CNC Machining Parts: A Design Engineer's Guide to Material, Tolerance, and Process Pairing

CNC Machining Parts: A Design Engineer's Guide to Material, Tolerance, and Process Pairing

Τα σχόλιά σας για το DFM μόλις επέστρεψαν. Ο τοίχος 0,4 χιλιοστών σε αυτό το μανίκι 6061-T6 - του μαγαζιού λέει ότι θα φλυαρεί και θα επανέλθει μετά το ξεκούμπωμα. Το κάλυμμα κυλινδρικότητας ±0,01 mm στην οπή; Εφικτό, αλλά όχι στην ίδια ρύθμιση με το προφίλ OD, εκτός εάν θέλετε να φάτε το κόστος επανατοποθέτησης. Ακούγεται οικείο;

Πλέονεξαρτήματα κατεργασίας CNCΟι αποτυχίες ανάγονται στις ίδιες τρεις αποφάσεις που λήφθηκαν πολύ νωρίς στον κύκλο σχεδιασμού: υλικό κλειδωμένο πριν εξεταστεί η διαδικασία, ανοχές που αντιγράφηκαν από προηγούμενο σχέδιο χωρίς αναθεώρηση λειτουργίας και υποθέσεις διαδικασίας που έγιναν χωρίς να γνωρίζουμε τις πραγματικές δυνατότητες του μηχανήματος. Αυτός ο οδηγός λειτουργεί και στα τρία - όχι από ένα φυλλάδιο πωλήσεων, αλλά από τα σχόλια του DFM που γράφουμε κάθε εβδομάδα.

Γιατί η επιλογή υλικού οδηγεί σε περισσότερο από το κόστος

Το ένστικτο της προδιαγραφής 6061-T6 για οτιδήποτε αλουμινίου είναι λογικό - είναι φθηνό, μηχανεύεται γρήγορα και κάθε κατάστημα το έχει. Αλλά σε λεπτό τοίχωμαεξαρτήματα κατεργασίας cnc, η γεωμετρία λεπτού τοιχώματος εξαρτημάτων κατεργασίας cnc αλουμινίου δημιουργεί ένα συγκεκριμένο πρόβλημα που η επιλογή υλικού από μόνη της δεν μπορεί να διορθώσει: την υπολειπόμενη καταπόνηση.

Η καυτή-έλαση και ακόμη και κάποια πλάκα φέρουν εσωτερικές κλίσεις τάσεων. Όταν αφαιρείτε υλικό ασύμμετρα - κατεργάζοντας τη μία πλευρά ενός τοίχου 0,5 mm πριν από την άλλη -, απελευθερώνετε αυτή την πίεση άνισα. Το μέρος κινείται. Όχι ορατά κατά τη διάρκεια της κοπής, αλλά μετρήσιμα κατά την επιθεώρηση: μια όψη που διαβάζεται επίπεδη στο μηχάνημα δείχνει 0,03–0,08 mm, λυγισμένη τριάντα λεπτά αργότερα σε θερμοκρασία δωματίου.

Δύο προσεγγίσεις λειτουργούν. Πρώτα, καθορίστε-ανακουφισμένη από πίεση ή προ{2}}τεντωμένη πλάκα (7075-T651 αντί 7075-T6 εάν η δύναμη είναι ο οδηγός· MIC-6 χυτές πλάκες εργαλείων για στερέωση και δομικοί βραχίονες όπου η επιπεδότητα είναι κρίσιμη). Δεύτερον, ακολουθήστε τις λειτουργίες: κατά προσέγγιση σε απόσταση 0,5 mm από την τελική διάσταση, αφήστε το εξάρτημα να καθίσει - ιδανικά όλη τη νύχτα - μετά ολοκληρώστε. Αυτό το δεύτερο πέρασμα, που λαμβάνεται σε ελαφρύ βάθος, κόβει σε ήδη χαλαρό υλικό. Το πίσω ελατήριο έχει φύγει επειδή η δεξαμενή καταπόνησης αποστραγγίστηκε στο στάδιο της τραχύτητας.

