A CNC-megmunkálás lehetőségeinek teljes kihasználásához a tervezőknek meghatározott gyártási szabályok szerint kell tervezniük. Ez azonban kihívást jelenthet, mivel nem léteznek speciális iparági szabványok. Ebben a cikkben egy átfogó útmutatót állítottunk össze a CNC megmunkálás legjobb tervezési gyakorlatairól. A modern CNC-rendszerek megvalósíthatóságának leírására összpontosítottunk, és figyelmen kívül hagytuk a kapcsolódó költségeket. A CNC alkatrészeinek költséghatékony tervezésére vonatkozó útmutatóért tekintse meg ezt a cikket.
CNC megmunkálás
A CNC megmunkálás kivonó gyártási technika. A CNC-ben különböző, nagy sebességgel forgó forgácsolószerszámokat (több ezer fordulat/perc) használnak az anyag eltávolítására egy tömör blokkból, hogy CAD-modell alapján készítsenek alkatrészt. Fémek és műanyagok egyaránt megmunkálhatók CNC-vel.
A CNC megmunkálás nagy méretpontosságot és szűk tűréseket kínál nagy volumenű gyártáshoz és egyszeri munkákhoz egyaránt. Valójában jelenleg ez a legköltséghatékonyabb módszer fém prototípusok előállítására, még a 3D nyomtatáshoz képest is.
A CNC fő tervezési korlátai
A CNC nagy tervezési rugalmasságot kínál, de vannak bizonyos tervezési korlátok. Ezek a korlátozások a forgácsolási folyamat alapvető mechanikájához kapcsolódnak, főleg a szerszám geometriájához és a szerszámhoz való hozzáféréshez.
1. Szerszám alakja
A legelterjedtebb CNC-szerszámok, mint például a szármarók és fúrók, hengeresek és korlátozott vágáshosszúak. Amikor az anyagot eltávolítják a munkadarabból, a szerszám formája megismétlődik a megmunkált alkatrészen.
Ez például azt jelenti, hogy a CNC alkatrész belső sarkainak mindig van egy sugara, függetlenül a használt szerszám méretétől.
2. Szerszámhívás
Anyageltávolításkor a szerszám közvetlenül felülről közelíti meg a munkadarabot. CNC megmunkálással ezt nem lehet megtenni, kivéve az alámetszéseket, amelyekről később lesz szó.
Jó tervezési gyakorlat, ha a modell összes jellemzőjét, például lyukakat, üregeket és függőleges falakat a hat fő irány valamelyikéhez igazítjuk. Ez inkább javaslat, mint korlátozás, különösen mivel az 5 tengelyes CNC rendszerek fejlett munkatartási képességeket kínálnak.
A szerszámozás aggodalomra ad okot, ha nagy képarányú jellemzőkkel rendelkező alkatrészeket megmunkál. Például egy mély üreg aljának eléréséhez speciális, hosszú tengelyű szerszámra van szükség, amely csökkentheti a végkiegyenlítő merevségét, növelheti a vibrációt és csökkentheti az elérhető pontosságot.
CNC folyamattervezési szabályok
A CNC megmunkáláshoz szükséges alkatrészek tervezése során az egyik kihívás a konkrét iparági szabványok hiánya. Ennek az az oka, hogy a CNC-gép- és szerszámgyártók folyamatosan fejlesztik műszaki képességeiket, így szélesítik az elérhető lehetőségeket. Az alábbiakban egy táblázatot adtunk meg, amely összefoglalja a CNC megmunkált alkatrészek leggyakoribb jellemzőinek ajánlott és megvalósítható értékeit.
1. Zsebek és mélyedések
Ne feledje a következő szöveget: „Ajánlott zsebmélység: 4-szeres zsebszélesség. A szármaró vágási hossza korlátozott, általában átmérőjük 3-4-szerese. Ha a mélység-szélesség arány kicsi, az olyan problémák, mint a szerszám elhajlása, a forgácselszívás és a vibráció, szembetűnőbbé válnak. A jó eredmények érdekében korlátozza az üreg mélységét a szélessége négyszeresére."
