Untuk menggunakan sepenuhnya keupayaan pemesinan CNC, pereka bentuk mesti mereka bentuk mengikut peraturan pembuatan tertentu. Walau bagaimanapun, ini boleh mencabar kerana piawaian industri tertentu tidak wujud. Dalam artikel ini, kami telah menyusun panduan komprehensif untuk amalan reka bentuk terbaik untuk pemesinan CNC. Kami telah memberi tumpuan untuk menerangkan kebolehlaksanaan sistem CNC moden dan telah mengabaikan kos yang berkaitan. Untuk panduan untuk mereka bentuk bahagian yang menjimatkan kos untuk CNC, rujuk artikel ini.
Pemesinan CNC
Pemesinan CNC ialah teknik pembuatan tolak. Dalam CNC, alat pemotong berbeza yang berputar pada kelajuan tinggi (ribuan RPM) digunakan untuk menghapuskan bahan daripada blok pepejal untuk mencipta bahagian berdasarkan model CAD. Kedua-dua logam dan plastik boleh dimesin menggunakan CNC.
Pemesinan CNC menawarkan ketepatan dimensi tinggi dan toleransi yang ketat sesuai untuk pengeluaran volum tinggi dan kerja sekali sahaja. Malah, pada masa ini ia merupakan kaedah paling kos efektif untuk menghasilkan prototaip logam, walaupun jika dibandingkan dengan percetakan 3D.
Had Reka Bentuk Utama CNC
CNC menawarkan fleksibiliti reka bentuk yang hebat, tetapi terdapat batasan reka bentuk tertentu. Had ini berkaitan dengan mekanik asas proses pemotongan, terutamanya kepada geometri alat dan akses alat.
1. Bentuk Alat
Alat CNC yang paling biasa, seperti kilang akhir dan gerudi, adalah silinder dan mempunyai panjang pemotongan yang terhad. Apabila bahan dikeluarkan dari bahan kerja, bentuk alat direplikasi pada bahagian mesin.
Sebagai contoh, ini bermakna sudut dalaman bahagian CNC akan sentiasa mempunyai jejari, tanpa mengira saiz alat yang digunakan.
2. Alat Panggilan
Apabila mengeluarkan bahan, alat menghampiri bahan kerja terus dari atas. Ini tidak boleh dilakukan dengan pemesinan CNC, kecuali untuk undercut, yang akan kita bincangkan kemudian.
Amalan reka bentuk yang baik untuk menjajarkan semua ciri model, seperti lubang, rongga dan dinding menegak, dengan salah satu daripada enam arah mata angin. Ini lebih merupakan cadangan daripada sekatan, terutamanya kerana sistem CNC 5 paksi menawarkan keupayaan pegangan kerja lanjutan.
Perkakas menjadi kebimbangan apabila pemesinan bahagian dengan ciri yang mempunyai nisbah aspek yang besar. Sebagai contoh, untuk mencapai bahagian bawah rongga dalam memerlukan alat khusus dengan aci panjang, yang boleh mengurangkan kekakuan efektor hujung, meningkatkan getaran dan mengurangkan ketepatan yang boleh dicapai.
Peraturan Reka Bentuk Proses CNC
Apabila mereka bentuk bahagian untuk pemesinan CNC, salah satu cabaran ialah ketiadaan piawaian industri tertentu. Ini kerana pengeluar mesin dan alat CNC sentiasa meningkatkan keupayaan teknikal mereka, sekali gus meluaskan julat apa yang boleh dicapai. Di bawah, kami telah menyediakan jadual yang meringkaskan nilai yang disyorkan dan boleh dilaksanakan untuk ciri yang paling biasa ditemui dalam bahagian mesin CNC.
1. Poket dan Ceruk
Ingat teks berikut: “Kedalaman Poket yang Disyorkan: 4 Kali Lebar Poket. Kilang akhir mempunyai panjang pemotongan yang terhad, biasanya 3-4 kali diameternya. Apabila nisbah kedalaman-ke-lebar kecil, isu seperti pesongan alat, pemindahan cip dan getaran menjadi lebih ketara. Untuk memastikan hasil yang baik, hadkan kedalaman rongga kepada 4 kali lebarnya.”
