Nola diseinatu piezak CNC mekanizaziorako
CNC mekanizaziorako diseinatzeko gida oso honetan, oinarrizko eta aurreratutako diseinu praktikak eta aholkuak bildu ditugu zure pieza pertsonalizatuetarako emaitzarik onenak lortzen laguntzeko.
Ordenagailu bidezko kontrol numerikoko (CNC) mekanizaziorako diseinuak optimizatzeko urrats erraz batzuk eman ditzakezu. Fabrikaziorako diseinuaren (DFM) arauak jarraituz, CNC mekanizazioaren gaitasun zabaletatik etekin handiagoa atera diezaiekezu. Hala ere, erronka bat izan daiteke, industria osoko estandar espezifikorik ez baitago.
Artikulu honetan, CNC mekanizaziorako diseinu-jardunbide onenen gida osoa eskaintzen dugu. Informazio eguneratu zabal hau biltzeko, industriako adituen eta CNC mekanizazio zerbitzu-hornitzaileen iritzia eskatu dugu. Kostuak optimizatzen ari bazara, begiratu CNCrako kostu-eraginkorrak diren piezak diseinatzeko gida hau.
Zer da CNC mekanizazio prozesua?
CNC mekanizazioa fabrikazio-teknologia kengarria da. CNCan, materiala bloke solido batetik kentzen da abiadura handian biratzen diren hainbat ebaketa-erreminta erabiliz —milaka RPM—, CAD eredu batean oinarritutako pieza bat ekoizteko. Metalak zein plastikoak CNC bidez mekanizatu daitezke.
CNC bidez mekanizatutako piezek zehaztasun dimentsio handikoak eta tolerantzia estuak dituzte. CNC egokia da bai bolumen handiko ekoizpenerako bai lan bakarretarako. Izan ere, CNC mekanizazioa da gaur egun metalezko prototipoak ekoizteko modurik errentagarriena, baita 3D inprimaketarekin alderatuta ere.
Zeintzuk dira CNC diseinuaren muga nagusiak?
CNCak diseinu-malgutasun handia eskaintzen du, baina badaude zenbait murrizketa. Muga hauek ebaketa-prozesuaren oinarrizko mekanikari dagozkio eta batez ere erremintaren geometriari eta erremintaren sarbideari dagozkie.
Erremintaren geometria
CNC ebaketa-erreminta ohikoenek (muturreko fresatzeko erremintak eta zulagailuak) forma zilindrikoa eta ebaketa-luzera mugatua dute.
Materiala piezatik kentzen den heinean, erremintaren geometria mekanizatutako piezara transferitzen da. Horrek esan nahi du, adibidez, CNC pieza baten barneko izkinek beti dutela erradio bat, erabilitako ebaketa-erreminta zein txikia izan arren.
Erremintarako sarbidea
Materiala kentzeko, ebaketa-erreminta piezara zuzenean hurbiltzen da goitik. Modu honetan atzitu ezin diren ezaugarriak ezin dira CNC mekanizatu.
Arau honen salbuespen bat dago: azpiko mozketak. Artikulu honen amaieran azpiko mozketei buruzko atal bat dago.
Modeloaren ezaugarri guztiak (zuloak, barrunbeak, horma bertikalak, etab.) sei norabide nagusietako batekin lerrokatzea gomendatzen dugu. Hala ere, kontuan hartu arau hau gomendio gisa eta ez murrizketa gisa, 5 ardatzeko CNC sistemek piezak eusteko gaitasun aurreratuak eskaintzen baitituzte.
Tresnetarako sarbidea ere arazo bat da sakonera-zabalera erlazio handiko elementuak mekanizatzean. Barrunbe sakon baten hondora iristeko, adibidez, irismen handiagoa duten tresnak behar dira. Horrek esan nahi du muturreko efektorearentzat mugimendu-eremu zabalagoa, eta horrek makinaren bibrazioa handitzen du eta lor daitekeen zehaztasuna murrizten du.
