Kövess engem: 
Tervezés CNC megmunkáláshoz
Ebben a cikkben megtudhatja a CNC megmunkálási alkatrészek tervezésének optimalizálásához szükséges összes ismeretet: a megmunkálhatósági tervezési szabályoktól a költségcsökkentési technikákig, az anyagválasztási irányelvektől a felületkezelési javaslatokig. Először is, a CNC megmunkálásnak van néhány korlátozása. Először ismerjük meg azokat a tényezőket, amelyek korlátozzák a CNC megmunkálást. A CNC megmunkálás korlátozottsága a forgácsolási folyamat természetes eredménye, amely elsősorban a következő szempontokban nyilvánul meg:
1. Szerszámgeometria
A legtöbb CNC megmunkáló szerszám henger alakú lapos vagy gömb alakú végekkel rendelkezik, ami korlátozza a gyártható alkatrészek geometriáját. Például bármilyen kicsi vágószerszámot használunk is, egy CNC alkatrész belső függőleges szögének mindig van egy sugara, amely nem változtatható, mivel a szerszám tulajdonságai korlátozottak, és a tűrés csak olyan kicsire csökkenthető. lehetséges.
2. Rejtett geometria
A CNC marás során, ahol a forgácsolószerszámok nem érnek el, nincs mód CNC megmunkálásra. Például néhány nagyon összetett prototípus-alkatrészben van némi geometria elrejtve a belső üregben. A vágószerszámnak nincs módja a pozíció elérésére, és nincs mód a megmunkálásra, amihez más segédszerszámok segítsége szükséges. Ez nem csak a CNC forgácsolással érhető el, hanem bizonyos költségeket is növelhet.
3 munkadarab merevség
A vágási erő és a feldolgozás során keletkező magas hőmérséklet miatt a munkadarab deformálódhat vagy vibrálhat. Ez például korlátozza a CNC-alkatrész minimális falvastagságát és a magas jellemzők maximális méretarányát.
Általában CNC marás maximális alkatrészmérete: 400 x 250 x 150 mm
CNC esztergálás: Φ 500 mm x 1000 mm
A szupernagy CNC szerszámgép legfeljebb 2000 x 800 x 1000 mm (78 x 32 x 40”) méretű alkatrészeket tud gyártani.
Az 5 tengelyes CNC megmunkáló rendszer általában kis térfogatú.
4 vágószerszám merevsége
Hasonlóképpen, a vágószerszám elhajlik vagy rezeg a megmunkálás során, és a hőmérséklet is nagyon magas. Ez toleranciához, sőt szerszámkárosodáshoz vezet. A vágószerszám hosszátmérő arányának növekedésével a hatás jelentősebb lesz, ezért a mély üreg nem könnyen megmunkálható CNC-vel.
5 munkaterület
Az alkatrész geometriája határozza meg a rögzítés módját a CNC szerszámgépen és a szükséges beállítások számát. Ez befolyásolja a költségeket, de hatással van az alkatrész pontosságára is. Például a kézi áthelyezés egy kis, de nem elhanyagolható pozícióhibát okoz. Általában az 5 tengelyes CNC megmunkálás egyszeri beállítása után a munkadarabot nem kell kézzel áthelyezni. Ez az 5 tengelyes CNC megmunkálás fő előnye a 3 tengelyes CNC megmunkálással szemben.
A CNC megmunkálás tervezési szabályai
A CNC megmunkálási funkció teljes kihasználása érdekében a tervezőknek be kell tartaniuk néhány „gyártástervezési” szabályt. Ez azonban kihívást jelenthet, mivel nincsenek konkrét iparági szabványok. Ebben a cikkben a CNC megmunkálás legjobb tervezési gyakorlatát alkalmazzuk, és összeállítjuk az átfogó útmutatót. Kérünk iparági szakértőket és CNC-megmunkáló szolgáltatókat, hogy adjanak visszajelzést a nagyszámú naprakész információ összeállításához.
1 üregmélység: ajánlott 4 * maró átmérő
A maró vágási mélysége korlátozott (általában átmérőjének 3-4-szerese). Ha a marás mélysége és szélessége közötti arány nagy, akkor a szerszám deformálódik, a forgács eltávolítása nehézkes, és a vibráció nyilvánvalóvá válik. Ha az üreg mélysége szélessége négyszeresére korlátozódik, jó eredményeket kapunk. Ha nagyobb mélységre van szükség, speciális szerszámokat kell figyelembe venni. Általában a maró átmérőjének hatszorosánál nagyobb mélységű üreg mélyüreges marásnak minősül. A mélyüreges marás speciális marószerszámokat igényel, amelyekkel 4:6 mélység-marási átmérő arányú üregeket lehet megmunkálni.
2. A belső él függőleges saroksugara: az üreg javasolt mélysége x (vagy nagyobb)
A belső él függőleges saroksugara ⅓ x üregmélység (vagy nagyobb), ami biztosítja, hogy megfelelő átmérőjű szerszámot használjon, és megfelel az ajánlott üregmélységi irányelveknek. Ha a sarok sugarát kissé az ajánlott érték fölé növeljük (például 1 mm-rel), akkor a szerszám körpályán tud vágni a 90 o-os sarok helyett. Ez kiemelt fontosságú, mivel ez jobb minőségű felületet eredményez. Ha éles, 90 fokos belső szögre van szüksége, fontolja meg egy t-vágás hozzáadását a saroksugár csökkentése helyett.
