CNC obdelava kovinskih delov: Kaj mora vedeti vsak inženir, preden napiše tisk

CNC obdelava kovinskih delov: Kaj mora vedeti vsak inženir, preden napiše tisk

Večina dimenzionalnih težav pri CNC strojno obdelanih delih se ne začne v delavnici - ampak se začne na risbi. Toleranca, ki je strožja, kot jo lahko prenese proces, debelina stene, ki vabi k klepetanju, oblaček niti brez razreda tolerance. Do takrat, ko deli prispejo in ne opravijo pregleda, je glavni vzrok že tri tedne v preteklosti in se nahaja v PDF-ju.

Ta članek vam ponuja praktično delovno znanje o tem, kakoCNC obdelava kovinskih delovdejansko deluje -, kaj postopek lahko in česa ne, kako izbira materiala vpliva na vse, kar je na koncu, in kako napisati natis, ki vam prinese dobre dele ob prvem zagonu. Nobena teorija sama po sebi. Vse tukaj je povezano z odločitvami, ki jih boste sprejeli v resničnem delu.

Kaj je pravzaprav CNC obdelava?

CNC je kratica za Computer Numerical Control. Stroj prebere program -, ki je običajno ustvarjen iz vašega modela CAD -, in premakne rezalno orodje po natančnih poteh, da odstrani material iz kovinskega surovca. Operater nastavi stroj, naloži program in spremlja delovanje. Stroj izvaja geometrijo.

To je preprosta različica. Del, ki je pomemben za vaše delo, je naslednji:CNC obdelava je subtraktiven proces. Začnete z več materiala, kot ga potrebujete, in odrežete vse, kar ni del. To se bistveno razlikuje od ulivanja, kovanja ali aditivne proizvodnje (3D-tiskanje) in vpliva na to, katere geometrije so izvedljive, kakšne tolerance so dosegljive in kakšna je stroškovna struktura.

Pomislite na to kot na izrezovanje figure iz lesenega bloka. Kiparjeva orodja določajo, kako fini so lahko detajli. Les sam - njegova zrnatost, trdota, kako se odziva na rezanje - določa, ali te podrobnosti držijo svojo obliko. noterCNC procesi izdelave kovinskih delov, stroj je kipar in material je les. Oboje je pomembno.

Tri najpogostejše CNC operacije, s katerimi se boste srečali:

CNC rezkanje- rezalno orodje se vrti in premika po mirujočem obdelovancu. Uporablja se za ravne površine, žepe, reže, kompleksne 3D konture. Če ima vaš del elemente, ki so videti, kot da bi bili izklesani iz bloka, je bil verjetno rezkan.

CNC struženje- obdelovanec se vrti, medtem ko rezalno orodje ostane relativno pritrjeno. Uporablja se za cilindrične dele: gredi, puše, šobe, navojne komponente. Če je vaš del okrogel in simetričen glede na os, je bil verjetno obrnjen.

Švicarsko CNC struženje- specializirana oblika struženja, kjer je obdelovanec podprt zelo blizu območja rezanja, kar omogoča strojno obdelavo dolgih, vitkih delov do ozkih toleranc brez upogibanja. Standard za medicinske zatiče, miniaturne konektorje, komponente ur in vse natančne dele z visokim razmerjem med dolžino-in-premerom.

Številni pravi deli zahtevajo več kot eno operacijo - na primer stružena gred z rezkanim moznikom ali rezkano ohišje s struženimi in navojnimi izvrtinami.

Kako izbira materiala vpliva na CNC obdelane kovinske dele?

To je vprašanje, ki ga novi inženirji najbolj podcenjujejo. Material, ki ga določite, ne določa le lastnosti končne{1}}uporabe dela -, temveč določa, kako enostaven ali težak je del za obdelavo, kar neposredno vpliva na ceno, dosegljive tolerance in končno obdelavo površine.

