Υλικά κατεργασίας CNC: Πώς η επιλογή υλικού σας αυξάνει τις ανοχές, τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και το κόστος ανταλλακτικών

Υλικά κατεργασίας CNC: Πώς η επιλογή υλικού σας αυξάνει τις ανοχές, τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και το κόστος ανταλλακτικών

Καθορίσατε το 6061-T6, σχεδιάσατε έναν τοίχο 0,6 mm στο πάτωμα της τσέπης και ονομάσατε επιπεδότητα στα 0,05 mm. Το DFM επιστρέφει:Απαιτείται ανακούφιση από το άγχος πριν από το τέρμα. ο τοίχος μπορεί να κινηθεί κατά την απελευθέρωση σύσφιξης.Το υλικό δεν προκάλεσε μόνο αυτά τα προβλήματα-αλλά έθεσε τις οριακές συνθήκες που τα κατέστησαν αναπόφευκτα.

Αυτό είναιυλικά κατεργασίας cncΗ επιλογή στην πραγματικότητα είναι: δεν επιλέγετε ένα φύλλο προδιαγραφών, επιλέγετε ένα σύνολο περιορισμών που ακολουθεί το τμήμα σε κάθε ρύθμιση, κάθε αλλαγή εργαλείου και κάθε γραμμή στην αναφορά επιθεώρησης. Αποκτήστε το σωστά νωρίς και το ανταλλακτικό σχεδόν δουλεύει μόνο του. Λάθος και επαναλαμβάνετε τις τιμές στα μέσα-.

Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο σκεφτόμαστε την επιλογή υλικούMID Precision-σε όλα τα κράματα αλουμινίου, ποιότητες τιτανίου, ανοξείδωτες οικογένειες και πλαστικά μηχανικής που κυκλοφορούν καθημερινά στο κατάστημά μας.

Οι Πέντε Μηχανικοί Οικογένειας Υλικών Κατεργασίας CNC Φτάνουν Πρώτοι

Οι αξιολογήσεις μηχανικής ικανότητας υπάρχουν σε ένα φάσμα, όπως και το κόστος. Ο παρακάτω πίνακας αντιστοιχίζει τις οικογένειες που επεξεργαζόμαστε πιο συχνά σε σχέση με τις μεταβλητές που έχουν σημασία στο σχέδιό σας.

Δείκτης μηχανικής κατεργασίας αναφέρεται σε 160 HB free-χάλυβας κατεργασίας=100%.

Μια διάκριση που δεν εμφανίζεται στον πίνακα: "επιτεύξιμα" και "επαναλαμβανόμενα σε μια παρτίδα" δεν είναι ο ίδιος αριθμός. Το χτύπημα ±0,002 mm σε ένα μόνο τμήμα αλουμινίου είναι απλό στο σωστό περιβάλλον. Το να το κρατάτε σε 80 κομμάτια με τυπικές εναλλαγές σύσφιξης και θερμοκρασίας περιβάλλοντος είναι πρόβλημα σχεδιασμού διαδικασίας και όχι κενό ικανότητας.

Επεξεργασία CNC αλουμινίου εναντίον τιτανίου: όπου το εμπόριο-off πραγματικά ζει

Το πιο συνηθισμένοεπιλογή υλικού κατεργασίας cncΗ απόφαση που βλέπουμε από πελάτες αεροδιαστημικής και ιατρικής είναι αυτή. Οι μηχανικοί συγκρίνουν ενστικτωδώς τους αριθμούς της αντοχής σε εφελκυσμό, αλλά δεν υπάρχει εκεί η διαφορά κόστους.

Κατεργασία cnc αλουμινίου εναντίον τιτανίουανάγεται σε τρεις συνδεδεμένους παράγοντες: ταχύτητα κοπής, διαχείριση θερμότητας και στρατηγική εμπλοκής εργαλείων.

Με το 6061-T6 ή το 7075-T651, εκτελείτε ταχύτητες άξονα πάνω από 10.000 RPM, λαμβάνετε επιθετικές ακτινικές εμπλοκές και ξεπλένετε γρήγορα τα τσιπ με αέρα ή ψυκτικό υγρό πλημμύρας. Το υλικό δεν διατηρεί τη θερμότητα στη ζώνη κοπής.