Ha nagyobb mélységre van szüksége, érdemes elgondolkodni egy változó üregmélységű alkatrész tervezésén (példaként lásd a fenti képet). Ha mélyüreges marásról van szó, akkor az üreg akkor minősül mélynek, ha mélysége több mint hatszorosa a használt szerszám átmérőjének. A speciális szerszámok 30 cm-es maximális mélységet tesznek lehetővé egy 1 hüvelyk átmérőjű szármaróval, ami 30:1-es szerszámátmérő/üregmélység aránynak felel meg.
2. Belső él
Függőleges saroksugár: ⅓ x üregmélység (vagy nagyobb) ajánlott
Fontos, hogy a javasolt belső saroksugár értékeket használja a megfelelő méretű szerszám kiválasztásához, és tartsa be az ajánlott üregmélységi irányelveket. A saroksugár enyhe növelése az ajánlott érték fölé (pl. 1 mm-rel) lehetővé teszi, hogy a szerszám körpályán vágjon, nem pedig 90°-os szögben, ami jobb felületminőséget eredményez. Ha éles 90°-os belső sarok szükséges, fontolja meg egy T-alakú alávágás hozzáadását a sarok sugarának csökkentése helyett. A padlósugár esetében az ajánlott értékek 0,5 mm, 1 mm vagy sugár nélkül; azonban bármilyen sugár elfogadható. A szármaró alsó éle lapos vagy enyhén lekerekített. Más padlósugár is megmunkálható gömbvégű szerszámokkal. Az ajánlott értékek betartása jó gyakorlat, mivel a gépészek számára ez a preferált választás.
3. Vékony fal
Ajánlott minimális falvastagság: 0,8 mm (fém), 1,5 mm (műanyag); 0,5 mm (fém), 1,0 mm (műanyag) elfogadható
A falvastagság csökkentése csökkenti az anyag merevségét, ami a megmunkálás során megnövekedett vibrációhoz és az elérhető pontosság csökkenéséhez vezet. A műanyagok hajlamosak a visszamaradó feszültségek hatására meghajlani és a megnövekedett hőmérséklet hatására meglágyulni, ezért nagyobb minimális falvastagság alkalmazása javasolt.
4. Lyuk
Átmérő Standard fúróméretek ajánlottak. Bármilyen 1 mm-nél nagyobb átmérő lehetséges. A furatkészítés fúróval vagy véggel történikcnc őrölt. A fúróméretek metrikus és angolszász mértékegységben vannak szabványosítva. A szűk tűrést igénylő furatok befejezésére dörzsárokat és fúrószerszámokat használnak. ⌀20 mm-nél kisebb átmérők esetén tanácsos szabványos átmérőket használni.
Maximális ajánlott mélység 4 x névleges átmérő; tipikus 10 x névleges átmérő; megvalósítható 40 x névleges átmérő
A nem szabványos átmérőjű furatokat szármaró segítségével kell megmunkálni. Ebben a forgatókönyvben a maximális üregmélység határérték érvényes, és javasolt a maximális mélységérték használata. Ha a tipikus értéknél mélyebb furatokat kell megmunkálnia, használjon speciális, legalább 3 mm átmérőjű fúrót. A fúróval megmunkált zsákfuratok 135°-os szögű kúpos alappal rendelkeznek, míg a szármaróval megmunkált furatok laposak. A CNC megmunkálásban nincs különösebb preferencia az átmenő furatok és a zsákfuratok között.
5. Szálak
A minimális menetméret M2. M6-os vagy nagyobb menetek használata javasolt. A belső meneteket menetfúrókkal, míg a külső meneteket matricákkal hozzák létre. A menetfúrók és a matricák egyaránt használhatók M2 menetek létrehozására. A CNC menetvágó szerszámokat széles körben használják és kedvelik a gépészek, mert csökkentik a menetfúró törés kockázatát. CNC menetvágó eszközökkel M6-os meneteket lehet létrehozni.