Γιαεξαρτήματα μηχανικής κατεργασίας cnc ακριβείας για την αεροδιαστημικήΕφαρμογές όπου η αντοχή και η σταθερότητα των διαστάσεων έχουν σημασία, το Ti-6Al-4V εισάγει το δικό του σύνολο περιορισμών. Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του τιτανίου σημαίνει ότι η θερμότητα συγκεντρώνεται στο άκρο του εργαλείου αντί να εκκενώνεται με το τσιπ. Αυτό αλλάζει τα πάντα σχετικά με τον τρόπο σύνταξης της διαδικασίας:

Ταχύτητα κοπής: 40–60 m/min για μη επικαλυμμένο καρβίδιο, έως 80 m/min με επικαλυμμένα εργαλεία TiAlN-

Τροφοδοσία ανά δόντι: 0,05–0,12 mm - παραμονή σε αυτό το παράθυρο. Το πολύ ελαφρύ τρίβει αντί να κόβει και η εργασία-σκληραίνει την επιφάνεια

Ψυκτικό: υψηλή-πίεση διαμέσου-ατράκτου (τουλάχιστον 70 bar) που κατευθύνεται στη ζώνη κοπής, όχι πλημμυρικό ψυκτικό που στοχεύει στο εξάρτημα

Διάρκεια ζωής εργαλείου: επιθετικά διαστήματα αλλαγών. ένα φθαρμένο εργαλείο σε τιτάνιο παράγει περισσότερη θερμότητα, όχι λιγότερη

Αντικαθιστώντας αυτές τις παραμέτρους το "πλημμυρικό ψυκτικό και επιβράδυνση" είναι ο τρόπος με τον οποίο οι εργασίες τιτανίου καταλήγουν σε εργασίες{0}}σκληρυμένες επιφάνειες και εκτός{1}}διατρήσεων ανοχής.

Δείκτης μηχανικής ικανότητας σε σχέση με 6061-T6=100%; Τα στοιχεία ανοχής αντιπροσωπεύουν αξιόπιστες τιμές παραγωγής σε καλά συντηρημένα κέντρα μηχανικής κατεργασίας χωρίς λείανση.

Δημιουργία ρεαλιστικού προϋπολογισμού ανοχής για εξαρτήματα κατεργασίας CNC

Η πιο ακριβή γραμμή σε μια προσφορά είναι συχνά μια ανοχή που κανείς δεν θα μετρήσει ποτέ στο πεδίο. Πριν απελευθερώσετε ένα σχέδιο, περάστε μέσα από τοΣτοίβα ανοχής εξαρτημάτων κατεργασίας cnc-επάνωγια κάθε σφιχτό μήνυμα: ποια λειτουργία συναρμολόγησης προστατεύει και τι συμβαίνει στα όρια MMC/LMC;

Μερικά σημεία αναφοράς από τα δεδομένα επιθεώρησής μας:

Ένα εξάρτημα αλουμινίου 100 mm που συγκρατείται στα ±0,005 mm σε μια κρίσιμη διάμετρο οπής είναι εφικτό χωρίς λείανση -, αλλά απαιτεί αποκλειστικό πέρασμα φινιρίσματος, σταθεροποιημένο περιβάλλον μέτρησης θερμοκρασίας{{3} (χρησιμοποιούμε 20 μοίρες ±0,5 μοίρες) και επιθεώρηση 100% CMM. Ο χρόνος κύκλου αυξάνεται περίπου κατά 40% έναντι ενός μηνύματος ±0,02 mm στην ίδια λειτουργία. Εάν η οπή συνδυάζεται με ένα ρουλεμάν που έχει διάμετρο 0,015 mm ούτως ή άλλως, το πιο σφιχτό σήμα δεν εξυπηρετεί καμία λειτουργία και προσθέτει πραγματικό κόστος.

Η λείανση μπαίνει στην εικόνα όταν χρειάζεστε καλύτερα από ±0,005mm σε ένα σκληρυμένο μέρος ή όταν απαιτείται Ra κάτω από 0,1μm για τη στεγανοποίηση επιφανειών επαφής ή οπτικής τοποθέτησης. Η λείανση επιφανειών μας μπορεί να κρατήσει ±0,002 mm με Ra 0,02μm -, αλλά αυτοί δεν είναι προεπιλεγμένοι αριθμοί CNC, τελειώνουν τις λειτουργίες πάνω από το CNC και ανήκουν στο σχέδιο μόνο όταν η εφαρμογή τους απαιτεί πραγματικά.