Ekoizpena erraztuko du diametro handiena eta luzera laburrena duen erremintarekin CNC mekanizatu daitezkeen piezak diseinatzen badituzu.
CNC diseinu jarraibideak
CNC mekanizaziorako pieza bat diseinatzerakoan maiz sortzen den erronka bat da ez dagoela industria osoko estandar espezifikorik. CNC makina eta erreminta fabrikatzaileek etengabe hobetzen dituzte teknologiaren gaitasunak, posible denaren mugak zabalduz. Beheko taulan CNC mekanizatutako piezetan aurkitzen diren ezaugarri ohikoenen gomendatutako eta bideragarriak diren balioak laburbiltzen dira.
Barrunbeak eta poltsikoak
Gomendatutako barrunbe-sakonera: barrunbearen zabaleraren 4 aldiz
Fresa-erremintak ebaketa-luzera mugatua dute (normalean diametroaren 3-4 aldiz handiagoa). Erremintaren deformazioa, txirbilaren hustuketa eta bibrazioak nabarmenagoak dira barrunbeen sakonera-zabalera erlazio txikiagoa dutenean.
Barrunbearen sakonera bere zabaleraren laukoitza mugatzeak emaitza onak bermatzen ditu.
Sakonera handiagoak behar badira, kontuan hartu barrunbe-sakonera aldakorra duten piezak diseinatzea.
Barrunbe sakonen fresaketa: Erremintaren diametroaren sei aldiz handiagoa den sakonera duten barrunbeak sakontzat hartzen dira. Erremintaren diametroaren eta barrunbearen sakoneraren arteko 30:1eko erlazioa lor daiteke erreminta espezializatuak erabiliz (gehienezko sakonera: 35 cm hazbeteko diametroko muturreko fresa-erremintarekin).
Barrunbeak eta poltsikoak
Izkin bertikalaren erradioa
Gomendatua: barrunbearen sakoneraren ⅓ aldiz (edo handiagoa)
Barneko izkinaren erradioetarako gomendatutako balioa erabiltzeak ziurtatzen du diametro egokia duen erreminta bat erabili daitekeela eta gomendatutako barrunbe-sakoneraren jarraibideekin bat datorrela.
Izkinaren erradioak gomendatutako baliotik pixka bat gorago handitzeak (adibidez, 1 mm), tresnak 90 graduko angelu baten ordez ibilbide zirkular bat jarraituz ebaki dezake. Hau hobesten da, gainazalaren akabera kalitate handiagokoa lortzen baitu. 90 graduko barne-izkin zorrotzak behar badira, kontuan hartu T-hezur azpiko mozketa bat gehitzea izkinaren erradioa murriztu beharrean.
Solairuaren erradioa
Gomendatzen da: 0.5 mm, 1 mm edo erradiorik gabe
Bideragarria: edozein erradio
Muturretako fresatzeko erremintek beheko ebaketa-ertz laua edo zertxobait biribildua dute. Bestelako zoru-erradioak mutur esferikoko erremintak erabiliz mekanizatu daitezke. Diseinu-praktika ona da gomendatutako balioak erabiltzea, makinariek nahiago baitute.
Horma meheak
Hormaren lodiera minimoa
Gomendatua: 0.8 mm (metalak), 1.5 mm (plastikoak)
Bideragarria: 0.5 mm (metalak), 1.0 mm (plastikoak)
Hormaren lodiera txikitzeak materialaren zurruntasuna murrizten du, eta horrek mekanizazioan bibrazioak areagotzen ditu eta lor daitekeen zehaztasuna murrizten du. Plastikoak deformatzeko (hondakin-tentsioen ondorioz) eta biguntzeko (tenperatura igoeraren ondorioz) joera dute, beraz, hormaren lodiera minimo handiagoa gomendatzen da. Goian adierazitako balio bideragarriak kasuz kasu aztertu behar dira.
