Upang lubos na magamit ang mga kakayahan ng CNC machining, ang mga taga-disenyo ay dapat magdisenyo ayon sa mga partikular na panuntunan sa pagmamanupaktura. Gayunpaman, maaari itong maging mahirap dahil ang mga tiyak na pamantayan sa industriya ay hindi umiiral. Sa artikulong ito, nag-compile kami ng isang komprehensibong gabay sa pinakamahusay na mga kasanayan sa disenyo para sa CNC machining. Nakatuon kami sa paglalarawan ng pagiging posible ng mga modernong CNC system at binalewala ang mga nauugnay na gastos. Para sa gabay sa cost-effective na disenyo ng mga bahagi para sa CNC, sumangguni sa artikulong ito.
CNC Machining
Ang CNC machining ay isang subtractive manufacturing technique. Sa CNC, ang iba't ibang mga tool sa paggupit na umiikot sa mataas na bilis (libo-libong RPM) ay ginagamit upang alisin ang materyal mula sa isang solidong bloke upang lumikha ng isang bahagi batay sa isang modelo ng CAD. Ang parehong mga metal at plastik ay maaaring makinang gamit ang CNC.
Ang CNC machining ay nag-aalok ng mataas na dimensional na katumpakan at mga mahigpit na pagpapaubaya na angkop para sa parehong mataas na dami ng produksyon at mga one-off na trabaho. Sa katunayan, ito ang kasalukuyang pinaka-cost-effective na paraan para sa paggawa ng mga metal na prototype, kahit na kung ihahambing sa 3D printing.
Mga Limitasyon ng Pangunahing Disenyo ng CNC
Nag-aalok ang CNC ng mahusay na kakayahang umangkop sa disenyo, ngunit may ilang mga limitasyon sa disenyo. Ang mga limitasyong ito ay nauugnay sa mga pangunahing mekanika ng proseso ng pagputol, pangunahin sa geometry ng tool at pag-access sa tool.
1. Hugis ng Tool
Ang pinakakaraniwang mga tool ng CNC, tulad ng mga end mill at drill, ay cylindrical at may limitadong haba ng pagputol. Habang inaalis ang materyal mula sa workpiece, ang hugis ng tool ay ginagaya sa machined na bahagi.
Halimbawa, nangangahulugan ito na ang mga panloob na sulok ng bahagi ng CNC ay palaging may radius, anuman ang laki ng tool na ginamit.
2. Tool Calling
Kapag nag-aalis ng materyal, ang tool ay direktang lumalapit sa workpiece mula sa itaas. Hindi ito magagawa sa CNC machining, maliban sa mga undercut, na tatalakayin natin mamaya.
Ito ay isang mahusay na kasanayan sa disenyo upang ihanay ang lahat ng mga tampok ng isang modelo, tulad ng mga butas, cavity, at patayong pader, sa isa sa anim na kardinal na direksyon. Ito ay higit pa sa isang mungkahi kaysa sa isang paghihigpit, lalo na dahil ang 5-axis CNC system ay nag-aalok ng mga advanced na kakayahan sa paghawak ng trabaho.
Ang tooling ay isang alalahanin kapag gumagawa ng mga bahagi na may mga tampok na may malaking aspect ratio. Halimbawa, ang pag-abot sa ilalim ng isang malalim na lukab ay nangangailangan ng espesyal na tool na may mahabang baras, na maaaring mabawasan ang paninigas ng end effector, pataasin ang vibration, at bawasan ang katumpakan na matamo.
Mga Panuntunan sa Disenyo ng Proseso ng CNC
Kapag nagdidisenyo ng mga bahagi para sa CNC machining, isa sa mga hamon ay ang kawalan ng mga tiyak na pamantayan ng industriya. Ito ay dahil ang mga tagagawa ng makina at kasangkapan ng CNC ay patuloy na pinapahusay ang kanilang mga teknikal na kakayahan, kaya pinalalawak ang hanay ng kung ano ang maaaring makamit. Sa ibaba, nagbigay kami ng isang talahanayan na nagbubuod sa mga inirerekomenda at magagawa na mga halaga para sa mga pinakakaraniwang tampok na makikita sa mga bahagi ng CNC machined.
1. Mga Pocket at Recess
Tandaan ang sumusunod na teksto: “Inirerekomendang Lalim ng Pocket: 4 na Beses Lapad ng Pocket. Ang mga end mill ay may limitadong haba ng pagputol, karaniwan ay 3-4 na beses ng kanilang diameter. Kapag maliit ang depth-to-width ratio, nagiging mas kitang-kita ang mga isyu gaya ng tool deflection, chip evacuation, at vibration. Upang matiyak ang magagandang resulta, limitahan ang lalim ng isang lukab sa 4 na beses ang lapad nito."