Το πρακτικό δέντρο αποφάσεων:

±0,1mm ή πιο χοντρό: τυπική κατεργασία, χωρίς ειδική επιθεώρηση, προεπιλογή ISO 2768-m

±0,05mm έως ±0,02mm: ελεγχόμενη πάσο τερματισμού, επιτόπιος έλεγχος CMM

±0,01mm έως ±0,005mm: αποκλειστική λειτουργία φινιρίσματος, πλήρες CMM σε κρίσιμα χαρακτηριστικά, διαχείριση θερμοκρασίας

±0,002 χλστ: λείανση ή περιτύλιξη, 100% επιθεώρηση, σχέδιο για μεγαλύτερο χρόνο παράδοσης

Ένα γεωμετρικό μήνυμα που αξίζει να ελεγχθεί συγκεκριμένα: εξάντληση σε ενεργοποιημένες λειτουργίες. Ένα συνολικό άνοιγμα διαρροής 0,01 mm σε ένα OD άξονα σε σχέση με το σημείο αναφοράς της οπής είναι πιο σφιχτό από ό,τι απαιτούν τα περισσότερα κενά ρουλεμάν και αναγκάζει το κατάστημα να αλέσει μετά το στρίψιμο. Εάν η εφαρμογή σας ανέχεται 0,025 mm, πείτε το - και αποκτήστε ένα πολύ πιο γρήγορο και φθηνότερο ανταλλακτικό.

Σύζευξη διαδικασίας: Αντιστοίχιση της περικοπής με τη δυνατότητα

Όχι κάθεεξαρτήματα κατεργασίας cncΗ εργασία ανήκει σε κέντρο μηχανικής κατεργασίας 5 αξόνων. Η σωστή αντιστοίχιση μεταξύ του τύπου χαρακτηριστικού και της διαδικασίας είναι αυτό που διαχωρίζει έναν κύκλο 40 λεπτών από έναν κύκλο 4 ωρών.

Τσέπες και ανοιχτά περιγράμματα: Η άλεση με 3-άξονες καλύπτει την πλειονότητα των πρισματικών χαρακτηριστικών. Η ερώτηση που καθορίζει εάν χρειάζεστε 5-άξονες δεν είναι "είναι η γεωμετρία σύνθετη;" - είναι "πόσες ρυθμίσεις απαιτεί 3-άξονες;" Ένα εξάρτημα με χαρακτηριστικά σε πέντε επιφάνειες που απαιτεί τέσσερις επανατοποθετήσεις θα είναι συχνά φθηνότερο και πιο ακριβές σε ένα μηχάνημα 5 αξόνων σε μία μόνο εγκατάσταση, επειδή κάθε επανατοποθέτηση εισάγει ένα μικρό σφάλμα μεταφοράς δεδομένων που συνδυάζεται.

Μακριοί λεπτοί άξονες: Η ελβετική στροφή με δακτύλιο οδηγού είναι η σωστή απάντηση για οτιδήποτε έχει μήκος-έως-> 12:1. Η τυπική στροφή επιτρέπει στη ράβδο να προεξέχει χωρίς υποστήριξη πέρα ​​από το τσοκ και η εκτροπή υπό τις δυνάμεις κοπής καθιστά αναξιόπιστο τον έλεγχο της ομοκεντρικότητας και της διαμέτρου. Ο δακτύλιος στην ελβετική στροφή υποστηρίζει το τεμάχιο εργασίας εντός χιλιοστών από την παραμόρφωση της ζώνης κοπής - ουσιαστικά εξαφανίζεται. Γιαεξαρτήματα μηχανικής κατεργασίας cnc ακριβείας για την αεροδιαστημικήΌπως τα στελέχη των υδραυλικών βαλβίδων και οι πείροι του συστήματος καυσίμου, η ελβετική στροφή είναι συχνά η μόνη βιώσιμη διαδικασία για την επίτευξη ομοκεντρικότητας ±0,003 mm σε ένα εξάρτημα 150 mm με διάμετρο 6 mm.

