หากต้องการใช้ความสามารถของเครื่องจักร CNC อย่างเต็มที่ ผู้ออกแบบจะต้องออกแบบตามกฎการผลิตเฉพาะ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายเนื่องจากไม่มีมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เฉพาะเจาะจง ในบทความนี้ เราได้รวบรวมคำแนะนำที่ครอบคลุมเกี่ยวกับแนวปฏิบัติในการออกแบบที่ดีที่สุดสำหรับการตัดเฉือน CNC เรามุ่งเน้นไปที่การอธิบายความเป็นไปได้ของระบบ CNC สมัยใหม่และไม่สนใจต้นทุนที่เกี่ยวข้อง หากต้องการคำแนะนำในการออกแบบชิ้นส่วน CNC อย่างคุ้มค่า โปรดอ่านบทความนี้
เครื่องจักรกลซีเอ็นซี
เครื่องจักรกลซีเอ็นซีเป็นเทคนิคการผลิตแบบลบ ใน CNC เครื่องมือตัดต่างๆ ที่หมุนด้วยความเร็วสูง (พันรอบต่อนาที) จะถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดวัสดุออกจากบล็อกตันเพื่อสร้างชิ้นส่วนตามแบบจำลอง CAD ทั้งโลหะและพลาสติกสามารถกลึงโดยใช้ CNC ได้
การตัดเฉือน CNC ให้ความแม่นยำของมิติสูงและพิกัดความเผื่อต่ำ เหมาะสำหรับทั้งการผลิตในปริมาณมากและงานที่ทำครั้งเดียว ปัจจุบันเป็นวิธีการผลิตต้นแบบโลหะที่คุ้มค่าที่สุด แม้จะเปรียบเทียบกับการพิมพ์ 3 มิติก็ตาม
ข้อ จำกัด การออกแบบหลักของ CNC
CNC ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่ยอดเยี่ยม แต่มีข้อจำกัดในการออกแบบบางประการ ข้อจำกัดเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกลไกพื้นฐานของกระบวนการตัด โดยส่วนใหญ่อยู่ที่รูปทรงของเครื่องมือและการเข้าถึงเครื่องมือ
1. รูปร่างเครื่องมือ
เครื่องมือ CNC ที่พบบ่อยที่สุด เช่น ดอกเอ็นมิลล์และดอกสว่าน มีลักษณะทรงกระบอกและมีความยาวในการตัดจำกัด เมื่อนำวัสดุออกจากชิ้นงาน รูปร่างของเครื่องมือจะถูกจำลองบนชิ้นส่วนที่กลึง
ตัวอย่างเช่น หมายความว่ามุมภายในของชิ้นส่วน CNC จะมีรัศมีอยู่เสมอ ไม่ว่าเครื่องมือจะใช้จะมีขนาดเท่าใดก็ตาม
2. การเรียกเครื่องมือ
เมื่อนำวัสดุออก เครื่องมือจะเข้าใกล้ชิ้นงานโดยตรงจากด้านบน สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยเครื่องจักร CNC ยกเว้นการตัดส่วนล่าง ซึ่งเราจะหารือในภายหลัง
แนวทางปฏิบัติในการออกแบบที่ดีในการจัดตำแหน่งคุณลักษณะทั้งหมดของแบบจำลอง เช่น รู โพรง และผนังแนวตั้ง ให้สอดคล้องกับทิศทางหลักหนึ่งในหกทิศทาง นี่เป็นข้อเสนอแนะมากกว่าข้อจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากระบบ CNC 5 แกนมีความสามารถในการจับงานขั้นสูง
การใช้เครื่องมือถือเป็นข้อกังวลเมื่อตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติที่มีอัตราส่วนกว้างยาว ตัวอย่างเช่น การเข้าถึงด้านล่างของช่องลึกต้องใช้เครื่องมือพิเศษที่มีด้ามยาว ซึ่งสามารถลดความแข็งของเอฟเฟกต์ส่วนปลาย เพิ่มการสั่นสะเทือน และลดความแม่นยำที่ทำสำเร็จได้
กฎการออกแบบกระบวนการ CNC
