های خود را دارد. هندسه ابزار اولیه و محدودیت های دسترسی به ابزار همچنان اعمال می شود، به عنوان مثال، قطعات با هندسه داخلی را نمی توان ماشین کاری کرد. علاوه بر این، هزینه استفاده از چنین سیستم هایی بالاتر است.
طراحی آندرکات
آندرکات ها ویژگی هایی هستند که نمی توان آنها را با ابزارهای برش استاندارد ماشین کاری کرد زیرا برخی از سطوح آنها مستقیماً از بالا قابل دسترسی نیستند. دو نوع اصلی از آندرکات وجود دارد: شیارهای T و دم کبوتر. آندرکات ها می توانند یک طرفه یا دو طرفه باشند و با ابزارهای تخصصی ماشین کاری می شوند.
ابزارهای برش اسلات T اساساً با یک درج برش افقی متصل به یک شفت عمودی ساخته می شوند. عرض آندرکات می تواند بین 3 تا 40 میلی متر متغیر باشد. توصیه می شود از ابعاد استاندارد (یعنی افزایش میلی متری کامل یا کسری استاندارد از اینچ) برای عرض استفاده کنید زیرا احتمال اینکه ابزار از قبل در دسترس باشد، بیشتر است.
برای ابزارهای دم کبوتر، زاویه بعد مشخصه مشخصه است. ابزارهای 45 درجه و 60 درجه دم کبوتر استاندارد در نظر گرفته می شوند.
هنگام طراحی قسمتی با زیربر روی دیوارهای داخلی، به یاد داشته باشید که فاصله کافی برای ابزار اضافه کنید. یک قانون کلی خوب این است که بین دیوار ماشین کاری شده و هر دیوار داخلی دیگر فضایی به اندازه حداقل چهار برابر عمق آندرکات اضافه کنید.
برای ابزارهای استاندارد، نسبت معمولی بین قطر برش و قطر شفت 2:1 است که عمق برش را محدود می کند. هنگامی که نیاز به یک آندرکات غیر استاندارد است، ماشین‌فروشی‌ها اغلب ابزارهای آندرکات سفارشی خود را می‌سازند. این زمان و هزینه را افزایش می دهد و باید تا حد امکان از آن اجتناب شود.
شیار T در دیوار داخلی (چپ)، برش زیر دم کبوتر (مرکز) و زیر برش یک طرفه (راست)
تهیه نقشه های فنی
لطفاً توجه داشته باشید که برخی از مشخصات طراحی را نمی توان در فایل های STEP یا IGES گنجاند. اگر مدل شما شامل یک یا چند مورد از موارد زیر باشد، نقشه های فنی دوبعدی مورد نیاز است:
سوراخ ها یا شفت های رزوه ای
ابعاد قابل تحمل
الزامات خاص پرداخت سطح
نکاتی برای اپراتورهای دستگاه CNC
قوانین سرانگشتی
1. قسمتی را که قرار است ماشین کاری شود با ابزار بزرگ ترین قطر طراحی کنید.
2. فیله های بزرگ (حداقل ⅓ x عمق حفره) را به تمام گوشه های عمودی داخلی اضافه کنید.
3. عمق یک حفره را به 4 برابر عرض آن محدود کنید.
4. ویژگی های اصلی طرح خود را در امتداد یکی از شش جهت اصلی تراز کنید. اگر این امکان پذیر نیست، انتخاب کنیدخدمات ماشینکاری cnc 5 محوره.
5. زمانی که طرح شما شامل رزوه ها، تلورانس ها، مشخصات پرداخت سطح یا سایر نظرات برای اپراتورهای ماشین باشد، نقشه های فنی را همراه با طرح خود ارسال کنید.
اگر می خواهید بیشتر بدانید یا سوالی داشته باشید، لطفا با ما تماس بگیرید info@anebon.com.
زمان ارسال: ژوئن-13-2024