Kiel desegni partojn por CNC-maŝinado
En ĉi tiu kompleta gvidilo pri dezajnado por CNC-maŝinado, ni kompilis bazajn kaj progresintajn dezajnajn praktikojn kaj konsilojn por helpi vin atingi la plej bonajn rezultojn por viaj kutimaj partoj.
Jen kelkaj facilaj paŝoj, kiujn vi povas fari por optimumigi viajn dezajnojn por komputila numera kontrolado (CNC) maŝinado. Sekvante la regulojn pri dezajno-por-fabrikado (DFM), vi povas pli bone utiligi la vastajn kapablojn de CNC-maŝinado. Tamen, tio povas esti malfacila, ĉar ne ekzistas tut-industriaj specifaj normoj.
En ĉi tiu artikolo, ni proponas ampleksan gvidilon pri la plej bonaj dezajnaj praktikoj por CNC-maŝinado. Por kompili ĉi tiujn ampleksajn ĝisdatajn informojn, ni petis reagojn de industriaj spertuloj kaj provizantoj de CNC-maŝinadaj servo. Se vi optimumigas kostojn, rigardu ĉi tiun gvidilon pri la dezajnado de kostefikaj partoj por CNC.
Kio estas la CNC-maŝinada procezo?
CNC-maŝinado estas subtraha fabrikada teknologio. En CNC, materialo estas forigita de solida bloko uzante diversajn tranĉilojn, kiuj rotacias je alta rapideco — miloj da RPM — por produkti parton bazitan sur CAD-modelo. Kaj metaloj kaj plastoj povas esti CNC-maŝinitaj.
CNC-maŝinitaj partoj havas altan dimensian precizecon kaj striktajn toleremojn. CNC taŭgas kaj por grandkvanta produktado kaj por unufojaj laboroj. Fakte, CNC-maŝinado estas nuntempe la plej kostefika maniero produkti metalajn prototipojn, eĉ kompare kun 3D-presado.
Kiuj estas la ĉefaj limigoj de CNC-dezajno?
CNC ofertas grandan flekseblecon en la dezajno, sed ekzistas kelkaj limigoj. Ĉi tiuj limigoj rilatas al la baza mekaniko de la tranĉprocezo kaj ĉefe koncernas la ilgeometrion kaj ilaliron.
Ila geometrio
La plej multaj komunaj CNC-tranĉiloj (finaĵaj freziloj kaj boriloj) havas cilindran formon kaj limigitan tranĉlongon.
Dum materialo estas forigata de la laborpeco, la geometrio de la ilo estas transdonita al maŝinprilaborita parto. Tio signifas, ekzemple, ke la internaj anguloj de CNC-parto ĉiam havas radiuson, sendepende de kiom malgranda la tranĉilo estis uzita.
Aliro al ilo
Por forigi materialon, la tranĉilo alproksimiĝas al la laborpeco rekte de supre. Trajtoj, kiujn oni ne povas atingi tiamaniere, ne povas esti CNC-maŝinitaj.
Ekzistas escepto al ĉi tiu regulo: subtranĉoj. Estas sekcio pri subtranĉoj proksime al la fino de ĉi tiu artikolo.
Ni rekomendas vicigi ĉiujn trajtojn de via modelo (truojn, kavaĵojn, vertikalajn murojn, ktp.) al unu el la ses ĉefaj direktoj. Tamen, konsideru ĉi tiun regulon kiel rekomendon kaj ne kiel limigon, ĉar 5-aksaj CNC-sistemoj ofertas progresintajn kapablojn por teni laborpecojn.
Aliro al iloj ankaŭ estas problemo dum maŝinado de elementoj kun granda rilatumo inter profundo kaj larĝo. Ekzemple, por atingi la fundon de profunda kavaĵo, oni bezonas ilojn kun plilongigita atingo. Tio signifas pli larĝan moviĝamplekson por la fina efektoro, kio pliigas la maŝinan vibradon kaj malaltigas la atingeblan precizecon.
Ĝi simpligos produktadon se vi desegnos partojn, kiujn oni povas CNC-maŝini per la ilo, kiu havas la plej grandan eblan diametron kaj la plej mallongan eblan longon.
Gvidlinioj pri CNC-dezajno
Defio, kiu ofte aperas dum la dizajnado de parto por CNC-maŝinado, estas ke ne ekzistas specifaj normoj por la tuta industrio. Fabrikistoj de CNC-maŝinoj kaj iloj kontinue plibonigas la kapablojn de la teknologio, plivastigante la limojn de tio, kio eblas. La suba tabelo resumas rekomenditajn kaj fareblajn valorojn por la plej oftaj trajtoj renkontitaj en CNC-maŝinitaj partoj.