Tukaj je praktična referenca za kovine, ki jih najpogosteje srečatePrimerjava materialov za CNC obdelavo kovinskih delov:

Nekaj ​​stvari, ki vam jih ta tabela ne pove neposredno. Aluminij deluje hitro in z lahkoto vzdržuje ozke tolerance - to je privzeta izbira, ko sta teža in cena pomembnejša od končne trdnosti. Delo iz nerjavečega jekla-se strdi, ko ga režete, kar pomeni, da lahko dolgočasno orodje ali napačna hitrost podajanja dejansko spremeni lastnosti materiala na sredini-reza površine. Titan je kovina, ki jo je najtežje obdelovati v vesolju: ustvarja izjemno vročino, ima nizko toplotno prevodnost in uniči orodje hitreje kot kateri koli drug material na tem seznamu. Če na vašem tisku piše titan, pričakujte, da bodo stroški in dobavni rok to odražali.

Katere tolerance lahko dejansko drži CNC obdelava?

Tukaj večina začetnikov piše odtise, ki povzročajo težave. RazumevanjeCNC obdelani deli s tesno tolerancose začne z razumevanjem, kaj pomeni "standard".

Standardna CNC-obdelovalna toleranca je običajno ±0,05 mm (±0,002") za večino kovinskih elementov - izvrtin, ploskev, splošnih dimenzij. To je mogoče doseči na vsakem sodobnem CNC-stroju brez posebne nastavitve in je primerno za večino funkcionalnih lastnosti tipičnega mehanskega dela.

Inženirji imajo težave pri določanju ±0,005 mm za vsako dimenzijo na risbi, ne glede na to, ali te dimenzije to funkcionalno zahtevajo. Strožje tolerance pomenijo daljše čase ciklov, pogostejše menjave orodij, temperaturno-nadzorovana okolja in 100-odstotno CMM inšpekcijo kritičnih dimenzij. Vsak korak strožje stane bistveno več. Če ga ne potrebujete, ga ne kličite.

Tukaj je praktična referenca o tem, kaj različni tolerančni pasovi dejansko pomenijo v proizvodnji:

Vrzel v znanju, ki spotakne nove inženirje:toleranca in površinska obdelava nista ista stvar in izgovarjanje enega ne nadzoruje drugega.Izvrtina je lahko dimenzijsko znotraj ±0,005 mm, vendar ima površinsko hrapavost Ra 1,6 µm -, kar je lahko popolnoma v redu za stiskalno prileganje, vendar popolnoma napačno za drsno tesnilo. Vedno navedite tako Ra (hrapavost površine) kot dimenzijsko toleranco na elementih, kjer je oboje pomembno. Če ima vaš natis samo enega, vas bo dobra trgovina vprašala. Manj skrbna trgovina ga bo preprosto obdelala po privzetih nastavitvah.

Kdaj je CNC obdelava pravi postopek - in kdaj ne?

CNC obdelava ni vedno najboljši odgovor. Za nove inženirje, ki ocenjujejo procesno pot, si jo oglejte tako:

CNC-proizvodnja kovinskih delov blesti v srednjem-obsegu, visoki-zapletenosti, ozkem-tolerančnem prostoru. To je edina praktična metoda za izdelavo nosilca iz titana za vesoljska letala s sestavljenimi koti in izvrtino ±0,01 mm do prvega izdelka v dveh tednih. To ni pravi odgovor za proizvodnjo milijona enakih jeklenih oklepajev, ki bi jih lahko vtisnili v delčku časa.

Začetniška napaka, ki stane največ: debelina stene

Vprašajte katerega koli izkušenega strojnika, kaj najpogosteje opazi-na prvih inženirskih izpisih, in odgovor je običajno enak: debelina stene, ki je pretanka za material in postopek.

Evo, zakaj je to pomembno. Ko rezalno orodje odstrani material s tanke stene, lahko rezalne sile steno upogibajo, namesto da bi jo čisto prerezale. Del se upogne pod orodjem, odskoči nazaj in nastala dimenzija je večja od predvidene v programu. Dobite stene, ki so 0,1–0,3 mm debele od specifikacij, in ni prilagoditve postopka, ki bi to popravila - geometrija je problem.