A padló sugara:
Javasolt: 0.5 mm, 1 mm vagy nincs sugár
A maró alsó vágóéle egyenletes vagy enyhén kerek. Bármilyen más padlósugár megmunkálható a gömbvég szerszámmal. Jó tervezési gyakorlat az ajánlott érték alkalmazása, amely a gépészek első számú választása.
3 minimális falvastagság:
Javasolt: 0.8 mm (fém), 1.5 mm (műanyag)
Megvalósítható: 0.5 mm (fém), 1.0 mm (műanyag)
A falvastagság csökkentése csökkenti az anyag merevségét, ezáltal növeli a vibrációt a megmunkálás során, és csökkenti az elérhető pontosságot.
A műanyag hajlamos a vetemedésre (maradék feszültség miatt) és meglágyulásra (a hőmérséklet emelkedése miatt), ezért nagyobb minimális falvastagság javasolt.
4 lyuk átmérője:
Javasolt: szabványos bitméret
Megvalósítható: bármilyen 1 mm-nél nagyobb átmérő A fúró vagy maró lyukak megmunkálására alkalmas. A bit mérete szabványos (metrikus és birodalmi). Dörzsárakat és fúrószerszámokat használnak a furatok kidolgozására szigorú tűréshatárokkal. 20 mm-nél kisebb, nagy pontosságú furatok esetén a standard átmérő javasolt.
Maximális mélység:
Javasolt: 4 x névleges átmérő
Tipikus: 10 x névleges átmérő
Megvalósítható: 40 x névleges átmérő
A nem szabványos átmérőjű furatokat szármarókkal kell megmunkálni. Ebben az esetben a maximális üregmélység korlát kerül alkalmazásra, és az ajánlott maximális mélységértéket kell használni. A szokásosnál mélyebb furatok megmunkálásához használjon speciális fúrót (minimum 3 mm átmérőjű). A zsákfuratot kúpos alapzatú (135-os szögű) fúróval dolgozzuk meg, a furat és a végmaró megmunkálására szolgáló szerszám lapos lesz. A CNC megmunkálásban nincs különösebb előnyben az átmenő furatok vagy a zsákfuratok között.
5 szál mérete:
Minimum: M2
Ajánlott: M6 vagy nagyobb
A belső menetet csappal, a külső menetet egy szerszámmal vágják el. A menetfúrók és matricák segítségével m2-re vághatók.
A CNC menetvágó szerszámok elterjedtek és népszerűek a gépészek körében, mivel csökkentik a menetfúró eltörésének kockázatát. A CNC menetszerszám segítségével a menetet M6-osra lehet vágni.
Menet hossza:
Minimum: 1.5 x névleges átmérő
Javasolt: 3 x névleges átmérő
A menetre ható terhelés nagy részét néhány első fog viseli (max. 1.5 x névleges átmérő). Ezért nincs szükség 3-szoros névleges átmérőnél nagyobb menetekre.
A menetfúróval vágott zsákfuratok meneteinél (azaz minden M6-nál kisebb menetnél) adjon hozzá egy menet nélküli hosszt, amely megegyezik a 1.5-szeres névleges átmérővel a furat aljával.
Ha CNC menetszerszámot (azaz M6-nál nagyobb menetet) lehet használni, a menet megmunkálása a furat teljes hosszában elvégezhető.
6 minimális rekesznyílás:
Javasolt: 2.5 mm (0.1 hüvelyk)
Megvalósítható: 0.05 mm (0.005 hüvelyk)
A legtöbb megmunkáló műhely képes lesz pontosan megmunkálni az üregeket és furatokat 2.5 mm-nél (0.1 hüvelyknél) kisebb átmérőjű szerszámokkal. Minden e határérték alatti érték mikromegmunkálásnak minősül. Az ilyen jellemzők megmunkálásához speciális szerszámok (mikrofúrók) és szakértelem szükséges (a forgácsolási folyamat fizikai jellege ezen a tartományon belül változik), ezért ajánlatos elkerülni a használatukat, hacsak nem feltétlenül szükséges.
7 tolerancia
Normál: ± 0.125 mm (0.005 hüvelyk)
Tipikus érték: ± 0.025 mm (0.001 hüvelyk)
Megvalósítható: ± 0.0125 mm (0.0005 hüvelyk)
A tűréshatárok határozzák meg az elfogadható méretek határait. Az elérhető tűrések az alap méretétől és az alkatrész geometriájától függenek. A fenti értékek ésszerű kritériumok.
Ha nincs megadva tűrés, akkor a legtöbb megmunkáló műhelyben a standard ± 0.125 mm (0.005 hüvelyk) tűrést alkalmazzák.
Gépbeállítás és alkatrésztájolás
Mint korábban említettük, a vágószerszám a CNC megmunkálás egyik fő tervezési korlátja. A prototípus minden felületének eléréséhez a munkadarabot többször meg kell forgatni.
