Μεταλλικά εξαρτήματα CNC: Τι πρέπει να γνωρίζει κάθε μηχανικός πριν γράψει μια εκτύπωση

Μεταλλικά εξαρτήματα CNC: Τι πρέπει να γνωρίζει κάθε μηχανικός πριν γράψει μια εκτύπωση

Τα περισσότερα προβλήματα διαστάσεων στα κατεργασμένα με CNC εξαρτήματα δεν ξεκινούν από το κατάστημα - αλλά ξεκινούν στο σχέδιο. Μια ανοχή πιο αυστηρή από ό,τι μπορεί να κρατήσει η διαδικασία, ένα πάχος τοιχώματος που προκαλεί φλυαρία, ένα νήμα κλωστή που λείπει η κατηγορία ανοχής του. Μέχρι να φτάσουν τα εξαρτήματα και να αποτύχει η επιθεώρηση, η βασική αιτία είναι ήδη τρεις εβδομάδες στο παρελθόν και βρίσκεται σε ένα PDF.

Αυτό το άρθρο σας δίνει μια πρακτική γνώση εργασίας για το πώςΜεταλλικά εξαρτήματα κατεργασίας CNCπραγματικά λειτουργεί - τι μπορεί και τι δεν μπορεί να κάνει η διαδικασία, πώς η επιλογή υλικού επηρεάζει τα πάντα στη συνέχεια και πώς να γράψετε μια εκτύπωση που θα σας αποφέρει καλά στην πρώτη εκτέλεση. Καμία θεωρία για χάρη της. Όλα εδώ συνδέονται με αποφάσεις που θα πάρετε σε μια πραγματική δουλειά.

Τι είναι στην πραγματικότητα η κατεργασία CNC;

Το CNC σημαίνει Αριθμητικός Έλεγχος Υπολογιστή. Το μηχάνημα διαβάζει ένα πρόγραμμα - που δημιουργείται συνήθως από το μοντέλο CAD - και μετακινεί ένα εργαλείο κοπής κατά μήκος ακριβών διαδρομών για να αφαιρέσει υλικό από ένα μεταλλικό κενό. Ο χειριστής ρυθμίζει το μηχάνημα, φορτώνει το πρόγραμμα και παρακολουθεί την εκτέλεση. Το μηχάνημα εκτελεί τη γεωμετρία.

Αυτή είναι η απλή έκδοση. Το κομμάτι που έχει σημασία για τη δουλειά σας είναι αυτό:Η κατεργασία με CNC είναι μια διαδικασία αφαίρεσης. Ξεκινάς με περισσότερο υλικό από αυτό που χρειάζεσαι και κόβεις ό,τι δεν είναι το κομμάτι. Αυτό διαφέρει θεμελιωδώς από τη χύτευση, τη σφυρηλάτηση ή την κατασκευή πρόσθετων (τρισδιάστατη εκτύπωση) και έχει συνέπειες για το ποιες γεωμετρίες είναι εφικτές, ποιες ανοχές είναι εφικτές και ποια είναι η δομή του κόστους.

Σκεφτείτε το σαν να σκαλίζετε μια φιγούρα από ένα ξύλο. Τα εργαλεία του γλύπτη καθορίζουν πόσο ωραία μπορεί να είναι η λεπτομέρεια. Το ίδιο το ξύλο - ο κόκκος του, η σκληρότητά του, ο τρόπος που ανταποκρίνεται στην κοπή - καθορίζει αν αυτές οι λεπτομέρειες διατηρούν το σχήμα τους. ΣεΔιαδικασίες κατασκευής μεταλλικών εξαρτημάτων CNC, η μηχανή είναι ο γλύπτης και το υλικό είναι το ξύλο. Και τα δύο έχουν σημασία.

Οι τρεις πιο συνηθισμένες λειτουργίες CNC που θα συναντήσετε:

Φρέζα CNC- το εργαλείο κοπής περιστρέφεται και κινείται κατά μήκος του ακίνητου τεμαχίου εργασίας. Χρησιμοποιείται για επίπεδες επιφάνειες, τσέπες, υποδοχές, σύνθετα 3D περιγράμματα. Εάν το τμήμα σας έχει χαρακτηριστικά που μοιάζουν σαν να είναι σκαλισμένα σε ένα τετράγωνο, πιθανότατα ήταν αλεσμένο.