Με το Ti-6Al-4V, κάνετε το αντίθετο. Οι επιφανειακές ταχύτητες συνήθως προσγειώνονται μεταξύ 40-80 m/min-περίπου το ένα πέμπτο από αυτό που θα τρέχατε με το 6061. Ο λόγος δεν είναι μόνο η σκληρότητα. είναι η θερμική αγωγιμότητα. Το τιτάνιο μεταφέρει θερμότητα σε περίπου 7 W/m·K έναντι των 167 W/m·K του αλουμινίου. Η θερμότητα παραμένει στην αιχμή, όχι στο τσιπ. Αυτό υποβαθμίζει γρήγορα το καρβίδιο εάν οι παράμετροι ή η πίεση του ψυκτικού υγρού έχουν βαθμονομηθεί εσφαλμένα.

Ορίστε πώς ορίζουμε την απόφαση trochoidal vs.υλικά κατεργασίας cnc:

Τροχοειδής (υψηλής-αποτελεσματικότητας) φρεζάρισμαπροτιμάται για τσέπες από τιτάνιο με πλάτος ~15 mm. Η ακτινική εμπλοκή λειτουργεί στο 10–15% της διαμέτρου του εργαλείου με υψηλό αξονικό βάθος και ψυκτικό υγρό πλημμύρας 60+ ράβδων. Το σταθερό τόξο εμπλοκής αποτρέπει το τρίψιμο και το χτισμένο-άκρο που σκοτώνει τα ένθετα καρβιδίου.

Βυθιζόμενη άλεσηαναλαμβάνει όταν η αναλογία βάθους-προς- τσέπης υπερβαίνει περίπου το 3:1 ή όταν η ακαμψία του μέρους είναι ανεπαρκής. Οι δυνάμεις αξονικής κοπής είναι μικρότερες από τις ακτινικές-αυτό έχει σημασία όταν βρίσκεστε 40 mm σε βάθος και το εξάρτημα ήδη εκτρέπεται στο εξάρτημα.

Για σαςεπιλογή υλικού κατεργασίας cnc: εάν ένα χαρακτηριστικό τιτανίου συνδυάζει τσέπες βαθύτερες από 25 mm με τοίχους λεπτότερους από 3 mm, επισημάνετε το πριν παγώσει το σχέδιο. Αυτοί οι συνδυασμοί απαιτούν επανα-ακολουθούμενες λειτουργίες και ενδιάμεσα βήματα ανακούφισης από την πίεση που δεν είναι ορατά σε μια τυπική εκτίμηση χρόνου κύκλου.

Δυνατότητα ανοχής ανά υλικό: Τι σημαίνουν πραγματικά οι αριθμοί

Η έκπληξη για πολλούς μηχανικούς σχεδιασμού:Το αλουμίνιο είναι πιο δύσκολο να κρατήσει σφιχτές ανοχές απ' ό,τι υπονοεί η ικανότητα μηχανικής επεξεργασίας του, γιατί μηχανεύεται τόσο γρήγορα και επεκτείνεται τόσο ελεύθερα. Το CTE του αλουμινίου τρέχει περίπου 23,6 μm/m·K. Σε ένα εξάρτημα 100 mm με αιώρηση περιβάλλοντος 10 μοιρών κατά τη διάρκεια μιας μακράς λειτουργίας, αυτό είναι περίπου 24 μm μετατόπισης διαστάσεων-ήδη 5× ένας προϋπολογισμός ανοχής ±0,005 mm μόνο από τη θερμοκρασία.

Η τυπική μας ροή εργασίας για εξαρτήματα αλουμινίου πιο σφιχτά από ±0,005 mm: τραχιά → σταθεροποίηση θερμοκρασίας (20–30 λεπτά σε ελεγχόμενη ζώνη) → ημι-τελείωμα → σταθεροποίηση ξανά → φινίρισμα. Αυτή η συγκράτηση μεταξύ τραχιού και ημι{5}}του φινιρίσματος είναι όπου αρχίζει να εκτονώνεται η υπολειπόμενη τάση από την προηγούμενη κύλιση της πλάκας. Παραλείψτε το υπό την πίεση προγραμματισμού και θα λάβετε ένα εξάρτημα που μετράει σωστά στο CMM και, στη συνέχεια, βγαίνει εκτός ανοχής μία ώρα αφού κρυώσει.