Jika anda memerlukan lebih mendalam, anda mungkin ingin memikirkan tentang mereka bentuk bahagian dengan kedalaman rongga berubah-ubah (lihat imej di atas sebagai contoh). Apabila ia datang kepada pengilangan rongga dalam, rongga dikelaskan sebagai dalam jika kedalamannya lebih daripada enam kali diameter alat yang digunakan. Perkakas khas membolehkan kedalaman maksimum 30 cm dengan pengisar akhir diameter 1 inci, yang menyamai diameter alat kepada nisbah kedalaman rongga 30:1.
2. Tepi dalam
Jejari sudut menegak: ⅓ x kedalaman rongga (atau lebih besar) disyorkan
Adalah penting untuk menggunakan nilai jejari sudut dalam yang dicadangkan untuk memilih alat saiz yang betul dan mematuhi garis panduan kedalaman rongga yang disyorkan. Menaikkan sedikit jejari sudut di atas nilai yang disyorkan (cth, sebanyak 1 mm) membolehkan alat memotong sepanjang laluan bulat dan bukannya pada sudut 90°, yang menghasilkan kemasan permukaan yang lebih baik. Jika sudut dalam tajam 90° diperlukan, pertimbangkan untuk menambah potongan berbentuk T dan bukannya mengurangkan jejari sudut. Untuk jejari lantai, nilai yang disyorkan ialah 0.5 mm, 1 mm atau tiada jejari; walau bagaimanapun, sebarang jejari boleh diterima. Pinggir bawah kilang hujung adalah rata atau sedikit bulat. Jejari lantai lain boleh dimesin menggunakan alat hujung bola. Mematuhi nilai yang disyorkan adalah amalan yang baik kerana ia adalah pilihan utama untuk ahli mesin.
3. Dinding Nipis
Cadangan ketebalan dinding minimum: 0.8 mm (logam), 1.5 mm (plastik); 0.5 mm (logam), 1.0 mm (plastik) boleh diterima
Mengurangkan ketebalan dinding mengurangkan kekakuan bahan, membawa kepada peningkatan getaran semasa pemesinan dan mengurangkan ketepatan yang boleh dicapai. Plastik mempunyai kecenderungan untuk meledingkan kerana tegasan sisa dan melembutkan akibat peningkatan suhu, oleh itu, disyorkan untuk menggunakan ketebalan dinding minimum yang lebih besar.
4. Lubang
Diameter Saiz gerudi standard disyorkan. Mana-mana diameter lebih daripada 1 mm boleh dilaksanakan. Pembuatan lubang dilakukan dengan gerudi atau hujungcnc giling. Saiz gerudi diseragamkan dalam unit metrik dan imperial. Reamer dan alat membosankan digunakan untuk menyelesaikan lubang yang memerlukan toleransi yang ketat. Untuk diameter kurang daripada ⌀20 mm, adalah dinasihatkan untuk menggunakan diameter standard.
Kedalaman maksimum disyorkan 4 x diameter nominal; biasa 10 x diameter nominal; boleh dilaksanakan 40 x diameter nominal
Lubang diameter bukan standard hendaklah dimesin menggunakan pengisar akhir. Dalam senario ini, had kedalaman rongga maksimum boleh digunakan, dan disyorkan untuk menggunakan nilai kedalaman maksimum. Jika anda perlu membuat lubang mesin lebih dalam daripada nilai biasa, gunakan gerudi khas dengan diameter minimum 3 mm. Lubang buta yang dimesin dengan gerudi mempunyai tapak tirus dengan sudut 135°, manakala lubang yang dimesin dengan pengisar hujung adalah rata. Dalam pemesinan CNC, tiada keutamaan khusus antara melalui lubang dan lubang buta.