Τόρνευση CNC- το τεμάχιο εργασίας περιστρέφεται ενώ το κοπτικό εργαλείο παραμένει σχετικά σταθερό. Χρησιμοποιείται για κυλινδρικά μέρη: άξονες, δακτύλιοι, ακροφύσια, εξαρτήματα με σπείρωμα. Εάν το μέρος σας είναι στρογγυλό και συμμετρικό ως προς έναν άξονα, πιθανότατα ήταν γυρισμένο.

Ελβετική στροφή CNC- μια εξειδικευμένη μορφή τόρνευσης όπου το τεμάχιο εργασίας στηρίζεται πολύ κοντά στη ζώνη κοπής, επιτρέποντας την κατεργασία μακριών, λεπτών εξαρτημάτων σε σφιχτές ανοχές χωρίς παραμόρφωση. Τυπικό για ιατρικές καρφίτσες, μικροσκοπικές υποδοχές, εξαρτήματα ρολογιού και οποιοδήποτε εξάρτημα ακριβείας με υψηλή αναλογία μήκους{-προς-διαμέτρου.

Πολλά πραγματικά εξαρτήματα απαιτούν περισσότερες από μία λειτουργίες -, για παράδειγμα, έναν περιστρεφόμενο άξονα με φρεζάρισμα κλειδιού ή ένα φρεζαρισμένο περίβλημα με περιστρεφόμενες και κοχλιωμένες οπές.

Πώς επηρεάζει η επιλογή υλικού τα μεταλλικά εξαρτήματα που κατεργάζονται με CNC;

Αυτό είναι το ερώτημα που υποτιμούν περισσότερο οι νέοι μηχανικοί. Το υλικό που καθορίζετε δεν καθορίζει απλώς το τέλος του εξαρτήματος-ιδιότητες χρήσης - αλλά καθορίζει πόσο εύκολη ή δύσκολη είναι η μηχανική επεξεργασία του εξαρτήματος, γεγονός που επηρεάζει άμεσα το κόστος, τις εφικτές ανοχές και το φινίρισμα της επιφάνειας.

Εδώ είναι μια πρακτική αναφορά για τα μέταλλα που θα συναντήσετε πιο συχνάΣύγκριση υλικών μεταλλικών εξαρτημάτων κατεργασίας CNC:

Μερικά πράγματα που αυτός ο πίνακας δεν θα σας πει άμεσα. Οι μηχανές αλουμινίου είναι γρήγορες και αντέχουν εύκολα τις ανοχές - είναι η προεπιλεγμένη επιλογή όταν το βάρος και το κόστος έχουν μεγαλύτερη σημασία από την τελική αντοχή. Η εργασία από ανοξείδωτο χάλυβα-σκληραίνει καθώς το κόβετε, πράγμα που σημαίνει ότι ένα θαμπό εργαλείο ή ένας λάθος ρυθμός τροφοδοσίας μπορεί πραγματικά να αλλάξει τις ιδιότητες του υλικού στο μέσο-επιφάνειας κοπής. Το τιτάνιο είναι το πιο δύσκολο συνηθισμένο μέταλλο της αεροδιαστημικής για μηχανική επεξεργασία: παράγει υπερβολική θερμότητα, έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και καταστρέφει τα εργαλεία γρηγορότερα από οποιοδήποτε άλλο υλικό σε αυτήν τη λίστα. Εάν η εκτύπωση σας γράφει τιτάνιο, περιμένετε ότι το κόστος και ο χρόνος παράδοσης θα το αντικατοπτρίζουν.

Ποιες ανοχές μπορεί πραγματικά να κρατήσει η κατεργασία CNC;

Εδώ οι περισσότεροι αρχάριοι γράφουν εκτυπώσεις που προκαλούν προβλήματα. ΚατανόησηΑνταλλακτικά με μηχανική κατεργασία CNC με αυστηρή ανοχήξεκινά με την κατανόηση του τι σημαίνει «πρότυπο».

