Hvernig á að hanna hluta fyrir CNC vinnslu
Í þessari heildarleiðbeiningu um hönnun fyrir CNC vinnslu höfum við tekið saman grunn- og háþróaðar hönnunaraðferðir og ráð til að hjálpa þér að ná sem bestum árangri fyrir sérsniðna hluti þína.
Það eru nokkur einföld skref sem þú getur tekið til að hámarka hönnun þína fyrir tölvustýrða tölulega stýrða vinnslu (CNC). Með því að fylgja reglum um hönnun fyrir framleiðslu (DFM) geturðu fengið meira út úr víðtækum möguleikum CNC-vinnslu. Þetta getur þó verið krefjandi þar sem sértækir staðlar fyrir alla iðnaðinn eru ekki til.
Í þessari grein bjóðum við upp á ítarlega leiðbeiningar um bestu hönnunarvenjur fyrir CNC-vinnslu. Til að safna þessum ítarlegu og uppfærðu upplýsingum báðum við um ábendingar frá sérfræðingum í greininni og þjónustuaðilum í CNC-vinnslu. Ef þú ert að hagræða kostnaði skaltu skoða þessa leiðbeiningar um hönnun hagkvæmra hluta fyrir CNC.
Hver er CNC vinnsluferlið?
CNC-vinnsla er frádráttarframleiðslutækni. Í CNC er efni fjarlægt úr heilum blokk með ýmsum skurðarverkfærum sem snúast á miklum hraða — þúsundum snúninga á mínútu — til að framleiða hluta byggðan á CAD-líkani. Hægt er að CNC-vinnsla bæði málma og plast.
CNC-fræsaðir hlutar hafa mikla víddarnákvæmni og þröng vikmörk. CNC hentar bæði fyrir framleiðslu í miklu magni og einstök verkefni. Reyndar er CNC-vinnsla hagkvæmasta leiðin til að framleiða frumgerðir úr málmi, jafnvel samanborið við þrívíddarprentun.
Hverjar eru helstu takmarkanir á CNC hönnun?
CNC býður upp á mikla sveigjanleika í hönnun, en það eru nokkrar takmarkanir. Þessar takmarkanir tengjast grunnvélfræði skurðarferlisins og varða aðallega rúmfræði verkfæra og aðgang að verkfærum.
Rúmfræði verkfæra
Algengustu CNC skurðarverkfærin (fræsarverkfæri og borvélar) eru sívalningslaga og hafa takmarkaða skurðlengd.
Þegar efni er fjarlægt úr vinnustykkinu flyst rúmfræði verkfærisins yfir á vélræna hlutinn. Þetta þýðir til dæmis að innri horn CNC hlutar hafa alltaf radíus, sama hversu lítið skurðarverkfæri var notað.
Aðgangur að verkfærum
Til að fjarlægja efni nálgast skurðarverkfærið vinnustykkið beint að ofan. Eiginleikum sem ekki er hægt að nálgast á þennan hátt er ekki hægt að fræsa með CNC-vél.
Það er undantekning frá þessari reglu: undirskurðir. Það er kafli um undirskurði síðar í þessari grein.
Við mælum með að allir eiginleikar líkansins (göt, holrými, lóðréttir veggir o.s.frv.) séu samstilltir við eina af sex megináttunum. Líttu þó á þessa reglu sem tilmæli en ekki takmörkun, þar sem 5-ása CNC kerfi bjóða upp á háþróaða eiginleika til að halda vinnustykki.
Aðgangur að verkfærum er einnig vandamál þegar unnið er með eiginleika með stórt hlutfall dýptar og breiddar. Til að ná til dæmis botni djúps holrýmis þarf verkfæri með lengri teygju. Þetta þýðir breiðara hreyfisvið fyrir endaáhrifavélina, sem eykur titring vélarinnar og lækkar nákvæmni sem hægt er að ná.
Það mun einfalda framleiðslu ef þú hannar hluti sem hægt er að CNC-fræsa með verkfæri sem hefur stærsta mögulega þvermál og stysta mögulega lengd.
Leiðbeiningar um CNC hönnun
Áskorun sem kemur oft upp við hönnun hluta fyrir CNC-vinnslu er að engir sérstakir staðlar eru til fyrir alla iðnaðinn. Framleiðendur CNC-véla og verkfæra bæta stöðugt getu tækninnar og víkka út mörk þess sem er mögulegt. Taflan hér að neðan sýnir ráðlagða og raunhæfa eiginleika fyrir algengustu eiginleika sem koma fyrir í CNC-fræstum hlutum.
