Ghid de design pentru prelucrare CNC Cele mai bune practici și sfaturi

01Reguli de geometrie de bază pentru frezarea CNC

Producția subtractivă este guvernată de diametrul fizic, lungimea flautului, rigiditatea și direcția de abordare a uneltei de tăiat. Proiectarea în jurul acestor limite permite utilizarea unor unelte standard și a unor parametri de proces stabili în toate HXCNC-urile. Servicii de frezare CNC.

Radii interne ale colțurilor

O freză rotativă nu poate crea un colț vertical intern perfect ascuțit. Fiecare buzunar frezat păstrează un radius legat de diametrul frezei. Un radius de colț egal cu raza uneltei forțează, de asemenea, freza să fie aproape complet angajată, crescând sarcina, căldura și vibrațiile.

• Mărește radiusul de proiectare: Fă radiusul intern mai mare decât raza anticipată a uneltei pentru ca unelta să poată interpola prin colț fără angajare bruscă pe toată lățimea.
• Folosește radii generoase în buzunarele adânci: Colțurile mai mari permit utilizarea unei unelte mai mari și mai rigide și reduc timpul de ciclu.
• Folosiți geometria de relief atunci când un colț pătrat de potrivire este esențial: Relieful tip os de câine sau T poate fi mai economic decât EDM, în funcție de aspect și cerințele de asamblare.

Adâncimea buzunarului și raza instrumentului

Buzunarele adânci și înguste necesită o prelungire lungă a instrumentului. Devierea instrumentului crește rapid pe măsură ce lungimea nesuportată crește, reducând precizia dimensională și calitatea suprafeței. O adâncime de aproximativ patru ori lățimea buzunarului poate fi un prag util de screening DFM timpuriu, dar adâncimea realizabilă depinde de raza colțului, acces, diametrul instrumentului, material și dacă este acceptabilă utilizarea unor unelte speciale de reach.

Grosimea peretelui prelucrat

Peretii subțiri se pot deplasa sub forța de tăiere, presiunea de prindere, stresul rezidual și căldură. Minimul practic depinde, prin urmare, de înălțimea peretelui, lungimea nesuportată, modulul materialului, condiția materialului, geometria adiacentă și toleranță.

Acestea sunt ghiduri de cotare, nu limite garantate. Pereții metalici foarte scurți pot fi mai subțiri, în timp ce pereții din plastic înalți pot necesita o grosime considerabil mai mare.

Găuri și cavități perforate

• Preferă dimensiuni standard de burghiu: Dimensiunile comune metrice, fracționale, litere și numere de burghiu reduc necesitatea uneltelor speciale și simplifică inspecția.
• Controlează raportul adâncime-la-diametru: Găurile de până la aproximativ 4D sunt în general simple. Găurile mai adânci pot necesita cicluri de percuție, răcire prin instrument, găurire cu pistolul sau burghie specializate.
• Permite fundul punctului de găurit: Burghiele standard cu răsucire lasă un fund conic. Specifică un fund plat doar atunci când asamblarea, fluxul sau funcția de așezare o necesită.
• Oferă control asupra ieșirii: Pentru găuri intersectate sau încrucișate, ia în considerare accesul la bavură și ordinea operațiunilor.

02Filete, Țevi, Subtăieri și Gabarite:

Proiectarea filetelor trebuie să țină cont de rezistența materialului, lungimea de angajare, clasa de fixare, direcția de încărcare, accesul la filetare și metoda utilizată pentru crearea filetului. Acest lucru este deosebit de important în ansamblurile care implică un arbore de montare a rulmentului sau un alt component de precizie reparabil.

Angajamentul filetelor și adâncimea găurii fără fund

Un angajament mai mare nu creează întotdeauna o creștere proporțională a rezistenței îmbinării. Pentru multe combinații de elemente de fixare din oțel și materiale de bază metalice, un interval util de pornire este de la unu la două diametre nominale de angajament. Materialele mai moi, inserțiile, sarcinile mari, oboseala și serviciul repetat pot necesita un design diferit.

• Evitați filetarea inutilă pe toată adâncimea: Filetați doar lungimea necesară pentru a îndeplini calculul îmbinării.
• Adăugați ieșirea pentru filet: O gaură fără fund trebuie să se extindă dincolo de filetul complet pentru a acomoda vârful burghiului, chamfer-ul pentru filet, spațiul pentru șpan și filetele incomplete.
• Utilizați serii standard de filete: Pasurile personalizate cresc complexitatea uneltelor, programării, măsurării și înlocuirii.
• Identificați cerințele pentru inserții devreme: Inserțiile helice sau solide schimbă dimensiunea găurii pilot, grosimea peretelui și accesul pentru instalare.

Evitarea subtărilor dificile fără fund

Reliefurile ascunse pot necesita freze pentru caneluri, unelte tip lollipop, unelte pentru caneluri, EDM sau o operație separată de strunjire. Rezistența gâtului uneltei și spațiul de intrare devin adesea factorii limitativi.

• Eliminați subtăririle care nu servesc funcții de asamblare, etanșare, retenție sau spațiu liber.
• Utilizați o lățime standard a canelurii și suficient spațiu de intrare pentru corpul uneltei.
• Luați în considerare o caracteristică traversantă, asamblare divizată sau relief accesibil dacă arhitectura produsului permite.

03Toleranțe, GD&T și finisajul suprafeței

Toleranța este o cerință funcțională cu un cost de fabricație. Strângerea unei dimensiuni poate afecta selecția mașinii, numărul de setări, controlul termic, metoda de inspecție, compensarea uneltei, capabilitatea procesului și riscul de rebut.

