Cara mereka bentuk bahagian untuk pemesinan CNC
Dalam panduan lengkap untuk mereka bentuk bagi pemesinan CNC ini, kami telah mengumpulkan amalan dan petua reka bentuk asas & lanjutan untuk membantu anda mencapai hasil terbaik untuk bahagian tersuai anda.
Terdapat beberapa langkah mudah yang boleh anda ambil untuk mengoptimumkan reka bentuk anda untuk pemesinan kawalan berangka komputer (CNC). Dengan mengikuti peraturan reka bentuk-untuk-pembuatan (DFM), anda boleh memanfaatkan sepenuhnya keupayaan luas pemesinan CNC. Walau bagaimanapun, ini boleh menjadi mencabar, kerana piawaian khusus seluruh industri tidak wujud.
Dalam artikel ini, kami menawarkan panduan komprehensif tentang amalan reka bentuk terbaik untuk pemesinan CNC. Untuk mengumpulkan maklumat terkini yang meluas ini, kami meminta maklum balas daripada pakar industri dan penyedia perkhidmatan pemesinan CNC. Jika anda mengoptimumkan kos, lihat panduan ini untuk mereka bentuk bahagian yang kos efektif untuk CNC.
Apakah proses pemesinan CNC?
Pemesinan CNC ialah teknologi pembuatan subtraktif. Dalam CNC, bahan dikeluarkan daripada blok pepejal menggunakan pelbagai alat pemotong yang berputar pada kelajuan tinggi—beribu-ribu RPM—untuk menghasilkan bahagian berdasarkan model CAD. Kedua-dua logam dan plastik boleh dimesin CNC.
Bahagian yang dimesin CNC mempunyai ketepatan dimensi yang tinggi dan toleransi yang ketat. CNC sesuai untuk pengeluaran volum tinggi dan kerja sekali sahaja. Malah, pemesinan CNC kini merupakan cara yang paling kos efektif untuk menghasilkan prototaip logam, walaupun berbanding percetakan 3D.
Apakah sekatan utama reka bentuk CNC?
CNC menawarkan fleksibiliti reka bentuk yang hebat, tetapi terdapat beberapa sekatan. Sekatan ini berkaitan dengan mekanik asas proses pemotongan dan terutamanya melibatkan geometri alat dan akses alat.
Geometri alat
Kebanyakan alat pemotong CNC yang biasa (alat pengisar hujung dan gerudi) mempunyai bentuk silinder dan panjang pemotongan yang terhad.
Apabila bahan dikeluarkan dari bahan kerja, geometri alat dipindahkan ke bahagian yang dimesin. Ini bermakna, sebagai contoh, sudut dalaman bahagian CNC sentiasa mempunyai jejari, tidak kira betapa kecilnya alat pemotong yang digunakan.
Akses alat
Untuk mengeluarkan bahan, alat pemotong menghampiri benda kerja terus dari atas. Ciri-ciri yang tidak dapat diakses dengan cara ini tidak dapat dimesin CNC.
Terdapat pengecualian kepada peraturan ini: undercut. Terdapat bahagian tentang undercut menjelang akhir artikel ini.
Kami mengesyorkan agar semua ciri model anda diselaraskan (lubang, rongga, dinding menegak, dll.) kepada salah satu daripada enam arah utama. Walau bagaimanapun, lihat peraturan ini sebagai cadangan dan bukan sekatan, kerana sistem CNC 5 paksi menawarkan keupayaan pegangan bahan kerja yang canggih.
Akses alat juga merupakan isu apabila ciri pemesinan mempunyai nisbah kedalaman-ke-lebar yang besar. Untuk mencapai bahagian bawah rongga yang dalam, sebagai contoh, anda memerlukan alat dengan jangkauan yang lebih panjang. Ini bermakna julat gerakan yang lebih luas untuk efektor hujung, yang meningkatkan bunyi gemerincing mesin dan menurunkan ketepatan yang boleh dicapai.
Ia akan memudahkan pengeluaran jika anda mereka bentuk bahagian yang boleh dimesin CNC dengan alat yang mempunyai diameter terbesar dan panjang terpendek.
Garis panduan reka bentuk CNC
Satu cabaran yang kerap timbul semasa mereka bentuk bahagian untuk pemesinan CNC ialah tiada piawaian khusus seluruh industri. Pengilang mesin dan alat CNC sentiasa meningkatkan keupayaan teknologi, mengembangkan had apa yang mungkin. Jadual di bawah meringkaskan nilai yang disyorkan dan boleh dilaksanakan untuk ciri yang paling biasa ditemui dalam bahagian mesin CNC.
