Да би у потпуности искористили могућности ЦНЦ обраде, дизајнери морају дизајнирати према специфичним правилима производње. Међутим, ово може бити изазов јер не постоје специфични индустријски стандарди. У овом чланку смо саставили свеобухватан водич за најбоље праксе дизајна за ЦНЦ обраду. Фокусирали смо се на описивање изводљивости савремених ЦНЦ система и занемарили повезане трошкове. За водич за исплативо дизајнирање делова за ЦНЦ погледајте овај чланак.
ЦНЦ обрада
ЦНЦ обрада је субтрактивна производна техника. У ЦНЦ-у се користе различити алати за сечење који се ротирају при великим брзинама (хиљаде обртаја у минути) да би се елиминисао материјал из чврстог блока како би се креирао део на основу ЦАД модела. И метали и пластика могу се обрађивати помоћу ЦНЦ-а.
ЦНЦ обрада нуди високу тачност димензија и чврсте толеранције погодне и за производњу великог обима и за једнократне послове. У ствари, то је тренутно најисплативија метода за производњу металних прототипова, чак и у поређењу са 3Д штампањем.
ЦНЦ главна ограничења дизајна
ЦНЦ нуди велику флексибилност дизајна, али постоје одређена ограничења дизајна. Ова ограничења се односе на основну механику процеса резања, углавном на геометрију алата и приступ алату.
1. Облик алата
Најчешћи ЦНЦ алати, као што су глодалице и бушилице, су цилиндрични и имају ограничену дужину сечења. Како се материјал уклања са радног предмета, облик алата се понавља на обрађеном делу.
На пример, то значи да ће унутрашњи углови ЦНЦ дела увек имати радијус, без обзира на величину алата који се користи.
2. Позивање алата
Приликом уклањања материјала, алат прилази радном предмету директно одозго. Ово се не може урадити са ЦНЦ обрадом, осим за подрезивање, о чему ћемо касније разговарати.
Добра је дизајнерска пракса ускладити све карактеристике модела, као што су рупе, шупљине и вертикални зидови, са једним од шест кардиналних праваца. Ово је више предлог него ограничење, посебно зато што 5-осни ЦНЦ системи нуде напредне могућности задржавања посла.
Алат је проблем када се обрађују делови са карактеристикама које имају велики однос ширине и висине. На пример, достизање дна дубоке шупљине захтева специјализовани алат са дугачком осовином, који може смањити крутост крајњег ефектора, повећати вибрације и смањити достижну прецизност.
Правила дизајна ЦНЦ процеса
Приликом пројектовања делова за ЦНЦ машинску обраду, један од изазова је одсуство специфичних индустријских стандарда. То је зато што произвођачи ЦНЦ машина и алата непрестано унапређују своје техничке могућности, чиме проширују опсег онога што се може постићи. У наставку смо дали табелу која сумира препоручене и изводљиве вредности за најчешће карактеристике које се налазе у ЦНЦ машинским деловима.
1. Џепови и удубљења
Запамтите следећи текст: „Препоручена дубина џепа: 4 пута ширина џепа. Крајњи глодали имају ограничену дужину сечења, обично 3-4 пута већи од пречника. Када је однос дубине и ширине мали, проблеми као што су отклон алата, евакуација струготине и вибрације постају израженији. Да бисте осигурали добре резултате, ограничите дубину шупљине на 4 пута њену ширину.
Ако вам је потребна већа дубина, можда бисте желели да размислите о дизајнирању дела са променљивом дубином шупљине (погледајте слику изнад за пример). Када је у питању дубоко глодање шупљина, шупљина се класификује као дубока ако је њена дубина већа од шест пута веће од пречника алата који се користи. Специјални алати омогућавају максималну дубину од 30 цм са завршном глодалицом пречника 1 инча, што је једнако пречнику алата и дубини шупљине од 30:1.
2. Унутрашња ивица
Полупречник вертикалног угла: препоручује се ⅓ к дубина шупљине (или већа).
Важно је да користите предложене вредности радијуса унутрашњег угла за избор алата праве величине и да се придржавате препоручених смерница за дубину шупљине. Благо повећање радијуса угла изнад препоручене вредности (нпр. за 1 мм) омогућава алату да сече дуж кружне путање уместо под углом од 90°, што резултира бољом завршном обрадом површине. Ако је потребан оштар унутрашњи угао од 90°, размислите о додавању подрезивања у облику слова Т уместо да смањите радијус угла. За полупречник пода, препоручене вредности су 0,5 мм, 1 мм или без радијуса; међутим, било који радијус је прихватљив. Доња ивица крајњег глодала је равна или благо заобљена. Остали полупречники пода могу се обрађивати помоћу алата са кугличним крајевима. Придржавање препоручених вредности је добра пракса јер је то пожељан избор за машинисте.
