CNC materijali za obradu: kako vaš izbor materijala utiče na tolerancije, vijek trajanja alata i cijenu dijelova
Naveli ste 6061-T6, nacrtali zid od 0,6 mm na podu džepa i pozvali ravnost na 0,05 mm. DFM se vraća:potrebno je rasterećenje prije cilja; zid se može pomaknuti nakon otpuštanja stezanja.Materijal nije sam izazvao te probleme-ali je postavio granične uslove koji su ih učinili neizbježnim.
To je onocnc materijali za obraduodabir je zapravo: ne birate list sa specifikacijama, vi birate skup ograničenja koji prati dio kroz svako podešavanje, svaku promjenu alata i svaki red u izvještaju o inspekciji. Ispravite to rano i dio se gotovo sam obrađuje. Pogriješite i ponovo ćete promijeniti cijenu u sredini-serije.
Ovako razmišljamo o izboru materijalaMID Precision-preko aluminijumskih legura, titanijuma, nerđajućih familija i inženjerske plastike koji se svakodnevno kreću kroz našu radnju.
Pet porodica inženjera za CNC mašinsku obradu posežu za prvim
Ocene obradivosti postoje u spektru, kao i cena. Tabela ispod mapira porodice koje najčešće obrađujemo u odnosu na varijable koje su važne na vašem crtežu.
| Materijal | Indeks obradivosti | Podna tolerancija (glodanje) | Ra Achievable | Relativno trošenje alata | Tipični sektori |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | ±0,005 mm (±0,002 mm s provrtom) | 0,4µm (0,1µm muha{2}}rez) | Nisko | Poluprovodnici, industrijska automatizacija |
| Al 7075-T651 | ~70% | ±0,005 mm | 0.4µm | Nisko–srednje | Vazdušni okviri,{0}}nosivi krakovi |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0,008 mm (±0,005 mm s njegom) | 0,8 µm (0,4 µm moguće) | Visoko | Aerostrukturni, medicinski implantati |
| 316L nerđajući | ~45% | ±0,008 mm | 0.4µm | Srednje – Visoko | Razdjelnici fluida, hirurški instrumenti |
| 17-4PH H900 | ~38% | ±0,008 mm | 0.4µm | Visoko | Vazduhoplovstvo, osovine{0}}visoke čvrstoće |
| PEEK | ~75% | ±0,02 mm (zavisno od vlage-) | 0.8µm | Nisko | Medicinski, poluprovodnički, hemijski |
Indeks obradivosti referenciran na 160 HB bez-čelika za mašinsku obradu=100%.
Jedna razlika koju tabela ne pokazuje: "ostvarljivo" i "ponovljivo u nizu" nisu isti broj. Pogoditi ±0,002 mm na jednom aluminijskom dijelu je jednostavno u pravom okruženju. Držanje preko 80 komada sa standardnim stezanjem i promjenama temperature okoline je problem dizajna procesa, a ne jaz u mogućnostima.
CNC obrada aluminijuma naspram titana: gdje zapravo živi-zamjena
Najčešćiizbor materijala za cnc obraduOdluka koju vidimo od kupaca iz aeronautike i medicine je ova. Inžinjeri instinktivno upoređuju brojeve zatezne čvrstoće, ali razlika u cijeni ne živi u tome.
Cnc obrada aluminijuma naspram titanasvodi se na tri povezana faktora: brzinu rezanja, upravljanje toplinom i strategiju angažovanja alata.
Sa 6061-T6 ili 7075-T651, pokrećete brzine vretena iznad 10.000 o/min, uzimate agresivne radijalne zahvate i brzo ispirete strugotine zrakom ili rashladnom tekućinom. Materijal ne zadržava toplinu u zoni reza.
Sa Ti-6Al-4V, radite suprotno. Površinske brzine se obično kreću između 40-80 m/min – otprilike jedna petina onoga što biste trčali na 6061. Razlog nije samo u tvrdoći; to je toplotna provodljivost. Titanijum provodi toplotu pri približno 7 W/m·K u odnosu na aluminijum od 167 W/m·K. Toplota ostaje na oštrici, a ne u strugotini. To brzo razgrađuje karbid ako su vaši parametri ili pritisak rashladne tečnosti pogrešno kalibrirani.
Evo kako postavljamo trohoidnu u odnosu na uranjanje-odluku o glodanju za operacije džepova-procjenu koja se rijetko pojavljuje na listovima sa specifikacijama, ali direktno utiče na vrijeme ciklusa i vijek trajanja alata na teškimcnc materijali za obradu:
Trohoidno (visoka{0}}efikasnost) glodanjepoželjno je za džepove od titanijuma šire od ~15 mm. Radijalno zahvatanje radi na 10–15% prečnika alata sa velikom aksijalnom dubinom i 60+ barom za hlađenje. Dosljedan luk zahvata sprječava trljanje i nagomilanu ivicu-koja ubija karbidne umetke.
Glodanje uranjanjempreuzima kada omjer dubina džepa-i-pređe otprilike 3:1, ili kada je krutost dijela nedovoljna. Aksijalne sile rezanja su niže od radijalnih-ovo je važno kada ste duboki 40 mm, a dio se već skreće u držaču.