Kaviti dan poket
Kedalaman rongga yang disyorkan: 4 kali ganda lebar rongga
Alat pengisar hujung mempunyai panjang pemotongan yang terhad (biasanya 3–4 kali ganda diameternya). Pesongan alat, pemindahan serpihan dan getaran menjadi lebih ketara apabila rongga mempunyai nisbah kedalaman-ke-lebar yang lebih kecil.
Mengehadkan kedalaman rongga kepada empat kali ganda lebarnya memastikan hasil yang baik.
Jika kedalaman yang lebih besar diperlukan, pertimbangkan untuk mereka bentuk bahagian dengan kedalaman rongga yang berubah-ubah.
Pengisaran rongga dalam: Rongga dengan kedalaman lebih daripada enam kali ganda diameter alat dianggap dalam. Nisbah diameter-kedalaman-rongga alat sehingga 30:1 boleh dilakukan menggunakan perkakas khusus (kedalaman maksimum: 35 cm dengan alat pengisar hujung berdiameter 1 inci).
Kaviti dan poket
Jejari sudut menegak
Disyorkan: ⅓ kali ganda kedalaman rongga (atau lebih besar)
Penggunaan nilai yang disyorkan untuk jejari sudut dalaman memastikan alat diameter yang sesuai boleh digunakan dan sejajar dengan garis panduan untuk kedalaman rongga yang disyorkan.
Meningkatkan jejari sudut sedikit di atas nilai yang disyorkan (contohnya sebanyak 1 mm), membolehkan alat memotong mengikut laluan bulat dan bukannya sudut 90. Ini diutamakan kerana ia menghasilkan kemasan permukaan yang lebih berkualiti. Jika sudut dalaman 90 darjah yang tajam diperlukan, pertimbangkan untuk menambah potongan bawah tulang-T dan bukannya mengurangkan jejari sudut.
Jejari lantai
Lawatan: 0.5 mm, 1 mm atau tiada jejari
Boleh dilaksanakan: sebarang jejari
Alat pengisar hujung mempunyai mata pemotong bawah yang rata atau sedikit bulat. Jejari lantai lain boleh dimesin menggunakan alat hujung bebola. Adalah amalan reka bentuk yang baik untuk menggunakan nilai yang disyorkan, kerana ia lebih disukai oleh jurumesin.
Dinding nipis
Ketebalan dinding minimum
Disyorkan: 0.8 mm (logam), 1.5 mm (plastik)
Boleh dilaksanakan: 0.5 mm (logam), 1.0 mm (plastik)
Mengurangkan ketebalan dinding mengurangkan kekakuan bahan, yang meningkatkan getaran semasa pemesinan dan menurunkan ketepatan yang boleh dicapai. Plastik mudah melengkung (disebabkan oleh tegasan baki) dan melembutkan (disebabkan oleh peningkatan suhu), jadi ketebalan dinding minimum yang lebih besar adalah disyorkan. Nilai-nilai yang boleh dilaksanakan yang dinyatakan di atas harus diperiksa berdasarkan kes demi kes.
Lubang
diameter
Disyorkan: mata gerudi standard
Boleh dilaksanakan: sebarang diameter lebih besar daripada 1 mm
Lubang dimesin sama ada menggunakan mata gerudi atau alat pengisar hujung. Saiz mata gerudi diseragamkan (dalam unit metrik dan imperial). Alat reamer dan alat penggerudi digunakan untuk menyelesaikan lubang yang memerlukan toleransi yang ketat. Untuk lubang berketepatan tinggi dengan diameter lebih kecil daripada 20 mm, penggunaan diameter standard adalah disyorkan.
Kedalaman maksimum
Lawatan: 4 kali diameter nominal
Biasa: 10 kali diameter nominal
Boleh dilaksanakan: 40 kali diameter nominal
Lubang dengan diameter bukan standard mesti dimesin dengan alat pengisar akhir. Dalam kes ini, had kedalaman rongga maksimum dikenakan dan nilai kedalaman maksimum yang disyorkan harus digunakan. Lubang yang lebih dalam daripada nilai biasa dimesin menggunakan mata gerudi khusus (dengan diameter minimum 3mm). Lubang buta yang dimesin dengan gerudi mempunyai lantai kon (sudut 135 darjah), manakala lubang yang dimesin dengan alat pengisar akhir adalah rata.
Tiada keutamaan tertentu antara lubang tembus atau lubang buta dalam pemesinan CNC.
Benang
Saiz benang
Minimum: M1 (dan lebih rendah, dalam beberapa kes)
Lawatan: M6 atau lebih besar
Benang dipotong dengan pili dan benang luaran dengan acuan. Pili dan acuan boleh digunakan untuk memotong benang sehingga M2. Alat penguliran CNC adalah perkara biasa dan lebih disukai oleh jurumesin, kerana ia mengehadkan risiko kerosakan pili. Alat penguliran CNC boleh digunakan untuk memotong benang sehingga M6.
