CNC işlemenin yeteneklerinden tam anlamıyla yararlanmak için tasarımcıların belirli üretim kurallarına göre tasarım yapması gerekir. Ancak belirli endüstri standartları mevcut olmadığından bu zor olabilir. Bu yazıda CNC işleme için en iyi tasarım uygulamalarına ilişkin kapsamlı bir kılavuz derledik. Modern CNC sistemlerinin fizibilitesini açıklamaya odaklandık ve ilgili maliyetleri göz ardı ettik. CNC için uygun maliyetli parçalar tasarlamaya yönelik bir kılavuz için bu makaleye bakın.
CNC İşleme
CNC işleme, çıkarımlı bir imalat tekniğidir. CNC'de, CAD modeline dayalı bir parça oluşturmak amacıyla katı bir bloktan malzemeyi çıkarmak için yüksek hızlarda (binlerce RPM) dönen farklı kesme takımları kullanılır. Hem metaller hem de plastikler CNC kullanılarak işlenebilir.
CNC işleme, hem yüksek hacimli üretim hem de tek seferlik işler için uygun, yüksek boyutsal doğruluk ve dar toleranslar sunar. Aslına bakılırsa, 3D baskıyla karşılaştırıldığında bile şu anda metal prototip üretmenin en uygun maliyetli yöntemidir.
CNC Ana Tasarım Sınırlamaları
CNC mükemmel tasarım esnekliği sunar ancak bazı tasarım sınırlamaları vardır. Bu sınırlamalar kesme işleminin temel mekaniğiyle, özellikle takım geometrisi ve takım erişimiyle ilgilidir.
1. Alet Şekli
Parmak frezeler ve matkaplar gibi en yaygın CNC takımları silindiriktir ve sınırlı kesme uzunluklarına sahiptir. Malzeme iş parçasından çıkarıldıkça, takımın şekli işlenmiş parça üzerinde kopyalanır.
Örneğin bu, bir CNC parçasının iç köşelerinin, kullanılan takımın boyutundan bağımsız olarak her zaman bir yarıçapa sahip olacağı anlamına gelir.
2. Araç Çağırma
Malzemeyi kaldırırken takım, iş parçasına doğrudan yukarıdan yaklaşır. Bu, daha sonra tartışacağımız alttan kesmeler dışında CNC işlemeyle yapılamaz.
Bir modelin delikler, boşluklar ve dikey duvarlar gibi tüm özelliklerini altı ana yönden biriyle hizalamak iyi bir tasarım uygulamasıdır. Bu, özellikle 5 eksenli CNC sistemleri gelişmiş iş tutma yetenekleri sunduğundan, bir kısıtlamadan çok bir öneridir.
Takımlama, büyük en-boy oranına sahip özelliklere sahip parçaların işlenmesinde endişe verici bir durumdur. Örneğin, derin bir boşluğun dibine ulaşmak, uç efektör sertliğini azaltabilen, titreşimi artırabilen ve ulaşılabilir doğruluğu azaltabilen, uzun şaftlı özel bir alet gerektirir.
CNC Proses Tasarım Kuralları
CNC işleme için parça tasarlarken karşılaşılan zorluklardan biri belirli endüstri standartlarının bulunmamasıdır. Bunun nedeni, CNC makine ve takım üreticilerinin sürekli olarak teknik yeteneklerini geliştirmeleri ve böylece elde edilebileceklerin kapsamını genişletmeleridir. Aşağıda, CNC ile işlenmiş parçalarda bulunan en yaygın özellikler için önerilen ve uygulanabilir değerleri özetleyen bir tablo sunduk.
1. Cepler ve Girintiler
Şu metni unutmayın: “Önerilen Cep Derinliği: Cep Genişliğinin 4 Katı. Parmak frezelerin genellikle çaplarının 3-4 katı kadar sınırlı bir kesme uzunluğu vardır. Derinlik-genişlik oranı küçük olduğunda takım sapması, talaş tahliyesi ve titreşim gibi sorunlar daha belirgin hale gelir. İyi sonuçlar elde etmek için boşluğun derinliğini genişliğinin 4 katıyla sınırlandırın."