Például a fenti ábrán látható alkatrészt összesen háromszor kell elforgatni: kétszer a furatok megmunkálásához két fő irányban, harmadszor pedig az alkatrész hátuljába való bejutáshoz.
Amikor a munkadarabot elforgatják, a gépet újra kell kalibrálni, és új koordinátarendszert kell meghatározni.
Két okból is fontos figyelembe venni a gép beállításait a tervezés során:
A gépbeállítások teljes száma befolyásolja a költségeket. Az alkatrészek elforgatása és átállítása kézi működtetést igényel, és megnöveli a teljes feldolgozási időt. Ez általában elfogadható, ha az alkatrészt 3-4-szer kell elforgatni, de minden ezen a határon túl felesleges. A maximális relatív pozíciópontosság elérése érdekében két jellemzőt kell ugyanabban a beállításban megmunkálni. Ennek az az oka, hogy az új méretezési lépés egy kis hibát okoz (amit nem lehet figyelmen kívül hagyni).
5 tengelyes CNC megmunkálás
Az 5 tengelyes CNC megmunkálás használata esetén kiküszöbölheti a különféle gépbeállítások szükségességét. A többtengelyes CNC megmunkálás bonyolult geometriájú alkatrészeket tud készíteni, mivel két további forgó tengelyt biztosítanak.
Az 5 tengelyes CNC megmunkálás folyamatosan érinti a vágófelületet. Bonyolultabb és hatékonyabb szerszámút követhető, így az alkatrészek jobb felületi minőséggel és rövidebb feldolgozási idővel rendelkeznek. Természetesen az öttengelyes CNC-nek vannak korlátai. Az alapvető szerszámgeometria és a szerszám hozzáférési korlátozások továbbra is érvényben vannak (például a belső geometriájú alkatrészeket nem lehet megmunkálni). Ezenkívül egy ilyen rendszer használatának költsége magas.
Tervezési alávágás
Az alámetszések olyan jellemzők, amelyeket nem lehet megmunkálni szabványos vágószerszámokkal, mert egyes felületekhez nem lehet közvetlenül felülről hozzáférni. Az alámetszésnek két fő típusa van: T-horony és fecskefarkú horony. Az alámetszés lehet egyoldalas vagy kétoldalas, és speciális szerszámokkal megmunkálható. A T-hornyú vágószerszám főként függőleges tengelyre szerelt vízszintes vágókésből készül. Az alámetszés szélessége 3 mm és 40 mm között változhat. A szélességhez szabványos méretek javasoltak (pl. milliméteres lépésekben vagy hüvelykben).
Fecskefarkú vágószerszámoknál a szög az a méret, amely meghatározza a jellemzőt. A 45 fokos és 60 fokos fecskefarkú szerszámok standard szerszámnak számítanak. 5 o, 10 o és legfeljebb 120 o szögű szerszámok is használhatók (10 o-os lépésekben), de ritkán használják őket. Ha a belső falon alámetszett alkatrészeket tervez, ügyeljen arra, hogy elegendő szabad helyet hagyjon az eszköz. Jó hüvelykujjszabály, hogy a megmunkált fal és bármely más fal közötti teret az alámetszés mélységének legalább négyszeresével növeljük. Szabványos szerszámok esetén a vágási átmérő és a tengely átmérője közötti tipikus arány 2:1, ami korlátozza a vágási mélység négyszeresét. vágási mélység. Ha nem szabványos alámetszésre van szükség, a gépgyár általában saját maga készíti el a saját testreszabott alámetszőszerszámait. Ez megnövelheti a szállítási időt és a költségeket, és ezt a lehető legnagyobb mértékben el kell kerülni.
Műszaki rajzok tervezete
Még akkor is, ha műszaki rajzok (lépés vagy IGES dokumentumok elegendőek) nem mindig szükséges a megrendelés leadásához, javasoljuk, hogy rajzokat is küldjön be, mivel ez javítja a kommunikációt a tervező és a CNC gép kezelője között. Vegye figyelembe, hogy bizonyos tervezési kritériumok nem szerepelhetnek a lépésekben vagy az IGES fájlokban. Ha modellje az alábbiak közül egyet vagy többet tartalmaz, 2D műszaki rajzokat kell benyújtania:
Csavarlyuk vagy tengely.
Méret tűréssel.
Különleges felületkezelési követelmények.
Óvintézkedések CNC szerszámgépek kezelői számára.
A tapasztalat szabálya
A legnagyobb átmérőjű szerszámmal megmunkálható alkatrészek tervezése.
Adjon hozzá egy nagy filét (legalább 1x üregmélység) az összes belső függőleges sarokhoz.
Korlátozza az üreg mélységét a szélesség négyszeresére.
Tartsa a tervezés főbb jellemzőit összhangban a hat fő irány egyikével. Ha ez nem lehetséges, 5 tengelyes CNC megmunkálás választható.
Ha a terv menetet, tűréshatárt, felületkezelési specifikációt vagy egyéb megjegyzést tartalmaz a gépkezelő számára, kérjük, küldje el a műszaki rajzot a rajzon.