Holrými og vasar
Ráðlagður holrýmisdýpt: 4 sinnum holrýmisbreidd
Endafræsarverkfæri hafa takmarkaða skurðarlengd (venjulega 3–4 sinnum þvermál þeirra). Beygja verkfærisins, flísafgangur og titringur verða áberandi þegar holrými hafa minna hlutfall dýptar og breiddar.
Að takmarka dýpt holrúmsins við fjóra sinnum breidd þess tryggir góðar niðurstöður.
Ef þörf er á stærri dýpt skal íhuga að hanna hluti með breytilegri holrýmisdýpt.
Djúp holrýmisfræsing: Holrými sem eru dýpri en sex sinnum þvermál verkfærisins eru talin djúp. Hægt er að ná allt að 30:1 hlutfalli milli þvermáls og holrýmisdýptar verkfæris með sérhæfðum verkfærum (hámarksdýpt: 35 cm með 1 tommu þvermáli á endafræsi).
Holrými og vasar
Lóðrétt hornradíus
Mælt með: ⅓ sinnum dýpt holrúmsins (eða meira)
Með því að nota ráðlagt gildi fyrir innri hornradíusa er tryggt að hægt sé að nota verkfæri með viðeigandi þvermál og að það samræmist leiðbeiningum um ráðlagðan holrýmisdýpt.
Með því að auka hornradíusinn örlítið umfram ráðlagðan gildi (t.d. um 1 mm) getur verkfærið skorið eftir hringlaga braut í stað 90° horns. Þetta er æskilegra þar sem það leiðir til betri yfirborðsáferðar. Ef þörf er á skörpum 90° innri hornum skal íhuga að bæta við T-beinsskurði í stað þess að minnka hornradíusinn.
Gólfradíus
Mælt með: 0.5 mm, 1 mm eða enginn radíus
Mögulegt: hvaða radíus sem er
Endafræsarverkfæri eru með flata eða örlítið ávöl neðri skurðbrún. Hægt er að vinna aðra botnradíusa með kúluendaverkfærum. Það er góð hönnunarvenja að nota ráðlögð gildi, þar sem vélvirkjar kjósa það.
Þunnir veggir
Lágmarks veggþykkt
Mælt með: 0.8 mm (málmar), 1.5 mm (plast)
Mögulegt: 0.5 mm (málmar), 1.0 mm (plast)
Minnkun á veggþykktinni dregur úr stífleika efnisins, sem eykur titring við vinnslu og lækkar nákvæmni sem hægt er að ná. Plast er viðkvæmt fyrir aflögun (vegna eftirstandandi spennu) og mýkingu (vegna hitastigshækkunar), þannig að mælt er með hærri lágmarksveggþykkt. Möguleg gildi sem nefnd eru hér að ofan ættu að vera skoðuð í hverju tilviki fyrir sig.
Holes
þvermál
Mælt með: venjulegur bor
Mögulegt: hvaða þvermál sem er stærra en 1 mm
Göt eru fræst annað hvort með bor eða fræsi. Stærð boranna er stöðluð (í metrískum og breskum einingum). Rúmarar og borverkfæri eru notuð til að klára göt sem krefjast þröngra vikmörka. Fyrir göt með mikilli nákvæmni og þvermál minni en 20 mm er mælt með því að nota staðlað þvermál.
Hámarksdýpt
Mælt með: 4 sinnum nafnþvermál
Dæmigert: 10 sinnum nafnþvermál
Mögulegt: 40 sinnum nafnþvermál
Göt með óstaðlaðan þvermál verður að vera fræst með fræsitæki. Í þessu tilviki gilda takmarkanir á hámarksdýpt holrúmanna og nota skal ráðlagðan hámarksdýptargildi. Göt sem eru dýpri en dæmigert gildi eru fræst með sérstökum borum (með lágmarksþvermál 3 mm). Blindgöt sem eru fræst með bor eru með keilulaga botn (135 gráðu horn), en göt sem eru fræst með fræsitæki eru flöt.
Það er enginn sérstakur kostur á milli gegnumgangandi gata eða blindgata í CNC vinnslu.
Þræðir
Þráður stærð
Lágmark: M1 (og lægra, í sumum tilfellum)
Mælt með: M6 eða stærra
Þræðir eru skornir með tappa og ytri þræðir með mótum. Tappa og mót er hægt að nota til að skera þræði niður í M2. CNC þráðunarverkfæri eru algeng og eru æskileg meðal vélvirkja, þar sem þau takmarka hættuna á að tappa brotni. CNC þráðunarverkfæri er hægt að nota til að skera þræði niður í M6.