เมื่อออกแบบชิ้นส่วนสำหรับการตัดเฉือน CNC ความท้าทายประการหนึ่งคือการไม่มีมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เฉพาะเจาะจง เนื่องจากผู้ผลิตเครื่องจักรและเครื่องมือ CNC พัฒนาความสามารถด้านเทคนิคอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเป็นการขยายขอบเขตของสิ่งที่สามารถทำได้ให้กว้างขึ้น ด้านล่างนี้ เราได้จัดทำตารางสรุปค่าที่แนะนำและเป็นไปได้สำหรับคุณสมบัติทั่วไปส่วนใหญ่ที่พบในชิ้นส่วนกลึง CNC
1. กระเป๋าและช่องเก็บของ
จำข้อความต่อไปนี้: “ความลึกของกระเป๋าที่แนะนำ: 4 เท่าของความกว้างของกระเป๋า ดอกเอ็นมิลล์มีความยาวในการตัดจำกัด ซึ่งปกติจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-4 เท่า เมื่ออัตราส่วนความลึกต่อความกว้างมีน้อย ปัญหาต่างๆ เช่น การโก่งตัวของเครื่องมือ การคายเศษ และการสั่นสะท้านจะเด่นชัดมากขึ้น เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดี ให้จำกัดความลึกของช่องไว้ที่ 4 เท่าของความกว้าง”
หากคุณต้องการความลึกมากขึ้น คุณอาจต้องคำนึงถึงการออกแบบชิ้นส่วนที่มีความลึกของโพรงที่หลากหลาย (ดูภาพด้านบนเป็นตัวอย่าง) เมื่อพูดถึงการกัดคาบลึก ช่องจะถูกจัดประเภทเป็นการกัดลึกหากความลึกมากกว่าหกเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือที่ใช้อยู่ เครื่องมือพิเศษช่วยให้สามารถใช้ดอกเอ็นมิลล์เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้วได้ลึกสูงสุด 30 ซม. ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือต่อความลึกของโพรงที่ 30:1
2. ขอบด้านใน
รัศมีมุมแนวตั้ง: แนะนำ ⅓ x ความลึกของโพรง (หรือมากกว่า)
สิ่งสำคัญคือต้องใช้ค่ารัศมีมุมด้านในที่แนะนำในการเลือกเครื่องมือขนาดที่เหมาะสม และยึดตามแนวทางความลึกของโพรงที่แนะนำ การเพิ่มรัศมีมุมให้สูงกว่าค่าที่แนะนำเล็กน้อย (เช่น 1 มม.) ทำให้เครื่องมือสามารถตัดตามเส้นทางวงกลมแทนที่จะทำมุม 90° ซึ่งส่งผลให้ได้ผิวสำเร็จที่ดีขึ้น หากต้องการมุมด้านในที่แหลมคม 90° ให้พิจารณาเพิ่มการตัดด้านล่างรูปตัว T แทนที่จะลดรัศมีของมุม สำหรับรัศมีพื้น ค่าที่แนะนำคือ 0.5 มม. 1 มม. หรือไม่มีรัศมี อย่างไรก็ตาม รัศมีใดๆ ก็เป็นที่ยอมรับได้ ขอบล่างของดอกเอ็นมิลล์จะแบนหรือโค้งมนเล็กน้อย รัศมีพื้นอื่นๆ สามารถตัดเฉือนโดยใช้เครื่องมือปลายมนได้ การปฏิบัติตามค่าที่แนะนำถือเป็นแนวปฏิบัติที่ดี เนื่องจากเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับช่างเครื่อง
3. ผนังบาง
คำแนะนำความหนาของผนังขั้นต่ำ: 0.8 มม. (โลหะ), 1.5 มม. (พลาสติก); ยอมรับได้ 0.5 มม. (โลหะ), 1.0 มม. (พลาสติก)
การลดความหนาของผนังจะลดความแข็งของวัสดุ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นระหว่างการตัดเฉือนและลดความแม่นยำที่ทำได้ พลาสติกมีแนวโน้มที่จะบิดงอเนื่องจากความเค้นตกค้างและอ่อนตัวลงเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ใช้ความหนาของผนังขั้นต่ำที่มากขึ้น
4. หลุม
