Kaip suprojektuoti dalis CNC apdirbimui
Šiame išsamiame CNC apdirbimo projektavimo vadove surinkome pagrindinius ir pažangius projektavimo metodus bei patarimus, kurie padės jums pasiekti geriausių rezultatų gaminant jūsų nestandartines detales.
Yra keli paprasti žingsniai, kuriuos galite atlikti, kad optimizuotumėte savo projektus kompiuterinio skaitmeninio valdymo (CNC) apdirbimui. Laikydamiesi projektavimo gamybai (DFM) taisyklių, galite geriau išnaudoti plačias CNC apdirbimo galimybes. Tačiau tai gali būti sudėtinga, nes nėra visai pramonei skirtų standartų.
Šiame straipsnyje pateikiame išsamų CNC apdirbimo projektavimo praktikos vadovą. Norėdami surinkti šią išsamią naujausią informaciją, paprašėme pramonės ekspertų ir CNC apdirbimo paslaugų teikėjų atsiliepimų. Jei optimizuojate sąnaudas, peržiūrėkite šį ekonomiškai efektyvių CNC dalių projektavimo vadovą.
Koks yra CNC apdirbimo procesas?
CNC apdirbimas yra subtraktyvioji gamybos technologija. CNC sistemoje medžiaga iš vientiso bloko pašalinama naudojant įvairius pjovimo įrankius, kurie sukasi dideliu greičiu – tūkstančiais aps./min. – ir taip pagaminama detalė pagal CAD modelį. CNC gali būti apdirbami ir metalai, ir plastikai.
CNC apdirbtos detalės pasižymi dideliu matmenų tikslumu ir griežtais tolerancijos nuokrypiais. CNC tinka tiek didelio masto gamybai, tiek vienkartiniams darbams. Tiesą sakant, CNC apdirbimas šiuo metu yra ekonomiškiausias metalo prototipų gamybos būdas, netgi lyginant su 3D spausdinimu.
Kokie yra pagrindiniai CNC projektavimo apribojimai?
CNC siūlo didelį projektavimo lankstumą, tačiau yra keletas apribojimų. Šie apribojimai susiję su pagrindine pjovimo proceso mechanika ir daugiausia susiję su įrankių geometrija ir prieiga prie įrankių.
Įrankio geometrija
Dažniausiai CNC pjovimo įrankiai (frezavimo įrankiai ir grąžtai) yra cilindro formos ir turi ribotą pjovimo ilgį.
Kai medžiaga pašalinama iš ruošinio, įrankio geometrija perkeliama į apdirbtą detalę. Tai reiškia, pavyzdžiui, kad CNC detalės vidiniai kampai visada turi spindulį, nesvarbu, koks mažas pjovimo įrankis buvo naudojamas.
Prieiga prie įrankių
Norint pašalinti medžiagą, pjovimo įrankis prie ruošinio priartėja tiesiai iš viršaus. Objektai, prie kurių negalima pasiekti tokiu būdu, negali būti apdirbami CNC staklėmis.
Šiai taisyklei yra išimtis: išpjovos. Šio straipsnio pabaigoje yra skyrius apie išpjovas.
Rekomenduojame visas modelio detales (skyles, ertmes, vertikalias sieneles ir kt.) sulygiuoti su viena iš šešių pagrindinių krypčių. Tačiau šią taisyklę laikykite rekomendacija, o ne apribojimu, nes 5 ašių CNC sistemos siūlo pažangias ruošinių laikymo galimybes.
Įrankių prieinamumas taip pat yra problema apdirbant elementus, kurių gylio ir pločio santykis yra didelis. Pavyzdžiui, norint pasiekti gilios ertmės dugną, reikia įrankių su padidintu siekiu. Tai reiškia platesnį galinio efektoriaus judesių diapazoną, o tai padidina mašinos vibraciją ir sumažina pasiekiamą tikslumą.
Gamyba supaprastės, jei projektuosite detales, kurias galima apdirbti CNC įrenginiu, naudojant kuo didesnio skersmens ir trumpesnio ilgio įrankį.
CNC projektavimo gairės
Dažnai iškylantis iššūkis projektuojant CNC apdirbimo detalę yra tai, kad nėra visoje pramonėje galiojančių specifinių standartų. CNC staklių ir įrankių gamintojai nuolat tobulina technologijos galimybes, plėsdami galimybių ribas. Žemiau esančioje lentelėje apibendrintos rekomenduojamos ir įmanomos dažniausiai CNC apdirbtų detalių savybių vertės.
Ertmės ir kišenės
Rekomenduojamas ertmės gylis: 4 kartus didesnis už ertmės plotį
Galinių frezų pjovimo ilgis yra ribotas (paprastai 3–4 kartus didesnis už jų skersmenį). Įrankio deformacija, drožlių pašalinimas ir vibracijos tampa labiau pastebimos, kai ertmių gylio ir pločio santykis yra mažesnis.