Splošna navodila za kovinske CNC dele:

Za aluminij ohranite minimalno debelino stene 0,8 mm na strojno obdelanih delih. Za jeklo in nerjavno jeklo, 1,0 mm. Za titan 1,5 mm ali več, razen če je del posebej zasnovan z vstavki ali podpornimi elementi, ki utrdijo del med strojno obdelavo. To niso stroge omejitve - izkušeni strojniki so lahko tanjši s pravimi vpenjali in orodnimi potmi -, a če ima vaš del stene pod temi številkami, to izrecno označite, ko pošljete natis. Dobra trgovina vam bo povedala, kako nameravajo s tem ravnati. Trgovina, ki jo navaja brez pripomb, bodisi ni natančno prebrala risbe ali pa namerava poskusiti videti, kaj se bo zgodilo.

5-osno v primerjavi s 3-osnim: Kaj pomenijo številke za vaš del

Videli boste, da trgovine oglašujejo "5-osno CNC obdelavo" kot vrhunsko zmogljivost. Evo, kaj to dejansko pomeni z vaše strani in kdaj je pomembno.

3-osni stroj se premika v X, Y in Z. Lahko doseže vrh in štiri strani dela, vendar zahteva ponovno pozicioniranje (ponovno-pritrjevanje) za obdelavo dodatnih ploskev. Vsako ponovno pritrjevanje povzroči morebitno napako poravnave in doda čas nastavitve.

5-osni stroj doda vrtenje okoli dveh dodatnih osi, kar pomeni, da se rezalno orodje lahko približa obdelovancu iz skoraj katere koli smeri brez ponovnega pritrjevanja. Z vaše strani ima to dve praktični posledici:

Kompleksna geometrija v eni postavitvi.Elemente na več ploskvah, sestavljene kote, spodreze in stožčaste stene je mogoče obdelati v eni nastavitvi. Na 3-osnem stroju bodo te morda zahtevale tri ali štiri nastavitve - vsaka dodaja stroške in kumulativno napako pri poravnavi.

Boljša toleranca na več-delih.Ko so vse kritične funkcije strojno obdelane v eni nastavitvi glede na eno referenčno točko, so geometrijska razmerja med temi značilnostmi natančnejša, kot če bi bile strojno obdelane v več ponovnih-pritrditvah. ZaCNC obdelani deli s tesno tolerancokjer mora biti na primer izvrtina na eni ploskvi natančno koncentrična s funkcijo na sosednji ploskvi, je 5-osna pogosto pravi odgovor.

Vsak del ne potrebuje 5-osnega. Preprost nosilec s funkcijami samo na eni ali dveh straneh stroji popolnoma dobro na 3-osih. Nadgradnja je smiselna le, če to resnično zahteva geometrija dela.

Če določate natančne kovinske dele - Tukaj je opisano, kako vam lahko MID Precision pomaga

Če določate del, ki zahteva tolerance pod ±0,02 mm, materiale, kot je titan ali nerjaveče-medicinsko jeklo, ali zapleteno več-geometrijo, ki zahteva 5-osno delo, so to natanko tista dela, ki jih naša ekipa izvaja vsak dan.

NašCNC obdelovalne zmogljivostizajema 3-osno, 4-osno in 5-osno rezkanje, CNC struženje, švicarsko CNC struženje za natančne dele majhnega premera in obdelavo pločevine. Imamo toleranco do ±0,002 mm pri kvalifikacijskih lastnostih in površinsko hrapavost do Ra 0,02 µm. Naš nabor materialov zajema aluminijeve zlitine, nerjavno jeklo, titan, baker, medenino in inženirsko plastiko – vse s popolno sledljivostjo materiala od potrdila o surovinah do končnega inšpekcijskega poročila.

Za inženirje, ki so novi pri pridobivanju virovnatančni CNC obdelani kovinski deli iz Kitajske nudimo brezplačen pregled DFM z vsako ponudbo. To pomeni, da bomo, preden karkoli izrežemo, pregledali vašo risbo glede težav z debelino stene, tolerančnih oblačkov, ki se ne ujemajo z zmogljivostjo postopka, specifikacij navojev, ki jih je treba pojasniti, in vseh funkcij, ki bi jim koristila prilagoditev načrta. Pisno ga označimo - vi se odločite, ali ga boste spremenili.