3. Танки зид
Препоруке за минималну дебљину зида: 0,8 мм (метал), 1,5 мм (пластика); 0,5 мм (метал), 1,0 мм (пластика) су прихватљиви
Смањење дебљине зида смањује крутост материјала, што доводи до повећаних вибрација током обраде и смањене достижне тачности. Пластика има тенденцију да се деформише услед заосталих напрезања и омекшава услед повишене температуре, па се препоручује употреба веће минималне дебљине зида.
4. Рупа
Пречник Препоручују се стандардне величине бургија. Сваки пречник већи од 1 мм је изводљив. Израда рупа се врши бушилицом или крајемцнц млевене. Величине бушилица су стандардизоване у метричким и империјалним јединицама. Развртачи и алати за бушење се користе за завршну обраду рупа које захтевају уске толеранције. За пречнике мање од ⌀20 мм, препоручљиво је користити стандардне пречнике.
Максимална препоручена дубина 4 к номинални пречник; типичан 10 к номинални пречник; изводљиво 40 к номинални пречник
Рупе нестандардног пречника треба да се обрађују помоћу завршне глодалице. У овом сценарију је применљиво ограничење максималне дубине шупљине и препоручује се коришћење максималне вредности дубине. Ако треба да обрадите рупе дубље од уобичајене вредности, користите специјалну бушилицу минималног пречника од 3 мм. Слепе рупе обрађене бушилицом имају конусну основу са углом од 135°, док су рупе обрађене завршном глодалицом равне. У ЦНЦ машинској обради не постоји посебна преференција између пролазних и слепих рупа.
5. Тхреадс
Минимална величина навоја је М2. Препоручује се употреба навоја М6 или већег. Унутрашњи навоји се креирају помоћу славина, док се спољни навоји креирају помоћу матрица. Славине и матрице се могу користити за прављење М2 навоја. ЦНЦ алати за нарезивање навоја се широко користе и преферирају их машинисти јер смањују ризик од лома славине. ЦНЦ алати за урезивање навоја могу се користити за креирање М6 навоја.
Дужина навоја минимално 1,5 к номинални пречник; Препоручује се 3 к номинални пречник
Почетних неколико зуба носи највећи део оптерећења навоја (до 1,5 пута већи од номиналног пречника). Стога су навоји већи од три пута већег од номиналног пречника непотребни. За навоје у слепим рупама направљеним славином (тј. сви навоји мањи од М6), додајте дужину без навоја једнаку 1,5 пута номиналног пречника на дно рупе.
Када се могу користити ЦНЦ алати за урезивање навоја (тј. навоји већи од М6), рупа се може провући целом дужином.
6. Мале карактеристике
Минимални препоручени пречник рупе је 2,5 мм (0,1 ин); минимално 0,05 мм (0,005 ин) је такође прихватљиво. Већина машинских радњи може прецизно да обради мале шупљине и рупе.
Све испод ове границе сматра се микромашинском обрадом.ЦНЦ прецизно глодањетакве карактеристике (где је физичка варијација процеса сечења унутар овог опсега) захтевају специјализоване алате (микро бушилице) и стручно знање, па се препоручује да их избегавате осим ако је апсолутно неопходно.
7. Толеранције
Стандардно: ±0,125 мм (0,005 ин)
Типично: ±0,025 мм (0,001 ин)
Перформансе: ±0,0125 мм (0,0005 ин)
Толеранције успостављају прихватљиве границе за димензије. Постижне толеранције зависе од основних димензија и геометрије дела. Наведене вредности су практичне смернице. У недостатку специфицираних толеранција, већина машинских радњи ће користити стандардну толеранцију од ±0,125 мм (0,005 ин).
8. Текст и слова
Препоручена величина фонта је 20 (или већа) и слова од 5 мм
Гравирани текст је пожељнији од рељефног текста јер уклања мање материјала. Препоручује се коришћење безсерифног фонта, као што је Мицрософт ИаХеи или Вердана, са величином фонта од најмање 20 поена. Многе ЦНЦ машине имају унапред програмиране рутине за ове фонтове.