Kung kailangan mo ng higit na lalim, maaari mong isipin ang tungkol sa pagdidisenyo ng bahagi na may variable na lalim ng cavity (tingnan ang larawan sa itaas para sa isang halimbawa). Pagdating sa deep cavity milling, ang isang cavity ay inuuri bilang malalim kung ang lalim nito ay higit sa anim na beses ang diameter ng tool na ginagamit. Ang espesyal na tooling ay nagbibigay-daan para sa maximum na depth na 30 cm na may 1-inch diameter na end mill, na katumbas ng tool diameter sa cavity depth ratio na 30:1.
2. Panloob na gilid
Vertical corner radius: ⅓ x lalim ng cavity (o mas malaki) ang inirerekomenda
Mahalagang gamitin ang mga iminungkahing halaga ng radius sa loob ng sulok para sa pagpili ng tamang sukat na tool at upang sumunod sa mga inirerekomendang alituntunin sa lalim ng lukab. Ang bahagyang pagtaas ng radius ng sulok sa itaas ng inirerekomendang halaga (hal., sa pamamagitan ng 1 mm) ay nagbibigay-daan sa tool na mag-cut sa isang pabilog na landas sa halip na sa isang 90° na anggulo, na nagreresulta sa isang mas mahusay na pagtatapos sa ibabaw. Kung kailangan ng matalim na 90° sa loob ng sulok, isaalang-alang ang pagdaragdag ng hugis-T na undercut sa halip na bawasan ang radius ng sulok. Para sa floor radius, ang mga inirerekomendang value ay 0.5 mm, 1 mm, o walang radius; gayunpaman, ang anumang radius ay katanggap-tanggap. Ang ibabang gilid ng end mill ay patag o bahagyang bilugan. Ang ibang floor radii ay maaaring makina gamit ang ball-end tool. Ang pagsunod sa mga inirekumendang halaga ay isang magandang kasanayan dahil ito ang ginustong pagpipilian para sa mga machinist.
3. Manipis na Pader
Mga rekomendasyon sa pinakamababang kapal ng pader: 0.8 mm (metal), 1.5 mm (plastic); 0.5 mm (metal), 1.0 mm (plastic) ay katanggap-tanggap
Ang pagbabawas ng kapal ng pader ay nagpapababa sa higpit ng materyal, na humahantong sa pagtaas ng mga panginginig ng boses sa panahon ng machining at nabawasan ang maaabot na katumpakan. Ang mga plastik ay may posibilidad na mag-warp dahil sa mga natitirang stress at lumambot dahil sa pagtaas ng temperatura, samakatuwid, inirerekomenda na gumamit ng mas malaking minimum na kapal ng pader.
4. Butas
Diameter Ang mga karaniwang sukat ng drill ay inirerekomenda. Ang anumang diameter na higit sa 1 mm ay magagawa. Ang paggawa ng butas ay ginagawa gamit ang isang drill o dulocnc milled. Ang mga sukat ng drill ay na-standardize sa metric at imperial units. Ang mga reamer at boring na tool ay ginagamit upang tapusin ang mga butas na nangangailangan ng mahigpit na pagpapaubaya. Para sa mga diameter na mas mababa sa ⌀20 mm, ipinapayong gumamit ng mga karaniwang diameter.
Inirerekomenda ang maximum na lalim na 4 x nominal na diameter; karaniwang 10 x nominal diameter; magagawa 40 x nominal diameter
Ang mga butas na di-karaniwang diameter ay dapat na makina gamit ang isang end mill. Sa sitwasyong ito, naaangkop ang maximum na limitasyon sa lalim ng lukab, at inirerekomendang gamitin ang maximum na halaga ng lalim. Kung kailangan mong gumawa ng mga butas sa makina na mas malalim kaysa sa karaniwang halaga, gumamit ng isang espesyal na drill na may minimum na diameter na 3 mm. Ang mga butas na bulag na ginawang makina gamit ang isang drill ay may tapered na base na may 135° anggulo, habang ang mga butas na machine na may end mill ay patag. Sa CNC machining, walang tiyak na kagustuhan sa pagitan ng through holes at blind hole.
5. Mga Thread
Ang pinakamababang laki ng thread ay M2. Inirerekomenda na gumamit ng M6 o mas malalaking mga thread. Ang mga panloob na thread ay ginagawa gamit ang mga gripo, habang ang mga panlabas na thread ay ginagawa gamit ang mga dies. Ang mga gripo at dies ay parehong magagamit para gumawa ng mga M2 thread. Ang mga tool sa pag-thread ng CNC ay malawakang ginagamit at mas gusto ng mga machinist dahil binabawasan nila ang panganib ng pagkasira ng gripo. Maaaring gamitin ang CNC threading tool upang lumikha ng mga M6 thread.