Η τυπική ανοχή κατεργασίας CNC είναι συνήθως ±0,05 mm (±0,002") για τα περισσότερα μεταλλικά χαρακτηριστικά - οπές, επιφάνειες, συνολικές διαστάσεις. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί σε κάθε σύγχρονη μηχανή CNC χωρίς ειδική ρύθμιση και είναι κατάλληλη για την πλειονότητα των λειτουργικών χαρακτηριστικών σε ένα τυπικό μηχανικό μέρος.

Εκεί που οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν προβλήματα καθορίζουν ±0,005 mm σε κάθε διάσταση στο σχέδιο, ανεξάρτητα από το εάν αυτές οι διαστάσεις το απαιτούν λειτουργικά. Οι αυστηρότερες ανοχές σημαίνουν μεγαλύτερους χρόνους κύκλου, πιο συχνές αλλαγές εργαλείων, ελεγχόμενα περιβάλλοντα-της θερμοκρασίας και 100% έλεγχο CMM σε κρίσιμες διαστάσεις. Κάθε βήμα πιο σφιχτό κοστίζει σημαντικά περισσότερο. Εάν δεν το χρειάζεστε, μην το φωνάξετε.

Ακολουθεί μια πρακτική αναφορά για το τι σημαίνουν στην πραγματικότητα διαφορετικές ζώνες ανοχής στην παραγωγή:

Το κενό γνώσης που οδηγεί τους νέους μηχανικούς:η ανοχή και το φινίρισμα της επιφάνειας δεν είναι το ίδιο πράγμα, και το να φωνάζεις το ένα δεν ελέγχει το άλλο.Μια οπή μπορεί να είναι διαστάσεων εντός ±0,005 mm, αλλά έχει τραχύτητα επιφάνειας 1,6μm Ra 1,6μm -, η οποία μπορεί να είναι τέλεια για εφαρμογή στην πρέσα, αλλά εντελώς λανθασμένη για μια συρόμενη στεγανοποίηση. Να προσδιορίζετε πάντα τόσο το Ra (τραχύτητα επιφάνειας) όσο και την ανοχή διαστάσεων σε χαρακτηριστικά όπου και τα δύο έχουν σημασία. Εάν η εκτύπωση σας έχει μόνο ένα, ένα καλό κατάστημα θα σας ζητήσει. Ένα λιγότερο προσεκτικό κατάστημα θα το επεξεργαστεί στην προεπιλογή του.

Πότε η κατεργασία με CNC είναι η σωστή διαδικασία - και πότε δεν είναι;

Η κατεργασία με CNC δεν είναι πάντα η καλύτερη απάντηση. Για νέους μηχανικούς που αξιολογούν μια διαδρομή διαδικασίας, δείτε πώς να τη σκεφτείτε:

Η διαδικασία κατασκευής μεταλλικών εξαρτημάτων CNC λάμπει στο μεσαίο-όγκο, την υψηλή-πολυπλοκότητα και τη στενή-ανοχή. Είναι η μόνη πρακτική μέθοδος για την παραγωγή ενός αεροδιαστημικού βραχίονα τιτανίου με σύνθετες γωνίες και οπή ±0,01 mm σε ένα πρώτο αντικείμενο εντός δύο εβδομάδων. Δεν είναι η σωστή απάντηση για την παραγωγή ενός εκατομμυρίου πανομοιότυπων χαλύβδινων βραχιόνων που θα μπορούσαν να σφραγιστούν σε ένα κλάσμα του χρόνου.

Το λάθος για αρχάριους που κοστίζει περισσότερο: Πάχος τοίχου

Ρωτήστε οποιονδήποτε έμπειρο μηχανικό τι βλέπει πιο συχνά στις εκτυπώσεις πρώτης-time engineering και η απάντηση είναι συνήθως η ίδια: πάχος τοιχώματος είναι πολύ λεπτό για το υλικό και τη διαδικασία.

Να γιατί έχει σημασία. Όταν ένα εργαλείο κοπής αφαιρεί υλικό από ένα λεπτό τοίχωμα, οι δυνάμεις κοπής μπορούν να εκτρέψουν τον τοίχο αντί να τον κόψουν καθαρά. Το εξάρτημα κάμπτεται κάτω από το εργαλείο, αναπηδά προς τα πίσω και η προκύπτουσα διάσταση είναι μεγαλύτερη από την προβλεπόμενη στο πρόγραμμα. Λαμβάνετε τοίχους που είναι 0,1–0,3 mm εκτός προδιαγραφών και δεν υπάρχει προσαρμογή διαδικασίας που να το διορθώνει - το πρόβλημα είναι η γεωμετρία.

