Lai pilnībā izmantotu CNC apstrādes iespējas, dizaineriem ir jāprojektē atbilstoši īpašiem ražošanas noteikumiem. Tomēr tas var būt sarežģīti, jo īpaši nozares standarti nepastāv. Šajā rakstā mēs esam apkopojuši visaptverošu rokasgrāmatu par labākajām projektēšanas praksēm CNC apstrādei. Mēs esam koncentrējušies uz mūsdienu CNC sistēmu iespējamības aprakstu un neesam ņēmuši vērā saistītās izmaksas. Šajā rakstā skatiet ceļvedi par izmaksu ziņā efektīvu CNC detaļu projektēšanu.
CNC apstrāde
CNC apstrāde ir subtraktīva ražošanas metode. CNC izmanto dažādus griezējinstrumentus, kas griežas ar lielu ātrumu (tūkstošiem apgr./min), lai noņemtu materiālu no cieta bloka, lai izveidotu detaļu, pamatojoties uz CAD modeli. Izmantojot CNC, var apstrādāt gan metālus, gan plastmasu.
CNC apstrāde piedāvā augstu izmēru precizitāti un stingras pielaides, kas piemērotas gan liela apjoma ražošanai, gan vienreizējiem darbiem. Faktiski šobrīd tā ir visrentablākā metode metāla prototipu izgatavošanai, pat salīdzinot ar 3D drukāšanu.
CNC galvenie dizaina ierobežojumi
CNC piedāvā lielisku dizaina elastību, taču ir noteikti dizaina ierobežojumi. Šie ierobežojumi ir saistīti ar griešanas procesa pamata mehāniku, galvenokārt ar instrumenta ģeometriju un instrumentu piekļuvi.
1. Instrumenta forma
Visizplatītākie CNC instrumenti, piemēram, gala frēzes un urbji, ir cilindriski un tiem ir ierobežots griešanas garums. Kad materiāls tiek noņemts no sagataves, instrumenta forma tiek atkārtota apstrādātajā daļā.
Piemēram, tas nozīmē, ka CNC daļas iekšējiem stūriem vienmēr būs rādiuss neatkarīgi no izmantotā instrumenta izmēra.
2. Rīku izsaukšana
Noņemot materiālu, instruments tuvojas sagatavei tieši no augšas. To nevar izdarīt ar CNC apstrādi, izņemot apakšējos griezumus, par kuriem mēs runāsim vēlāk.
Laba dizaina prakse ir saskaņot visas modeļa funkcijas, piemēram, caurumus, dobumus un vertikālās sienas, ar vienu no sešiem galvenajiem virzieniem. Tas ir vairāk ieteikums nekā ierobežojums, jo īpaši tāpēc, ka 5 asu CNC sistēmas piedāvā uzlabotas darba noturēšanas iespējas.
Apstrādājot detaļas, kurām ir lielas malu attiecības, ir svarīgi izmantot instrumentus. Piemēram, lai sasniegtu dziļa dobuma dibenu, ir nepieciešams specializēts instruments ar garu kātu, kas var samazināt gala efektora stingrību, palielināt vibrāciju un samazināt sasniedzamo precizitāti.
CNC procesa projektēšanas noteikumi
Izstrādājot detaļas CNC apstrādei, viens no izaicinājumiem ir specifisku nozares standartu trūkums. Tas ir tāpēc, ka CNC iekārtu un instrumentu ražotāji nepārtraukti uzlabo savas tehniskās iespējas, tādējādi paplašinot sasniedzamo klāstu. Zemāk mēs esam nodrošinājuši tabulu, kurā apkopotas ieteicamās un iespējamās vērtības visbiežāk sastopamajām funkcijām, kas atrodamas CNC apstrādātajās daļās.
1. Kabatas un padziļinājumi
Atcerieties šādu tekstu: “Ieteicamais kabatas dziļums: 4 reizes kabatas platums. Gala frēzēm ir ierobežots griešanas garums, parasti 3–4 reizes lielāks par to diametru. Ja dziļuma un platuma attiecība ir maza, tādas problēmas kā instrumenta novirze, skaidu evakuācija un vibrācija kļūst pamanāmākas. Lai nodrošinātu labus rezultātus, ierobežojiet dobuma dziļumu līdz 4 reizēm par tā platumu.
