Materiali za CNC obdelavo: Kako vaša izbira materiala vpliva na tolerance, življenjsko dobo orodja in stroške delov
Določili ste 6061-T6, narisali steno debeline 0,6 mm na tla žepa in priklicali ravnost pri 0,05 mm. DFM se vrača:pred ciljno vožnjo je potrebna razbremenitev; stena se lahko premakne ob sprostitvi sponke.Gradivo teh težav ni povzročilo samo{0}}, ampak je postavilo mejne pogoje, zaradi katerih so bile neizogibne.
To je kajmateriali za cnc obdelavoizbira je pravzaprav: ne izbirate specifikacijskega lista, izbirate niz omejitev, ki sledi delu skozi vsako nastavitev, vsako spremembo orodja in vsako vrstico v poročilu o pregledu. Popravite ga zgodaj in del se skoraj sam obdeluje. Če se zmotite, boste ponovno določili-ceno.
Tako razmišljamo o izbiri materiala priSREDNJA natančnost-v aluminijevih zlitinah, vrstah titana, družinah nerjavečega jekla in inženirski plastiki, ki se dnevno premika po naši trgovini.
Pet družin CNC obdelovalnih materialov, po katerih inženirji posežejo prvi
Ocene obdelovalnosti obstajajo v spektru, prav tako tudi stroški. Spodnja tabela prikazuje družine, ki jih najpogosteje obdelujemo, glede na spremenljivke, ki so pomembne na vaši risbi.
| Material | Indeks obdelovalnosti | Toleranca (rezkanje) | Ra Dosegljivo | Relativna obraba orodja | Tipični sektorji |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | ±0,005 mm (±0,002 mm z izvrtino) | 0,4 µm (0,1 µm mu-rez) | Nizka | Polprevodnik, industrijska avtomatizacija |
| Al 7075-T651 | ~70% | ±0,005 mm | 0.4µm | Nizka–srednja | Letalski okvirji,-nosilne roke |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0,008 mm (±0,005 mm z nego) | 0,8 µm (0,4 µm možno) | visoko | Letalski strukturni, medicinski vsadki |
| 316L nerjaveče | ~45% | ±0,008 mm | 0.4µm | Srednje–visoko | Razdelilniki tekočin, kirurški instrumenti |
| 17-4PH H900 | ~38% | ±0,008 mm | 0.4µm | visoko | Armature za letalstvo, -gredi visoke trdnosti |
| PEEK | ~75% | ±0,02 mm (odvisno-od vlage) | 0.8µm | Nizka | Medicina, polprevodniki, kemikalije |
Indeks obdelovalnosti glede na 160 HB brez{1}}obdelovalnega jekla=100%.
Ena razlika, ki jo tabela ne prikazuje: "dosegljivo" in "ponovljivo v seriji" ni isto število. Zadetek ±0,002 mm na en aluminijast del je v pravem okolju preprost. Držanje na 80 kosih s standardnim vpenjanjem in nihanjem temperature okolja je težava načrtovanja procesa in ne vrzel v zmogljivosti.
CNC obdelava aluminija v primerjavi s titanom: kje kompromis-pravzaprav živi
Najpogostejšicnc izbira materiala za obdelavoOdločitev, ki jo vidimo pri kupcih v letalstvu in medicini, je ta. Inženirji instinktivno primerjajo številke natezne trdnosti, vendar razlika v stroških ni tu.
CNC obdelava aluminija proti titanuse zmanjša na tri povezane dejavnike: hitrost rezanja, upravljanje toplote in strategijo uporabe orodja.
Z 6061-T6 ali 7075-T651 poganjate vrtljaje vretena nad 10.000 RPM, izvajate agresivne radialne prijeme in hitro izpirate odrezke z zrakom ali prelivate hladilno tekočino. Material ne zadržuje toplote na območju reza.
S Ti-6Al-4V naredite nasprotno. Površinske hitrosti so običajno med 40–80 m/min – približno ena petina hitrosti, ki bi jo dosegli na 6061. Razlog ni samo v trdoti; je toplotna prevodnost. Titan prevaja toploto pri približno 7 W/m·K v primerjavi s 167 W/m·K pri aluminiju. Toplota ostane na rezalnem robu, ne v odrezku. To hitro razgradi karbid, če so vaši parametri ali tlak hladilne tekočine napačno umerjeni.
Tukaj je opisano, kako nastavljamo trohoidno v primerjavi s potopnim-odločitvijo o rezkanju pri operacijah žepanja-presoja, ki se redko pojavi na tehničnih listih, vendar neposredno vpliva na čas cikla in življenjsko dobo orodja na težkihmateriali za cnc obdelavo:
Trohoidno (viso-učinkovito) rezkanjeje prednostna za žepe iz titana, širše od ~15 mm. Radialni prijem poteka pri 10–15 % premera orodja z veliko aksialno globino in 60+ paličasto hladilno tekočino. Enakomerni lok vpetja preprečuje drgnjenje in na-rob, ki ubija karbidne ploščice.