Raportul cost vs. precizie

O toleranță generală de aproximativ ±0.005 in (±0.127 mm) poate fi economică pentru multe caracteristici frezate de dimensiuni moderate, dar nu reprezintă o standard universal al atelierului. Dimensiunea piesei, geometria, materialul, tipul caracteristicii și standardul desenului determină ceea ce se poate realiza cu ușurință.

• Utilizați toleranțele blocului de titlu pentru dimensiunile noncritice: Evitați adăugarea de indicații stricte individuale peste tot.
• Strângeți interfețele, nu întregul ansamblu: Așezările pentru rulmenți, zonele de etanșare, datumurile de aliniere și fixările controlate merită mai multă atenție decât suprafețele de joc.
• Potriviți toleranța cu măsurarea: O cerință este incompletă dacă nu poate fi inspectată în mod fiabil.
• Așteptați finisaje secundare acolo unde este necesar: Dimensiuni foarte stricte, rotunjime, cilindricitate sau finisaj pot necesita șlefuire de precizie, rectificare, lustruire sau EDM.

Utilizarea GD&T pentru Protejarea Funcției

GD&T poate controla relațiile funcționale fără a forța fiecare dimensiune de coordonate să poarte o toleranță bilaterală mică. Poziția, profilul, planeitatea, perpendicularitatea, runout-ul și structurile de datum ar trebui să reflecte modul în care piesa se poziționează și funcționează în ansamblu.

A manifold de fluide de precizie, de exemplu, poate depinde mai mult de poziția portului, planeitatea suprafeței de etanșare și relațiile de datum decât de toleranțele stricte aplicate în mod indiscriminat blocului exterior.

Definirea rugozității suprafeței

rugozitatea suprafeței Ra este abaterea medie aritmetică a profilului măsurat. Nu definește prin sine însuși ondulare, așezare, defecte, raport de rulare sau performanță de etanșare, astfel încât suprafețele funcționale pot necesita specificații suplimentare.

04Selecția materialelor și comportamentul de prelucrare

Selecția materialelor afectează durata de viață a cutterului, formarea așchiilor, distorsiunea termică, bavurile, grosimea peretelui realizabilă, finisajul și timpul total al ciclului. Evaluările de prelucrare pot ajuta la comparații generale, dar valorile se schimbă în funcție de materialul de referință, duritate, tratament termic, compoziție și metoda de testare. Nu trebuie tratate ca procente universale.

Profiluri de design pentru metale

• Aluminiu 6061: O alegere comună, economică, cu o prelucrare bună, stabilitate dimensională, rezistență la coroziune și raport rezistență-greutate. Vezi capacitățile de prelucrare a aluminiului ale HXCNC aluminiu.
• Brass C360: O aliaj cu tăiere liberă care susține productivitatea ridicată și o calitate excelentă a filetelor și suprafețelor, în conformitate cu cerințele de reglementare și de serviciu.
• Oțel inoxidabil 304/316: Rezistent la coroziune, dar predispus la întărire prin lucru și concentrație de căldură; unelte ascuțite și acțiune de tăiere pozitivă sunt importante.
• Titan Gradul 5: Rezistență specifică înaltă și biocompatibilitate, dar conductivitate termică scăzută și reactivitate chimică cresc cerințele pentru unelte.
• Aliate pe bază de nichel: Selectate pentru performanța la temperaturi înalte și rezistența la coroziune, cu forțe mari de tăiere și uzură rapidă a uneltelor, necesitând un proces specializat pentru prelucrarea CNC a aliajelor de nichel.

Profiluri de design din plastic prelucrat

• POM / acetal: Stabilitate dimensională bună, frecare scăzută și prelucrare curată fac ca acesta să fie potrivit pentru bucșe, ghidaje și roți dințate cu sarcini mici.
• PEEK: Menține proprietățile la temperaturi ridicate și în medii chimice exigente, dar costul materialului și istoricul stresului necesită o planificare atentă.
• ABS: Eficient și ușor de prelucrat, deși căldura, prinderea și pereții subțiri pot produce deformări.
• Nylon: Rezistent și durabil, dar absorbția de umiditate și expansiunea termică trebuie luate în considerare pentru precizie prelucrare nylon.

05Economie pentru setup 3-Axis vs. 5-Axis

Alegerea mașinii depinde de mai mult decât de geometrie. O mașină mai simplă poate fi economică pentru piese deschise, prismatice, în timp ce o rată orară mai mare pentru 5 axe poate reduce costul total prin eliminarea dispozitivelor, reorientării manuale, transferului de datum și inspecției în proces.

Minimizarea reorientării piesei

• Aliniați găurile, fantele și cavitățile de-a lungul direcțiilor comune de acces la sculă, unde funcția permite.
• Asigurați o față de datum stabilă și o zonă de prindere care rămâne disponibilă pe parcursul operațiunilor inițiale.
• Evitați unghiurile caracteristicilor unice care necesită dispozitive dedicate, cu excepția cazului în care unghiul servește unui scop funcțional.
• Luați în considerare accesul pentru inspecție în același timp cu accesul pentru scula de tăiat.

Un complex paletizator prelucrat este un candidat clar pentru multi-axă deoarece accesul la palete, unghiul sculei, continuitatea suprafeței și raza sculei scurte sunt dificil de realizat eficient cu setări repetate pe 3 axe. HXCNC evaluează aceste piese prin intermediul Serviciu de prelucrare CNC pe 5 axe.

06Lista de verificare DFM pentru pre-lansare

Pentru proiecte critice, combinați revizuirea DFM cu HXCNC-urile inspecție ale HXCNC astfel încât controalele de desen și strategia de măsurare să fie aliniate înainte de producție.

07Întrebări frecvente