Γενικές οδηγίες για μεταλλικά εξαρτήματα CNC:

Για αλουμίνιο, διατηρήστε το ελάχιστο πάχος τοιχώματος 0,8 mm σε μηχανικά χαρακτηριστικά. Για ατσάλι και ανοξείδωτο, 1,0 χλστ. Για τιτάνιο, 1,5 mm ή περισσότερο, εκτός εάν το εξάρτημα έχει σχεδιαστεί ειδικά με γωνίες ή χαρακτηριστικά στήριξης που σκληραίνουν το τμήμα κατά τη μηχανική κατεργασία. Αυτά δεν είναι σκληρά όρια - οι έμπειροι μηχανικοί μπορούν να αραιώσουν με τα σωστά εξαρτήματα και τις κατάλληλες διαδρομές εργαλείων -, αλλά αν το εξάρτημά σας έχει τοίχους κάτω από αυτούς τους αριθμούς, επισημάνετε το ρητά όταν στέλνετε την εκτύπωση. Ένα καλό κατάστημα θα σας πει πώς σκοπεύουν να το χειριστούν. Ένα κατάστημα που το παραθέτει χωρίς σχόλια είτε δεν έχει διαβάσει προσεκτικά το σχέδιο είτε σχεδιάζει να δοκιμάσει να δει τι θα συμβεί.

5-Axis vs 3-Axis: Τι σημαίνουν οι αριθμοί για το μέρος σας

Θα δείτε καταστήματα να διαφημίζουν τη "κατεργασία CNC 5 αξόνων" ως μια εξαιρετική δυνατότητα. Δείτε τι σημαίνει αυτό για εσάς και πότε έχει σημασία.

Ένα μηχάνημα 3-αξόνων κινείται σε X, Y και Z. Μπορεί να φτάσει στην κορυφή και στις τέσσερις πλευρές ενός τμήματος, αλλά απαιτεί επανατοποθέτηση (-επανατοποθέτηση) για να επεξεργαστεί επιπλέον όψεις. Κάθε επανατοποθέτηση εισάγει πιθανό σφάλμα ευθυγράμμισης και προσθέτει χρόνο ρύθμισης.

Ένα μηχάνημα 5-αξόνων προσθέτει περιστροφή γύρω από δύο επιπλέον άξονες, πράγμα που σημαίνει ότι το εργαλείο κοπής μπορεί να πλησιάσει το τεμάχιο εργασίας σχεδόν από οποιαδήποτε κατεύθυνση χωρίς να επανατοποθετηθεί. Από την πλευρά σας, αυτό έχει δύο πρακτικές συνέπειες:

Πολύπλοκη γεωμετρία σε μια ενιαία διάταξη.Τα χαρακτηριστικά σε πολλαπλές όψεις, οι σύνθετες γωνίες, οι χαμηλές τομές και οι κωνικοί τοίχοι μπορούν όλα να επεξεργαστούν σε μία διάταξη. Σε ένα μηχάνημα 3-αξόνων, ενδέχεται να απαιτούνται τρεις ή τέσσερις ρυθμίσεις - η καθεμία προσθέτει κόστος και αθροιστικό σφάλμα ευθυγράμμισης.

Καλύτερη ανοχή σε μέρη πολλών-προσώπων.Όταν όλα τα κρίσιμα χαρακτηριστικά υποβάλλονται σε μηχανική επεξεργασία σε μια ενιαία ρύθμιση σε σχέση με ένα μόνο σημείο αναφοράς, οι γεωμετρικές σχέσεις μεταξύ αυτών των χαρακτηριστικών είναι πιο ακριβείς από ό,τι εάν υποβάλλονται σε μηχανική επεξεργασία σε πολλαπλές επαν-εξαρτήσεις. ΓιαΑνταλλακτικά με μηχανική κατεργασία CNC με αυστηρή ανοχήόπου, για παράδειγμα, μια οπή σε μια όψη πρέπει να είναι ακριβώς ομόκεντρη με ένα χαρακτηριστικό σε μια διπλανή όψη, οι 5 άξονες είναι συχνά η σωστή απάντηση.