Daha fazla derinliğe ihtiyacınız varsa değişken boşluk derinliğine sahip bir parça tasarlamayı düşünebilirsiniz (örnek için yukarıdaki resme bakın). Derin boşluklu frezeleme söz konusu olduğunda, derinliği kullanılan takımın çapının altı katından fazlaysa boşluk derin olarak sınıflandırılır. Özel takımlar, 1 inç çaplı parmak frezeyle maksimum 30 cm derinliğe izin verir; bu, takım çapının boşluk derinliği oranına 30:1 eşittir.
2. İç kenar
Dikey köşe yarıçapı: ⅓ x boşluk derinliği (veya daha fazlası) önerilir
Doğru boyuttaki takımı seçmek için önerilen iç köşe yarıçapı değerlerini kullanmak ve önerilen boşluk derinliği kurallarına uymak önemlidir. Köşe yarıçapını önerilen değerin biraz üstüne çıkarmak (örneğin 1 mm), aletin 90° açı yerine dairesel bir yol boyunca kesmesine olanak tanır ve bu da daha iyi bir yüzey kalitesi sağlar. 90°'lik keskin bir iç köşeye ihtiyaç duyulursa, köşe yarıçapını azaltmak yerine T şeklinde bir alttan kesme eklemeyi düşünün. Zemin yarıçapı için önerilen değerler 0,5 mm veya 1 mm'dir veya yarıçap yoktur; ancak herhangi bir yarıçap kabul edilebilir. Frezenin alt kenarı düz veya hafif yuvarlatılmıştır. Diğer zemin yarıçapları yuvarlak uçlu aletler kullanılarak işlenebilir. Önerilen değerlere bağlı kalmak, makinistlerin tercih ettiği bir seçim olduğundan iyi bir uygulamadır.
3. İnce Duvar
Minimum duvar kalınlığı önerileri: 0,8 mm (metal), 1,5 mm (plastik); 0,5 mm (metal), 1,0 mm (plastik) kabul edilebilir
Duvar kalınlığının azaltılması malzemenin sertliğini azaltır, bu da işleme sırasında titreşimlerin artmasına ve ulaşılabilir doğruluğun azalmasına neden olur. Plastiklerin artık gerilimler nedeniyle eğrilme ve artan sıcaklık nedeniyle yumuşama eğilimi vardır, bu nedenle daha büyük bir minimum duvar kalınlığı kullanılması önerilir.
4. Delik
Çap Standart matkap boyutları tavsiye edilir. 1 mm'den büyük herhangi bir çap mümkündür. Delik açma matkapla veya uçla yapılırcnc frezelenmiş. Matkap boyutları metrik ve İngiliz birimlerinde standartlaştırılmıştır. Dar toleranslar gerektiren delikleri bitirmek için raybalar ve delik işleme takımları kullanılır. ⌀20 mm'den küçük çaplar için standart çapların kullanılması tavsiye edilir.
Önerilen maksimum derinlik 4 x nominal çap; tipik 10 x nominal çap; uygulanabilir 40 x nominal çap
Standart olmayan çaplı delikler parmak freze kullanılarak işlenmelidir. Bu senaryoda maksimum boşluk derinliği sınırı geçerlidir ve maksimum derinlik değerinin kullanılması önerilir. Tipik değerden daha derin delikler açmanız gerekiyorsa minimum çapı 3 mm olan özel bir matkap kullanın. Matkapla işlenen kör delikler 135° açılı konik bir tabana sahipken parmak frezeyle işlenen delikler düzdür. CNC işlemede açık delikler ve kör delikler arasında özel bir tercih yoktur.
5. Konular
Minimum iplik boyutu M2'dir. M6 veya daha büyük dişlerin kullanılması tavsiye edilir. İç dişler musluklar kullanılarak oluşturulurken, dış dişler kalıplar kullanılarak oluşturulur. Kılavuzlar ve kalıpların her ikisi de M2 dişleri oluşturmak için kullanılabilir. CNC diş açma takımları, kılavuz kırılma riskini azalttığı için makineciler tarafından yaygın olarak kullanılmakta ve tercih edilmektedir. M6 dişler oluşturmak için CNC diş açma araçları kullanılabilir.