Če gre vaš del za reguliran končni izdelek - medicinski pripomoček, vesoljski sestav, polprevodniška oprema - naš sistem kakovosti, ki je skladen s standardom ISO 13485-, pripravi dokumentacijo, ki jo potrebuje vaša skupina za skladnost: poročila o inšpekcijskih pregledih prvega artikla, potrdila o materialu, poročila o dimenzijah CMM in zapise o korektivnih ukrepih, če karkoli ni v skladu.

Pošljite nam svojo risbovrnili se bomo s ponudbo in opombami DFM v 24 urah. Če ste še vedno v fazi načrtovanja in želite vnos postopka, preden je tisk dokončan,pridobite brezplačen pregled dizajna- običajno lahko v risbi prepoznamo točke tveganja glede stroškov in kakovosti v eni uri.

pogosta vprašanja

V: Moja risba pravi "±0,01 mm na vseh dimenzijah." Je to realno?

Tehnično izvedljivo -, vendar ni praktično ali stroškovno-učinkovito kot splošen oblaček. ±0,01 mm v vsaki dimenziji na delu poganja čas pregleda in čas obdelovalnega cikla bistveno dlje, kot je potrebno. Pravi pristop je, da določite ±0,01 mm samo za mere, ki to funkcionalno zahtevajo - običajno ležajne izvrtine, tesnilne površine, parne vmesnike - in uporabite splošni blok tolerance (ISO 2768-m ali podobno) za vse ostalo. To znižuje stroške, strojniku pa so kritične lastnosti jasne.

V: Kako naj vem, ali moj del potrebuje 3-osno ali 5-osno obdelavo?

Če je do vseh funkcij, ki jih zahteva vaš del, mogoče dostopati z vrha in s štirih strani bloka brez vrtenja, običajno zadostuje 3-os. Če imate sestavljene kote, elemente na več kot dveh ploskvah, ki jih je treba držati v natančnem geometrijskem razmerju, ali podreze, ki jih ni mogoče doseči z ravno potjo orodja, je vredno razpravljati o 5-osi. Če ste v dvomih, delite svojo datoteko CAD s trgovino in jih prosite, naj svetujejo - to je petminutno vprašanje, ki prihrani veliko stroškov ponovnega pritrjevanja.

V: Kakšna je razlika med površinsko hrapavostjo Ra 0,8 in Ra 3.2 - in ali je to pomembno za mene?

Ra je povprečna hrapavost površine - nižja številka pomeni bolj gladko. Ra 3,2 µm je standardna kot-strojno obdelana končna obdelava. Ra 0,8 µm zahteva lahek zaključni prehod ali poliranje. Ra 0,4 µm in manj običajno zahteva namenske dodelave. Za večino strukturnih značilnosti je Ra 3,2 µm v redu. Za tesnilne površine, drsna prileganja in vse površine v stiku z biološkim tkivom ali tekočino je običajno potreben Ra 0,8 µm ali boljši. To izrecno navedite pri teh funkcijah - ne predvidevajte, da bo trgovina privzeto izbrala finejši zaključek, razen če to zahteva tisk.

V: Ali lahko CNC obdelava proizvede enako geometrijo delov kot litje?

Pogosto da, vendar ne vedno. CNC obdelava lahko proizvede večino geometrij, ki jih zmore ulivanje, poleg tega pa še funkcije, ki jih ulivanje ne more -, kot so globoke slepe izvrtine, ostri notranji vogali in natančne navojne luknje. Kompromis je obseg: litje ima visoke stroške orodja, vendar nizke stroške na-del pri velikih količinah. CNC ima nizke stroške namestitve, vendar višje na-strošek dela. Za količine pod nekaj tisoč kosov je CNC običajno bolj ekonomičen. Poleg tega je točka rentabilnosti-odvisna od kompleksnosti dela in materiala.