Za tvojeizbor materijala za cnc obradu: ako titanijumska karakteristika kombinuje džepove dublje od 25 mm sa zidovima tanjim od 3 mm, označite ga pre zamrzavanja dizajna. Te kombinacije zahtijevaju ponovljene{3}}operacije i međukorake za otklanjanje naprezanja koji nisu vidljivi u standardnoj procjeni vremena ciklusa.
Mogućnost tolerancije prema materijalu: Šta brojevi zapravo znače
| Setup Type | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316L / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Standardno glodanje, jednostruko postavljanje | ±0,010 mm | ±0,015 mm | ±0,012 mm |
| 5-osni sa preciznim fiksiranjem | ±0,005 mm | ±0,008 mm | ±0,008 mm |
| Kritične bušotine (bušenje/razvrtanje) | ±0,003 mm | ±0,005 mm | ±0,005 mm |
| Precizne operacije (švicarski-okret, provrt) | ±0,002 mm | ±0,003 mm | ±0,003 mm |
| Prizemne površine | ±0,001 mm | ±0,002 mm | ±0,001 mm |
Iznenađenje za mnoge dizajnere:aluminij je teže držati čvrstih tolerancija nego što to implicira njegova ocjena obradivosti, jer se tako brzo obrađuje i tako se slobodno širi. CTE aluminijuma kreće se oko 23,6 µm/m·K. Na dijelu od 100 mm sa zamahom od 10 stepeni tokom dugog rada, to je otprilike 24 µm dimenzionalnog pomaka-već 5× budžet tolerancije od ±0,005 mm samo od temperature.
Naš standardni tok rada za aluminijumske delove zategnutije od ±0,005 mm: grubo → stabilizacija temperature (20-30 min u kontrolisanoj zoni) → polu{3}}završna obrada → ponovo stabilizacija → završna obrada. To zadržavanje između grubog i polu{5}}završnog sloja je mjesto gdje zaostalo naprezanje od prethodnog valjanja ploče počinje da se smanjuje. Preskočite ga pod pritiskom rasporeda i dobićete dio koji ispravno mjeri na CMM-u, a zatim izlazi iz tolerancije sat vremena nakon što se ohladi.
Taj korak stabilizacije između grube i polu{0}}završne obrade-a ne parametara rezanja-je najčešći uzrok prerade aluminijuma na radovima s uskom-tolerantnošću.
Za dugačke vitke osovine sa L/D > 20 od nerđajućeg čelika ili titanijuma, naše švicarske-okretne ćelije pokreću vodeću čahuru odmah iza zone rezanja, sa glavnim vretenom i pratećim-ostacima koordiniranim na udaljenosti od 0,005 mm jedan od drugog. Bez uključenog tog odnosa, dio se savija u nepodržanom rasponu pod pritiskom rezanja i gubite zaobljenost i cilindričnost prije nego što pređete na pola dužine.
CNC obrada nerđajućeg čelika: obrada površine i upravljanje alatima
Cnc obrada površine od nehrđajućeg čelikazahtjevi često diktiraju sekvencu procesa više od dimenzionalnih tolerancija. 316L hirurški instrumenti nose Ra Manje od ili jednako 0,4 µm oblačića sa nultim-kriterijumom neravnina. 17-4PH armature za vazduhoplovstvo trebaju čvrste tolerancijeispecifična površinska tekstura koja podržava PVD ili tvrdu anodiziranu adheziju.
Ponašanje koje otežava rad nerđajućeg čelika je očvršćavanje pri radu. 316L se brzo stvrdnjava ako alat stoji, brzina pomaka padne ispod praga ili je umetak istrošen. Jednom kada se površina stvrdne, sljedeći prolazi zahvaćaju materijal s većom tvrdoćom nego što ste započeli. Ovo kaskade u lom alata i aCnc obrada površine od nehrđajućeg čelikato je gotovo nemoguće oporaviti bez dodavanja neplanirane propusnice.
Naše kontrole procesa za precizne komponente od nerđajućeg čelika:
Održavajte pozitivno grablje na završnim umetcima-negativno grablje na istrošenom alatu uzrokuje trljanje prije rezanja. Nikada nemojte zaustavljati rotirajući alat u kontaktu sa nerđajućom površinom. Koristite PVD-submikronski karbid obložen za završne prolaze; bez premaza za grubo na 17-4PH H900 radi očuvanja geometrije ruba. Za Ra manji od ili jednak 0,2µm, dodajte mikro-završni prolaz na aksijalnoj dubini manjoj ili jednakoj 0,05 mm sa ispiranjem rashladne tečnosti.
Jedna zavisnost koju vrijedi pratiti: mnoge medicinske komponente od nehrđajućeg čelika idu na elektropoliranje nakon strojne obrade. Ako je pre-EP površina iznad Ra 0,8 µm, elektropoliranje je obično neće dovesti do Ra 0,1 µm specifikacije-hemija uklanja materijal jednoliko, ne popunjava vrhove. TheCnc obrada površine od nehrđajućeg čelikamora biti blizu prije nego što dio napusti mašinu.