Kavaĵoj kaj poŝoj
Rekomendita kavaĵprofundo: 4-obla kavaĵlarĝo
Finaj freziloj havas limigitan tranĉlongon (tipe 3-4-oble sian diametron). Ilo-dekliniĝo, skulpta elfluigo kaj vibroj fariĝas pli elstaraj kiam kavaĵoj havas pli malgrandan rilatumon inter profundo kaj larĝo.
Limigi la profundon de la kavaĵo al kvaroblo de ĝia larĝo certigas bonajn rezultojn.
Se pli grandaj profundoj estas necesaj, konsideru desegni partojn kun varia kavaĵoprofundo.
Profunda kavaĵa frezado: Kavaĵoj kun profundoj pli grandaj ol ses fojojn la diametro de la ilo estas konsiderataj profundaj. Proporcio inter la diametro de ilo kaj la profundo de la kavaĵo ĝis 30:1 eblas uzante specialan ilaron (maksimuma profundo: 35 cm kun 1-cola diametro de fina frezilo).
Kavaĵoj kaj poŝoj
Vertikala angula radiuso
Rekomendita: ⅓-oble la kavaĵprofundo (aŭ pli granda)
Uzante la rekomenditan valoron por internaj angulaj radiusoj, oni povas uzi taŭgan diametran ilon kaj ĝi konformas al gvidlinioj por la rekomendita kavaĵprofundo.
Pligrandigi la angulajn radiusojn iomete super la rekomenditan valoron (ekz. je 1 mm) permesas al la ilo tranĉi laŭ cirkla vojo anstataŭ 90-grada angulo. Ĉi tio estas preferata, ĉar ĝi rezultigas pli altkvalitan surfacan finpoluron. Se necesas akraj 90-gradaj internaj anguloj, konsideru aldoni T-ostan subtranĉon anstataŭ redukti la angulan radiuson.
Plankradiuso
rekomendita: 0.5 mm, 1 mm aŭ neniu radiuso
Farebla: ajna radiuso
Finaj freziloj havas platan aŭ iomete rondan malsupran tranĉrandon. Aliaj plankradiusoj povas esti maŝinitaj per globaj finaj iloj. Estas bona dezajna praktiko uzi la rekomenditajn valorojn, ĉar tion preferas la maŝinistoj.
Maldikaj muroj
Minimuma murdikeco
Rekomendita: 0.8 mm (metaloj), 1.5 mm (plastoj)
Farebla: 0.5 mm (metaloj), 1.0 mm (plastoj)
Malpligrandigo de la mura dikeco reduktas la rigidecon de la materialo, kio pliigas vibrojn dum maŝinado kaj malaltigas la atingeblan precizecon. Plastoj emas misformiĝi (pro restaj streĉoj) kaj moliĝi (pro temperaturpliiĝo), do pli granda minimuma mura dikeco estas rekomendinda. La fareblaj valoroj menciitaj supre estu ekzamenataj laŭkaze.
Truoj
diametro
Rekomendita: norma borilo
Farebla: ajna diametro pli granda ol 1 mm
Truoj estas maŝinprilaboritaj per aŭ borilo aŭ finfrezilo. La grandeco de la boriloj estas normigita (en metrikaj kaj imperiaj unuoj). Aleziloj kaj boriloj estas uzataj por fini truojn, kiuj postulas striktajn toleremojn. Por alt-precizaj truoj kun diametro pli malgranda ol 20 mm, oni rekomendas uzi norman diametron.
Maksimuma profundo
rekomendita: 4-oble nominala diametro
Tipa: 10-oble nominala diametro
Farebla: 40-oble nominala diametro
Truoj kun nenorma diametro devas esti maŝinprilaboritaj per frezilo. En ĉi tiu kazo, validas la limigoj pri maksimuma kavaĵprofundo kaj oni uzu la rekomenditan maksimuman profundvaloron. Truoj pli profundaj ol la tipa valoro estas maŝinprilaboritaj per specialaj boriloj (kun minimuma diametro de 3 mm). Blindaj truoj maŝinprilaboritaj per borilo havas konusan plankon (135-grada angulo), dum truoj maŝinprilaboritaj per frezilo estas plataj.
Ne ekzistas aparta prefero inter tra truoj aŭ blindaj truoj en CNC-maŝinado.
fadenoj
Fadeno
minimumo: M1 (kaj pli malalta, en iuj kazoj)
rekomendita: M6 aŭ pli granda
Fadenoj estas tranĉitaj per kranoj kaj eksteraj fadenoj per ŝimoj. Kranoj kaj ŝimoj povas esti uzataj por tranĉi fadenojn ĝis M2. CNC-fadeniloj estas oftaj kaj estas preferataj de maŝinistoj, ĉar ili limigas la riskon de kranorompo. CNC-fadeniloj povas esti uzataj por tranĉi fadenojn ĝis M6.