Gerus rezultatus užtikrina ertmės gylio apribojimas iki keturių kartų didesnio už jos plotį.
Jei reikalingas didesnis gylis, apsvarstykite galimybę projektuoti dalis su kintamu ertmės gyliu.
Gilus ertmių frezavimas: ertmės, kurių gylis didesnis nei šešis kartus didesnis už įrankio skersmenį, laikomos giliomis. Naudojant specializuotus įrankius, įrankio skersmens ir ertmės gylio santykis gali siekti iki 30:1 (didžiausias gylis: 35 cm su 1 colio skersmens galiniu frezavimo įrankiu).
Ertmės ir kišenės
Vertikalus kampo spindulys
Rekomenduojama: ⅓ karto didesnis nei ertmės gylis (arba didesnis)
Naudojant rekomenduojamą vidinių kampų spindulių vertę, užtikrinama, kad galima naudoti tinkamo skersmens įrankį ir kad būtų laikomasi rekomenduojamo ertmės gylio gairių.
Padidinus kampų spindulius šiek tiek virš rekomenduojamos vertės (pvz., 1 mm), įrankis gali pjauti apskritimo, o ne 90 laipsnių kampu. Tai yra pageidautina, nes užtikrina aukštesnės kokybės paviršiaus apdailą. Jei reikia aštrių 90 laipsnių vidinių kampų, vietoj kampų spindulio mažinimo apsvarstykite galimybę pridėti T formos įpjovimą.
Grindų spindulys
Rekomenduojama: 0.5 mm, 1 mm arba be spindulio
Įmanoma: bet koks spindulys
Galinių frezų apatinė pjovimo briauna yra plokščia arba šiek tiek užapvalinta. Kitus dugno spindulius galima apdirbti naudojant rutulinius įrankius. Rekomenduojama naudoti rekomenduojamas vertes, nes jas pageidauja mechaniniai frezuotojai.
Plonos sienos
Minimalus sienelės storis
Rekomenduojama: 0.8 mm (metalui), 1.5 mm (plastikui)
Galimas: 0.5 mm (metalai), 1.0 mm (plastikai)
Sumažinus sienelės storį, sumažėja medžiagos standumas, o tai padidina vibracijas apdirbimo metu ir sumažina pasiekiamą tikslumą. Plastikai yra linkę deformuotis (dėl liekamųjų įtempių) ir minkštėti (dėl temperatūros padidėjimo), todėl rekomenduojamas didesnis minimalus sienelės storis. Aukščiau nurodytas įmanomas vertes reikėtų tikrinti kiekvienu atveju atskirai.
Skylės
skersmuo
Rekomenduojama: standartinis grąžtas
Įmanomas: bet koks skersmuo didesnis nei 1 mm
Skylės gręžiamos grąžtu arba frezavimo įrankiu. Grąžtų dydis yra standartizuotas (metriniais ir imperiniais vienetais). Gręžtuvai ir gręžimo įrankiai naudojami skylėms, kurioms reikalingi griežti tolerancijos reikalavimai, išgręžti. Didelio tikslumo skylėms, kurių skersmuo mažesnis nei 20 mm, rekomenduojama naudoti standartinį skersmenį.
Maksimalus gylis
Rekomenduojama: 4 kartų didesnis už nominalų skersmenį
Tipiškas: 10 kartų didesnis už nominalų skersmenį
Įmanoma: 40 kartų didesnis už nominalų skersmenį
Nestandartinio skersmens skylės turi būti frezuojamos frezavimo įrankiu. Tokiu atveju taikomi maksimalaus ertmės gylio apribojimai ir turėtų būti naudojama rekomenduojama maksimali gylio vertė. Gilesnės nei įprasta vertė skylės frezuojamos naudojant specializuotus grąžtus (kurių minimalus skersmuo – 3 mm). Grąžtu frezuojamos aklinos skylės turi kūginį dugną (135 laipsnių kampas), o frezavimo įrankiu frezuojamos skylės yra plokščios.
CNC apdirbime nėra jokio ypatingo pasirinkimo tarp kiaurymių ir aklųjų skylių.
Temos
Temos dydis
Minimumas: M1 (ir žemesnis, kai kuriais atvejais)
Rekomenduojama: M6 arba didesnis
Sriegiai pjaustomi sriegikliais, o išoriniai sriegiai – matricomis. Sriegikliai ir matricos gali būti naudojami sriegiams pjauti iki M2 dydžio. CNC sriegimo įrankiai yra įprasti ir pageidaujami mechaninių mechanikų, nes jie sumažina sriegiklio lūžio riziką. CNC sriegimo įrankiai gali būti naudojami sriegiams pjauti iki M6 dydžio.
