Како да дизајнирате делови за CNC машинска обработка
Во ова комплетно упатство за дизајнирање за CNC машинска обработка, составивме основни и напредни практики и совети за дизајнирање кои ќе ви помогнат да ги постигнете најдобрите резултати за вашите делови по нарачка.
Постојат неколку лесни чекори што можете да ги преземете за да ги оптимизирате вашите дизајни за компјутерска нумеричка контрола (CNC) на машинска обработка. Со следење на правилата за дизајнирање за производство (DFM), можете да извлечете максимум од широките можности на CNC машинската обработка. Сепак, ова може да биде предизвикувачко, бидејќи не постојат специфични стандарди за целата индустрија.
Во оваа статија, нудиме сеопфатен водич за најдобрите практики за дизајнирање на CNC машинска обработка. За да ги собереме овие обемни ажурирани информации, побаравме повратни информации од индустриски експерти и даватели на услуги за CNC машинска обработка. Доколку оптимизирате трошоци, погледнете го овој водич за дизајнирање исплатливи делови за CNC.
Кој е процесот на CNC обработка?
CNC обработката е суптрактивна технологија на производство. Во CNC, материјалот се отстранува од цврст блок со помош на различни алатки за сечење кои ротираат со голема брзина - илјадници вртежи во минута - за да се произведе дел врз основа на CAD модел. И металите и пластиката можат да се обработуваат со CNC.
Деловите обработени со CNC имаат висока димензионална точност и мали толеранции. CNC е погоден и за производство во голем обем и за еднократни работи. Всушност, CNC обработката во моментов е најисплатливиот начин за производство на метални прототипови, дури и во споредба со 3D печатењето.
Кои се главните ограничувања на CNC дизајнот?
CNC нуди голема флексибилност во дизајнот, но постојат неколку ограничувања. Овие ограничувања се однесуваат на основната механика на процесот на сечење и главно се однесуваат на геометријата на алатот и пристапот до алатот.
Геометрија на алатот
Најчестите CNC алатки за сечење (алатки за крајна глодалка и бургии) имаат цилиндрична форма и ограничена должина на сечење.
Како што материјалот се отстранува од обработуваниот дел, геометријата на алатот се пренесува на машински обработениот дел. Ова значи, на пример, дека внатрешните агли на CNC делот секогаш имаат радиус, без разлика колку мал алат е користен за сечење.
Пристап до алатката
За отстранување на материјал, алатката за сечење се приближува до работниот материјал директно одозгора. Карактеристиките до кои не може да се пристапи на овој начин не можат да се обработуваат со CNC.
Постои исклучок од ова правило: поткопувања. Кон крајот на овој напис има дел за поткопувања.
Препорачуваме да ги усогласите сите карактеристики на вашиот модел (дупки, шуплини, вертикални ѕидови итн.) со една од шесте главни насоки. Сепак, гледајте го ова правило како препорака, а не како ограничување, бидејќи 5-оските CNC системи нудат напредни можности за држење на обработениот дел.
Пристапот до алатките е исто така проблем при обработка на елементи со голем сооднос длабочина-ширина. На пример, за да се достигне дното на длабока празнина, потребни ви се алатки со продолжен дофат. Ова значи поширок опсег на движење за крајниот ефектор, што го зголемува тресењето на машината и ја намалува остварливата точност.
Производството ќе се поедностави ако дизајнирате делови што можат да се обработуваат со CNC со алатка што има најголем можен дијаметар и најкратка можна должина.
Упатства за дизајн на CNC
Предизвик што често се појавува при дизајнирање на дел за CNC обработка е тоа што не постојат специфични стандарди за целата индустрија. Производителите на CNC машини и алатки постојано ги подобруваат можностите на технологијата, проширувајќи ги границите на она што е можно. Табелата подолу ги сумира препорачаните и изводливите вредности за најчестите карактеристики што се среќаваат кај деловите обработени со CNC.