Menethossz minimum 1,5 x névleges átmérő; 3 x névleges átmérő ajánlott
A kezdeti néhány fog viseli a menet legnagyobb terhelését (a névleges átmérő 1,5-szeresét). Így a névleges átmérő háromszorosánál nagyobb menetekre nincs szükség. A menetfúróval készített zsákfuratokban (azaz minden M6-nál kisebb menetnél) a névleges átmérő 1,5-szeresével megegyező menet nélküli hosszt adjon a furat aljához.
Ha CNC menetvágó szerszámokat lehet használni (azaz M6-nál nagyobb meneteket), a furat teljes hosszában befűzhető.
6. Kis jellemzők
A minimális ajánlott furatátmérő 2,5 mm (0,1 hüvelyk); minimum 0,05 mm (0,005 hüvelyk) is elfogadható. A legtöbb gépműhely pontosan meg tudja dolgozni a kis üregeket és lyukakat.
A határérték alatti dolgok mikromegmunkálásnak minősülnek.CNC precíziós marásaz ilyen jellemzők (ahol a forgácsolási folyamat fizikai ingadozása ezen a tartományon belül van) speciális szerszámokat (mikrofúrókat) és szaktudást igényel, ezért ajánlatos ezeket elkerülni, hacsak nem feltétlenül szükséges.
7. Tűrések
Normál: ±0,125 mm (0,005 hüvelyk)
Tipikus: ±0,025 mm (0,001 hüvelyk)
Teljesítmény: ±0,0125 mm (0,0005 hüvelyk)
A tűréshatárok meghatározzák a méretek elfogadható határait. Az elérhető tűréshatárok az alkatrész alapméreteitől és geometriájától függenek. A megadott értékek gyakorlati útmutatók. Meghatározott tűréshatárok hiányában a legtöbb gépműhely szabványos ±0,125 mm (0,005 hüvelyk) tűrést alkalmaz.
8. Szöveg és betűk
Az ajánlott betűméret 20 (vagy nagyobb) és 5 mm-es betűk
A gravírozott szöveg előnyösebb, mint a dombornyomott szöveg, mert kevesebb anyagot távolít el. Javasoljuk, hogy olyan sans-serif betűtípust használjon, mint például a Microsoft YaHei vagy a Verdana, legalább 20 pontos betűmérettel. Sok CNC gép rendelkezik előre programozott rutinnal ezekhez a betűkészletekhez.
Gépbeállítás és alkatrésztájolás
Az alábbiakban egy több beállítást igénylő alkatrész sematikus diagramja látható:
A szerszámokhoz való hozzáférés jelentős korlátot jelent a CNC megmunkálás tervezésében. A modell minden felületének eléréséhez a munkadarabot többször meg kell forgatni. Például a fenti képen látható alkatrészt háromszor kell elforgatni: kétszer a furatok megmunkálásához a két elsődleges irányban, és harmadszor, hogy hozzáférjen az alkatrész hátuljához. A munkadarab minden egyes elforgatásakor újra kell kalibrálni a gépet, és új koordinátarendszert kell meghatározni.
A tervezés során két fő okból vegye figyelembe a gépbeállításokat:
1. A gépbeállítások teljes száma befolyásolja a költségeket. Az alkatrész elforgatása és átállítása kézi erőfeszítést igényel, és megnöveli a teljes megmunkálási időt. Ha egy alkatrészt 3-4-szer kell elforgatni, az általában elfogadható, de minden, ami ezen a határon túl van, túlzás.
2. A maximális relatív pozíciópontosság elérése érdekében mindkét jellemzőt ugyanabban az összeállításban kell megmunkálni. Ennek az az oka, hogy az új hívási lépés egy kis (de nem elhanyagolható) hibát vezet be.
Öttengelyes CNC megmunkálás
Az 5 tengelyes CNC megmunkálás használata esetén kiküszöbölhető a több gépbeállítás szükségessége. A többtengelyes CNC megmunkálás bonyolult geometriájú alkatrészeket tud gyártani, mivel két további forgástengelyt kínál.