Potopno rezkanjeprevzame, ko razmerje med globino-žepa in-širino preseže približno 3:1 ali ko je togost dela nezadostna. Aksialne rezalne sile so manjše od radialnih-to je pomembno, ko ste globoki 40 mm in se del že upogiba v vpenjalu.
Za vašocnc izbira materiala za obdelavo: če element iz titana združuje žepe, globlje od 25 mm, s stenami, tanjšimi od 3 mm, označite pred zamrznitvijo načrta. Te kombinacije zahtevajo ponovne -zaporedne operacije in vmesne korake za razbremenitev, ki niso vidni v standardni oceni časa cikla.
Toleranca glede na material: kaj dejansko pomenijo številke
| Vrsta nastavitve | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316L / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Standardno rezkanje, enojna nastavitev | ±0,010 mm | ±0,015 mm | ±0,012 mm |
| 5-osni z natančnim pritrjevanjem | ±0,005 mm | ±0,008 mm | ±0,008 mm |
| Kritične izvrtine (vrtanje/povrtavanje) | ±0,003 mm | ±0,005 mm | ±0,005 mm |
| Natančne operacije (švicarski-turn, jig bore) | ±0,002 mm | ±0,003 mm | ±0,003 mm |
| Talne površine | ±0,001 mm | ±0,002 mm | ±0,001 mm |
Presenečenje za številne oblikovalce:aluminij je težje vzdrževati stroge tolerance, kot nakazuje njegova ocena obdelovalnosti, ker deluje tako hitro in se tako svobodno širi. Aluminijev CTE je okoli 23,6 µm/m·K. Na 100-milimetrskem delu z 10-stopinjskim nihanjem okolice med dolgim delovanjem je to približno 24 µm dimenzijskega premika-že 5 × proračun tolerance ±0,005 mm samo zaradi temperature.
Naš standardni potek dela za aluminijaste dele, tesnejše od ±0,005 mm: grobo → stabilizacija temperature (20–30 min v nadzorovani coni) → pol-končna obdelava → ponovno stabilizacija → končna obdelava. Pri tem oprijemu med grobo in pol-končno obdelavo začne preostala napetost zaradi predhodnega valjanja plošče popuščati. Preskočite ga pod pritiskom urnika in dobili boste del, ki pravilno meri na CMM, nato pa izstopi iz tolerance eno uro po tem, ko se ohladi.
Ta stabilizacijski korak med grobo in pol-končno obdelavo-in ne rezalni parametri-je najpogostejši temeljni vzrok ponovne obdelave aluminija pri delih z nizko-toleranco.
Za dolge vitke gredi z L/D > 20 iz nerjavečega jekla ali titana naše švicarske-celice za struženje vodijo vodilno pušo takoj za rezalnim območjem, pri čemer sta glavno vreteno in-ostala koordinirana na 0,005 mm drug od drugega. Brez vnesenega razmerja se del upogne na nepodprtem razponu pod pritiskom rezanja in izgubite okroglost in cilindričnost, preden dosežete polovico dolžine.
CNC obdelava nerjavečega jekla: površinska obdelava in upravljanje orodij
CNC obdelovalna površina iz nerjavečega jeklazahteve pogosto narekujejo zaporedje postopka bolj kot dimenzijske tolerance. 316Kirurški instrumenti L imajo Ra manj kot ali enako 0,4 µm oblačkov z nič-merili za brušenje. 17-4Fitingi PH za letalstvo potrebujejo ozke toleranceinposebna površinska tekstura za podporo oprijema PVD ali trde anodizacije.
Obnašanje, zaradi katerega je nerjavno jeklo težko, je delovno utrjevanje. 316L se hitro utrdi, če se orodje zadržuje, hitrost podajanja pade pod prag ali je ploščica obrabljena. Ko se površina strdi, naslednji prehodi zajemajo material z višjo trdoto, kot ste jo začeli. To vodi v zlom orodja in aCNC obdelava površine iz nerjavečega jeklato je skoraj nemogoče obnoviti brez dodajanja nenačrtovane prepustnice.
Naše procesne kontrole za natančne komponente iz nerjavečega jekla:
Ohranite pozitiven nagib na zaključnih ploščicah-negativen nagib obrabljenega orodja povzroči drgnjenje pred rezanjem. Nikoli ne zaustavite vrtečega se orodja v stiku z nerjavno površino. Uporabite submikronski karbid s PVD-prevleko za zaključne prehode; nepremazan za grobo na 17-4PH H900 za ohranitev geometrije robov. Za Ra manj kot ali enako 0,2 µm, dodajte mikrofiniš pri aksialni globini manj kot ali enako 0,05 mm z izpiranjem s hladilno tekočino.
Ena nadaljnja odvisnost, ki ji je vredno slediti: veliko medicinskih nerjavnih komponent gre po strojni obdelavi v elektropoliranje. Če je površina pre-EP nad Ra 0,8 µm, je z elektropoliranjem običajno ne doseže specifikacije Ra 0,1 µm-kemija enakomerno odstrani material, ne zapolni vrhov. TheCNC obdelava površine iz nerjavečega jeklamora biti blizu, preden del zapusti stroj.