Ono što DFM recenzije otkrivaju da listovi s podacima o materijalu ne znaju
Podaci o materijalu vam govore šta je materijalje. DFM pregled vam govori šta se dešava kada pokušate da ga isečete u svoju specifičnu geometriju sa svojim specifičnim oblačićima.
AtMID Precision, materijal je prvi filter u svakom pregledu STEP fajla-ali se uvijek čita zajedno sa geometrijom i snopom tolerancija. Čvrsti-provrt u aluminijumu je rutina. Isti otvor sa zidom od 0,8 mm na jednoj strani je drugačiji problem pričvršćivanja i sekvenciranja.
DFM zastavice koje se najčešće pojavljujucnc materijali za obradu:
Ugaoni radijusi su manji za dubinu džepa.Za džep od 10 mm sa unutrašnjim radijusom od 0,3 mm potreban je alat prečnika ispod 0,6 mm. Ti alati rade sporo, lako se lome i dodaju vrijeme ciklusa nesrazmjerno površini džepa. Povećanje na R1mm-ili usklađivanje radijusa sa 55–65% dubine džepa-značajno smanjuje troškove alata. Ako radijus postoji samo za zazor, otvorite ga.
Debljina zida nije usklađena sa krutošću materijala.Modul titanijuma (≈114 GPa) daje tanjim zidovima veću otpornost na skretanje-sile rezanja od 6061 (≈69 GPa). Ali toplotno ponašanje titanijuma i dalje ograničava koliko agresivno možete gurati alat blizu tankog zida. Ova dva faktora se ne poništavaju jednostavno.
Dubina navoja nije prilagođena zapreminskoj čvrstoći.1,5× nominalni prečnik je standardno podrazumevano. U PEEK-u ili mekom aluminijumu, 2× je jeftino osiguranje od izvlačenja-koje ne košta skoro ništa u vremenu ciklusa.
5-osna obradaeliminira postavke koje bi vas inače prisilile da ugrozite geometriju. Karakteristike nedostupne iz orijentacije 3-ose često se nepotrebno redizajniraju-pojednostavljeni radijusi, uklonjeni podrezi, dodane linije razdvajanja. Pošaljite nam KORAK prije nego što pojednostavite dio.
FAQ
Koji radijus ugla trebam koristiti da bi troškovi alata bili razumni?
Ciljajte unutrašnje radijuse na većem ili jednakom 55% dubine džepa ili pričvrstite na standardne veličine krajnjeg glodala (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6mm). Ispod R0,5 mm u bilo kojemcnc materijal za obradutvrđi od aluminijuma, nalazite se na mikro-teritoriju alata-zasebno podešavanje, sporije brzine, posvećena inspekcija. Ta postepena promjena troškova je nesrazmjerna površini koja se sječe. Ako je uski radijus za zazor, a ne radi, promijenite ga.
Možete li držati ±0,005 mm na aluminijskom dijelu od 100 mm bez brušenja?
Da, sa temperaturno{0}}stabiliziranom grubom obradom, pravilnim dizajnom učvršćenja i gore opisanom sekvencom stabilizacije. Brušenje nije potrebno za većinu radova sa aluminijumom ±0,005 mm. Ispod ±0,003 mm na kritičnim površinama dodajemo ubodni-provrt ili precizni-prolaz za bušenje. Ispod ±0,001 mm, mljevenje ulazi u proces.
Da li je 7075-T651 uvijek bolji izbor u odnosu na 6061-T6 za dijelove kritične za snagu?
Ne automatski. 7075 ima veću zateznu čvrstoću, ali nižu otpornost na koroziju, eloksira manje ravnomjerno i općenito nije zavarljiv. Za dijelove koji kombiniraju uske tolerancije, tvrdu anodizaciju i nizvodno montažno zavarivanje, 6061-T6 je često ispravanizbor materijala za cnc obradučak i ako je FEA marginalna-izjednačenje debljine zida košta manje od oštećenja adhezije premaza na terenu.
Koja je minimalna debljina zida koju možete pouzdano obrađivati u Ti-6Al-4V?
U proizvodnji vazduhoplovnih radova, zidovi od 0,8 mm od Ti-6Al-4V se mogu postići saprecizna CNC obradakada dizajn učvršćenja uzima u obzir vibracije i putanja alata ima nizak radijalni zahvat u cijelom. Ispod 0,5 mm, toplotna provodljivost titanijuma postaje aktivan problem-toplota se akumulira na zidu, zid se skreće, a stabilnost dimenzija narušava rez. Ako vaš dizajn cilja zidove od titanijuma ispod 0,5 mm, uključite nas u razgovor prije nego što se crtež finalizira.
Vaš materijalni poziv je također plan procesa. Tolerancije koje su vam potrebne, završna obrada površine koju navedete i geometrija koju crtate su u interakciji s materijalom na načine koji se ne pojavljuju ni u jednom listu sa podacima.
Pošaljite nam vaš STEP fajl na DFM pregled-naši procesni inženjeri će zajedno pročitati vaš materijal, vašu geometriju i vašu toleranciju, i vratiti se s citatominapomena o proizvodnosti gdje god je to važno.