Δεν χρειάζεται κάθε εξάρτημα 5 αξόνων. Ένας απλός βραχίονας με χαρακτηριστικά μόνο σε μία ή δύο όψεις μηχανές τέλεια σε 3 άξονες. Η αναβάθμιση έχει νόημα μόνο όταν το απαιτεί ειλικρινά η γεωμετρία.

Εάν προσδιορίζετε μεταλλικά εξαρτήματα ακριβείας - Δείτε πώς μπορεί να βοηθήσει το MID Precision

Εάν προσδιορίζετε ένα εξάρτημα που χρειάζεται ανοχές κάτω από ±0,02 mm, υλικά όπως τιτάνιο ή ανοξείδωτο-ιατρικό ή σύνθετη γεωμετρία πολλαπλών-προσώπων που απαιτεί εργασία 5 αξόνων, αυτές είναι ακριβώς οι εργασίες που εκτελεί η ομάδα μας καθημερινά.

ΜαςΔυνατότητες κατεργασίας CNCκάλυμμα 3-άξονας, 4-άξονας φρέζας και 5 αξόνων, τόρνευση CNC, ελβετικό τόρνισμα CNC για εξαρτήματα ακριβείας μικρής διαμέτρου και λαμαρίνα. Διατηρούμε ανοχή στα ± 0,002 mm στα κατάλληλα χαρακτηριστικά και τραχύτητα επιφάνειας σε Ra 0,02 μm. Η γκάμα υλικών μας καλύπτει κράματα αλουμινίου, ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο, χαλκό, ορείχαλκο και πλαστικά μηχανικής - όλα με πλήρη ιχνηλασιμότητα υλικού από την πιστοποίηση ακατέργαστων αποθεμάτων έως την τελική έκθεση επιθεώρησης.

Για μηχανικούς που είναι νέοι στην προμήθειαμεταλλικά εξαρτήματα επεξεργασμένα με CNC ακριβείας από την Κίνα, προσφέρουμε μια δωρεάν κριτική DFM με κάθε προσφορά. Αυτό σημαίνει ότι προτού κόψουμε οτιδήποτε, θα εξετάσουμε το σχέδιό σας για ζητήματα πάχους τοίχου, μηνύματα ανοχής που δεν ταιριάζουν με την ικανότητα διαδικασίας, προδιαγραφές νημάτων που χρειάζονται διευκρίνιση και τυχόν χαρακτηριστικά που θα ωφεληθούν από μια προσαρμογή σχεδίασης. Το επισημαίνουμε γραπτώς - εσείς αποφασίζετε αν θα το αλλάξετε.

Εάν το μέρος σας πηγαίνει σε ρυθμιζόμενο τελικό προϊόν - ιατρική συσκευή, αεροδιαστημικό συγκρότημα, εξοπλισμό ημιαγωγών - το συμβατό με ISO 13485-σύστημα ποιότητας μας παράγει την τεκμηρίωση που χρειάζεται η ομάδα συμμόρφωσής σας: αναφορές επιθεώρησης πρώτου άρθρου, πιστοποιητικά υλικού, αναφορές διαστάσεων CMM και τυχόν εγγραφές διορθωτικών ενεργειών.

Στείλτε μας τη ζωγραφιά σαςκαι θα επανέλθουμε με μια προσφορά και σημειώσεις DFM εντός 24 ωρών. Εάν είστε ακόμα στο στάδιο του σχεδιασμού και θέλετε μια εισαγωγή διαδικασίας πριν ολοκληρωθεί η εκτύπωση,λάβετε μια δωρεάν κριτική σχεδίασης- συνήθως μπορούμε να προσδιορίσουμε τα σημεία κινδύνου κόστους και ποιότητας σε ένα σχέδιο μέσα σε μία ώρα.