Panjang benang
Minimum: 1.5 kali diameter nominal
Lawatan: 3 kali diameter nominal
Kebanyakan beban yang dikenakan pada benang diambil oleh beberapa gigi pertama (sehingga 1.5 kali diameter nominal). Oleh itu, benang yang lebih panjang daripada 3 kali diameter nominal tidak diperlukan.
Untuk benang dalam lubang buta yang dipotong dengan pili (iaitu semua benang yang lebih kecil daripada M6), tambahkan panjang tanpa benang bersamaan dengan 1.5 kali diameter nominal di bahagian bawah lubang. Apabila alat penguliran CNC boleh digunakan (iaitu benang yang lebih besar daripada M6), lubang tersebut boleh diulirkan sepanjang panjangnya.
Ciri-ciri kecil
Diameter lubang minimum
Lawatan: 2.5 mm (0.1 inci.”)
Boleh dilaksanakan: 0.05 mm (0.005 inci.”)
Kebanyakan bengkel mesin boleh memesin kaviti dan lubang dengan tepat menggunakan alat sehingga diameter 2.5 mm (0.1 inci). Apa-apa sahaja di bawah had ini dianggap sebagai pemesinan mikro. Alat khusus (gerudi mikro) dan pengetahuan pakar diperlukan untuk memesin ciri-ciri sedemikian kerana fizik proses pemotongan berubah dengan skala ini. Oleh itu, melainkan benar-benar perlu, adalah disyorkan untuk mengelakkannya.
Toleransi
Biasa: +-0.1 mm
Boleh dilaksanakan: +-0.02 mm
Toleransi kami adalah sama ada 2768 sederhana atau halus. Jika toleransi tidak dinyatakan, rakan kongsi pembuatan akan menggunakan gred 2768 yang dipilih.
Toleransi menentukan sempadan untuk dimensi yang boleh diterima. Toleransi yang boleh dicapai berbeza-beza mengikut dimensi asas dan geometri bahagian tersebut. Nilai-nilai di atas adalah garis panduan yang munasabah.
Teks dan huruf
Disyorkan: saiz fon 20 (atau lebih besar), ukiran 5 mm
Teks terukir lebih diutamakan berbanding teks timbul, kerana kurang bahan yang dibuang. Penggunaan fon sans-serif bersaiz minimum -20 (contohnya Arial atau Verdana) adalah disyorkan. Banyak mesin CNC mempunyai rutin yang telah diprogramkan terlebih dahulu untuk fon ini.
Persediaan mesin CNC dan orientasi bahagian
Skematik bahagian yang memerlukan pelbagai persediaan
Akses alat merupakan salah satu batasan reka bentuk utama dalam pemesinan CNC. Untuk mencapai semua permukaan model, bahan kerja perlu diputar beberapa kali.
Setiap kali benda kerja diputarkan, mesin perlu dikalibrasi semula dan sistem koordinat baharu perlu ditakrifkan.
Semasa mereka bentuk, adalah penting untuk mempertimbangkan persediaan mesin atas dua sebab:
Jumlah bilangan persediaan mesin mempengaruhi kos. Memutar dan menjajarkan semula bahagian memerlukan kerja manual dan meningkatkan jumlah masa pemesinan. Ini selalunya boleh diterima jika bahagian perlu diputar sehingga tiga atau empat kali, tetapi apa-apa yang melebihi had ini adalah berlebihan.
Untuk mencapai ketepatan kedudukan relatif maksimum, dua ciri mesti dimesin dalam persediaan yang sama. Ini kerana langkah penentukuran baharu memperkenalkan ralat kecil (tetapi boleh diabaikan).
Apakah pemesinan CNC 5 paksi?
Mesin CNC 5 paksi menggerakkan alat pemotong atau bahagian di sepanjang lima paksi pada masa yang sama. Mesin CNC berbilang paksi boleh mengeluarkan bahagian dengan geometri yang kompleks, kerana ia menawarkan dua paksi putaran tambahan. Mesin ini menghapuskan keperluan untuk berbilang persediaan mesin.
Apakah kelebihan dan kekurangan pemesinan CNC 5 paksi?
Pemesinan CNC lima paksi membolehkan alat kekal sentiasa tangensial pada permukaan pemotongan. Laluan alat boleh menjadi lebih rumit dan cekap, menghasilkan bahagian dengan kemasan permukaan yang lebih baik dan masa pemesinan yang lebih rendah.