Ja jums ir nepieciešams lielāks dziļums, iespējams, vēlēsities padomāt par detaļas ar mainīgu dobuma dziļumu projektēšanu (skatiet piemēru augstāk esošajā attēlā). Runājot par dziļo dobuma frēzēšanu, dobums tiek klasificēts kā dziļš, ja tā dziļums ir vairāk nekā sešas reizes lielāks par izmantojamā instrumenta diametru. Speciālie instrumenti nodrošina maksimālo dziļumu 30 cm ar 1 collas diametra gala frēzēm, kas atbilst instrumenta diametra un dobuma dziļuma attiecībai 30:1.
2. Iekšējā mala
Vertikālā stūra rādiuss: ieteicams ⅓ x dobuma dziļums (vai lielāks).
Ir svarīgi izmantot ieteiktās iekšējā stūra rādiusa vērtības, lai izvēlētos pareizā izmēra instrumentu un ievērotu ieteicamās dobuma dziļuma vadlīnijas. Nedaudz palielinot stūra rādiusu virs ieteicamās vērtības (piem., par 1 mm), instruments var griezt pa apļveida trajektoriju, nevis 90° leņķī, tādējādi iegūstot labāku virsmas apdari. Ja nepieciešams ass 90° iekšējais stūris, apsveriet iespēju pievienot T-veida apakšējo griezumu, nevis samazināt stūra rādiusu. Grīdas rādiusam ieteicamās vērtības ir 0,5 mm, 1 mm vai bez rādiusa; tomēr jebkurš rādiuss ir pieņemams. Gala frēzes apakšējā mala ir plakana vai nedaudz noapaļota. Citus grīdas rādiusus var apstrādāt, izmantojot lodveida galu instrumentus. Ieteicamo vērtību ievērošana ir laba prakse, jo tā ir mašīnistu vēlamā izvēle.
3. Plānā siena
Minimālā sienu biezuma ieteikumi: 0,8 mm (metāls), 1,5 mm (plastmasa); 0,5 mm (metāls), 1,0 mm (plastmasa) ir pieņemami
Sienas biezuma samazināšana samazina materiāla stingrību, kā rezultātā palielinās vibrācijas apstrādes laikā un samazinās sasniedzamā precizitāte. Plastmasai ir tendence deformēties atlikušo spriegumu dēļ un mīkstināt paaugstinātas temperatūras dēļ, tāpēc ieteicams izmantot lielāku minimālo sienu biezumu.
4. Caurums
Diametrs Ieteicami standarta urbju izmēri. Ir iespējams jebkurš diametrs, kas lielāks par 1 mm. Caurumu veidošanu veic ar urbi vai galucnc slīpēts. Urbju izmēri ir standartizēti metriskajās un angļu mērvienībās. Rupji un urbšanas instrumenti tiek izmantoti, lai pabeigtu urbumus, kuriem nepieciešamas stingras pielaides. Ja diametrs ir mazāks par ⌀20 mm, ieteicams izmantot standarta diametrus.
Ieteicamais maksimālais dziļums 4 x nominālais diametrs; tipisks 10 x nominālais diametrs; iespējams 40 x nominālais diametrs
Nestandarta diametra caurumi jāapstrādā, izmantojot gala frēzi. Šajā scenārijā ir piemērojama maksimālā dobuma dziļuma robeža, un ir ieteicams izmantot maksimālo dziļuma vērtību. Ja nepieciešams apstrādāt urbumus, kas ir dziļāki par parasto vērtību, izmantojiet īpašu urbi ar minimālo diametru 3 mm. Aklajiem caurumiem, kas apstrādāti ar urbi, ir konusveida pamatne ar 135° leņķi, savukārt urbumi, kas apstrādāti ar gala frēzi, ir plakani. CNC apstrādē nav īpašas izvēles starp caurumiem un aklo caurumiem.
5. Diegi
Minimālais vītnes izmērs ir M2. Ieteicams izmantot M6 vai lielākus vītnes. Iekšējās vītnes tiek veidotas, izmantojot tapus, savukārt ārējās vītnes tiek veidotas, izmantojot presformas. M2 vītņu izveidošanai var izmantot gan krānus, gan presformas. CNC vītņu griešanas instrumentus plaši izmanto un dod priekšroku mašīnistiem, jo tie samazina krāna lūzuma risku. M6 vītņu izveidošanai var izmantot CNC vītņu instrumentus.