Kaj ocene DFM ujamejo, česar podatkovni listi o materialih ne
Listi s podatki o materialih vam povedo, kaj je materialje. Pregled DFM vam pove, kaj se zgodi, ko ga poskušate vrezati v svojo specifično geometrijo s svojimi posebnimi oblački.
priSREDNJA natančnost, je material prvi filter pri vsakem pregledu datoteke STEP-vendar se vedno bere glede na geometrijo in sklad tolerance skupaj. Izvrtina-z nizko toleranco v aluminiju je običajna. Ta ista izvrtina z 0,8 mm steno na eni strani je drugačen problem pritrjevanja in zaporedja.
Zastavice DFM, ki se najpogosteje pojavljajomateriali za cnc obdelavo:
Kotni radiji premajhni za globino žepa.10 mm globok žep z notranjim polmerom 0,3 mm zahteva orodje s premerom pod 0,6 mm. Ta orodja delujejo počasi, se zlahka zlomijo in dodajo čas cikla nesorazmerno s površino žepa. Povečanje na R1 mm-ali ujemanje polmera na 55–65 % globine žepa-znatno zniža stroške orodja. Če polmer obstaja samo za razdaljo, ga odprite.
Debelina stene ni usklajena s togostjo materiala.Titanov modul (≈114 GPa) daje tanjšim stenam večjo odpornost na upogib-rezalne sile kot 6061 (≈69 GPa). Toda toplotno obnašanje titana še vedno omejuje, kako agresivno lahko potisnete orodje blizu tanke stene. Dva dejavnika se preprosto ne izničita.
Globina navoja ni prilagojena za skupno moč.1,5 × nominalni premer je standardna privzeta vrednost. Pri PEEK ali mehkem aluminiju je 2× poceni zavarovanje proti-iztrganju, ki v času cikla ne stane skoraj nič.
5-osna obdelavaodpravlja nastavitve, ki bi vas sicer prisilile v kompromis glede geometrije. Funkcije, ki so nedostopne iz 3-usmerjenosti osi, so pogosto po nepotrebnem preoblikovane-poenostavljeni radiji, odstranjeni podrezi, dodane razcepljene črte. Pošljite nam KORAK, preden poenostavite del.
pogosta vprašanja
Kakšen kotni radij naj uporabim, da bodo stroški orodja razumni?
Ciljajte na notranje polmere, ki so večji ali enaki 55 % globine žepa, ali pa se zaskočite na standardne velikosti končnega rezkarja (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6 mm). Pod R0,5 mm v katerem kolimaterial za cnc obdelavotrši od aluminija, ste na področju mikro-orodij-ločene nastavitve, nižje hitrosti, namenski pregled. Ta postopna sprememba stroškov je nesorazmerna s površino, ki jo posekate. Če je tesen polmer namenjen odmiku in ne deluje, ga spremenite.
Ali lahko zadržite ±0,005 mm na 100 mm aluminijastem delu brez brušenja?
Da, s temperaturno{0}}stabilizirano grobo obdelavo, pravilno zasnovo vpenjala in zgoraj opisanim zaporedjem stabilizacije. Brušenje ni potrebno za večino obdelav aluminija ±0,005 mm. Pod ±0,003 mm na kritičnih površinah dodamo vbodno-izvrtino ali natančno-vrtanje. Pod ±0,001 mm vstopi v proces brušenje.
Ali je 7075-T651 vedno boljša izbira kot 6061-T6 za dele, ki so kritični za trdnost?
Ne samodejno. 7075 ima višjo natezno trdnost, vendar manjšo odpornost proti koroziji, manj enakomerno eloksira in na splošno ni varljiv. Za dele, ki združujejo ozke tolerance, trdo eloksiranje in varjenje za montažo, je 6061-T6 pogosto pravicnc izbira materiala za obdelavotudi če je FEA zanemarljiv-debelina stene stane manj kot napaka adhezije premaza na terenu.
Kakšna je najmanjša debelina stene, ki jo lahko zanesljivo obdelate v Ti-6Al-4V?
Pri proizvodnem delu v letalstvu in vesolju so stene 0,8 mm iz Ti-6Al-4V dosegljive znatančna CNC obdelavako zasnova vpenjala upošteva vibracije in ima pot orodja ves čas nizko radialno uprijemanje. Pod 0,5 mm toplotna prevodnost titana postane aktivna težava-toplota se kopiči na steni, stena se upogiba in zaradi reza se poruši dimenzijska stabilnost. Če vaš načrt cilja na stene iz titana debeline manj kot 0,5 mm, nas vključite v pogovor, preden je risba dokončana.
Vaš materialni oblaček je tudi načrt procesa. Tolerance, ki jih potrebujete, površinske obdelave, ki jih določite, in geometrija, ki jo narišete, vplivajo na material na načine, ki niso prikazani na nobenem podatkovnem listu.
Pošljite nam svojo datoteko STEP v pregled DFM-naši procesni inženirji bodo skupaj prebrali vaš material, vašo geometrijo in vašo toleranco ter se vrnili s ponudboinopomba o izdelavi, kjer koli je to pomembno.