5. Benang
Saiz benang minimum ialah M2. Adalah disyorkan untuk menggunakan benang M6 atau lebih besar. Benang dalaman dibuat menggunakan paip, manakala benang luaran dibuat menggunakan acuan. Ketik dan die boleh digunakan untuk membuat benang M2. Alat benang CNC digunakan secara meluas dan digemari oleh ahli mesin kerana ia mengurangkan risiko pecah paip. Alat benang CNC boleh digunakan untuk membuat benang M6.
Panjang benang minimum 1.5 x diameter nominal; 3 x diameter nominal disyorkan
Beberapa gigi awal menanggung sebahagian besar beban pada benang (sehingga 1.5 kali diameter nominal). Oleh itu, benang yang lebih besar daripada tiga kali diameter nominal adalah tidak diperlukan. Untuk benang dalam lubang buta yang dibuat dengan paip (iaitu semua benang lebih kecil daripada M6), tambahkan panjang tidak berulir bersamaan dengan 1.5 kali diameter nominal ke bahagian bawah lubang.
Apabila alat benang CNC boleh digunakan (iaitu benang yang lebih besar daripada M6), lubang boleh diulirkan melalui keseluruhan panjangnya.
6. Ciri-ciri Kecil
Diameter lubang minimum yang disyorkan ialah 2.5 mm (0.1 in); minimum 0.05 mm (0.005 in) juga boleh diterima. Kebanyakan kedai mesin boleh memesin rongga dan lubang kecil dengan tepat.
Apa-apa sahaja di bawah had ini dianggap sebagai pemesinan mikro.Pengilangan ketepatan CNCciri sedemikian (di mana variasi fizikal proses pemotongan berada dalam julat ini) memerlukan alat khusus (latihan mikro) dan pengetahuan pakar, jadi adalah disyorkan untuk mengelakkannya melainkan benar-benar perlu.
7. Toleransi
Standard: ±0.125 mm (0.005 in)
Biasa: ±0.025 mm (0.001 in)
Prestasi: ±0.0125 mm (0.0005 in)
Toleransi menetapkan had yang boleh diterima untuk dimensi. Toleransi yang boleh dicapai bergantung pada dimensi asas bahagian dan geometri. Nilai yang diberikan adalah garis panduan praktikal. Sekiranya tiada toleransi yang dinyatakan, kebanyakan kedai mesin akan menggunakan toleransi standard ±0.125 mm (0.005 in).
8. Teks dan Huruf
Saiz fon yang disyorkan ialah 20 (atau lebih besar), dan huruf 5 mm
Teks terukir adalah lebih baik daripada teks timbul kerana ia mengeluarkan lebih sedikit bahan. Adalah disyorkan untuk menggunakan fon sans-serif, seperti Microsoft YaHei atau Verdana, dengan saiz fon sekurang-kurangnya 20 mata. Banyak mesin CNC mempunyai rutin pra-program untuk fon ini.
Persediaan Mesin dan Orientasi Bahagian
Gambar rajah skema bahagian yang memerlukan berbilang persediaan ditunjukkan di bawah:
Akses alat adalah had yang ketara dalam reka bentuk pemesinan CNC. Untuk mencapai semua permukaan model, bahan kerja perlu diputar beberapa kali. Sebagai contoh, bahagian yang ditunjukkan dalam imej di atas perlu diputar tiga kali: dua kali untuk memesin lubang dalam dua arah utama dan kali ketiga untuk mengakses bahagian belakang bahagian tersebut. Setiap kali bahan kerja diputar, mesin perlu ditentukur semula, dan sistem koordinat baharu mesti ditakrifkan.
Pertimbangkan persediaan mesin apabila mereka bentuk atas dua sebab utama:
1. Jumlah bilangan tetapan mesin mempengaruhi kos. Memutar dan menjajarkan semula bahagian memerlukan usaha manual dan meningkatkan jumlah masa pemesinan. Jika bahagian perlu diputar 3-4 kali, ia biasanya boleh diterima, tetapi apa-apa yang melebihi had ini adalah berlebihan.
2. Untuk mencapai ketepatan kedudukan relatif maksimum, kedua-dua ciri mesti dimesin dalam persediaan yang sama. Ini kerana langkah panggilan baharu memperkenalkan ralat kecil (tetapi tidak boleh diabaikan).
