나를에 따라 
CNC 가공을 위한 설계
이 기사에서는 가공성 설계 규칙에서 비용 절감 기술, 재료 선택 지침에서 표면 처리 제안에 이르기까지 CNC 가공 부품의 설계를 최적화하는 데 필요한 모든 지식을 배웁니다. 먼저 CNC 가공에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 먼저 CNC 가공을 제한하는 요소를 이해합시다. CNC 가공의 한계는 절단 공정의 자연스러운 결과이며 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.
1. 도구 형상
대부분의 CNC 가공 도구는 끝이 평평하거나 구형인 원통형 모양의 특성을 가지고 있어 생산할 수 있는 부품의 형상이 제한됩니다. 예를 들어, 절삭 공구가 아무리 작게 사용되더라도 CNC 부품의 내부 수직 각도는 항상 반경을 가지며 이는 공구의 기능이 제한되고 허용 오차는 다음과 같이 작게만 줄일 수 있기 때문에 변경할 수 없습니다. 가능한.
2. 숨겨진 기하학
절삭 공구가 닿지 않는 CNC 밀링 과정에서 CNC 가공 방법은 없습니다. 예를 들어, 일부 매우 복잡한 프로토타입 부품에는 내부 캐비티에 숨겨진 일부 형상이 있습니다. 절단 도구가 위치에 도달할 수 있는 방법이 없고 처리할 방법이 없으므로 다른 보조 도구의 도움이 필요합니다. 이것은 CNC 절단만이 달성할 수 있는 것이 아니라 일부 비용을 증가시킬 수 있습니다.
3 공작물 강성
가공 중 발생하는 절삭력과 고온으로 인해 가공물이 변형되거나 진동할 수 있습니다. 예를 들어, 이것은 CNC 부품이 가질 수 있는 최소 벽 두께와 높은 피처의 최대 종횡비를 제한합니다.
일반적으로 CNC 밀링 최대 부품 크기: 400 x 250 x 150 mm
CNC 터닝: Φ 500mm x 1000mm
초대형 CNC 공작 기계는 최대 2000 x 800 x 1000mm(78 "x 32" x 40") 크기의 부품을 생산할 수 있습니다.
5축 CNC 머시닝 시스템은 일반적으로 부피가 작습니다.
4 절삭 공구의 강성
마찬가지로 절삭 공구는 가공 과정에서 편향되거나 진동하며 온도도 매우 높습니다. 이는 공차와 공구 손상으로 이어집니다. 절삭 공구의 길이 직경 비율이 증가하면 효과가 더 중요하므로 깊은 캐비티를 쉽게 CNC 가공할 수 없습니다.
5 작업 공간
부품의 형상은 CNC 공작 기계에 부품을 고정하는 방법과 필요한 설정 수를 결정합니다. 이는 비용에 영향을 미치지만 부품의 정확도에도 영향을 미칩니다. 예를 들어 수동으로 위치를 변경하면 작지만 무시할 수 없는 위치 오류가 발생합니다. 일반적으로 5축 CNC 가공이 한 번 설정된 후에는 공작물을 수동으로 재배치할 필요가 없습니다. 이것이 5축 CNC 가공보다 3축 CNC 가공의 주요 장점입니다.
CNC 가공의 설계 규칙
CNC 가공 기능을 최대한 활용하기 위해 설계자는 몇 가지 "제조 설계" 규칙을 따라야 합니다. 그러나 이것은 특정 산업 표준이 없기 때문에 어려울 수 있습니다. 이 문서에서는 CNC 가공의 모범 사례를 채택하고 포괄적인 가이드를 작성합니다. 업계 전문가와 CNC 가공 서비스 제공업체에 피드백을 제공하여 수많은 최신 정보를 수집하도록 요청합니다.
1 캐비티 깊이: 권장 4 * 밀링 커터 직경
밀링 커터의 절삭 깊이는 제한되어 있습니다(보통 직경의 3-4배). 밀링 깊이와 너비의 비율이 크면 공구가 변형되고 칩 제거가 어렵고 진동이 분명해집니다. 캐비티의 깊이를 너비의 4배로 제한하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 더 깊은 깊이가 필요한 경우 특수 도구를 고려해야 합니다. 일반적으로 밀링 커터 직경의 6배보다 큰 깊이를 가진 캐비티는 깊은 캐비티 밀링으로 간주됩니다. 깊은 캐비티 밀링에는 깊이 대 밀링 직경 비율이 30:1인 캐비티를 처리하는 데 사용할 수 있는 특수 커터를 사용해야 합니다.