Vītnes garums vismaz 1,5 x nominālais diametrs; Ieteicams 3 x nominālais diametrs
Sākotnējie daži zobi iztur lielāko daļu vītnes slodzes (līdz 1,5 reizēm par nominālo diametru). Tādējādi vītnes, kas pārsniedz nominālo diametru trīs reizes, nav vajadzīgas. Vītnēm aklos caurumos, kas izgatavoti ar krānu (ti, visi vītnes, kas mazākas par M6), atveres apakšai pievienojiet nevītņotu garumu, kas vienāds ar 1,5 reizi lielāku par nominālo diametru.
Ja var izmantot CNC vītņu griešanas instrumentus (ti, vītnes, kas lielākas par M6), caurumu var vītni visā tā garumā.
6. Mazie līdzekļi
Minimālais ieteicamais cauruma diametrs ir 2,5 mm (0,1 colla); ir pieļaujams arī vismaz 0,05 mm (0,005 collas). Lielākā daļa mašīnu darbnīcu var precīzi apstrādāt mazus dobumus un caurumus.
Viss, kas ir zemāks par šo robežu, tiek uzskatīts par mikroapstrādi.CNC precīza frēzēšanašādām funkcijām (ja griešanas procesa fiziskās izmaiņas ir šajā diapazonā) ir nepieciešami specializēti instrumenti (mikrourbji) un ekspertu zināšanas, tāpēc ieteicams no tām izvairīties, ja vien tas nav absolūti nepieciešams.
7. Pielaides
Standarts: ±0,125 mm (0,005 collas)
Tipiski: ±0,025 mm (0,001 colla)
Veiktspēja: ±0,0125 mm (0,0005 collas)
Pielaides nosaka pieļaujamās izmēru robežas. Sasniedzamās pielaides ir atkarīgas no detaļas pamata izmēriem un ģeometrijas. Norādītās vērtības ir praktiskas vadlīnijas. Ja nav norādītu pielaidi, lielākā daļa mašīnu darbnīcu izmantos standarta ±0,125 mm (0,005 collas) pielaidi.
8. Teksts un burti
Ieteicamais fonta lielums ir 20 (vai lielāks) un burti 5 mm
Iegravēts teksts ir vēlams, nevis reljefs, jo tas noņem mazāk materiāla. Ieteicams izmantot sans-serif fontu, piemēram, Microsoft YaHei vai Verdana, kura fonta lielums ir vismaz 20 punkti. Daudzām CNC iekārtām šiem fontiem ir iepriekš ieprogrammētas rutīnas.
Mašīnas iestatīšana un detaļu orientācija
Tālāk ir parādīta tās daļas shematiska diagramma, kurai nepieciešami vairāki iestatījumi:
Instrumentu pieejamība ir būtisks ierobežojums CNC apstrādes projektēšanā. Lai sasniegtu visas modeļa virsmas, sagatave ir jāpagriež vairākas reizes. Piemēram, iepriekš attēlā redzamā daļa ir jāpagriež trīs reizes: divas reizes, lai apstrādātu caurumus divos primārajos virzienos, un trešo reizi, lai piekļūtu daļas aizmugurē. Katru reizi, kad sagatave tiek pagriezta, iekārta ir jākalibrē atkārtoti un jādefinē jauna koordinātu sistēma.
Projektējot, apsveriet mašīnas iestatījumus divu galveno iemeslu dēļ:
1. Kopējais iekārtu iestatījumu skaits ietekmē izmaksas. Detaļas pagriešana un pārkārtošana prasa manuālu piepūli un palielina kopējo apstrādes laiku. Ja daļa ir jāpagriež 3-4 reizes, tas parasti ir pieņemams, taču viss, kas pārsniedz šo robežu, ir pārmērīgs.
2. Lai sasniegtu maksimālu relatīvās pozīcijas precizitāti, abas funkcijas ir jāapstrādā vienā un tajā pašā iestatījumā. Tas ir tāpēc, ka jaunais zvana solis rada nelielu (bet nenozīmīgu) kļūdu.