Þráður lengd
Lágmark: 1.5 sinnum nafnþvermál
Mælt með: 3 sinnum nafnþvermál
Meirihluti álagsins sem beitt er á skrúfuna er tekinn af fáum fyrstu tönnum (allt að 1.5 sinnum nafnþvermál). Því eru skrúfur lengri en 3 sinnum nafnþvermál óþarfar.
Fyrir þræði í blindgötum sem skorin eru með tappa (þ.e. allar þræðir minni en M6), bætið við óþráðuðum lengd sem jafngildir 1.5 sinnum nafnþvermáli neðst í gatinu. Þegar hægt er að nota CNC þræðingartól (þ.e. þræðir stærri en M6) er hægt að þræða gatið eftir allri lengd þess.
Lítil einkenni
Lágmarksþvermál gats
Mælt með: 2.5 mm (0.1 tommur).
Mögulegt: 0.05 mm (0.005 tommur).
Flestar vélaverkstæði geta unnið holur og göt nákvæmlega með verkfærum allt niður í 2.5 mm (0.1 tommu) í þvermál. Allt undir þessum mörkum telst örvinnsluvinnsla. Sérhæfð verkfæri (örborvélar) og sérfræðiþekking eru nauðsynleg til að vinna slíka eiginleika vegna þess að eðlisfræði skurðarferlisins breytist með þessum mælikvarða. Nema það sé algerlega nauðsynlegt er því mælt með því að forðast þær.
Þolmörk
Dæmigert: +-0.1 mm
Mögulegt: +-0.02 mm
Þolmörk okkar eru annað hvort 2768 miðlungs eða fín. Ef þolmörk eru ekki tilgreind munu framleiðsluaðilar nota valda 2768 gæðaflokkinn.
Þolmörk skilgreina mörk ásættanlegrar víddar. Möguleg þolmörk eru mismunandi eftir grunnvídd og rúmfræði hlutarins. Gildin hér að ofan eru eðlilegar leiðbeiningar.
Texti og leturgerð
Mælt með: leturstærð 20 (eða stærri), 5 mm grafið
Grafinn texti er æskilegri en upphleypt texti, þar sem minna efni er fjarlægt. Mælt er með að nota lágmarksstærð -20 sans -serif leturgerðarinnar (t.d. Arial eða Verdana). Margar CNC vélar eru með fyrirfram forritaðar rútínur fyrir þessi letur.
Uppsetningar á CNC vélum og stefnumörkun hluta
Skýringarmynd af hluta sem þarfnast margra uppsetninga
Aðgangur að verkfærum er ein helsta hönnunartakmarkanirnar í CNC vinnslu. Til að ná til allra yfirborða líkansins þarf að snúa vinnustykkinu margoft.
Í hvert skipti sem vinnustykkið er snúið þarf að kvarða vélina upp á nýtt og skilgreina nýtt hnitakerfi.
Við hönnun er mikilvægt að hafa í huga uppsetningu véla af tveimur ástæðum:
Heildarfjöldi uppsetninga vélarinnar hefur áhrif á kostnaðinn. Að snúa og endurstilla hlutinn krefst handvirkrar vinnu og eykur heildarvinnslutíma. Þetta er oft ásættanlegt ef hlutinn þarf að snúa allt að þrisvar eða fjórum sinnum, en allt sem fer yfir þessi mörk er óhóflegt.
Til að ná hámarks nákvæmni í staðsetningu þarf að vinna tvo eiginleika í sömu uppsetningu. Þetta er vegna þess að nýja kvörðunarskrefið veldur litlu (en ekki óverulegu) skekkju.
Hvað er 5-ása CNC vinnsla?
Fimmása CNC vél færir skurðarverkfæri eða hluti eftir fimm ásum samtímis. Fjölása CNC vélar geta framleitt hluti með flóknum rúmfræði, þar sem þær bjóða upp á tvo viðbótar snúningsása. Þessar vélar útrýma þörfinni fyrir margar uppsetningar á vélum.
Hverjir eru kostir og takmarkanir 5-ása CNC vinnslu?
Fimmása CNC vinnsla gerir verkfærinu kleift að vera stöðugt snertiflöt við skurðflötinn. Verkfæraleiðirnar geta verið flóknari og skilvirkari, sem leiðir til hluta með betri yfirborðsáferð og styttri vinnslutíma.
Þrátt fyrir það hefur 5-ása CNC sínar takmarkanir. Grunntakmarkanir á verkfærageometri og aðgangi að verkfærum gilda enn (til dæmis er ekki hægt að vinna hluti með innri geometri). Þar að auki er kostnaðurinn við notkun slíkra kerfa hærri.