เส้นผ่านศูนย์กลาง แนะนำให้ใช้ขนาดสว่านมาตรฐาน เส้นผ่านศูนย์กลางใดก็ได้ที่มากกว่า 1 มม. สามารถทำได้ การเจาะรูทำได้โดยใช้สว่านหรือปลายซีเอ็นซีโม่- ขนาดดอกสว่านถูกกำหนดให้เป็นมาตรฐานในหน่วยเมตริกและอิมพีเรียล ดอกรีมเมอร์และเครื่องมือคว้านใช้ในการเจาะรูที่ต้องการพิกัดความเผื่อต่ำ สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า ⌀20 มม. ขอแนะนำให้ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน
ความลึกสูงสุดที่แนะนำคือ 4 x เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุ; เส้นผ่านศูนย์กลางระบุทั่วไป 10 x; เส้นผ่านศูนย์กลางระบุที่เป็นไปได้ 40 x
ควรเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ได้มาตรฐานโดยใช้ดอกเอ็นมิลล์ ในสถานการณ์สมมตินี้ จะใช้ขีดจำกัดความลึกของโพรงสูงสุด และแนะนำให้ใช้ค่าความลึกสูงสุด หากคุณต้องการเจาะรูให้ลึกกว่าค่าปกติ ให้ใช้สว่านพิเศษที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ 3 มม. รูตันที่กลึงด้วยสว่านจะมีฐานเรียวที่มีมุม 135° ในขณะที่รูที่กลึงด้วยดอกเอ็นมิลล์จะแบน ในการตัดเฉือน CNC ไม่มีการกำหนดลักษณะเฉพาะระหว่างรูทะลุและรูบอด
5. กระทู้
ขนาดเกลียวขั้นต่ำคือ M2 ขอแนะนำให้ใช้เกลียว M6 หรือใหญ่กว่า เกลียวภายในถูกสร้างขึ้นโดยใช้ต๊าป ในขณะที่เกลียวภายนอกถูกสร้างขึ้นโดยใช้แม่พิมพ์ ต๊าปและดายสามารถใช้สร้างเกลียว M2 ได้ เครื่องมือทำเกลียว CNC มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ต้องการของช่างเครื่อง เนื่องจากช่วยลดความเสี่ยงที่ดอกต๊าปหัก เครื่องมือทำเกลียว CNC สามารถใช้สร้างเกลียว M6 ได้
ความยาวเกลียวขั้นต่ำ 1.5 x เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ; แนะนำให้ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางปกติ 3 เส้น
ฟันสองสามซี่เริ่มแรกจะรับภาระบนเกลียวส่วนใหญ่ (มากถึง 1.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ) ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เกลียวที่มีขนาดใหญ่กว่าสามเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุ สำหรับเกลียวในรูตันที่ทำด้วยต๊าป (เช่น เกลียวทั้งหมดที่เล็กกว่า M6) ให้เพิ่มความยาวเกลียวที่ด้านล่างรูเป็น 1.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
เมื่อใช้เครื่องมือทำเกลียว CNC (เช่น เกลียวที่มีขนาดใหญ่กว่า M6) ก็สามารถเจาะรูได้ตลอดความยาวทั้งหมด
6. คุณสมบัติเล็กๆ
เส้นผ่านศูนย์กลางรูขั้นต่ำที่แนะนำคือ 2.5 มม. (0.1 นิ้ว) อย่างน้อย 0.05 มม. (0.005 นิ้ว) ก็ยอมรับได้เช่นกัน ร้านขายเครื่องจักรส่วนใหญ่สามารถตัดเฉือนช่องและรูเล็กๆ ได้อย่างแม่นยำ
สิ่งใดก็ตามที่ต่ำกว่าขีดจำกัดนี้ถือเป็นการตัดเฉือนระดับไมโครการกัดด้วยความแม่นยำ CNCคุณลักษณะดังกล่าว (ในกรณีที่ความแปรผันทางกายภาพของกระบวนการตัดอยู่ในช่วงนี้) ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ (ดอกสว่านขนาดเล็ก) และความรู้จากผู้เชี่ยวชาญ ดังนั้นจึงแนะนำให้หลีกเลี่ยง เว้นแต่จะจำเป็นจริงๆ