Αυτό το βήμα σταθεροποίησης μεταξύ τραχιάς και ημι{0}}φινιρίσματος-όχι των παραμέτρων κοπής-είναι η πιο κοινή βασική αιτία της επανεπεξεργασίας αλουμινίου σε εργασίες σκληρής-ανοχής.

Για μακριές λεπτές άξονες με L/D > 20 σε ανοξείδωτο ή τιτάνιο, οι ελβετικές κυψέλες στροφής μας έχουν έναν δακτύλιο οδηγό ακριβώς πίσω από τη ζώνη κοπής, με τον κύριο άξονα και ακολουθεί-η ανάπαυση συντονισμένη σε απόσταση 0,005 mm μεταξύ τους. Χωρίς αυτή τη σχέση, το τμήμα κάμπτεται στο μη υποστηριζόμενο άνοιγμα υπό πίεση κοπής και χάνετε τη στρογγυλότητα και την κυλινδρικότητα πριν φτάσετε στα μισά του μήκους.

Επεξεργασία CNC από ανοξείδωτο χάλυβα: Φινίρισμα επιφάνειας και διαχείριση εργαλείων

Φινίρισμα επιφάνειας κατεργασίας cnc από ανοξείδωτο χάλυβαΟι απαιτήσεις συχνά υπαγορεύουν την ακολουθία της διαδικασίας περισσότερο από τις ανοχές διαστάσεων. 316Τα χειρουργικά εργαλεία φέρουν Ra Μικρότερο ή ίσο με 0,4 μm με μηδενικά-κριτήρια γρέζιων. 17-4Τα εξαρτήματα αεροδιαστημικής PH χρειάζονται αυστηρές ανοχέςκαισυγκεκριμένη υφή επιφάνειας για υποστήριξη PVD ή σκληρής ανοδικής πρόσφυσης.

Η συμπεριφορά που δυσκολεύει το ανοξείδωτο είναι η σκλήρυνση της εργασίας. 316Το L σκληραίνει γρήγορα εάν το εργαλείο παραμένει, ο ρυθμός τροφοδοσίας πέσει κάτω από το όριο ή το ένθετο έχει φθαρεί. Μόλις η επιφάνεια σκληρύνει, τα επόμενα περάσματα εμπλέκουν το υλικό με υψηλότερη σκληρότητα από αυτήν που ξεκινήσατε. Αυτό καταλήγει σε θραύση εργαλείου και αφινίρισμα επιφάνειας κατεργασίας cnc από ανοξείδωτο χάλυβαΕίναι σχεδόν αδύνατο να ανακτηθεί χωρίς να προσθέσετε ένα απρογραμμάτιστο πάσο.

Τα χειριστήρια διαδικασίας μας για ανοξείδωτα εξαρτήματα ακριβείας:

Διατηρήστε θετική τσουγκράνα στα ένθετα φινιρίσματος-η αρνητική τσουγκράνα στα φθαρμένα εργαλεία προκαλεί τρίψιμο πριν από την κοπή. Μην σταματάτε ποτέ ένα περιστρεφόμενο εργαλείο σε επαφή με ανοξείδωτη επιφάνεια. Χρησιμοποιήστε καρβίδιο υπομικρού με επίστρωση PVD-για περάσματα φινιρίσματος. χωρίς επίστρωση για τραχιά σε 17-4PH H900 για διατήρηση της γεωμετρίας των άκρων. Για Ra μικρότερο ή ίσο με 0,2 μm, προσθέστε ένα πέρασμα μικροτέρματος σε αξονικό βάθος μικρότερο ή ίσο με 0,05 mm με έκπλυση ψυκτικού.

