Norėdami visiškai išnaudoti CNC apdirbimo galimybes, dizaineriai turi projektuoti pagal konkrečias gamybos taisykles. Tačiau tai gali būti sudėtinga, nes nėra specifinių pramonės standartų. Šiame straipsnyje mes parengėme išsamų geriausios CNC apdirbimo projektavimo praktikos vadovą. Mes sutelkėme dėmesį į šiuolaikinių CNC sistemų galimybių apibūdinimą ir neatsižvelgėme į susijusias išlaidas. Šiame straipsnyje rasite vadovą, kaip ekonomiškai efektyviai projektuoti CNC dalis.
CNC apdirbimas
CNC apdirbimas yra atimamasis gamybos metodas. CNC naudojami skirtingi pjovimo įrankiai, kurie sukasi dideliu greičiu (tūkstančiai aps./min.), norint pašalinti medžiagą iš vientiso bloko, kad būtų sukurta dalis pagal CAD modelį. Tiek metalus, tiek plastikus galima apdirbti naudojant CNC.
CNC apdirbimas užtikrina didelį matmenų tikslumą ir griežtas leistinas nuokrypas, tinkamas tiek didelės apimties gamybai, tiek vienkartiniams darbams. Tiesą sakant, šiuo metu tai yra ekonomiškiausias būdas gaminti metalinius prototipus, net lyginant su 3D spausdinimu.
Pagrindiniai CNC dizaino apribojimai
CNC siūlo didelį dizaino lankstumą, tačiau yra tam tikrų projektavimo apribojimų. Šie apribojimai yra susiję su pagrindine pjovimo proceso mechanika, daugiausia su įrankio geometrija ir įrankių prieiga.
1. Įrankio forma
Dažniausiai naudojami CNC įrankiai, tokie kaip galiniai frezos ir grąžtai, yra cilindriniai ir jų pjovimo ilgis yra ribotas. Kai medžiaga pašalinama iš ruošinio, įrankio forma pakartojama apdirbtoje dalyje.
Pavyzdžiui, tai reiškia, kad vidiniai CNC dalies kampai visada turės spindulį, nepriklausomai nuo naudojamo įrankio dydžio.
2. Įrankio iškvietimas
Pašalinus medžiagą, įrankis priartėja prie ruošinio tiesiai iš viršaus. To negalima padaryti naudojant CNC apdirbimą, išskyrus apatinius įpjovimus, kuriuos aptarsime vėliau.
Gera projektavimo praktika yra suderinti visas modelio savybes, pvz., skyles, ertmes ir vertikalias sienas, su viena iš šešių pagrindinių krypčių. Tai daugiau pasiūlymas nei apribojimas, ypač todėl, kad 5 ašių CNC sistemos siūlo pažangias darbo laikymo galimybes.
Įrankiai kelia susirūpinimą apdirbant detales, turinčias didelį formato santykį. Pavyzdžiui, norint pasiekti gilios ertmės dugną, reikalingas specializuotas įrankis su ilgu kotu, kuris gali sumažinti galinio efektoriaus standumą, padidinti vibraciją ir sumažinti pasiekiamą tikslumą.
CNC procesų projektavimo taisyklės
Kuriant dalis CNC apdirbimui, vienas iš iššūkių yra specifinių pramonės standartų nebuvimas. Taip yra todėl, kad CNC staklių ir įrankių gamintojai nuolat tobulina savo technines galimybes ir taip plečia galimybių spektrą. Žemiau pateikėme lentelę, kurioje apibendrinamos rekomenduojamos ir įmanomos dažniausiai pasitaikančių CNC apdirbtų dalių savybių vertės.
1. Kišenės ir įdubos
Prisiminkite šį tekstą: „Rekomenduojamas kišenės gylis: 4 kartus didesnis kišenės plotis. Galinių frezų pjovimo ilgis yra ribotas, paprastai 3–4 kartus didesnis už jų skersmenį. Kai gylio ir pločio santykis mažas, tokios problemos kaip įrankio deformacija, drožlių pašalinimas ir vibracija tampa ryškesni. Norėdami užtikrinti gerus rezultatus, apribokite ertmės gylį iki 4 kartų didesnio už jos plotį.