7. ความคลาดเคลื่อน
มาตรฐาน: ±0.125 มม. (0.005 นิ้ว)
โดยทั่วไป: ±0.025 มม. (0.001 นิ้ว)
ประสิทธิภาพการทำงาน: ±0.0125 มม. (0.0005 นิ้ว)
ความคลาดเคลื่อนกำหนดขีดจำกัดที่ยอมรับได้สำหรับมิติ ความคลาดเคลื่อนที่ทำได้ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปทรงพื้นฐานของชิ้นส่วน ค่าที่ให้ไว้เป็นแนวทางปฏิบัติ หากไม่มีพิกัดความเผื่อที่ระบุไว้ ร้านขายเครื่องจักรส่วนใหญ่จะใช้พิกัดความเผื่อมาตรฐาน ±0.125 มม. (0.005 นิ้ว)
8. ข้อความและตัวอักษร
ขนาดตัวอักษรที่แนะนำคือ 20 (หรือใหญ่กว่า) และตัวอักษร 5 มม
ข้อความที่แกะสลักจะดีกว่าข้อความที่มีลายนูนเนื่องจากเอาวัสดุออกน้อยกว่า ขอแนะนำให้ใช้ฟอนต์ sans-serif เช่น Microsoft YaHei หรือ Verdana โดยมีขนาดฟอนต์อย่างน้อย 20 พอยท์ เครื่องจักร CNC หลายเครื่องมีโปรแกรมประจำแบบอักษรเหล่านี้ไว้ล่วงหน้า
การตั้งค่าเครื่องจักรและการวางแนวชิ้นส่วน
แผนผังของชิ้นส่วนที่ต้องมีการตั้งค่าหลายรายการแสดงไว้ด้านล่าง:
การเข้าถึงเครื่องมือถือเป็นข้อจำกัดที่สำคัญในการออกแบบเครื่องจักรซีเอ็นซี หากต้องการเข้าถึงทุกพื้นผิวของแบบจำลอง จะต้องหมุนชิ้นงานหลายครั้ง ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนที่แสดงในภาพด้านบนจะต้องหมุนสามครั้ง: สองครั้งเพื่อเจาะรูในสองทิศทางหลัก และครั้งที่สามเพื่อเข้าถึงด้านหลังของชิ้นส่วน แต่ละครั้งที่มีการหมุนชิ้นงาน จะต้องปรับเทียบเครื่องจักรใหม่ และจะต้องกำหนดระบบพิกัดใหม่
พิจารณาการตั้งค่าเครื่องจักรเมื่อออกแบบด้วยเหตุผลหลักสองประการ:
1. จำนวนการตั้งค่าเครื่องจักรทั้งหมดส่งผลต่อต้นทุน การหมุนและปรับแนวชิ้นส่วนต้องใช้ความพยายามด้วยตนเอง และเพิ่มเวลาการตัดเฉือนโดยรวม หากจำเป็นต้องหมุนชิ้นส่วน 3-4 ครั้ง ก็มักจะยอมรับได้ แต่อะไรที่เกินขีดจำกัดนี้ถือว่ามากเกินไป
2. เพื่อให้ได้รับความแม่นยำของตำแหน่งสัมพัทธ์สูงสุด คุณลักษณะทั้งสองจะต้องได้รับการตัดเฉือนในการตั้งค่าเดียวกัน เนื่องจากขั้นตอนการโทรใหม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ (แต่ไม่สำคัญ)
เครื่องจักรกลซีเอ็นซีห้าแกน
เมื่อใช้เครื่องจักร CNC 5 แกน ไม่จำเป็นต้องตั้งค่าเครื่องจักรหลายเครื่องอีกต่อไป การตัดเฉือน CNC แบบหลายแกนสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่ซับซ้อนได้เนื่องจากมีแกนหมุนเพิ่มเติมอีกสองแกน
เครื่องจักรกลซีเอ็นซีห้าแกนช่วยให้เครื่องมือมีเส้นสัมผัสกับพื้นผิวการตัดเสมอ ซึ่งช่วยให้เดินตามเส้นทางเครื่องมือที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้ชิ้นส่วนมีผิวสำเร็จที่ดีขึ้นและใช้เวลาในการตัดเฉือนสั้นลง
อย่างไรก็ตาม,เครื่องจักรกลซีเอ็นซี 5 แกนก็มีข้อจำกัดเช่นกัน รูปทรงเครื่องมือพื้นฐานและข้อจำกัดในการเข้าถึงเครื่องมือยังคงมีผลอยู่ เช่น ชิ้นส่วนที่มีรูปทรงภายในไม่สามารถตัดเฉือนได้ อีกทั้งค่าใช้จ่ายในการใช้งานระบบดังกล่าวยังสูงกว่าอีกด้วย