2. 내부 모서리의 수직 모서리 반경: 권장 캐비티 깊이 x(또는 그 이상)
내부 모서리의 수직 모서리 반경은 ⅓ x 캐비티 깊이(또는 그 이상)로 적절한 직경의 도구를 사용하고 권장 캐비티 깊이 지침과 일치하도록 합니다. 모서리 반경을 권장 값보다 약간 높게(예: 1mm) 늘리면 도구가 90° 모서리 대신 원형 경로를 따라 절단할 수 있습니다. 이것은 더 높은 품질의 표면 조도를 가져오기 때문에 우선 순위입니다. 날카로운 90도 내각이 필요한 경우 모서리 반경을 줄이는 대신 t-컷을 추가하는 것이 좋습니다.
바닥 반경:
권장: 0.5mm, 1mm 또는 반경 없음
밀링 커터의 하단 절삭 날은 균일하거나 약간 둥글다. 볼 엔드 도구를 사용하여 다른 모든 바닥 반경을 가공할 수 있습니다. 기계공의 첫 번째 선택인 권장 값을 사용하는 것이 좋은 설계 방법입니다.
3 최소 벽 두께:
권장 사항: 0.8mm(금속), 1.5mm(플라스틱)
가능: 0.5mm(금속), 1.0mm(플라스틱)
벽 두께를 줄이면 재료의 강성이 줄어들어 가공 과정에서 진동이 증가하고 도달 가능한 정확도가 감소합니다.
플라스틱은 뒤틀림(잔류 응력으로 인해) 및 연화(온도 상승으로 인해)가 발생하기 쉽기 때문에 더 큰 최소 벽 두께가 권장됩니다.
4 구멍 직경:
권장: 표준 비트 크기
실행 가능: 1mm보다 큰 모든 직경 드릴 또는 밀링 커터는 구멍을 처리할 수 있습니다. 비트 크기는 표준화되어 있습니다(미터법 및 영국식). 리머와 보링 도구는 엄격한 공차로 구멍을 마무리하는 데 사용됩니다. 20mm 미만의 고정밀 구멍에는 표준 직경을 권장합니다.
최대 깊이 :
권장: 4 x 공칭 직경
일반: 10 x 공칭 직경
가능: 40 x 공칭 직경
비표준 직경 구멍은 엔드밀로 가공해야 합니다. 이 경우 최대 캐비티 깊이 제한이 적용되며 권장되는 최대 깊이 값을 사용해야 합니다. 특수 드릴(최소 직경 3mm)을 사용하여 일반 구멍보다 더 깊은 구멍을 가공합니다. 블라인드 홀은 원뿔형 바닥(135도)으로 비트 가공되며 홀 가공용 공구와 엔드밀 커터는 평면이 됩니다. CNC 가공에서는 관통 구멍이나 막힌 구멍 사이에 특별한 선호도가 없습니다.
5 스레드 크기:
최소: M2
권장: M6 이상
암나사는 탭으로 자르고 수나사는 다이로 자릅니다. 탭과 다이를 사용하여 나사산을 m2로 절단할 수 있습니다.
CNC 스레딩 도구는 탭 파손의 위험을 제한하기 때문에 기계 기술자에게 일반적이고 인기가 있습니다. CNC 나사 도구를 사용하여 나사를 M6으로 절단할 수 있습니다.
실 길이 :
최소: 1.5 x 공칭 직경
권장: 3 x 공칭 직경
나사산에 가해지는 대부분의 하중은 몇 개의 첫 번째 톱니에 의해 전달됩니다(최대 1.5 x 공칭 직경). 따라서 3 x 공칭 직경보다 큰 나사산은 필요하지 않습니다.
탭으로 절단된 막힌 구멍의 나사(즉, M6보다 작은 모든 나사)의 경우 구멍 바닥에 1.5 x 공칭 직경과 동일한 나사 없는 길이를 추가합니다.
CNC 나사 공구(즉, M6보다 큰 나사)를 사용할 수 있는 경우 구멍의 전체 길이에 대해 나사 가공을 수행할 수 있습니다.
6 최소 조리개:
권장 사항: 2.5mm(0.1인치)
가능: 0.05mm(0.005인치)
대부분의 가공 작업장에서는 직경이 2.5mm(0.1인치) 미만인 도구를 사용하여 구멍과 구멍을 정확하게 가공할 수 있습니다. 이 한계 미만의 모든 값은 미세 가공으로 간주됩니다. 이러한 형상을 가공하려면 특수 도구(마이크로 드릴)와 전문 기술(절단 공정의 물리적 특성이 이 범위 내에서 다양함)이 필요하므로 절대적으로 필요한 경우가 아니면 사용을 피하는 것이 좋습니다.
7 공차
표준: ± 0.125mm(0.005인치)
일반적인 값: ± 0.025mm(0.001인치)
가능: ± 0.0125mm(0.0005인치)
공차는 허용 가능한 치수의 경계를 정의합니다. 달성할 수 있는 공차는 부품의 기본 치수와 형상에 따라 다릅니다. 위의 값은 합리적인 기준입니다.
공차가 지정되지 않은 경우 대부분의 가공 작업장에서 표준 ± 0.125mm(0.005인치) 공차가 사용됩니다.