Βαθιές στενές υποδοχές: Εάν το βάθος της σχισμής-έως- υπερβαίνει το 4:1, οι τυπικοί μύλοι αρχίζουν να εκτρέπονται και να φλυαρούν. Δύο εναλλακτικές λύσεις: τροχοειδές φρεζάρισμα εάν η σχισμή είναι ανοιχτή και στα δύο άκρα ή βυθιζόμενη άλεση εάν αφαιρείτε μεγάλο όγκο και επιτρέπει η πρόσβαση. Το πρακτικό crossover: το τροχοειδές ξεπερνά το βυθισμένο φρεζάρισμα όταν το πλάτος της σχισμής είναι μικρότερο από 1,5× τη διάμετρο του κοπτήρα. Το βυθισμένο φρεζάρισμα είναι ταχύτερο για φαρδιές, βαθιές τσέπες όπου ο κύριος περιορισμός είναι ο ρυθμός αφαίρεσης υλικού παρά η ποιότητα του τοίχου. Η λανθασμένη λήψη αυτής της απόφασης δεν παράγει πάντα ένα ανταλλακτικό που έχει απορριφθεί - παράγει ένα εξάρτημα που περνάει από τον έλεγχο αλλά κοστίζει διπλάσιο από αυτό που θα έπρεπε.

Όπου το MID Precision ταιριάζει στον κύκλο σχεδιασμού σας

Εξετάζουμε τα αρχεία STEP πριν από την παράθεση. Αυτό δεν είναι μια γραμμή πωλήσεων - είναι ο τρόπος με τον οποίο συλλαμβάνουμε τις δυνατότητες που θα τριπλασιάσουν το κόστος ανά-ανταλλακτικό σας ή θα ωθήσουν την παράδοση πέρα ​​από το ορόσημο του προγράμματός σας.

Συνήθεις σημαίες από τη φετινή ουρά DFM: 0,2 mm εσωτερικές ακτίνες γωνίας σε 15 mm-βαθιές τσέπες (αναγκάζει έναν μύλο 0,4 mm να λειτουργεί με μη-παραγωγικές ταχύτητες), βάθη νήματος σε 3× ονομαστική διάμετρο σε 316L (κίνδυνος θραύσης 0,00 ± ενσωματωμένο στο σφαιρικό τράβηγμα 0,4 mm. μη-σύζευγμα πρόσωπα επειδή το μπλοκ ανοχής αντιγράφηκε από προηγούμενη αναθεώρηση.

ΤρέχουμεCNC μηχανική κατεργασίασε 5-άξονες, ελβετική στροφή, στροφ-μύλο και σύρμα EDM - όλα κάτω από μια στέγη, με διαχείριση ποιότητας σύμφωνα με το ISO 13485 και ψηφιακή ιχνηλασιμότητα σε κάθε λειτουργία. Γιαεξαρτήματα ακριβείας κατεργασμένα με CNCπου αγγίζουν τις αλυσίδες εφοδιασμού αεροδιαστημικής, ιατρικής ή ημιαγωγών, παρέχουμε τεκμηρίωση FAI και πλήρεις αναφορές CMM ως στάνταρ στα πρώτα άρθρα.

Εάν βρίσκεστε στο στάδιο του DFM, στείλτε μας το αρχείο STEP. Θα επιστρέψουμε μια γραπτή αναφορά DFM εντός 24 ωρών - δεν απαιτείται δέσμευση. Εάν είστε πιο μακριά και πρέπει να μιλήσετε για έναν προϋπολογισμό ανοχής ή μια επιλογή διαδικασίας, μαςομάδα μηχανικής διαδικασίαςείναι η σωστή αφετηρία. Επικοινωνήστε μαζί μας στο bishenprecision.com για να ξεκινήσετε τη συνομιλία.