Jei jums reikia daugiau gylio, galbūt norėsite suprojektuoti dalį su kintamu ertmės gyliu (pavyzdį žr. aukščiau esančiame paveikslėlyje). Kalbant apie giluminį ertmės frezavimą, ertmė klasifikuojama kaip gili, jei jos gylis yra daugiau nei šešis kartus didesnis už naudojamo įrankio skersmenį. Specialūs įrankiai leidžia pasiekti maksimalų 30 cm gylį naudojant 1 colio skersmens galinį frezą, kuris atitinka įrankio skersmens ir ertmės gylio santykį 30:1.
2. Vidinis kraštas
Vertikalus kampo spindulys: rekomenduojamas ⅓ x ertmės gylis (arba didesnis).
Norint pasirinkti tinkamo dydžio įrankį, svarbu naudoti siūlomas vidinio kampo spindulio reikšmes ir laikytis rekomenduojamų ertmės gylio nurodymų. Šiek tiek padidinus kampo spindulį virš rekomenduojamos vertės (pvz., 1 mm), įrankis gali pjauti apskritimu, o ne 90° kampu, todėl paviršiaus apdaila bus geresnė. Jei reikia aštraus 90° vidinio kampo, apsvarstykite galimybę pridėti T formos įpjovą, o ne sumažinti kampo spindulį. Grindų spinduliui rekomenduojamos vertės yra 0,5 mm, 1 mm arba jokio spindulio; tačiau bet koks spindulys yra priimtinas. Apatinis galinės frezos kraštas yra plokščias arba šiek tiek suapvalintas. Kitus grindų spindulius galima apdirbti naudojant rutulinius įrankius. Rekomenduojamų verčių laikymasis yra gera praktika, nes tai yra tinkamiausias pasirinkimas mašinistams.
3. Plona sienelė
Minimalaus sienelės storio rekomendacijos: 0,8 mm (metalinis), 1,5 mm (plastikas); 0,5 mm (metalinis), 1,0 mm (plastikas) yra priimtinas
Sumažinus sienelės storį, sumažėja medžiagos standumas, todėl apdirbant padidėja vibracija ir sumažėja pasiekiamas tikslumas. Plastikai turi tendenciją deformuotis dėl liekamųjų įtempių ir minkštėti dėl padidėjusios temperatūros, todėl rekomenduojama naudoti didesnį minimalų sienelės storį.
4. Skylė
Skersmuo Rekomenduojami standartiniai gręžimo dydžiai. Galimas bet koks skersmuo, didesnis nei 1 mm. Skylių padarymas atliekamas grąžtu arba galucnc frezuotas. Gręžimo dydžiai yra standartizuoti metriniais ir imperiniais vienetais. Gręžtuvai ir gręžimo įrankiai naudojami skylėms, kurioms reikia griežtų leistinų nuokrypių, apdailai. Jei skersmuo mažesnis nei ⌀20 mm, patartina naudoti standartinį skersmenį.
Didžiausias rekomenduojamas gylis 4 x vardinis skersmuo; tipinis 10 x vardinis skersmuo; galimas 40 x vardinis skersmuo
Nestandartinio skersmens skyles reikia apdirbti galiniu frezu. Šiame scenarijuje taikoma didžiausia ertmės gylio riba ir rekomenduojama naudoti didžiausią gylio vertę. Jei reikia apdirbti skyles, kurios yra gilesnės nei įprasta, naudokite specialų gręžtuvą, kurio skersmuo ne mažesnis kaip 3 mm. Gręžtuvu apdirbtos akliosios skylės turi kūginį pagrindą su 135° kampu, o galiniu frezu apdirbtos skylės yra plokščios. CNC apdirbimo metu nėra jokios konkrečios pirmenybės tarp kiaurymių ir aklinų angų.
5. Siūlai
Mažiausias sriegio dydis yra M2. Rekomenduojama naudoti M6 ar didesnius sriegius. Vidiniai sriegiai sukuriami naudojant čiaupus, o išoriniai sriegiai sukuriami naudojant štampus. Tiek srieginiai, tiek štampai gali būti naudojami M2 sriegiams sukurti. CNC sriegimo įrankiai yra plačiai naudojami ir pirmenybę teikia staklininkams, nes jie sumažina čiaupo lūžimo riziką. CNC sriegimo įrankiai gali būti naudojami M6 sriegiams sukurti.