Walau bagaimanapun, CNC 5 paksi mempunyai batasannya. Geometri alat asas dan had akses alat masih terpakai (contohnya, bahagian dengan geometri dalaman tidak boleh dimesin). Tambahan pula, kos penggunaan sistem sedemikian adalah lebih tinggi.
Pemotongan bawah pemesinan CNC
Potongan bawah ialah ciri yang tidak boleh dimesin menggunakan alat pemotong standard, kerana sebahagian permukaannya tidak boleh diakses terus dari atas.
Terdapat dua jenis potongan bawah utama: T-slot dan dovetail. Potongan bawah boleh dibuat satu sisi atau dua sisi dan dimesin menggunakan alat khas.
Alat pemotong slot-T diperbuat daripada bilah pemotong mendatar yang dilekatkan pada aci menegak. Lebar potongan bawah boleh berbeza-beza antara 3mm dan 40mm. Kami mengesyorkan penggunaan saiz standard untuk lebar (iaitu kenaikan milimeter penuh atau pecahan inci standard), kerana kemungkinan besar alat yang sesuai sudah tersedia.
Bagi alat pemotong ekor padu, sudut merupakan saiz ciri yang menentukan. Kedua-dua alat ekor padu 45 dan 60 darjah dianggap standard. Alat dengan sudut 5, 10 dan sehingga 120 darjah (pada kenaikan 10 darjah) juga wujud tetapi kurang biasa digunakan.
Slot-T (kiri), potongan bawah dovetail (tengah), dan potongan bawah satu sisi pada dinding dalaman (kanan).
Reka bentuk potongan bawah untuk pemesinan CNC
Apabila mereka bentuk bahagian dengan potongan bawah pada dinding dalaman, ingat untuk menambah ruang yang mencukupi untuk alat tersebut. Peraturan praktikal yang baik adalah untuk menambah ruang yang sama dengan sekurang-kurangnya empat kali ganda kedalaman potongan bawah antara dinding yang dimesin dan mana-mana dinding dalaman yang lain.
Bagi alat standard, nisbah tipikal antara diameter pemotongan dan diameter aci ialah 2:1, sekali gus mengehadkan kedalaman pemotongan. Apabila pemotongan bawah bukan standard diperlukan, adalah amalan biasa bagi bengkel mesin untuk mengeluarkan alat pemotong bawah tersuai mereka sendiri. Ini boleh menambah masa dan kos, jadi elakkan jika boleh.
Merangka lukisan teknikal
Lukisan teknikal kadangkala digunakan oleh jurutera untuk menyampaikan keperluan pembuatan khusus kepada jurumesin.
Memuat naik lukisan teknikal dengan sebut harga anda
Kami biasanya tidak memerlukan lukisan teknikal untuk pesanan di platform kami, tetapi dalam beberapa kes, ia boleh menambah konteks berharga kepada permintaan sebut harga. Spesifikasi reka bentuk tertentu tidak boleh disertakan dalam fail STEP atau IGES. Contohnya, anda perlu memasukkan lukisan teknikal 2D jika model anda termasuk lubang atau aci berulir dan/atau dimensi dengan toleransi yang lebih ketat daripada gred 2768 yang dipilih.
Jika anda menambah lukisan teknikal, sila pastikan ia sepadan dengan spesifikasi fail yang dimuat naik. Jika lukisan teknikal tidak sepadan dengan fail yang dimuat naik atau spesifikasi sebut harga:
Spesifikasi sebut harga dianggap sebagai titik rujukan untuk teknologi, bahan dan kemasan permukaan.
Lukisan teknikal dianggap sebagai titik rujukan untuk spesifikasi benang, spesifikasi toleransi, butiran kemasan permukaan, permintaan penandaan bahagian dan spesifikasi rawatan haba.
Fail CAD dianggap sebagai titik rujukan untuk reka bentuk bahagian, geometri, dimensi dan lokasi ciri.
Apakah amalan terbaik untuk pemesinan CNC?
Reka bentuk bahagian yang boleh dimesin menggunakan alat dengan diameter terbesar yang mungkin.
Tambahkan filet besar (sekurang-kurangnya ⅓ kali ganda kedalaman rongga) ke semua sudut menegak dalaman.
Hadkan kedalaman rongga kepada 4 kali ganda lebarnya.
Selaraskan ciri-ciri utama reka bentuk anda dengan salah satu daripada enam arah utama. Jika itu tidak mungkin, pemesinan CNC 5 paksi adalah satu pilihan.
Hantar lukisan teknikal bersama lukisan anda jika reka bentuk anda merangkumi benang, toleransi, spesifikasi kemasan permukaan atau nota lain untuk pengendali mesin.
Ada bahagian yang anda perlukan untuk dimesin CNC? Sila hubungi pasukan Gazfull kami.