Az öttengelyes CNC megmunkálás lehetővé teszi, hogy a szerszám mindig érintőleges legyen a vágási felülettel. Ez lehetővé teszi a bonyolultabb és hatékonyabb szerszámpályák követését, ami jobb felületi minőséget és rövidebb megmunkálási időt eredményez.
Viszont,5 tengelyes cnc megmunkálásis megvannak a maga korlátai. Továbbra is érvényesek az alapvető szerszámgeometria és a szerszám hozzáférési korlátozásai, például a belső geometriájú alkatrészeket nem lehet megmunkálni. Ezenkívül az ilyen rendszerek használatának költsége magasabb.
Undercuts tervezése
Az alámetszések olyan jellemzők, amelyeket nem lehet szabványos vágószerszámokkal megmunkálni, mivel egyes felületeik felülről nem érhetők el közvetlenül. Az alámetszéseknek két fő típusa van: T-hornyok és fecskefarok. Az alámetszések lehetnek egy- vagy kétoldalasak, és speciális szerszámokkal vannak megmunkálva.
A T-hornyos vágószerszámok alapvetően egy függőleges tengelyre erősített vízszintes vágóbetéttel készülnek. Az alámetszés szélessége 3 mm és 40 mm között változhat. Javasoljuk, hogy szabványos méreteket használjon (azaz egész milliméteres lépésekben vagy a hüvelyk szabványos töredékeiben), mert a szerszámok valószínűleg már rendelkezésre állnak.
A fecskefarkú szerszámok esetében a szög a meghatározó jellemződimenzió. A 45°-os és 60°-os fecskefarkú szerszámok standardnak számítanak.
Ha a belső falakon alámetszéssel rendelkező alkatrészt tervez, ne felejtsen el elegendő helyet hagyni a szerszám számára. Jó hüvelykujjszabály, hogy a megmunkált fal és bármely más belső fal közé legalább az alámetszés mélységének négyszeresével egyenlő helyet kell hagyni.
A szabványos szerszámok esetében a vágási átmérő és a tengely átmérője közötti tipikus arány 2:1, ami korlátozza a vágási mélységet. Ha nem szabványos alámetszésre van szükség, a gépműhelyek gyakran saját maguk készítik egyedi alámetszőszerszámaikat. Ez növeli az átfutási időt és a költségeket, és ezt lehetőség szerint kerülni kell.
T-horony a belső falon (balra), fecskefarkú alámetszés (középen) és egyoldali alámetszés (jobbra)
Műszaki rajzok készítése
Kérjük, vegye figyelembe, hogy bizonyos tervezési specifikációk nem szerepelhetnek a STEP vagy IGES fájlokban. 2D műszaki rajzokra van szükség, ha az Ön modellje az alábbiak közül egyet vagy többet tartalmaz:
Menetes furatok vagy tengelyek
Tűrhető méretek
Különleges felületkezelési követelmények
Megjegyzések CNC gépkezelők számára
Ökölszabályok
1. Tervezze meg a megmunkálandó alkatrészt a legnagyobb átmérőjű szerszámmal!
2. Adjon hozzá nagy filéket (legalább ⅓ x üregmélység) az összes belső függőleges sarokhoz.
3. Korlátozza az üreg mélységét a szélessége négyszeresére.
4. Igazítsa a tervezés főbb jellemzőit a hat fő irány egyikéhez. Ha ez nem lehetséges, válasszon5 tengelyes cnc megmunkálási szolgáltatások.
5. A tervvel együtt nyújtson be műszaki rajzokat, ha a terv meneteket, tűréseket, felületkezelési előírásokat vagy egyéb megjegyzéseket tartalmaz a gépkezelők számára.
Ha többet szeretne tudni, vagy érdeklődni szeretne, forduljon bizalommal info@anebon.com.
Feladás időpontja: 2024. június 13