Zulo
Diametroa
Gomendatua: broka estandarra
Bideragarria: 1 mm baino handiagoa den edozein diametro
Zuloak broka edo fresagailu batekin mekanizatzen dira. Broken tamaina estandarizatuta dago (unitate metriko eta inperialetan). Errematxagailuak eta zulatzeko tresnak erabiltzen dira tolerantzia estuak behar dituzten zuloak akaberatzeko. 20 mm baino txikiagoa den diametroa duten zehaztasun handiko zuloetarako, diametro estandar bat erabiltzea gomendatzen da.
Gehieneko sakonera
Gomendatzen da: 4 aldiz diametro nominala
Ohikoa: 10 aldiz diametro nominala
Bideragarria: 40 aldiz diametro nominala
Diametro ez-estandarra duten zuloak fresagailu batekin mekanizatu behar dira. Kasu honetan, barrunbearen sakonera maximoaren mugak aplikatzen dira eta gomendatutako sakonera maximoaren balioa erabili behar da. Ohiko balioa baino sakonagoak diren zuloak zulatzeko punta espezializatuak erabiliz mekanizatzen dira (gutxienez 3 mm-ko diametroarekin). Zulagailu batekin mekanizatutako zulo itsuek zoru konikoa dute (135 graduko angelua), eta fresagailu batekin mekanizatutako zuloak lauak dira.
CNC mekanizazioan ez dago lehentasun berezirik zulo zeharkakoen edo zulo itsuen artean.
Threads
Hariaren tamaina
Gutxieneko: M1 (eta baxuagoa, kasu batzuetan)
Gomendatzen da: M6 edo handiagoa
Hariak hariztekin mozten dira eta kanpoko hariztak trokelekin. Hariztak eta trokelak erabil daitezke M2rainoko hariztak mozteko. CNC hariztatzeko tresnak ohikoak dira eta makinariek nahiago dituzte, hariztaiak hausteko arriskua mugatzen baitute. CNC hariztatzeko tresnak erabil daitezke M6rainoko hariztak mozteko.
Hariaren luzera
Gutxieneko: 1.5 aldiz diametro nominala
Gomendatzen da: 3 aldiz diametro nominala
Hari bati aplikatzen zaion karga gehiena lehenengo hortz gutxi batzuek hartzen dute (diametro nominalaren 1.5 aldiz handiagoak arte). Beraz, ez dira beharrezkoak diametro nominalaren 3 aldiz baino luzeagoak diren hariak.
Zulo itsuetan hariztatutako harietarako (hau da, M6 baino txikiagoak diren hari guztiak), gehitu zuloaren beheko diametro nominalaren 1.5 aldiz berdina den haririk gabeko luzera. CNC hariztatzeko tresna bat erabil daitekeenean (hau da, M6 baino handiagoak diren hariak), zuloa bere luzera osoan harizta daiteke.
Ezaugarri txikiak
Zuloaren gutxieneko diametroa
Gomendatzen da: 2.5 mm (0.1 hazbete).
Bideragarria: 0.05 mm (0.005 hazbete).
Mekanizazio-tailer gehienek zehaztasunez mekaniza ditzakete barrunbeak eta zuloak 2.5 mm-ko (0.1 hazbete) diametroko erremintak erabiliz. Muga horren azpitik dagoen edozer gauza mikromekanizaziotzat hartzen da. Tresna bereziak (mikrozulagailuak) eta adituen ezagutza behar dira ezaugarri horiek mekanizatzeko, ebaketa-prozesuaren fisika eskala horrekin aldatzen baita. Beraz, guztiz beharrezkoa ez bada, gomendioa da horiek saihestea.
Tolerantziak
Ohikoa: +-0.1 mm
Bideragarria: +-0.02 mm
Gure tolerantziak 2768 ertainak edo finak dira. Tolerantziarik zehazten ez bada, fabrikazio-bazkideek hautatutako 2768 kalifikazioa erabiliko dute.
Tolerantziek dimentsio onargarri baten mugak definitzen dituzte. Lor daitezkeen tolerantziak oinarrizko dimentsioaren eta piezaren geometriaren arabera aldatzen dira. Goiko balioak jarraibide arrazoizkoak dira.