Diş uzunluğu minimum 1,5 x nominal çap; 3 x nominal çap önerilir
Diş üzerindeki yükün çoğunu ilk birkaç diş taşır (nominal çapın 1,5 katına kadar). Böylece nominal çapın üç katından daha büyük dişlere gerek kalmaz. Kılavuzla yapılan kör deliklerdeki dişler için (yani M6'dan küçük tüm dişler), deliğin tabanına nominal çapın 1,5 katına eşit dişsiz uzunluk ekleyin.
CNC diş açma aletleri kullanılabildiğinde (yani M6'dan büyük dişler), deliğe tüm uzunluğu boyunca diş açılabilir.
6. Küçük Özellikler
Önerilen minimum delik çapı 2,5 mm'dir (0,1 inç); minimum 0,05 mm (0,005 inç) de kabul edilebilir. Çoğu makine atölyesi küçük boşlukları ve delikleri doğru bir şekilde işleyebilir.
Bu sınırın altındaki herhangi bir şey mikro işleme olarak kabul edilir.CNC hassas frezelemebu tür özellikler (kesme işlemindeki fiziksel değişimin bu aralıkta olduğu durumlarda) özel aletler (mikro matkaplar) ve uzman bilgisi gerektirir; dolayısıyla kesinlikle gerekli olmadıkça bunlardan kaçınılması önerilir.
7. Toleranslar
Standart: ±0,125 mm (0,005 inç)
Tipik: ±0,025 mm (0,001 inç)
Performans: ±0,0125 mm (0,0005 inç)
Toleranslar boyutlar için kabul edilebilir sınırları belirler. Ulaşılabilir toleranslar parçanın temel boyutlarına ve geometrisine bağlıdır. Sağlanan değerler pratik yönergelerdir. Belirtilen toleransların yokluğunda çoğu makine atölyesi standart ±0,125 mm (0,005 inç) tolerans kullanır.
8. Metin ve Harfler
Önerilen yazı tipi boyutu 20 (veya daha büyük) ve harfler 5 mm'dir
Kazınmış metin, kabartmalı metne göre tercih edilir çünkü daha az malzeme çıkarır. Yazı tipi boyutu en az 20 punto olan Microsoft YaHei veya Verdana gibi sans-serif yazı tipi kullanılması tavsiye edilir. Birçok CNC makinesinde bu yazı tipleri için önceden programlanmış rutinler bulunur.
Makine Kurulumu ve Parça Yönlendirmesi
Birden fazla kurulum gerektiren bir parçanın şematik diyagramı aşağıda gösterilmiştir:
Takım erişimi, CNC işleme tasarımında önemli bir sınırlamadır. Bir modelin tüm yüzeylerine ulaşmak için iş parçasının birden çok kez döndürülmesi gerekir. Örneğin, yukarıdaki resimde gösterilen parçanın üç kez döndürülmesi gerekir: iki ana yöndeki delikleri işlemek için iki kez ve parçanın arkasına erişmek için üçüncü kez. İş parçası her döndürüldüğünde makinenin yeniden kalibre edilmesi ve yeni bir koordinat sisteminin tanımlanması gerekir.
İki ana nedenden dolayı tasarım yaparken makine kurulumlarını göz önünde bulundurun:
1. Makine kurulumlarının toplam sayısı maliyeti etkiler. Parçanın döndürülmesi ve yeniden hizalanması manuel çaba gerektirir ve toplam işleme süresini artırır. Bir parçanın 3-4 kez döndürülmesi gerekiyorsa bu genellikle kabul edilebilir ancak bu sınırın ötesindeki herhangi bir şey aşırıdır.
2. Maksimum bağıl konum doğruluğuna ulaşmak için her iki özelliğin de aynı kurulumda işlenmesi gerekir. Bunun nedeni, yeni çağrı adımının küçük (ancak ihmal edilemez) bir hataya yol açmasıdır.