Sriegio ilgis
Minimumas: 1.5 kartų didesnis už nominalų skersmenį
Rekomenduojama: 3 kartų didesnis už nominalų skersmenį
Didžiąją dalį sriegiui tenkančios apkrovos patiria keli pirmieji dantys (iki 1.5 karto didesnio už nominalųjį skersmenį). Todėl sriegiai, ilgesni nei 3 kartus už nominalųjį skersmenį, yra nereikalingi.
Aklinose skylėse, išgręžtose sriegiais (t. y. visi sriegiai mažesni nei M6), sriegių be sriegio ilgis turi būti 1.5 karto didesnis už vardinį skersmenį skylės apačioje. Kai galima naudoti CNC sriegimo įrankį (t. y. sriegiai didesni nei M6), skylę galima sriegti per visą jos ilgį.
Mažos funkcijos
Minimalus skylės skersmuo
Rekomenduojama: 2.5 mm (0.1 colio.)
Įmanoma: 0.05 mm (0.005 colio.)
Dauguma mechaninių dirbtuvių gali tiksliai apdirbti ertmes ir skyles, naudodamos iki 2.5 mm (0.1 colio) skersmens įrankius. Bet koks skersmuo, mažesnis už šią ribą, laikomas mikroapdirbimu. Tokiems elementams apdirbti reikalingi specialūs įrankiai (mikrogrąžtai) ir ekspertų žinios, nes pjovimo proceso fizika keičiasi priklausomai nuo šio mastelio. Todėl rekomenduojama jų vengti, nebent tai būtų absoliučiai būtina.
Tolerancijos
Tipiškas: +-0.1 mm
Įmanoma: +-0.02 mm
Mūsų tolerancijos yra 2768 vidutinės arba tikslios. Jei tolerancijos nenurodytos, gamybos partneriai naudos pasirinktą 2768 klasę.
Tolerancijos apibrėžia priimtino matmens ribas. Pasiekiamos tolerancijos skiriasi priklausomai nuo bazinio matmens ir detalės geometrijos. Aukščiau pateiktos vertės yra pagrįstos gairės.
Tekstas ir užrašai
Rekomenduojama: šrifto dydis 20 (arba didesnis), išgraviruotas 5 mm
Graviruotas tekstas yra geresnis nei įspaustas, nes pašalinama mažiau medžiagos. Rekomenduojama naudoti ne mažesnį kaip -20 sans-serif šriftą (pvz., Arial arba Verdana). Daugelyje CNC staklių yra iš anksto užprogramuotos šių šriftų funkcijos.
CNC staklių konfigūracija ir detalių orientacija
Dalies, kuriai reikia kelių nustatymų, schema
Prieiga prie įrankių yra vienas iš pagrindinių CNC apdirbimo projektavimo apribojimų. Norint pasiekti visus modelio paviršius, ruošinį reikia pasukti kelis kartus.
Kaskart, kai ruošinys pasukamas, staklės turi būti iš naujo kalibruojamos ir apibrėžta nauja koordinačių sistema.
Projektuojant svarbu atsižvelgti į mašinos konfigūraciją dėl dviejų priežasčių:
Bendras staklių nustatymų skaičius turi įtakos kainai. Detalės pasukimas ir perlyginimas reikalauja rankinio darbo ir pailgina bendrą apdirbimo laiką. Tai dažnai priimtina, jei detalę reikia pasukti iki trijų ar keturių kartų, tačiau bet koks didesnis skaičius yra perteklinis.
Norint pasiekti maksimalų santykinį padėties tikslumą, du elementai turi būti apdirbti tuo pačiu nustatymu. Taip yra todėl, kad naujas kalibravimo žingsnis įveda nedidelę (bet ne nereikšmingą) paklaidą.
Kas yra 5 ašių CNC apdirbimas?
5 ašių CNC staklės vienu metu judina pjovimo įrankius arba detales išilgai penkių ašių. Daugiaašės CNC staklės gali gaminti sudėtingos geometrijos detales, nes jos turi dvi papildomas sukimosi ašis. Šios staklės panaikina poreikį keletui staklių konfigūracijų.
Kokie yra 5 ašių CNC apdirbimo privalumai ir trūkumai?
Penkiaašis CNC apdirbimas leidžia įrankiui nuolat išlikti liestinės formos pjovimo paviršiaus atžvilgiu. Įrankio trajektorijos gali būti sudėtingesnės ir efektyvesnės, todėl detalės pasižymi geresne paviršiaus apdaila ir trumpesniu apdirbimo laiku.