Sriegio ilgis mažiausiai 1,5 x vardinis skersmuo; Rekomenduojamas 3 x vardinis skersmuo
Pirmieji keli dantys atlaiko didžiąją sriegio apkrovą (iki 1,5 karto didesnio už vardinį skersmenį). Taigi sriegiai, didesni nei tris kartus didesnis už vardinį skersmenį, yra nereikalingi. Sriegiams aklinose kiaurymėse, padarytose čiaupu (ty visi sriegiai, mažesni nei M6), į skylės apačią įtraukite neįsriegtą ilgį, lygų 1,5 karto už vardinį skersmenį.
Kai galima naudoti CNC sriegimo įrankius (ty didesnius nei M6 sriegius), skylę galima įsriegti per visą jos ilgį.
6. Mažos savybės
Mažiausias rekomenduojamas angos skersmuo yra 2,5 mm (0,1 colio); taip pat priimtinas mažiausiai 0,05 mm (0,005 colio). Dauguma mašinų dirbtuvių gali tiksliai apdirbti mažas ertmes ir skylutes.
Viskas, kas yra žemiau šios ribos, laikoma mikroapdirbimu.Tikslus CNC frezavimastokioms savybėms (kai fizinis pjovimo proceso pokytis yra šiame diapazone) reikalingi specializuoti įrankiai (mikrogrąžtai) ir ekspertų žinios, todėl rekomenduojama jų vengti, nebent tai yra absoliučiai būtina.
7. Tolerancijos
Standartas: ±0,125 mm (0,005 colio)
Įprasta: ±0,025 mm (0,001 colio)
Našumas: ±0,0125 mm (0,0005 colio)
Leistini nuokrypiai nustato priimtinas matmenų ribas. Pasiekiamos leistinos nuokrypos priklauso nuo pagrindinių detalės matmenų ir geometrijos. Pateiktos vertės yra praktinės gairės. Jei nenurodytų leistinų nuokrypių, dauguma mašinų dirbtuvių naudos standartinį ±0,125 mm (0,005 colio) paklaidą.
8. Tekstas ir raidės
Rekomenduojamas šrifto dydis yra 20 (arba didesnis) ir 5 mm raidės
Graviruotas tekstas yra geresnis nei reljefinis tekstas, nes pašalinama mažiau medžiagos. Rekomenduojama naudoti sans-serif šriftą, pvz., Microsoft YaHei arba Verdana, kurio šrifto dydis yra ne mažesnis kaip 20 taškų. Daugelis CNC mašinų turi iš anksto užprogramuotas šių šriftų procedūras.
Mašinos sąranka ir dalių orientacija
Žemiau parodyta dalies, kuriai reikia kelių sąrankų, schema:
Prieiga prie įrankių yra reikšmingas CNC apdirbimo dizaino apribojimas. Norint pasiekti visus modelio paviršius, ruošinį reikia pasukti kelis kartus. Pavyzdžiui, dalį, parodytą aukščiau esančiame paveikslėlyje, reikia pasukti tris kartus: du kartus, kad padarytumėte skyles dviem pagrindinėmis kryptimis, ir trečią kartą, kad pasiektumėte dalies galinę dalį. Kiekvieną kartą, kai sukasi ruošinys, mašina turi būti iš naujo kalibruojama ir turi būti apibrėžta nauja koordinačių sistema.
Projektuodami apsvarstykite mašinos nustatymus dėl dviejų pagrindinių priežasčių:
1. Bendras mašinos sąrankų skaičius turi įtakos sąnaudoms. Dalies pasukimas ir išlygiavimas reikalauja rankų pastangų ir padidina bendrą apdirbimo laiką. Jei dalį reikia pasukti 3–4 kartus, tai paprastai yra priimtina, tačiau viskas, kas viršija šią ribą, yra perteklinė.
2. Norint pasiekti maksimalų santykinio padėties tikslumą, abi funkcijos turi būti apdirbtos toje pačioje sąrankoje. Taip yra todėl, kad naujame skambučio etape atsiranda nedidelė (bet nereikšminga) klaida.