Fadena longo
minimumo: 1.5-oble nominala diametro
rekomendita: 3-oble nominala diametro
La plimulto de la ŝarĝo aplikata al fadeno estas portata de la malmultaj unuaj dentoj (ĝis 1.5-oble la nominala diametro). Fadenoj pli longaj ol 3-oble la nominala diametro estas do nenecesaj.
Por fadenoj en blindaj truoj tranĉitaj per kranoj (t.e. ĉiuj fadenoj pli malgrandaj ol M6), aldonu nefadenitan longon egalan al 1.5-oble la nominala diametro ĉe la fundo de la truo. Kiam CNC-fadenigilo povas esti uzata (t.e. fadenoj pli grandaj ol M6), la truo povas esti fadenita tra sia tuta longo.
Malgrandaj trajtoj
Minimuma truodiametro
rekomendita: 2.5 mm (0.1 coloj.)
Farebla: 0.05 mm (0.005 coloj.)
Plej multaj maŝinmetiejoj povas precize maŝinprilabori kavaĵojn kaj truojn uzante ilojn ĝis 2.5 mm (0.1 coloj) en diametro. Ĉio sub ĉi tiu limo estas konsiderata mikro-maŝinado. Specialaj iloj (mikro-boriloj) kaj fakula scio estas necesaj por maŝinprilabori tiajn trajtojn, ĉar la fiziko de la tranĉprocezo ŝanĝiĝas kun ĉi tiu skalo. Krom se absolute necese, la rekomendo estas tial eviti ilin.
Tolerancoj
Tipa: +-0.1 mm
Farebla: +-0.02 mm
Niaj tolerancoj estas aŭ mezaj aŭ fajnaj 2768. Se tolerancoj ne estas specifitaj, fabrikantaj partneroj uzos la elektitan gradon 2768.
Tolerancoj difinas la limojn por akceptebla dimensio. La atingeblaj tolerancoj varias laŭ la baza dimensio kaj la geometrio de la parto. La supraj valoroj estas raciaj gvidlinioj.
Teksto kaj surskribo
Rekomendita: tiparograndeco 20 (aŭ pli granda), gravurita 5 mm
Gravurita teksto estas preferata ol reliefigita teksto, ĉar malpli da materialo estas forigita. Uzi minimuman grandecon de -20 sanserifa tiparo (ekz. Arial aŭ Verdana) estas rekomendinda. Multaj CNC-maŝinoj havas antaŭprogramitajn rutinojn por ĉi tiuj tiparoj.
Agordoj de CNC-maŝinoj kaj orientiĝo de partoj
Skemo de parto kiu postulas plurajn aranĝojn
Aliro al iloj estas unu el la ĉefaj dezajnaj limigoj en CNC-maŝinado. Por atingi ĉiujn surfacojn de la modelo, la laborpeco devas esti rotaciita plurfoje.
Kiam ajn la laborpeco estas rotaciita, la maŝino devas esti rekalibrita kaj nova koordinatsistemo devas esti difinita.
Dum dizajnado, gravas konsideri maŝinaranĝojn pro du kialoj:
La tuta nombro da maŝinaranĝoj influas la koston. Rotacii kaj realĝustigi la parton postulas manan laboron kaj pliigas la tutan maŝinadtempon. Ĉi tio ofte estas akceptebla se la parto bezonas esti rotaciita ĝis tri aŭ kvar fojojn, sed io ajn super ĉi tiu limo estas troa.
Por atingi maksimuman relativan pozician precizecon, du trajtoj devas esti maŝinitaj en la sama aranĝo. Tio estas ĉar la nova kalibrada paŝo enkondukas malgrandan (sed ne-neglekteblan) eraron.
Kio estas 5-aksa CNC-maŝinado?
5-aksa CNC-maŝino movas tranĉilojn aŭ partojn laŭ kvin aksoj samtempe. Plur-aksaj CNC-maŝinoj povas fabriki partojn kun kompleksaj geometrioj, ĉar ili ofertas du pliajn rotaciajn aksojn. Ĉi tiuj maŝinoj forigas la bezonon de pluraj maŝinaranĝoj.
Kiuj estas la avantaĝoj kaj limigoj de 5-aksa CNC-maŝinado?
Kvin-aksa CNC-maŝinado permesas al la ilo resti konstante tangenta al la tranĉsurfaco. La ilvojoj povas esti pli komplikaj kaj efikaj, rezultante en partoj kun pli bona surfaca finpoluro kaj pli mallongaj maŝinadtempoj.
Tamen, 5-aksa CNC havas siajn limigojn. Bazaj ilgeometriaj kaj ilaliraj limigoj ankoraŭ validas (ekzemple, partoj kun internaj geometrioj ne povas esti maŝinitaj). Krome, la kosto de uzado de tiaj sistemoj estas pli alta.