Pemesinan CNC Lima Paksi
Apabila menggunakan pemesinan CNC 5 paksi, keperluan untuk beberapa persediaan mesin boleh dihapuskan. Pemesinan CNC berbilang paksi boleh mengeluarkan bahagian dengan geometri kompleks kerana ia menawarkan dua paksi putaran tambahan.
Pemesinan CNC lima paksi membolehkan alat sentiasa tangen pada permukaan pemotongan. Ini membolehkan laluan alat yang lebih kompleks dan cekap diikuti, menghasilkan bahagian dengan kemasan permukaan yang lebih baik dan masa pemesinan yang lebih singkat.
Walau bagaimanapun,pemesinan cnc 5 paksijuga ada batasannya. Geometri alat asas dan sekatan capaian alat masih dikenakan, contohnya, bahagian dengan geometri dalaman tidak boleh dimesin. Di samping itu, kos menggunakan sistem sedemikian adalah lebih tinggi.
Merekabentuk Undercuts
Potongan bawah ialah ciri yang tidak boleh dimesin dengan alat pemotong standard kerana beberapa permukaannya tidak boleh diakses secara langsung dari atas. Terdapat dua jenis undercut utama: T-slot dan dovetail. Potongan bawah boleh menjadi satu sisi atau dua sisi dan dimesin dengan alat khusus.
Alat pemotong T-slot pada asasnya dibuat dengan sisipan pemotongan mendatar yang dipasang pada aci menegak. Lebar potongan bawah boleh berbeza antara 3 mm dan 40 mm. Adalah disyorkan untuk menggunakan dimensi piawai (iaitu, kenaikan keseluruhan milimeter atau pecahan piawai inci) untuk lebar kerana alatan itu lebih berkemungkinan sudah tersedia.
Untuk alat dovetail, sudut ialah dimensi ciri yang menentukan. Alat dovetail 45° dan 60° dianggap standard.
Apabila mereka bentuk bahagian dengan potongan bawah pada dinding dalam, ingat untuk menambah kelegaan yang mencukupi untuk alat itu. Peraturan praktikal yang baik ialah menambah ruang antara dinding yang dimesin dan mana-mana dinding dalam yang lain sama dengan sekurang-kurangnya empat kali kedalaman undercut.
Untuk alat standard, nisbah biasa antara diameter pemotongan dan diameter aci ialah 2:1, mengehadkan kedalaman pemotongan. Apabila undercut bukan standard diperlukan, kedai mesin sering membuat alat undercut tersuai mereka sendiri. Ini meningkatkan masa dan kos pendahuluan dan harus dielakkan apabila mungkin.
T-slot pada dinding dalaman (kiri), undercut dovetail (tengah) dan undercut satu sisi (kanan)
Merangka Lukisan Teknikal
Sila ambil perhatian bahawa beberapa spesifikasi reka bentuk tidak boleh disertakan dalam fail STEP atau IGES. Lukisan teknikal 2D diperlukan jika model anda termasuk satu atau lebih daripada yang berikut:
Lubang atau aci berulir
Dimensi bertolak ansur
Keperluan kemasan permukaan khusus
Nota untuk pengendali mesin CNC
Peraturan asas
1. Reka bahagian yang akan dimesin dengan alat diameter terbesar.
2. Tambah fillet besar (sekurang-kurangnya ⅓ x kedalaman rongga) ke semua sudut menegak dalaman.
3. Hadkan kedalaman rongga kepada 4 kali lebarnya.
4. Selaraskan ciri utama reka bentuk anda di sepanjang salah satu daripada enam arah kardinal. Jika ini tidak mungkin, pilihlahPerkhidmatan pemesinan cnc 5 paksi.
5. Serahkan lukisan teknikal bersama reka bentuk anda apabila reka bentuk anda termasuk benang, had terima, spesifikasi kemasan permukaan atau ulasan lain untuk pengendali mesin.
Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut atau pertanyaan, sila hubungi info@anebon.com.
Masa siaran: Jun-13-2024