Testua eta letrak
Gomendatua: letra-tamaina 20 (edo handiagoa), 5 mm grabatua
Grabatutako testua hobesten da erliebean idatzitako testuaren aldean, material gutxiago kentzen baita. Gutxienez -20ko tamainako sans-serif letra-tipoa erabiltzea gomendatzen da (adibidez, Arial edo Verdana). CNC makina askok letra-tipo horietarako aurrez programatutako errutinak dituzte.
CNC makinen konfigurazioak eta piezen orientazioa
Hainbat konfigurazio behar dituen pieza baten eskema
Tresnetarako sarbidea CNC mekanizazioan diseinu-muga nagusietako bat da. Modeloaren gainazal guztietara iristeko, pieza hainbat aldiz biratu behar da.
Pieza biratzen den bakoitzean, makina berriro kalibratu behar da eta koordenatu-sistema berri bat definitu behar da.
Diseinatzerakoan, garrantzitsua da makinaren konfigurazioak kontuan hartzea bi arrazoirengatik:
Makina konfigurazio kopuru osoak kostuan eragina du. Pieza biratzeak eta berriro lerrokatzeak eskuzko lana eskatzen du eta mekanizazio denbora osoa handitzen du. Hau onargarria da askotan pieza hiru edo lau aldiz biratu behar bada, baina muga horretatik gorako edozer gauza gehiegizkoa da.
Kokapen-zehaztasun erlatibo maximoa lortzeko, bi ezaugarri mekanizatu behar dira konfigurazio berean. Hau horrela da kalibrazio-urrats berriak errore txiki bat (baina ez-arbuiagarria) sartzen duelako.
Zer da 5 ardatzeko CNC mekanizazioa?
5 ardatzeko CNC makina batek ebaketa-erremintak edo piezak bost ardatzetan zehar mugitzen ditu aldi berean. CNC ardatz anitzeko makinek geometria konplexuko piezak fabrikatu ditzakete, bi biraketa-ardatz gehigarri eskaintzen baitituzte. Makina hauek makina-konfigurazio anitzen beharra ezabatzen dute.
Zeintzuk dira 5 ardatzeko CNC mekanizazioaren abantailak eta mugak?
Bost ardatzeko CNC mekanizazioak erremintak etengabe ebaketa-gainazalarekiko ukitzen jarraitzea ahalbidetzen du. Erremintaren ibilbideak konplexuagoak eta eraginkorragoak izan daitezke, eta horren ondorioz, gainazaleko akabera hobea eta mekanizazio-denbora laburragoak dituzten piezak lortzen dira.
Hala ere, 5 ardatzeko CNCak baditu bere mugak. Oinarrizko erreminta geometria eta erreminta sarbide mugak oraindik ere aplikatzen dira (adibidez, barne geometria duten piezak ezin dira mekanizatu). Gainera, sistema horiek erabiltzearen kostua handiagoa da.
CNC mekanizazioko azpiko ebakidurak
Azpiko ebakidurak ebaketa-erreminta estandarrekin mekanizatu ezin diren ezaugarriak dira, haien gainazal batzuk goitik zuzenean eskura ez daudelako.
Bi azpiko mozketa mota nagusi daude: T formako zirrikituak eta enaro-buztanak. Azpiko mozketak alde bakarrekoak edo bi aldeetakoak izan daitezke eta tresna bereziak erabiliz mekanizatzen dira.
T formako zirrikituak ebakitzeko tresnak ardatz bertikal bati lotutako ebakitzeko xafla horizontal batez osatuta daude. Ebakiduraren zabalera 3 mm eta 40 mm artekoa izan daiteke. Zabalerarako tamaina estandarrak erabiltzea gomendatzen dugu (hau da, milimetro osoko gehikuntzak edo hazbeteko zatiki estandarrak), litekeena baita tresna egoki bat eskuragarri egotea.