FAQ

Ε: Το σχέδιό μου λέει "±0,01mm σε όλες τις διαστάσεις." Είναι αυτό ρεαλιστικό;

Τεχνικά εφικτό - αλλά όχι πρακτικό ή οικονομικά-αποτελεσματικό ως γενικό μήνυμα. ±0,01 mm σε κάθε διάσταση σε ένα εξάρτημα οδηγεί τον χρόνο επιθεώρησης και τον χρόνο του κύκλου κατεργασίας σημαντικά υψηλότερους από ό,τι χρειάζεται. Η σωστή προσέγγιση είναι να προσδιορίσετε ±0,01 mm μόνο στις διαστάσεις που το απαιτούν λειτουργικά - να φέρει συνήθως οπές, επιφάνειες στεγανοποίησης, διεπαφές ζευγαρώματος - και να χρησιμοποιήσετε ένα μπλοκ γενικής ανοχής (ISO 2768-m ή παρόμοιο) για οτιδήποτε άλλο. Αυτό διατηρεί το κόστος χαμηλό και κάνει τα κρίσιμα χαρακτηριστικά σαφή στον μηχανικό.

Ε: Πώς μπορώ να ξέρω αν το εξάρτημά μου χρειάζεται κατεργασία 3 ή 5 αξόνων;

Εάν όλα τα χαρακτηριστικά που απαιτεί το εξάρτημά σας είναι προσβάσιμα από την κορυφή και τις τέσσερις πλευρές ενός μπλοκ χωρίς περιστροφή, συνήθως αρκεί 3-άξονες. Εάν έχετε σύνθετες γωνίες, χαρακτηριστικά σε περισσότερες από δύο όψεις που πρέπει να διατηρούνται σε ακριβή γεωμετρική σχέση ή υποτομές που δεν είναι προσβάσιμες με μια ευθεία διαδρομή εργαλείου, αξίζει να συζητήσετε τον 5-άξονα. Σε περίπτωση αμφιβολίας, μοιραστείτε το αρχείο CAD με ένα κατάστημα και ζητήστε του να σας συμβουλεύσει - ότι είναι μια ερώτηση πέντε λεπτών που εξοικονομεί πολύ κόστος επανατοποθέτησης.

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της τραχύτητας επιφάνειας Ra 0,8 και Ra 3.2 - και έχει σημασία από την πλευρά μου;

Ra είναι η μέση τραχύτητα της επιφάνειας - ένας μικρότερος αριθμός σημαίνει πιο ομαλή. Το Ra 3,2μm είναι ένα τυπικό-επεξεργασμένο φινίρισμα. Το Ra 0,8µm απαιτεί ένα ελαφρύ πέρασμα φινιρίσματος ή στίλβωση. Το Ra 0,4 µm και κάτω απαιτεί συνήθως ειδικές εργασίες φινιρίσματος. Για τα περισσότερα δομικά χαρακτηριστικά, το Ra 3,2μm είναι καλό. Για στεγανοποιητικές επιφάνειες, συρόμενα εξαρτήματα και οποιαδήποτε επιφάνεια έρχεται σε επαφή με βιολογικό ιστό ή υγρό, συνήθως απαιτείται Ra 0,8 μm ή καλύτερο. Προσδιορίστε το ρητά σε αυτές τις λειτουργίες - μην υποθέσετε ότι το κατάστημα θα έχει πιο λεπτό φινίρισμα από προεπιλογή, εκτός εάν το απαιτεί η εκτύπωση.

Ε: Μπορεί η κατεργασία CNC να παράγει την ίδια γεωμετρία εξαρτημάτων με τη χύτευση;

Συχνά ναι, αλλά όχι πάντα. Η κατεργασία CNC μπορεί να παράγει τις περισσότερες γεωμετρίες που μπορεί να κάνει η χύτευση, καθώς και χαρακτηριστικά που δεν μπορεί η χύτευση - όπως βαθιές τυφλές οπές, αιχμηρές εσωτερικές γωνίες και ακριβείς οπές με σπείρωμα. Το αντάλλαγμα είναι ο όγκος: η χύτευση έχει υψηλό κόστος εργαλείων αλλά χαμηλό κόστος ανά-ανταλλακτικό σε υψηλούς όγκους. Το CNC έχει χαμηλό κόστος εγκατάστασης αλλά υψηλότερο κόστος ανά-ανταλλακτικό. Για όγκους κάτω από μερικές χιλιάδες τεμάχια, το CNC είναι συνήθως πιο οικονομικό. Πάνω από αυτό, το ζυγό-ζωικό σημείο εξαρτάται από την πολυπλοκότητα και το υλικό του εξαρτήματος.