Ang haba ng thread ay hindi bababa sa 1.5 x nominal na diameter; Inirerekomenda ang 3 x nominal na diameter
Ang ilang mga unang ngipin ay nagdadala ng karamihan sa pagkarga sa thread (hanggang sa 1.5 beses ang nominal na diameter). Kaya, ang mga thread na mas malaki kaysa sa tatlong beses ang nominal diameter ay hindi kailangan. Para sa mga thread sa blind hole na ginawa gamit ang isang gripo (ibig sabihin, lahat ng mga thread na mas maliit sa M6), magdagdag ng hindi sinulid na haba na katumbas ng 1.5 beses ang nominal na diameter sa ilalim ng butas.
Kapag ang CNC threading tool ay maaaring gamitin (ibig sabihin, ang mga thread na mas malaki kaysa sa M6), ang butas ay maaaring i-thread sa buong haba nito.
6. Maliit na Mga Tampok
Ang minimum na inirerekumendang diameter ng butas ay 2.5 mm (0.1 in); katanggap-tanggap din ang minimum na 0.05 mm (0.005 in). Karamihan sa mga machine shop ay tumpak na nakakagawa ng maliliit na cavity at butas.
Anumang bagay sa ibaba ng limitasyong ito ay itinuturing na micromachining.CNC precision millingang mga naturang tampok (kung saan ang pisikal na pagkakaiba-iba ng proseso ng pagputol ay nasa saklaw na ito) ay nangangailangan ng mga espesyal na tool (micro drills) at kaalaman ng eksperto, kaya inirerekomenda na iwasan ang mga ito maliban kung talagang kinakailangan.
7. Pagpapahintulot
Pamantayan: ±0.125 mm (0.005 in)
Karaniwan: ±0.025 mm (0.001 in)
Pagganap: ±0.0125 mm (0.0005 in)
Ang mga pagpapaubaya ay nagtatatag ng mga katanggap-tanggap na limitasyon para sa mga sukat. Ang mga makakamit na pagpapahintulot ay nakasalalay sa mga pangunahing sukat at geometry ng bahagi. Ang mga halagang ibinigay ay praktikal na mga patnubay. Sa kawalan ng mga tinukoy na tolerance, karamihan sa mga machine shop ay gagamit ng karaniwang ±0.125 mm (0.005 in) tolerance.
8. Teksto at Liham
Ang inirerekomendang laki ng font ay 20 (o mas malaki), at 5 mm na letra
Mas mainam ang nakaukit na teksto kaysa naka-emboss na teksto dahil mas kaunting materyal ang inaalis nito. Inirerekomenda na gumamit ng sans-serif font, gaya ng Microsoft YaHei o Verdana, na may sukat ng font na hindi bababa sa 20 puntos. Maraming CNC machine ang may mga naka-program na gawain para sa mga font na ito.
Machine Setup at Part Orientation
Ang isang schematic diagram ng isang bahagi na nangangailangan ng maraming setup ay ipinapakita sa ibaba:
Ang pag-access ng tool ay isang makabuluhang limitasyon sa disenyo ng CNC machining. Upang maabot ang lahat ng mga ibabaw ng isang modelo, ang workpiece ay kailangang paikutin nang maraming beses. Halimbawa, ang bahaging ipinapakita sa larawan sa itaas ay kailangang paikutin ng tatlong beses: dalawang beses upang makina ang mga butas sa dalawang pangunahing direksyon at sa pangatlong beses upang ma-access ang likod ng bahagi. Sa bawat oras na paikutin ang workpiece, kailangang i-recalibrate ang makina, at dapat tukuyin ang isang bagong coordinate system.
Isaalang-alang ang mga setup ng makina kapag nagdidisenyo para sa dalawang pangunahing dahilan:
1. Ang kabuuang bilang ng mga setup ng makina ay nakakaapekto sa gastos. Ang pag-ikot at pag-realign ng bahagi ay nangangailangan ng manu-manong pagsisikap at pinatataas ang kabuuang oras ng machining. Kung ang isang bahagi ay kailangang paikutin ng 3-4 na beses, karaniwan itong katanggap-tanggap, ngunit anumang bagay na lampas sa limitasyong ito ay sobra-sobra.
2. Upang makamit ang pinakamataas na katumpakan ng relatibong posisyon, ang parehong mga tampok ay dapat na makina sa parehong setup. Ito ay dahil ang bagong hakbang sa pagtawag ay nagpapakilala ng maliit (ngunit hindi bale-wala) na error.