기계 설정 및 부품 방향
앞서 언급했듯이 절삭 공구는 CNC 가공의 주요 설계 제한 사항 중 하나입니다. 프로토타입의 모든 표면에 도달하려면 공작물을 여러 번 회전해야 합니다.
예를 들어, 위 그림의 부품은 총 세 번 회전해야 합니다. 두 번은 두 가지 주요 방향으로 구멍을 가공하고 세 번째는 부품의 뒤쪽으로 들어가야 합니다.
공작물이 회전할 때마다 기계를 재보정하고 새 좌표계를 정의해야 합니다.
다음 두 가지 이유로 설계 시 기계 설정을 고려하는 것이 중요합니다.
총 기계 설정 수는 비용에 영향을 미칩니다. 부품을 회전하고 재정렬하려면 수동 작업이 필요하고 총 처리 시간이 늘어납니다. 부품을 최대 3-4회 회전해야 하는 경우 일반적으로 허용되지만 이 제한을 초과하는 것은 중복됩니다. 최대 상대 위치 정확도를 얻으려면 동일한 설정에서 두 가지 형상을 가공해야 합니다. 이는 새 치수 측정 단계에서 작은 오류(무시할 수 없음)가 발생하기 때문입니다.
5축 CNC 가공
5축 CNC 가공을 사용하면 다양한 기계 설정이 필요하지 않습니다. 다축 CNC 머시닝은 두 개의 추가 회전 샤프트를 제공하기 때문에 복잡한 형상의 부품을 제조할 수 있습니다.
5축 CNC 가공은 커터가 항상 절단면에 접하도록 합니다. 더 복잡하고 효과적인 공구 경로를 따를 수 있으므로 부품의 표면 조도가 향상되고 처리 시간이 단축됩니다. 물론 XNUMX축 CNC에는 한계가 있습니다. 기본 도구 형상 및 도구 액세스 제한은 계속 적용됩니다(예: 내부 형상이 있는 부품은 가공할 수 없음). 더욱이, 그러한 시스템을 사용하는 비용은 높다.
디자인 언더컷
언더컷은 위에서 직접 접근할 수 없는 일부 표면 때문에 표준 절삭 공구로 가공할 수 없는 형상입니다. 언더컷에는 T-홈과 더브테일 홈의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 언더컷은 단면 또는 양면이 가능하며 특수 공구로 가공됩니다. T-홈 절삭 공구는 주로 수직 축에 설치된 수평 절삭 날로 만들어집니다. 언더컷의 너비는 3mm에서 40mm까지 다양합니다. 너비는 표준 치수를 사용하는 것이 좋습니다(예: 밀리미터 단위 또는 인치 단위).
더브테일 절단 도구의 경우 각도는 형상을 정의하는 치수입니다. 45도 및 60도 더브테일 도구는 표준 도구로 간주됩니다. 각도가 5o, 10o 및 최대 120o(10o씩 증가)인 도구도 사용할 수 있지만 거의 사용되지 않습니다. 내벽에 언더컷이 있는 부품을 설계할 때 충분한 여유 공간을 추가해야 합니다. 도구. 경험상 가공된 벽과 다른 벽 사이의 공간을 언더컷 깊이의 최소 2배 이상 늘리는 것이 좋습니다. 표준 공구의 경우 절삭 직경과 샤프트 직경 사이의 일반적인 비율은 1:XNUMX로 제한됩니다. 절단 깊이. 비표준 언더컷이 필요할 때 기계 공장은 일반적으로 자체 맞춤형 언더컷 도구를 만듭니다. 이는 배송 시간과 비용을 증가시킬 수 있으므로 가능한 한 피해야 합니다.
기술 도면 초안
기술 도면(단계 또는 IGES 문서가 충분함) 주문하는 데 항상 필요한 것은 아니지만 설계자와 CNC 기계 작업자 간의 의사 소통이 향상되므로 도면도 제출하는 것이 좋습니다. 일부 설계 기준은 단계 또는 IGES 파일에 포함될 수 없습니다. 모델에 다음 중 하나 이상이 포함된 경우 2D 기술 도면을 제공해야 합니다.
나사 구멍 또는 샤프트.
공차가 있는 치수.
특정 표면 마감 요구 사항.
CNC 공작 기계의 작업자를 위한 주의 사항.
경험의 법칙
가장 큰 직경의 공구로 가공할 수 있는 부품을 설계하십시오.
모든 내부 수직 모서리에 큰 필렛(최소 1x 캐비티 깊이)을 추가합니다.
캐비티의 깊이를 너비의 XNUMX배로 제한합니다.
디자인의 주요 특징을 5가지 주요 방향 중 하나로 일관되게 유지합니다. 불가능한 경우 XNUMX축 CNC 가공을 선택할 수 있습니다.
설계에 나사산, 공차, 표면 마감 사양 또는 기타 의견이 기계 작업자에게 포함되는 경우 도면에 기술 도면을 제출하십시오.