Подешавање машине и оријентација делова
Шематски дијаграм дела који захтева вишеструка подешавања приказан је у наставку:
Приступ алатима је значајно ограничење у дизајну ЦНЦ обраде. Да би се досегло све површине модела, радни предмет се мора ротирати више пута. На пример, део приказан на горњој слици треба да се ротира три пута: два пута да би се обрадиле рупе у два примарна смера и трећи пут да би се приступило задњем делу дела. Сваки пут када се обрадак ротира, машина се мора поново калибрисати и мора се дефинисати нови координатни систем.
Узмите у обзир подешавања машине приликом пројектовања из два главна разлога:
1. Укупан број подешавања машине утиче на цену. Ротирање и поновно поравнавање дела захтева ручни напор и повећава укупно време обраде. Ако део треба да се ротира 3-4 пута, обично је прихватљиво, али све преко ове границе је претерано.
2. Да би се постигла максимална тачност релативне позиције, обе карактеристике морају бити обрађене у истој поставци. То је зато што нови корак позива уводи малу (али није занемарљиву) грешку.
Петоосна ЦНЦ обрада
Када се користи 5-осна ЦНЦ обрада, може се елиминисати потреба за вишеструким подешавањима машина. Вишеосна ЦНЦ обрада може произвести делове сложене геометрије јер нуди две додатне осе ротације.
Петоосна ЦНЦ обрада омогућава да алат увек буде тангенцијалан на површину сечења. Ово омогућава да се прате сложеније и ефикасније путање алата, што резултира деловима са бољом завршном обрадом површине и краћим временима обраде.
међутим,5 оса ЦНЦ обрадатакође има своја ограничења. Основна геометрија алата и ограничења приступа алату и даље важе, на пример, делови са унутрашњом геометријом не могу да се обрађују. Поред тога, трошкови коришћења таквих система су већи.
Дизајнирање подреза
Подрези су карактеристике које се не могу обрађивати стандардним алатима за сечење јер неке од њихових површина нису директно доступне одозго. Постоје две главне врсте подрезивања: Т-прорези и ластавице. Подрези могу бити једнострани или двострани и обрађују се специјализованим алатима.
Алати за резање Т-прореза су у основи направљени са хоризонталним резним уметком причвршћеним на вертикалну осовину. Ширина подрезивања може да варира између 3 мм и 40 мм. Препоручљиво је користити стандардне димензије (тј. кораке по цео милиметар или стандардне делове инча) за ширину јер је већа вероватноћа да ће алат већ бити доступан.
За алате у облику ластиног репа, угао је дефинитивна димензија карактеристике. Алати од 45° и 60° се сматрају стандардним.
Када дизајнирате део са подрезима на унутрашњим зидовима, не заборавите да додате довољно простора за алат. Добро правило је да додате простор између обрађеног зида и било којег другог унутрашњег зида једнак најмање четири пута дубини удубљења.
За стандардне алате, типичан однос између пречника сечења и пречника осовине је 2:1, ограничавајући дубину реза. Када је потребно нестандардно подрезивање, машинске радионице често праве сопствене алате за подрезивање по мери. Ово повећава време и трошкове и треба га избегавати кад год је то могуће.
Т-прорез на унутрашњем зиду (лево), подрезани реп (у средини) и једнострани урез (десно)
Израда техничких цртежа
Имајте на уму да неке спецификације дизајна не могу бити укључене у СТЕП или ИГЕС датотеке. 2Д технички цртежи су потребни ако ваш модел укључује једно или више од следећег:
Рупе или осовине са навојем
Толерисане димензије
Специфични захтеви за завршну обраду површине
Напомене за оператере ЦНЦ машина
Основна правила
1. Дизајнирајте део који се обрађује помоћу алата највећег пречника.
2. Додајте велике филете (најмање ⅓ к дубине шупљине) свим унутрашњим вертикалним угловима.
3. Ограничите дубину шупљине на 4 пута њену ширину.
4. Поравнајте главне карактеристике вашег дизајна дуж једног од шест кардиналних праваца. Ако то није могуће, одлучите се заУслуге цнц обраде 5 оса.
5. Доставите техничке цртеже заједно са својим дизајном када ваш дизајн укључује навоје, толеранције, спецификације завршне обраде или друге коментаре за оператере машина.
Ако желите да сазнате више или да се распитате, слободно контактирајте info@anebon.com.
Време поста: 13.06.2024