Enaro-buztan ebakitzeko erremintetan, angelua da ezaugarriaren tamaina definitzen duena. 45 eta 60 graduko enaro-buztan erremintak estandartzat hartzen dira. 5, 10 eta 120 gradu arteko angelua duten tresnak ere badaude (10 graduko gehikuntzetan), baina ez dira hain ohikoak.
T formako zirrikitua (ezkerrean), enara-buztaneko ebakidura bat (erdian) eta barneko horma batean alde bakarreko ebakidura bat (eskuinean).
CNC mekanizaziorako azpiko mozketa diseinua
Barneko hormetan azpiko ebakidurak dituzten piezak diseinatzerakoan, gogoratu erremintarentzat nahikoa tarte gehitzea. Arau orokor ona da mekanizatutako hormaren eta beste edozein barneko hormaren artean azpiko ebakiduraren sakoneraren gutxienez laukoitza den tartea gehitzea.
Tresna estandarren kasuan, ebaketa-diametroaren eta ardatzaren diametroaren arteko erlazio tipikoa 2:1 da, eta horrek ebaketa-sakonera mugatzen du. Estandarra ez den azpiko mozketa bat behar denean, ohikoa da mekanizazio-lantegiek beren azpiko mozketa-tresna pertsonalizatuak fabrikatzea. Horrek epeak eta kostuak handitu ditzake, beraz, ahal bada saihestu.
Marrazki tekniko bat idaztea
Batzuetan, ingeniariek marrazki teknikoak erabiltzen dituzte fabrikazio-eskakizun zehatzak makinariari jakinarazteko.
Zure aurrekontuarekin batera marrazki tekniko bat igotzea
Normalean ez dugu marrazki teknikorik eskatzen gure plataformako eskaeretarako, baina kasu batzuetan, testuinguru baliotsua gehi diezaiokete aurrekontu eskaerari. Diseinu espezifikazio batzuk ezin dira STEP edo IGES fitxategi batean sartu. Adibidez, 2D marrazki tekniko bat sartu beharko duzu zure modeloak zulo haridunak edo ardatzak eta/edo hautatutako 2768 kalifikazioa baino tolerantzia estuagoak dituzten dimentsioak baditu.
Marrazki tekniko bat gehitzen baduzu, ziurtatu igotako fitxategien zehaztapenekin bat datorrela. Marrazki teknikoak igotako fitxategiekin edo aurrekontuaren zehaztapenekin bat ez badatoz:
Aurrekontuaren zehaztapenak erreferentzia puntutzat hartzen dira teknologia, material eta gainazaleko akaberetarako.
Marrazki teknikoak erreferentzia puntutzat hartzen dira hariztapenen zehaztapenetarako, tolerantzia zehaztapenetarako, gainazalaren akaberaren xehetasunetarako, piezen markatze eskaeretarako eta tratamendu termikoaren zehaztapenetarako.
CAD fitxategia piezaren diseinurako, geometriarako, dimentsioetarako eta ezaugarrien kokapenetarako erreferentzia-puntutzat hartzen da.
Zeintzuk dira CNC mekanizaziorako praktika onenak?
Diseinatu diametro handiena duen erremintarekin mekanizatu daitezkeen piezak.
Gehitu filete handiak (gutxienez barrunbearen sakoneraren ⅓ aldiz) barneko izkina bertikal guztietan.
Mugatu barrunbeen sakonera haien zabaleraren 4 aldiz handiagoa izatera.
Lerrokatu zure diseinuaren ezaugarri nagusiak sei norabide nagusietako batekin. Hori posible ez bada, 5 ardatzeko CNC mekanizazioa aukera bat da.
Bidali marrazki tekniko bat zure diseinuak hariztapenak, tolerantziak, gainazalaren akaberaren zehaztapenak edo makinaren operadorearentzako bestelako oharrak baditu.
CNC mekanizatu behar dituzun piezak dituzu? Jarri harremanetan gure Gazfull taldearekin.