CNC vinnsluundirskurðir
Undirskurðir eru eiginleikar sem ekki er hægt að vinna með hefðbundnum skurðarverkfærum, þar sem ekki er hægt að komast að sumum yfirborðum þeirra beint að ofan.
Það eru tvær megingerðir af undirskurðum: T-rif og svalahala. Undirskurðir geta verið einhliða eða tvíhliða og eru fræstir með sérstökum verkfærum.
T-rifa skurðarverkfæri eru gerð úr láréttum skurðarblaði sem er fest við lóðréttan skaft. Breidd undirskurðar getur verið á bilinu 3 mm til 40 mm. Við mælum með að nota staðlaðar stærðir fyrir breiddina (þ.e. heilar millimetraþrep eða staðlað tommubrot), þar sem líklegra er að viðeigandi verkfæri sé þegar tiltækt.
Fyrir skurðarverkfæri með svalahöfuði er hornið það sem skilgreinir stærðina. Bæði 45 og 60 gráðu svalahöfuðverkfæri eru talin staðalbúnaður. Verkfæri með 5, 10 og allt að 120 gráðu horni (í 10 gráðu þrepum) eru einnig til en eru sjaldgæfari.
T-rauf (vinstri), undirskurður með svalahali (miðja) og einhliða undirskurður á innvegg (hægri).
Undirskurðarhönnun fyrir CNC vinnslu
Þegar þú hannar hluta með undirskurði á innveggjum skaltu muna að bæta við nægilegu bili fyrir verkfærið. Góð þumalputtaregla er að bæta við bili sem jafngildir að minnsta kosti fjórum sinnum dýpt undirskurðarins milli vélræna veggsins og annarra innveggja.
Fyrir hefðbundin verkfæri er hlutfallið á milli skurðþvermáls og þvermáls skaftsins 2:1, sem takmarkar skurðardýptina. Þegar óhefðbundinn undirskurður er nauðsynlegur er algengt að vélaverkstæði framleiði sín eigin sérsniðnu undirskurðarverkfæri. Þetta getur aukið afhendingartíma og kostnað, svo forðastu það ef mögulegt er.
Að teikna tæknilega teikningu
Verkfræðingar nota stundum tækniteikningar til að miðla tilteknum framleiðslukröfum til vélvirkja.
Að hlaða upp tæknilegri teikningu með tilboði þínu
Við þurfum venjulega ekki tækniteikningar fyrir pantanir á kerfinu okkar, en í sumum tilfellum geta þær bætt verðmætu samhengi við tilboðsbeiðni. Ákveðnar hönnunarforskriftir er ekki hægt að hafa með í STEP- eða IGES-skrá. Til dæmis þarftu að hafa með tvívíddar tækniteikningu ef líkanið þitt inniheldur skrúfgöt eða ása og/eða mál með þrengri vikmörkum en valin 2768-gráða.
Ef þú bætir við tæknilegri teikningu skaltu ganga úr skugga um að hún passi við forskriftir skráanna sem hlaðið var inn. Ef tæknilegu teikningarnar passa ekki við skrárnar sem hlaðið var inn eða tilboðslýsinguna:
Tilboðslýsingarnar eru taldar vera viðmiðunarpunktur fyrir tækni, efni og yfirborðsáferð.
Tækniteikningar eru taldar vera viðmiðunarpunktur fyrir forskriftir um þráð, vikmörk, upplýsingar um yfirborðsáferð, beiðnir um merkingar á hlutum og forskriftir um hitameðferð.
CAD-skráin er talin vera viðmiðunarpunktur fyrir hönnun hluta, rúmfræði, víddir og staðsetningu eiginleika.
Hverjar eru bestu starfsvenjur fyrir CNC vinnslu?
Hönnun hluta sem hægt er að vélræna með verkfæri með stærsta mögulega þvermáli.
Bætið stóru skurðunum (að minnsta kosti ⅓ sinnum dýpt holrúmsins) við öll innri lóðrétt horn.
Takmarkaðu dýpt hola við fjóra sinnum breidd þeirra.
Samstilltu meginþætti hönnunarinnar við eina af sex megináttunum. Ef það er ekki mögulegt er 5-ása CNC vinnsla möguleiki.
Sendið inn tæknilega teikningu með teikningunni ef hönnunin inniheldur skrúfur, vikmörk, forskriftir um yfirborðsáferð eða aðrar athugasemdir fyrir vélstjórann.
Þarftu að fá hluti CNC-fræsaða? Hafðu samband við Gazfull teymið okkar.