Penkių ašių CNC apdirbimas
Naudojant 5 ašių CNC apdirbimą, gali būti pašalintas kelių mašinų sąrankų poreikis. Daugiaašis CNC apdirbimas gali gaminti sudėtingos geometrijos dalis, nes siūlo dvi papildomas sukimosi ašis.
Penkių ašių CNC apdirbimas leidžia įrankiui visada liesti pjovimo paviršių. Tai leidžia sekti sudėtingesnius ir efektyvesnius įrankio kelius, todėl dalys turi geresnę paviršiaus apdailą ir trumpesnį apdirbimo laiką.
Tačiau5 ašių cnc apdirbimastaip pat turi savo apribojimus. Vis dar galioja pagrindinės įrankio geometrijos ir įrankių prieigos apribojimai, pavyzdžiui, dalių su vidine geometrija negalima apdirbti. Be to, tokių sistemų naudojimo kaina yra didesnė.
Apačios projektavimas
Įpjovos yra savybės, kurių negalima apdirbti standartiniais pjovimo įrankiais, nes kai kurie jų paviršiai nėra tiesiogiai pasiekiami iš viršaus. Yra du pagrindiniai įpjovimų tipai: T formos išpjovos ir uodegos. Įpjovos gali būti vienpusės arba dvipusės ir apdirbamos specialiais įrankiais.
T formos pjovimo įrankiai iš esmės gaminami su horizontaliu pjovimo įdėklu, pritvirtintu prie vertikalaus veleno. Įpjovos plotis gali svyruoti nuo 3 mm iki 40 mm. Rekomenduojama naudoti standartinius pločio matmenis (ty viso milimetro žingsnius arba standartines colių dalis), nes labiau tikėtina, kad įrankiai jau yra prieinami.
Dygliuotos uodegos įrankių atveju kampas yra apibrėžiantis elemento matmuo. 45° ir 60° uodegos įrankiai laikomi standartiniais.
Projektuodami dalį su įpjovomis vidinėse sienose, nepamirškite palikti pakankamai vietos įrankiui. Gera nykščio taisyklė – tarp apdirbtos sienos ir bet kokių kitų vidinių sienų reikia pridėti tarpą, kuris būtų bent keturis kartus didesnis už įpjovos gylį.
Standartiniams įrankiams įprastas pjovimo skersmens ir veleno skersmens santykis yra 2:1, ribojant pjovimo gylį. Kai reikalingas nestandartinis įpjovimas, mašinų dirbtuvės dažnai pasigamina savo individualius pjovimo įrankius. Tai padidina pristatymo laiką ir išlaidas, todėl, kai tik įmanoma, to reikėtų vengti.
T formos išpjova vidinėje sienoje (kairėje), uodegos įpjova (centre) ir išpjova vienoje pusėje (dešinėje)
Techninių brėžinių rengimas
Atminkite, kad kai kurios dizaino specifikacijos negali būti įtrauktos į STEP arba IGES failus. 2D techniniai brėžiniai reikalingi, jei jūsų modelyje yra vienas ar keli iš šių elementų:
Srieginės skylės arba velenai
Toleruojami matmenys
Specifiniai paviršiaus apdailos reikalavimai
Pastabos CNC staklių operatoriams
Nykščio taisyklės
1. Suprojektuokite detalę, kuri bus apdirbama didžiausio skersmens įrankiu.
2. Į visus vidinius vertikalius kampus sudėkite dideles filėles (mažiausiai ⅓ x ertmės gylio).
3. Apribokite ertmės gylį iki 4 kartų didesnio už jos plotį.
4. Sulygiuokite pagrindinius savo dizaino bruožus pagal vieną iš šešių pagrindinių krypčių. Jei tai neįmanoma, pasirinkite5 ašių cnc apdirbimo paslaugos.
5. Pateikite techninius brėžinius kartu su savo projektu, kai jūsų projekte yra sriegių, leistinų nuokrypių, paviršiaus apdailos specifikacijų ar kitų pastabų mašinų operatoriams.
Jei norite sužinoti daugiau ar paklausti, nedvejodami susisiekite info@anebon.com.
Paskelbimo laikas: 2024-06-13