FAQ

Ποια γωνιακή ακτίνα πρέπει να καθορίσω για να αποφύγω ακριβές εργασίες μικρών-εργαλείων;

Για βάθος τσέπης D, καθορίστε μια ελάχιστη εσωτερική ακτίνα γωνίας D/4 - και ποτέ κάτω από 0,5 mm, εκτός εάν το χαρακτηριστικό λειτουργεί λειτουργικά. Μια τσέπη βάθους 12 mm-χρειάζεται τουλάχιστον R3 για να κοπεί με ένα εργαλείο που λειτουργεί σε παραγωγικές ταχύτητες και αντέχει στη δουλειά. Οτιδήποτε πιο σφιχτό αναγκάζει έναν μύλο-μικρής διαμέτρου: πιο αργή, μεγαλύτερη παραμόρφωση, μεγαλύτερη πιθανότητα θραύσης. Εάν η γεωμετρία γωνίας δεν έχει λειτουργία ζευγαρώματος, αυξήστε την ακτίνα και εξοικονομήστε χρόνο κύκλου.

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

Ναι - σε ένα χαρακτηριστικό διάτρησης ή OD, με τη σωστή σειρά. Διατηρούμε συνήθως ±0,005 mm σε οπές αλουμινίου έως 100 mm χρησιμοποιώντας ένα αποκλειστικό πέρασμα διάτρησης φινιρίσματος σε περιβάλλον ελεγχόμενης θερμοκρασίας-, ακολουθούμενη από επαλήθευση CMM. Ο περιορισμός είναι θερμικός: το αλουμίνιο διαστέλλεται περίπου 23μm ανά μοίρα ανά 100mm μήκους, επομένως εάν το πάτωμα του καταστήματος είναι 5 μοίρες πάνω από τη θερμοκρασία αναφοράς των 20 μοιρών και το εξάρτημα δεν έχει σταθεροποιηθεί πριν από τη μέτρηση, ο αριθμός ελέγχου είναι λάθος, ανεξάρτητα από το πόσο καλά κόπηκε το μηχάνημα. Αφήστε 30–60 λεπτά θερμικής σταθεροποίησης πριν από την τελική μέτρηση.

Πότε μια στοίβα ανοχής εξαρτημάτων κατεργασίας cnc-επάνω δικαιολογεί την εκ νέου ανοχή-του σχεδίου;

Όταν το άθροισμα των μεμονωμένων ανοχών χαρακτηριστικών σε μια στοίβα συναρμολόγησης υπερβαίνει το λειτουργικό διάκενο στη διεπαφή ζευγαρώματος. Εκτελέστε πρώτα την αριθμητική-χειρότερης περίπτωσης: εάν όλες οι λειτουργίες βρίσκονται στο όριο ταυτόχρονα, η συναρμολόγηση εξακολουθεί να λειτουργεί; Εάν η απάντηση είναι όχι, σφίξτε τις ανοχές που συμβάλλουν περισσότερο στη στοίβα (συνήθως τα χαρακτηριστικά αναφοράς και η κύρια διάμετρος ζευγαρώματος). Εάν η απάντηση είναι ναι με περιθώριο, μπορεί να έχετε υπερβολική ανοχή - που κοστίζει χρήματα χωρίς να αγοράσετε συνάρτηση.

Τι φινίρισμα επιφάνειας πρέπει να καθορίσω σε μια όψη στεγανοποίησης για ένα αυλάκι δακτυλίου Ο-;

Το Ra 0,8μm είναι το πρότυπο για στατικές επιφάνειες στεγανοποίησης δακτυλίου Ο-. Ra 0,4μm για δυναμικές σφραγίδες. Και τα δύο μπορούν να επιτευχθούν με ελεγχόμενο πέρασμα άλεσης φινιρίσματος - δεν απαιτείται λείανση. Ο καθορισμός Ra 0,2μm ή καλύτερο σε μια αυλάκωση στεγανοποίησης σας ωθεί στην περιοχή λείανσης ή περιτύλιξης και αυξάνει σημαντικά το κόστος. Εάν ο οδηγός εγκατάστασης του κατασκευαστή του δακτυλίου Ο- σας αναφέρει μια απαίτηση φινιρίσματος, χρησιμοποιήστε αυτόν τον αριθμό απευθείας. Εάν δεν το κάνει, το Ra 0,8μm είναι υπερασπίσιμο για στατικές εφαρμογές.