Кариес и џебови
Препорачана длабочина на вдлабнатината: 4 пати поголема од ширината на вдлабнатината
Алатките за крајна глодалка имаат ограничена должина на сечење (обично 3-4 пати поголема од нивниот дијаметар). Отклонувањето на алатот, евакуацијата на струготините и вибрациите стануваат поизразени кога шуплините имаат помал сооднос длабочина-ширина.
Ограничувањето на длабочината на шуплината на четири пати поголема од нејзината ширина обезбедува добри резултати.
Доколку се потребни поголеми длабочини, размислете за дизајнирање делови со променлива длабочина на шуплината.
Длабоко глодање со шуплини: Шуплини со длабочина поголема од шест пати од дијаметарот на алатот се сметаат за длабоки. Сооднос на дијаметарот на алатот и длабочината на шуплината до 30:1 е можен со употреба на специјализирани алатки (максимална длабочина: 35 см со алатка за глодање со дијаметар од 1 инч).
Кариес и џебови
Вертикален радиус на аголот
Препорачано: ⅓ пати длабочина на вдлабнатината (или поголема)
Користењето на препорачаната вредност за внатрешните аглиски радиуси гарантира дека може да се користи соодветен алат за дијаметар и е усогласено со упатствата за препорачаната длабочина на шуплината.
Зголемувањето на радиусите на аголот малку над препорачаната вредност (на пр. за 1 mm) ѝ овозможува на алатката да сече по кружна патека наместо под агол од 90 степени. Ова е пожелно бидејќи резултира со поквалитетна завршна обработка на површината. Доколку се потребни остри внатрешни агли од 90 степени, размислете за додавање на потсекување во облик на Т-бон наместо намалување на радиусот на аголот.
Радиус на подот
Препорачано: 0.5 mm, 1 mm или без радиус
Изводливо: било кој радиус
Алатките за глодање имаат рамен или малку заоблен долен сечило. Другите радиуси на подот може да се обработуваат со употреба на алатки за топчести завршетоци. Добра практика во дизајнирањето е да се користат препорачаните вредности, бидејќи тоа е претпочитано од страна на машиновозачите.
Тенки ѕидови
Минимална дебелина на ѕидот
Препорачано: 0.8 мм (метали), 1.5 мм (пластика)
Изводливо: 0.5 мм (метали), 1.0 мм (пластика)
Намалувањето на дебелината на ѕидот ја намалува крутоста на материјалот, што ги зголемува вибрациите за време на машинската обработка и ја намалува остварливата точност. Пластиките се склони кон искривување (поради преостанати напрегања) и омекнување (поради зголемување на температурата), па затоа се препорачува поголема минимална дебелина на ѕидот. Изводливите вредности наведени погоре треба да се испитуваат за секој случај поединечно.
Дупки
дијаметар
Препорачано: стандардна бургија
Изводливо: било кој дијаметар поголем од 1 мм
Дупките се обработуваат со помош на бургија или алатка за фрезирање на краевите. Големината на бургиите е стандардизирана (во метрички и империјални единици). За завршна обработка на дупки за кои се потребни тесни толеранции се користат развртувачи и алатки за дупчење. За дупки со висока точност со дијаметар помал од 20 mm, се препорачува користење на стандарден дијаметар.
Максимална длабочина
Препорачано: 4 пати номинален дијаметар
Типично: 10 пати номинален дијаметар
Изводливо: 40 пати номинален дијаметар
Дупките со нестандарден дијаметар мора да се обработуваат со алатка за глодалка. Во овој случај, важат ограничувањата за максимална длабочина на шуплината и треба да се користи препорачаната вредност за максимална длабочина. Дупките подлабоки од типичната вредност се обработуваат со помош на специјализирани бургии (со минимален дијаметар од 3 mm). Слепите дупки обработени со бургија имаат конусен дно (агол од 135 степени), додека дупките обработени со алатка за глодалка се рамни.
Не постои посебна преференција помеѓу дупките за пробивање или слепите дупки при CNC обработката.
Теми
Големина на конецот
минимум: М1 (и пониско, во некои случаи)
Препорачано: M6 или поголем
Навоите се сечат со кранови, а надворешните навои со матрици. Крановите и матриците може да се користат за сечење навои до M2. CNC алатките за навојување се вообичаени и се претпочитани од страна на машинерите, бидејќи го ограничуваат ризикот од кршење на кранот. CNC алатките за навојување може да се користат за сечење навои до M6.