Nepaisant to, 5 ašių CNC turi savo apribojimų. Vis dar galioja pagrindinė įrankių geometrija ir prieigos prie įrankių apribojimai (pavyzdžiui, negalima apdirbti detalių su vidine geometrija). Be to, tokių sistemų naudojimo kaina yra didesnė.
CNC apdirbimo įpjovos
Įpjovos yra elementai, kurių negalima apdirbti standartiniais pjovimo įrankiais, nes kai kurie jų paviršiai nėra pasiekiami tiesiogiai iš viršaus.
Yra du pagrindiniai įpjovimų tipai: T formos grioveliai ir įpjovos su įpjovimu. Įpjovimai gali būti vienpusiai arba dvipusiai ir apdirbami specialiais įrankiais.
T formos griovelių pjovimo įrankiai pagaminti iš horizontalaus pjovimo disko, pritvirtinto prie vertikalaus veleno. Įpjovos plotis gali svyruoti nuo 3 mm iki 40 mm. Rekomenduojame naudoti standartinius pločio dydžius (t. y. sveiko milimetro žingsnius arba standartines colių dalis), nes labiau tikėtina, kad tinkamas įrankis jau yra.
Pjovimo įrankiais, skirtais „kregždės uodegos“ principu, kampas yra lemiamas ypatybės dydis. Standartiniais laikomi ir 45, ir 60 laipsnių „kregždės uodegos“ kampiniai įrankiai. Taip pat yra įrankių, kurių kampas yra 5, 10 ir iki 120 laipsnių (10 laipsnių žingsniais), tačiau jie naudojami rečiau.
T formos griovelis (kairėje), įpjova kregždės uodegos principu (viduryje) ir vienpusis įpjovimas vidinėje sienoje (dešinėje).
CNC apdirbimui skirtas apatinio pjūvio dizainas
Projektuojant detales su įpjovomis vidinėse sienelėse, nepamirškite palikti pakankamai vietos įrankiui. Geriausia tarp apdirbtos sienelės ir bet kurios kitos vidinės sienelės palikti tarpą, lygų bent keturis kartus didesniam už įpjovos gylį.
Standartinių įrankių pjovimo skersmens ir veleno skersmens santykis paprastai yra 2:1, todėl pjovimo gylis yra ribotas. Kai reikia nestandartinio išpjovimo, mechaninės dirbtuvės įprastai gamina savo individualius išpjovimo įrankius. Tai gali pailginti gamybos laiką ir padidinti sąnaudas, todėl, jei įmanoma, to reikėtų vengti.
Techninio brėžinio braižymas
Inžinieriai kartais naudoja techninius brėžinius, norėdami perduoti mechanikui konkrečius gamybos reikalavimus.
Techninio brėžinio su jūsų kainos pasiūlymu įkėlimas
Paprastai mūsų platformoje užsakymams techninių brėžinių nereikalaujame, tačiau kai kuriais atvejais jie gali suteikti vertingos informacijos kainos užklausai. Tam tikrų projektavimo specifikacijų negalima įtraukti į STEP arba IGES failą. Pavyzdžiui, turėsite įtraukti 2D techninį brėžinį, jei jūsų modelyje yra srieginių skylių arba velenų ir (arba) matmenų, kurių tolerancijos yra mažesnės nei pasirinkta 2768 markės.
Jei pridedate techninį brėžinį, įsitikinkite, kad jis atitinka įkeltų failų specifikacijas. Jei techniniai brėžiniai neatitinka įkeltų failų ar kainos pasiūlymo specifikacijų:
Kainos specifikacijos laikomos technologijos, medžiagų ir paviršiaus apdailos atskaitos tašku.
Techniniai brėžiniai laikomi sriegių specifikacijų, tolerancijų specifikacijų, paviršiaus apdailos detalių, detalių ženklinimo užklausų ir terminio apdorojimo specifikacijų atskaitos tašku.
CAD failas laikomas detalės projektavimo, geometrijos, matmenų ir elementų vietos atskaitos tašku.
Kokie yra geriausi CNC apdirbimo būdai?
Suprojektuokite detales, kurias galima apdirbti naudojant kuo didesnio skersmens įrankį.
Į visus vidinius vertikalius kampus įterpkite didelius užlaidos kampus (bent ⅓ karto didesnius už ertmės gylį).
Ertmių gylis turi būti 4 kartus didesnis už jų plotį.
Suderinkite pagrindinius savo projekto bruožus su viena iš šešių pagrindinių krypčių. Jei tai neįmanoma, galima naudoti 5 ašių CNC apdirbimą.
Pateikite techninį brėžinį kartu su savo brėžiniu, jei jūsų projekte yra sriegiai, tolerancijos, paviršiaus apdailos specifikacijos ar kitos pastabos mašinos operatoriui.
Turite detalių, kurioms reikia CNC apdirbimo? Susisiekite su mūsų „Gazfull“ komanda.