Μια κατάντη εξάρτηση που αξίζει να παρακολουθήσετε: πολλά ιατρικά ανοξείδωτα εξαρτήματα περνούν σε ηλεκτροστίλβωση μετά την κατεργασία. Εάν η επιφάνεια προ{1}}EP είναι πάνω από 0,8 μm Ra, η ηλεκτροστίλβωση συνήθως δεν θα την φέρει σε προδιαγραφή Ra 0,1 μm-η χημεία αφαιρεί το υλικό ομοιόμορφα, δεν γεμίζει κορυφές. Οφινίρισμα επιφάνειας κατεργασίας cnc από ανοξείδωτο χάλυβαπρέπει να είναι κοντά πριν το εξάρτημα φύγει από το μηχάνημα.

Τι δεν καταλαβαίνουν οι κριτικές DFM ότι τα φύλλα δεδομένων υλικού

Τα φύλλα δεδομένων υλικού σας λένε τι υλικόείναι. Μια κριτική DFM σάς λέει τι συμβαίνει όταν προσπαθείτε να το κόψετε στη συγκεκριμένη γεωμετρία σας με τα συγκεκριμένα μηνύματα προώθησης.

ΣτοMID Precision, το υλικό είναι το πρώτο φίλτρο σε κάθε αναθεώρηση αρχείου STEP-αλλά διαβάζεται πάντα σε σχέση με τη γεωμετρία και τη στοίβα ανοχής μαζί. Μια σφιχτή-οπή ανοχής στο αλουμίνιο είναι ρουτίνα. Αυτή η ίδια οπή με τοίχο 0,8 mm στη μία πλευρά είναι ένα διαφορετικό πρόβλημα στερέωσης και αλληλουχίας.

Οι σημαίες DFM που εμφανίζονται πιο συχνά απέναντιυλικά κατεργασίας cnc:

Γωνιακές ακτίνες μικρότερες για βάθος τσέπης.Μια τσέπη βάθους 10 mm με εσωτερική ακτίνα 0,3 mm απαιτεί εργαλείο με διάμετρο κάτω από 0,6 mm. Αυτά τα εργαλεία λειτουργούν αργά, σπάνε εύκολα και προσθέτουν χρόνο κύκλου δυσανάλογα με την περιοχή της τσέπης. Η αύξηση στο R1mm-ή η αντιστοίχιση της ακτίνας στο 55–65% του βάθους τσέπης-μειώνει σημαντικά το κόστος εργαλείων. Εάν η ακτίνα υπάρχει μόνο για διάκενο, ανοίξτε την.

Το πάχος του τοιχώματος δεν ταιριάζει με την ακαμψία του υλικού.Ο συντελεστής τιτανίου (≈114 GPa) δίνει στα λεπτότερα τοιχώματα μεγαλύτερη αντίσταση στην εκτροπή-δύναμης κοπής από 6061 (≈69 GPa). Αλλά η θερμική συμπεριφορά του τιτανίου εξακολουθεί να περιορίζει πόσο επιθετικά μπορείτε να σπρώξετε το εργαλείο κοντά σε ένα λεπτό τοίχωμα. Οι δύο παράγοντες δεν ακυρώνουν απλώς.

Το βάθος του σπειρώματος δεν έχει ρυθμιστεί για την αντοχή του όγκου.Η ονομαστική διάμετρος 1,5× είναι μια τυπική προεπιλογή. Στο PEEK ή στο μαλακό αλουμίνιο, το 2× είναι φθηνή ασφάλιση έναντι έλξης-που δεν κοστίζει σχεδόν τίποτα σε χρόνο κύκλου.

Κατεργασία 5 αξόνωνεξαλείφει ρυθμίσεις που διαφορετικά θα σας ανάγκαζαν να συμβιβάσετε τη γεωμετρία. Λειτουργίες που δεν είναι προσβάσιμες από 3-προσανατολισμούς αξόνων συχνά επανασχεδιάζονται άσκοπα-απλοποιούνται οι ακτίνες, αφαιρούνται υποτομές, προστίθενται διαχωρισμένες γραμμές. Στείλτε μας το ΒΗΜΑ προτού απλοποιήσετε το εξάρτημα.