Должина на конецот
минимум: 1.5 пати номинален дијаметар
Препорачано: 3 пати номинален дијаметар
Поголемиот дел од оптоварувањето што се применува на навојот го преземаат неколкуте први заби (до 1.5 пати од номиналниот дијаметар). Навои подолги од 3 пати од номиналниот дијаметар се затоа непотребни.
За навои во слепи дупки исечени со славини (т.е. сите навои помали од M6), додадете ненавојна должина еднаква на 1.5 пати од номиналниот дијаметар на дното на дупката. Кога може да се користи CNC алатка за навојување (т.е. навои поголеми од M6), дупката може да се навојува по целата нејзина должина.
Мали карактеристики
Минимален дијаметар на дупката
Препорачано: 2.5 мм (0.1 инчи.)
Изводливо: 0.05 мм (0.005 инчи.)
Повеќето машински работилници можат прецизно да обработуваат шуплини и дупки користејќи алатки со дијаметар до 2.5 mm (0.1 инчи). Сè што е под оваа граница се смета за микро-обработка. За обработка на вакви карактеристики се потребни специјализирани алатки (микро-дупчалки) и стручно знаење, бидејќи физиката на процесот на сечење се менува со оваа скала. Освен ако е апсолутно неопходно, препораката е да се избегнуваат.
Толеранции
Типично: +-0.1 mm
Изводливо: +-0.02 mm
Нашите толеранции се или 2768 средни или фини. Доколку толеранциите не се наведени, производствените партнери ќе го користат избраниот степен 2768.
Толеранциите ги дефинираат границите за прифатлива димензија. Достижните толеранции варираат во зависност од основната димензија и геометријата на делот. Горенаведените вредности се разумни насоки.
Текст и букви
Препорачано: големина на фонт 20 (или поголема), гравура од 5 мм
Гравираниот текст е подобар од релјефниот текст, бидејќи се отстранува помалку материјал. Се препорачува користење на минимална големина на фонтот sans-serif од -20 (на пр. Arial или Verdana). Многу CNC машини имаат претходно програмирани рутини за овие фонтови.
Поставки на CNC машини и ориентација на делови
Шема на дел што бара повеќекратни поставувања
Пристапот до алатките е едно од главните ограничувања во дизајнот кај CNC обработката. За да се достигнат сите површини на моделот, работниот дел мора да се ротира повеќе пати.
Секогаш кога работниот дел се ротира, машината треба да се рекалибрира и да се дефинира нов координатен систем.
При дизајнирањето, важно е да се земат предвид поставките на машината од две причини:
Вкупниот број на поставувања на машината влијае на цената. Ротирањето и пренасочувањето на делот бара рачна работа и го зголемува вкупното време на обработка. Ова е често прифатливо ако делот треба да се ротира до три или четири пати, но сè што е над оваа граница е прекумерно.
За да се постигне максимална релативна позициона точност, две карактеристики мора да се обработуваат во истата поставеност. Ова е затоа што новиот чекор на калибрација воведува мала (но не занемарлива) грешка.
Што е 5-осна CNC обработка?
5-оска CNC машина ги движи алатките за сечење или деловите по пет оски истовремено. Повеќеоските CNC машини можат да произведуваат делови со сложени геометрии, бидејќи нудат две дополнителни ротациони оски. Овие машини ја елиминираат потребата од повеќекратни поставувања на машините.
Кои се предностите и ограничувањата на 5-оската CNC обработка?
Петосната CNC обработка ѝ овозможува на алатот постојано да остане тангенцијален на површината за сечење. Патеките на алатот можат да бидат посложени и поефикасни, што резултира со делови со подобра завршна обработка на површината и пократко време на обработка.
Сепак, 5-осно CNC има свои ограничувања. Основната геометрија на алатот и ограничувањата за пристап до алатот сè уште важат (на пример, деловите со внатрешна геометрија не можат да се обработуваат). Покрај тоа, цената на користењето на вакви системи е поголема.