CNC-maŝinadaj subtranĉoj
Subtranĉoj estas trajtoj, kiujn oni ne povas maŝinprilabori per normaj tranĉiloj, ĉar iuj el iliaj surfacoj ne estas alireblaj rekte de supre.
Ekzistas du ĉefaj tipoj de subtranĉoj: T-fendoj kaj ovvostaj kaneloj. Subtranĉoj povas esti unuflankaj aŭ duflankaj kaj estas maŝinitaj per specialaj iloj.
T-fendaj tranĉiloj estas faritaj el horizontala tranĉklingo fiksita al vertikala ŝafto. La larĝo de subtranĉo povas varii inter 3mm kaj 40mm. Ni rekomendas uzi normajn grandecojn por la larĝo (ekz. tutaj milimetraj pliigoj aŭ normaj colfrakcioj), ĉar estas pli probable, ke taŭga ilo jam haveblas.
Por ringovostaj tranĉiloj, la angulo estas la difina grandeco de la trajto. Kaj 45- kaj 60-gradaj ringovostaj iloj estas konsiderataj normaj. Iloj kun angulo de 5, 10 kaj ĝis 120 gradoj (je 10-gradaj pliigoj) ankaŭ ekzistas, sed estas malpli ofte uzataj.
T-fendo (maldekstre), morteza subtranĉo (meze), kaj unu-flanka subtranĉo sur interna muro (dekstre).
Subfosa dezajno por CNC-maŝinado
Kiam vi desegnas partojn kun subtranĉoj sur internaj muroj, memoru aldoni sufiĉan spacon por la ilo. Bona proksimuma regulo estas aldoni spacon egalan al almenaŭ kvarobla profundo de la subtranĉo inter la maŝinprilaborita muro kaj iu ajn alia interna muro.
Por normaj iloj, la tipa proporcio inter la tranĉdiametro kaj la diametro de la ŝafto estas 2:1, tiel limigante la tranĉprofundon. Kiam nenorma subfosado estas necesa, estas ofta praktiko por maŝinmetiejoj produkti siajn proprajn specialajn subfositajn ilojn. Tio povas aldoni al la livertempo kaj kosto, do evitu ĝin se eble.
Redaktado de teknika desegnaĵo
Teknikaj desegnaĵoj estas foje uzataj de inĝenieroj por komuniki specifajn fabrikadpostulojn al la maŝinisto.
Alŝutante teknikan desegnon kun via oferto
Ni kutime ne postulas teknikan desegnaĵon por mendoj en nia platformo, sed en iuj kazoj, ili povas aldoni valoran kuntekston al ofertopeto. Certaj dezajnaj specifoj ne povas esti inkluditaj en STEP aŭ IGES dosiero. Ekzemple, vi devos inkluzivi 2D teknikan desegnaĵon se via modelo inkluzivas ŝraŭbitajn truojn aŭ ŝaftojn kaj/aŭ dimensiojn kun tolerancoj pli striktaj ol la elektita grado 2768.
Se vi aldonas teknikan desegnon, bonvolu certigi, ke ĝi kongruas kun la specifoj de la alŝutitaj dosieroj. Se la teknikaj desegnoj ne kongruas kun la alŝutitaj dosieroj aŭ la specifoj de la oferto:
La ofertospecifoj estas konsiderataj la referencpunkto por la teknologio, materialo kaj surfacaj finpoluroj.
La teknikaj desegnaĵoj estas konsiderataj la referenca punkto por la fadenspecifoj, toleremospecifoj, surfacfinpoluraj detaloj, petoj pri partmarkado kaj varmotraktadospecifoj.
La CAD-dosiero estas konsiderata la referenca punkto por la parta dezajno, geometrio, dimensio kaj trajtolokoj.
Kiuj estas la plej bonaj praktikoj por CNC-maŝinado?
Dezajnu partojn, kiujn oni povas maŝinprilabori per la ilo kun la plej granda ebla diametro.
Aldonu la grandajn fileojn (almenaŭ ⅓-oble la kavaĵprofundo) al ĉiuj internaj vertikalaj anguloj.
Limigu la profundon de kavaĵoj al kvaroble ilia larĝo.
Akordigu la ĉefajn trajtojn de via dezajno kun unu el la ses ĉefaj direktoj. Se tio ne eblas, 5-aksa CNC-maŝinado estas eblo.
Sendu teknikan desegnaĵon kun via desegnaĵo se via dezajno inkluzivas fadenojn, toleremojn, specifojn pri surfaca finpoluro aŭ aliajn notojn por la maŝinfunkciigisto.
Ĉu vi havas partojn, kiujn vi bezonas CNC-maŝinprilabori? Bonvolu kontakti nian Gazfull-teamon.