การออกแบบอันเดอร์คัต
อันเดอร์คัทเป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถตัดเฉือนด้วยเครื่องมือตัดมาตรฐานได้ เนื่องจากพื้นผิวบางส่วนไม่สามารถเข้าถึงได้โดยตรงจากด้านบน การตัดด้านล่างมีสองประเภทหลัก: T-slot และ dovetails การตัดอันเดอร์คัทอาจเป็นแบบด้านเดียวหรือสองด้านก็ได้ และตัดเฉือนด้วยเครื่องมือพิเศษ
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องมือตัดช่องตัว T จะทำโดยใช้เม็ดมีดตัดแนวนอนติดกับเพลาแนวตั้ง ความกว้างของการตัดส่วนล่างอาจแตกต่างกันระหว่าง 3 มม. ถึง 40 มม. ขอแนะนำให้ใช้ขนาดมาตรฐาน (เช่น เพิ่มทีละมิลลิเมตรหรือเศษส่วนมาตรฐานของนิ้ว) สำหรับความกว้าง เนื่องจากเครื่องมือมีแนวโน้มที่จะมีอยู่แล้ว
สำหรับเครื่องมือประกบกัน มุมจะเป็นตัวกำหนดมิติของคุณลักษณะ เครื่องมือประกบ 45° และ 60° ถือเป็นเครื่องมือมาตรฐาน
เมื่อออกแบบชิ้นส่วนที่มีรอยเจาะบนผนังด้านใน อย่าลืมเพิ่มระยะห่างเพียงพอสำหรับเครื่องมือ หลักการทั่วไปที่ดีคือการเพิ่มช่องว่างระหว่างผนังที่กลึงกับผนังด้านในอื่นๆ ให้เท่ากับความลึกของการตัดด้านล่างอย่างน้อยสี่เท่า
สำหรับเครื่องมือมาตรฐาน อัตราส่วนโดยทั่วไประหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางการตัดกับเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาคือ 2:1 ซึ่งจำกัดความลึกของการตัด เมื่อจำเป็นต้องมีการตัดด้านล่างที่ไม่ได้มาตรฐาน ร้านขายเครื่องจักรมักจะสร้างเครื่องมือตัดด้านล่างแบบกำหนดเองของตนเอง สิ่งนี้จะเพิ่มระยะเวลารอคอยสินค้าและต้นทุน และควรหลีกเลี่ยงทุกครั้งที่เป็นไปได้
ช่องตัว T บนผนังภายใน (ซ้าย), ร่องด้านล่างประกบกัน (กลาง) และร่องด้านล่างด้านเดียว (ขวา)
การร่างแบบทางเทคนิค
โปรดทราบว่าข้อกำหนดการออกแบบบางอย่างไม่สามารถรวมไว้ในไฟล์ STEP หรือ IGES ได้ จำเป็นต้องมีภาพวาดทางเทคนิค 2 มิติ หากโมเดลของคุณมีอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้:
รูเกลียวหรือเพลา
ขนาดที่ยอมรับได้
ข้อกำหนดการตกแต่งพื้นผิวเฉพาะ
หมายเหตุสำหรับผู้ควบคุมเครื่อง CNC
กฎง่ายๆ
1. ออกแบบชิ้นส่วนที่จะกลึงด้วยเครื่องมือที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุด
2. เพิ่มเนื้อปลาขนาดใหญ่ (อย่างน้อย ⅓ x ความลึกของโพรง) ให้กับมุมแนวตั้งภายในทั้งหมด
3. จำกัดความลึกของโพรงไว้ที่ 4 เท่าของความกว้าง
4. จัดตำแหน่งคุณสมบัติหลักของการออกแบบของคุณให้สอดคล้องกับทิศทางสำคัญทั้งหกประการ หากเป็นไปไม่ได้ ให้เลือกบริการเครื่องจักรกลซีเอ็นซี 5 แกน.
5. ส่งแบบทางเทคนิคพร้อมกับการออกแบบของคุณ เมื่อการออกแบบของคุณมีเกลียว พิกัดความเผื่อ ข้อกำหนดผิวสำเร็จ หรือความคิดเห็นอื่นๆ สำหรับผู้ควบคุมเครื่องจักร
หากท่านต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมหรือสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดติดต่อ info@anebon.com.
เวลาโพสต์: 13 มิ.ย.-2024