Piecu asu CNC apstrāde
Izmantojot 5 asu CNC apstrādi, var novērst vairāku iekārtu iestatīšanas nepieciešamību. Daudzasu CNC apstrāde var izgatavot detaļas ar sarežģītu ģeometriju, jo tā piedāvā divas papildu rotācijas asis.
Piecu asu CNC apstrāde ļauj instrumentam vienmēr būt tangenciālam pret griešanas virsmu. Tas ļauj sekot sarežģītākiem un efektīvākiem instrumentu ceļiem, kā rezultātā tiek iegūtas detaļas ar labāku virsmas apdari un īsāku apstrādes laiku.
tomēr5 asu cnc apstrādeir arī savi ierobežojumi. Joprojām ir spēkā instrumenta pamata ģeometrijas un instrumenta piekļuves ierobežojumi, piemēram, detaļas ar iekšējo ģeometriju nevar apstrādāt. Turklāt šādu sistēmu izmantošanas izmaksas ir augstākas.
Izcirtņu projektēšana
Zemie griezumi ir elementi, kurus nevar apstrādāt ar standarta griezējinstrumentiem, jo dažas to virsmas nav tieši pieejamas no augšas. Ir divi galvenie iegriezumu veidi: T veida spraugas un baložu astes. Zemie griezumi var būt vienpusēji vai abpusēji un tiek apstrādāti ar specializētiem instrumentiem.
T veida spraugas griezējinstrumenti pamatā ir izgatavoti ar horizontālu griešanas ieliktni, kas piestiprināts pie vertikālas vārpstas. Izgriezuma platums var svārstīties no 3 mm līdz 40 mm. Platumam ieteicams izmantot standarta izmērus (ti, veselu milimetru soli vai standarta collu daļas), jo, visticamāk, instrumenti jau būs pieejami.
Lobastes instrumentiem leņķis ir noteicošā elementa dimensija. 45° un 60° leņķa astes instrumenti tiek uzskatīti par standarta.
Projektējot daļu ar iegriezumiem uz iekšējām sienām, atcerieties, ka instrumentam ir jābūt pietiekami daudz attāluma. Labs īkšķis ir pievienot atstarpi starp apstrādāto sienu un citām iekšējām sienām, kas ir vismaz četras reizes lielāka par apakšējo griezumu.
Standarta instrumentiem tipiskā attiecība starp griešanas diametru un vārpstas diametru ir 2:1, ierobežojot griešanas dziļumu. Ja ir nepieciešama nestandarta griešana, mašīnu darbnīcas bieži izgatavo savus pielāgotus griešanas instrumentus. Tas palielina izpildes laiku un izmaksas, un, kad vien iespējams, no tā jāizvairās.
T veida sprauga uz iekšējās sienas (pa kreisi), iegriezums uz leju (centrā) un iegriezums vienā pusē (pa labi)
Tehnisko rasējumu sastādīšana
Lūdzu, ņemiet vērā, ka dažas dizaina specifikācijas nevar iekļaut STEP vai IGES failos. 2D tehniskie rasējumi ir nepieciešami, ja jūsu modelī ir viens vai vairāki no šiem elementiem:
Vītņoti caurumi vai vārpstas
Pieļaujamie izmēri
Īpašas virsmas apdares prasības
Piezīmes CNC iekārtu operatoriem
Īkšķa noteikumi
1. Izstrādājiet apstrādājamo daļu ar lielākā diametra instrumentu.
2. Pievienojiet lielas filejas (vismaz ⅓ x dobuma dziļums) visiem iekšējiem vertikālajiem stūriem.
3. Ierobežojiet dobuma dziļumu līdz 4 reizes lielākam par tā platumu.
4. Saskaņojiet sava dizaina galvenās iezīmes vienā no sešiem galvenajiem virzieniem. Ja tas nav iespējams, izvēlieties5 asu cnc apstrādes pakalpojumi.
5. Iesniedziet tehniskos rasējumus kopā ar savu dizainu, ja jūsu dizains ietver vītnes, pielaides, virsmas apdares specifikācijas vai citus komentārus mašīnu operatoriem.
Ja vēlaties uzzināt vairāk vai uzzināt, lūdzu, sazinieties ar mums info@anebon.com.
Publicēšanas laiks: 13. jūnijs 2024