Five-Axis CNC Machining
Kapag gumagamit ng 5-axis CNC machining, ang pangangailangan para sa maramihang mga setup ng makina ay maaaring alisin. Ang multi-axis CNC machining ay maaaring gumawa ng mga bahagi na may kumplikadong geometries dahil nag-aalok ito ng dalawang karagdagang axes ng pag-ikot.
Ang five-axis CNC machining ay nagbibigay-daan sa tool na palaging maging tangential sa cutting surface. Ito ay nagbibigay-daan sa mas kumplikado at mahusay na mga landas ng tool na masusundan, na nagreresulta sa mga bahagi na may mas mahusay na pagtatapos sa ibabaw at mas maikling oras ng machining.
gayunpaman,5 axis cnc machiningmayroon ding mga limitasyon. Nalalapat pa rin ang pangunahing geometry ng tool at mga paghihigpit sa pag-access ng tool, halimbawa, ang mga bahagi na may panloob na geometry ay hindi maaaring makina. Bukod pa rito, mas mataas ang gastos sa paggamit ng mga naturang sistema.
Pagdidisenyo ng mga Undercut
Ang mga undercut ay mga feature na hindi maaaring makinabang gamit ang mga karaniwang cutting tool dahil ang ilan sa mga surface nito ay hindi direktang naa-access mula sa itaas. Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga undercut: T-slots at dovetails. Ang mga undercut ay maaaring single-sided o double-sided at machined gamit ang mga espesyal na tool.
Ang mga tool sa pagputol ng T-slot ay karaniwang ginawa gamit ang isang pahalang na pagsingit ng pagputol na nakakabit sa isang patayong baras. Ang lapad ng isang undercut ay maaaring mag-iba sa pagitan ng 3 mm at 40 mm. Inirerekomenda na gumamit ng mga karaniwang dimensyon (ibig sabihin, buong millimeter increments o karaniwang fraction ng pulgada) para sa lapad dahil mas malamang na available na ang tooling.
Para sa mga tool ng dovetail, ang anggulo ay ang pagtukoy sa dimensyon ng tampok. 45° at 60° dovetail tool ay itinuturing na pamantayan.
Kapag nagdidisenyo ng isang bahagi na may mga undercut sa loob ng mga dingding, tandaan na magdagdag ng sapat na clearance para sa tool. Ang isang mabuting tuntunin ng hinlalaki ay upang magdagdag ng espasyo sa pagitan ng machined wall at anumang iba pang panloob na pader na katumbas ng hindi bababa sa apat na beses ang lalim ng undercut.
Para sa mga karaniwang tool, ang tipikal na ratio sa pagitan ng cutting diameter at ng shaft diameter ay 2:1, na nililimitahan ang lalim ng cut. Kapag kailangan ng hindi karaniwang undercut, kadalasang gumagawa ang mga machine shop ng sarili nilang custom na undercut na tool. Ito ay nagpapataas ng oras at gastos ng lead at dapat na iwasan hangga't maaari.
T-slot sa interior wall (kaliwa), dovetail undercut (gitna), at one-side undercut (kanan)
Pag-draft ng mga Teknikal na Guhit
Pakitandaan na ang ilang mga detalye ng disenyo ay hindi maaaring isama sa STEP o IGES na mga file. Kinakailangan ang mga 2D na teknikal na guhit kung kasama sa iyong modelo ang isa o higit pa sa mga sumusunod:
May sinulid na mga butas o baras
Mga dimensyon na pinahihintulutan
Mga tiyak na kinakailangan sa pagtatapos sa ibabaw
Mga tala para sa mga operator ng makina ng CNC
Mga patakaran ng hinlalaki
1. Idisenyo ang bahaging gagawing makina gamit ang pinakamalaking tool sa diameter.
2. Magdagdag ng malalaking fillet (hindi bababa sa ⅓ x lalim ng lukab) sa lahat ng panloob na patayong sulok.
3. Limitahan ang lalim ng isang cavity sa 4 na beses ang lapad nito.
4. Ihanay ang mga pangunahing tampok ng iyong disenyo sa isa sa anim na kardinal na direksyon. Kung hindi ito posible, mag-opt for5 axis cnc machining services.
5. Magsumite ng mga teknikal na guhit kasama ang iyong disenyo kapag ang iyong disenyo ay may kasamang mga thread, tolerance, mga detalye ng surface finish, o iba pang komento para sa mga operator ng makina.
Kung gusto mong malaman ang higit pa o pagtatanong, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan info@anebon.com.
Oras ng post: Hun-13-2024