Beş Eksenli CNC İşleme
5 eksenli CNC işleme kullanıldığında birden fazla makine kurulumuna duyulan ihtiyaç ortadan kaldırılabilir. Çok eksenli CNC işleme, iki ek dönme ekseni sunduğundan karmaşık geometrilere sahip parçalar üretebilir.
Beş eksenli CNC işleme, takımın her zaman kesme yüzeyine teğet olmasını sağlar. Bu, daha karmaşık ve verimli takım yollarının takip edilmesini sağlayarak daha iyi yüzey kalitesine ve daha kısa işleme sürelerine sahip parçalarla sonuçlanır.
Fakat,5 eksenli cnc işlemeaynı zamanda sınırlamaları da vardır. Temel takım geometrisi ve takım erişim kısıtlamaları hala geçerlidir; örneğin, iç geometriye sahip parçalar işlenemez. Ayrıca bu tür sistemleri kullanmanın maliyeti de daha yüksektir.
Alt Kesimlerin Tasarlanması
Alttan kesmeler, bazı yüzeylerine yukarıdan doğrudan erişilemediği için standart kesici takımlarla işlenemeyen özelliklerdir. İki ana alttan kesme türü vardır: T-yuvaları ve kırlangıç kuyrukları. Alt kesimler tek taraflı veya çift taraflı olabilir ve özel aletlerle işlenir.
T kanallı kesici takımlar temel olarak dikey bir şafta tutturulmuş yatay bir kesici uç ile yapılır. Alt kesimin genişliği 3 mm ile 40 mm arasında değişebilir. Genişlik için standart boyutların (yani tam milimetrelik artışlar veya standart inç kesirleri) kullanılması tavsiye edilir çünkü aletlerin halihazırda mevcut olması daha olasıdır.
Kırlangıç kuyruğu takımları için açı, tanımlayıcı unsur boyutudur. 45° ve 60° kırlangıç kuyruğu takımları standart olarak kabul edilir.
İç duvarlarında alttan kesikler bulunan bir parça tasarlarken, alet için yeterli açıklık eklemeyi unutmayın. İyi bir temel kural, işlenmiş duvar ile diğer iç duvarlar arasına alttan kesme derinliğinin en az dört katına eşit boşluk eklemektir.
Standart takımlar için kesme çapı ile şaft çapı arasındaki tipik oran 2:1'dir ve bu da kesme derinliğini sınırlar. Standart olmayan bir alttan kesme gerektiğinde, makine imalathaneleri genellikle kendi özel alttan kesme takımlarını üretir. Bu, teslimat süresini ve maliyeti artırır ve mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.
İç duvardaki T yuvası (sol), kırlangıç kuyruğu alttan kesme (ortada) ve tek taraflı alttan kesme (sağ)
Teknik Çizimlerin Hazırlanması
Lütfen bazı tasarım özelliklerinin STEP veya IGES dosyalarına dahil edilemeyeceğini unutmayın. Modeliniz aşağıdakilerden bir veya birkaçını içeriyorsa 2 boyutlu teknik çizimler gereklidir:
Dişli delikler veya miller
Tolere edilen boyutlar
Özel yüzey bitirme gereksinimleri
CNC makine operatörleri için notlar
Temel kurallar
1. İşlenecek parçayı en büyük çaplı takımla tasarlayın.
2. Tüm iç dikey köşelere büyük filetolar (en az ⅓ x boşluk derinliği) ekleyin.
3. Boşluğun derinliğini genişliğinin 4 katıyla sınırlayın.
4. Tasarımınızın ana özelliklerini altı ana yönden birine göre hizalayın. Bu mümkün değilse, tercih edin5 eksenli cnc işleme hizmetleri.
5. Tasarımınız dişler, toleranslar, yüzey kaplama spesifikasyonları veya makine operatörleri için diğer yorumları içerdiğinde tasarımınızla birlikte teknik çizimleri de gönderin.
Daha fazla bilgi edinmek veya soruşturma yapmak istiyorsanız, lütfen iletişime geçmekten çekinmeyin info@anebon.com.
Gönderim zamanı: Haziran-13-2024