CNC обработка на поткопувања
Подсечените делови се карактеристики што не можат да се обработуваат машински со стандардни алатки за сечење, бидејќи некои од нивните површини не се достапни директно одозгора.
Постојат два главни вида на потсекување: Т-жлебови и гулабни опашки. Потсекувањата можат да бидат еднострани или двострани и се обработуваат со помош на специјални алатки.
Алатките за сечење во Т-жлеб се направени од хоризонтално сечило прикачено на вертикално вратило. Ширината на потсечениот дел може да варира помеѓу 3 mm и 40 mm. Препорачуваме да користите стандардни големини за ширината (т.е. цели милиметарски зголемувања или стандардни инчни фракции), бидејќи е поверојатно дека веќе е достапна соодветна алатка.
За алатките за сечење во облик на ланѓерест опаш, аголот е дефинирачка карактеристика на големината. И алатките во облик на ланѓерест опаш од 45 и 60 степени се сметаат за стандардни. Исто така, постојат алатки со агол од 5, 10 и до 120 степени (со зголемување од 10 степени), но се користат поретко.
Т-жлеб (лево), потсекување во форма на лавра (во средината) и едностран потсекување на внатрешен ѕид (десно).
Дизајн со поткопување за CNC обработка
Кога дизајнирате делови со потсечени делови на внатрешните ѕидови, запомнете да додадете доволно простор за алатот. Добро правило е да додадете простор еднаков на најмалку четири пати поголема длабочина од потсечениот простор помеѓу обработениот ѕид и кој било друг внатрешен ѕид.
За стандардни алати, типичниот сооднос помеѓу дијаметарот на сечење и дијаметарот на вратилото е 2:1, со што се ограничува длабочината на сечење. Кога е потребно нестандардно сечење под земја, вообичаена практика е машинските работилници да произведуваат свои алатки за сечење под земја по мерка. Ова може да го зголеми времето на испорака и трошоците, затоа избегнувајте го доколку е можно.
Изготвување на технички цртеж
Техничките цртежи понекогаш ги користат инженерите за да му ги соопштат на машиновозачот специфичните барања за производство.
Прикачување на технички цртеж со вашата понуда
Обично не бараме технички цртеж за нарачки на нашата платформа, но во некои случаи, тие можат да додадат вреден контекст на барањето за понуда. Одредени спецификации за дизајн не можат да се вклучат во STEP или IGES датотека. На пример, ќе треба да вклучите 2D технички цртеж ако вашиот модел вклучува навојни отвори или вратила и/или димензии со толеранции помали од избраната класа 2768.
Доколку додадете технички цртеж, проверете дали одговара на спецификациите на прикачените датотеки. Доколку техничките цртежи не се совпаѓаат со прикачените датотеки или со спецификациите на понудата:
Спецификациите за понуда се сметаат за референтна точка за технологијата, материјалот и завршните обработки на површините.
Техничките цртежи се сметаат за референтна точка за спецификациите на навоите, спецификациите за толеранција, деталите за завршна обработка на површината, барањата за означување на деловите и спецификациите за термичка обработка.
CAD датотеката се смета за референтна точка за дизајнот на делот, геометријата, димензиите и локациите на карактеристиките.
Кои се најдобрите практики за CNC обработка?
Дизајнирајте делови што можат да се обработуваат со алатка со најголем можен дијаметар.
Додајте ги големите филети (најмалку ⅓ пати поголема од длабочината на вдлабнатината) на сите внатрешни вертикални агли.
Ограничете ја длабочината на шуплините на 4 пати поголема од нивната ширина.
Усогласете ги главните карактеристики на вашиот дизајн со една од шесте главни насоки. Доколку тоа не е можно, опција е 5-оска CNC обработка.
Поднесете технички цртеж со вашиот цртеж ако вашиот дизајн вклучува навои, толеранции, спецификации за завршна обработка на површината или други забелешки за операторот на машината.
Имате делови што треба да се обработат со CNC? Ве молиме контактирајте го нашиот тим на Gazfull.