FAQ

Ποια ακτίνα γωνίας πρέπει να χρησιμοποιήσω για να διατηρήσω λογικά το κόστος εργαλείων;

Στοχεύστε τις εσωτερικές ακτίνες σε μεγαλύτερο ή ίσο με το 55% του βάθους της τσέπης ή κουμπώστε σε τυπικά μεγέθη τελικού μύλου (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6mm). Κάτω από R0,5 mm σε οποιαδήποτευλικό κατεργασίας cncπιο σκληρό από το αλουμίνιο, βρίσκεστε σε μικρο{0}}περιοχή εργαλείων-ξεχωριστή ρύθμιση, χαμηλότερες ταχύτητες, αποκλειστική επιθεώρηση. Αυτή η αλλαγή σταδίου στο κόστος είναι δυσανάλογη με την περιοχή που περικόπτεται. Εάν η σφιχτή ακτίνα είναι για διάκενο και δεν λειτουργεί, αλλάξτε την.

Μπορείτε να κρατήσετε ±0,005mm σε ένα εξάρτημα αλουμινίου 100mm χωρίς λείανση;

Ναι, με αδροποίηση{0}}σταθεροποιημένης θερμοκρασίας, σωστό σχεδιασμό του εξαρτήματος και την ακολουθία σταθεροποίησης που περιγράφεται παραπάνω. Η λείανση δεν απαιτείται για τις περισσότερες εργασίες αλουμινίου ±0,005 mm. Κάτω από ±0,003 χιλιοστά σε κρίσιμες επιφάνειες, προσθέτουμε ένα διάτρητο-διάτρητο ή ακριβή-διάτρηση. Κάτω από ±0,001mm, η λείανση μπαίνει στη διαδικασία.

Είναι το 7075-T651 πάντα η καλύτερη επιλογή έναντι του 6061-T6 για κρίσιμα για την αντοχή εξαρτήματα;

Όχι αυτόματα. 7075 έχει υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό αλλά χαμηλότερη αντίσταση στη διάβρωση, ανοδιώνεται λιγότερο ομοιόμορφα και γενικά δεν είναι συγκολλήσιμο. Για εξαρτήματα που συνδυάζουν στενές ανοχές, σκληρή ανοδίωση και συγκόλληση κατάντη συναρμολόγησης, το 6061-T6 είναι συχνά το σωστόεπιλογή υλικού κατεργασίας cncακόμα κι αν το FEA είναι οριακό-ένα χτύπημα πάχους τοιχώματος κοστίζει λιγότερο από μια αστοχία πρόσφυσης επίστρωσης στο πεδίο.

Ποιο είναι το ελάχιστο πάχος τοιχώματος που μπορείτε να επεξεργαστείτε αξιόπιστα σε Ti-6Al-4V;

Σε αεροδιαστημικές εργασίες παραγωγής, τοίχοι 0,8 mm σε Ti-6Al-4V μπορούν να επιτευχθούν μεμηχανική κατεργασία CNC ακριβείαςόταν η σχεδίαση του εξαρτήματος λαμβάνει υπόψη τους κραδασμούς και η διαδρομή του εργαλείου διατηρεί χαμηλή ακτινική εμπλοκή παντού. Κάτω από 0,5 mm, η θερμική αγωγιμότητα του τιτανίου γίνεται ενεργό πρόβλημα-συσσωρεύεται θερμότητα στον τοίχο, ο τοίχος εκτρέπεται και η σταθερότητα των διαστάσεων καταρρέει κατά την κοπή. Εάν το σχέδιό σας στοχεύει τοίχους από τιτάνιο κάτω από 0,5 mm, φέρτε μας στη συζήτηση πριν ολοκληρωθεί το σχέδιο.

Η επεξήγηση υλικού σας είναι επίσης ένα σχέδιο διαδικασίας. Οι ανοχές που χρειάζεστε, τα φινιρίσματα επιφάνειας που καθορίζετε και η γεωμετρία που σχεδιάζετε αλληλεπιδρούν με το υλικό με τρόπους που δεν εμφανίζονται σε κανένα φύλλο δεδομένων.

Στείλτε μας το αρχείο STEP σας για έλεγχο DFM-οι μηχανικοί διεργασιών μας θα διαβάσουν μαζί το υλικό, τη γεωμετρία και την ανοχή σας και θα επιστρέψουν με μια προσφοράκαιμια σημείωση κατασκευαστικότητας όπου κι αν έχει σημασία.