CNC obrada metalnih dijelova: Šta bi svaki inženjer trebao znati prije nego što napiše otisak

CNC obrada metalnih dijelova: Šta bi svaki inženjer trebao znati prije nego što napiše otisak

Većina dimenzionalnih problema na CNC obrađenim dijelovima ne počinje u pogonu - već na crtežu. Tolerancija manja nego što proces može da izdrži, debljina zida koja poziva na brbljanje, oblačić niti kojem nedostaje njegova klasa tolerancije. U trenutku kada dijelovi stignu i prođu inspekciju, osnovni uzrok je već tri sedmice u prošlosti i nalazi se u PDF-u.

Ovaj članak vam daje praktično znanje o tome kakoCNC obrada metalnih dijelovazapravo radi - šta proces može, a šta ne, kako izbor materijala utiče na sve nizvodno i kako napisati otisak koji će vam dati dobre dijelove pri prvom pokretanju. Nema teorije radi same sebe. Sve je ovdje povezano s odlukama koje ćete donijeti na pravom poslu.

Šta je zapravo CNC obrada?

CNC je skraćenica od kompjuterske numeričke kontrole. Mašina čita program - koji se obično generira iz vašeg CAD modela - i pomiče rezni alat duž preciznih putanja kako bi uklonio materijal sa metalnog blanka. Operater postavlja mašinu, učitava program i prati rad. Mašina izvršava geometriju.

To je jednostavna verzija. Dio koji je važan za vaš rad je sljedeći:CNC obrada je proces koji se oduzima. Počinjete sa više materijala nego što vam je potrebno i odsecate sve što nije deo. Ovo se fundamentalno razlikuje od livenja, kovanja ili aditivne proizvodnje (3D štampanje), i ima implikacije na to koje su geometrije izvodljive, koje tolerancije se mogu postići i kako izgleda struktura troškova.

Zamislite to kao rezbarenje figure od drvenog bloka. Skulptorov alat određuje koliko fini detalj može biti. Samo drvo - njegova zrnastost, tvrdoća, kako reaguje na sečenje - određuje da li ti detalji drže oblik. UCNC procesi proizvodnje metalnih dijelova, mašina je vajar, a materijal je drvo. Oba su bitna.

Tri najčešće CNC operacije s kojima ćete se susresti:

CNC glodanje- alat za rezanje rotira i pomiče se po stacionarnom radnom komadu. Koristi se za ravne površine, džepove, utore, složene 3D konture. Ako vaš dio ima karakteristike koje izgledaju kao da su isklesane iz bloka, vjerovatno je brušen.

CNC tokarenje- radni komad se rotira dok rezni alat ostaje relativno fiksiran. Koristi se za cilindrične dijelove: osovine, čahure, mlaznice, komponente s navojem. Ako je vaš dio okrugao i simetričan oko ose, vjerovatno je bio okrenut.

Švicarsko CNC struganje- specijalizirani oblik tokarenja gdje je radni komad poduprt vrlo blizu zone rezanja, omogućavajući dugim, vitkim dijelovima da budu obrađeni do uskih tolerancija bez skretanja. Standardni za medicinske igle, minijaturne konektore, komponente sata i bilo koji precizan dio sa velikim odnosom dužine-prema-promjera.

Mnogi stvarni dijelovi zahtijevaju više od jedne operacije -, na primjer, okrenuto vratilo sa izrezbarenim utorom za klin, ili glodano kućište sa tokanim i navojnim otvorima.

Kako izbor materijala utječe na CNC obrađene metalne dijelove?

Ovo je pitanje koje novi inženjeri najviše potcjenjuju. Materijal koji navedete ne određuje samo krajnje-osobine upotrebe - dijela, već određuje koliko je lako ili teško obrađivati ​​dio, što direktno utiče na cijenu, ostvarive tolerancije i završnu obradu površine.

Evo praktične reference za metale u kojima ćete se najčešće susrestiCNC obrada metalnih dijelova poređenje materijala:

Nekoliko stvari vam ova tabela neće direktno reći. Aluminijske mašine brzo i lako drže čvrste tolerancije - to je zadani izbor kada su težina i cijena važniji od krajnje snage. Rad od nehrđajućeg čelika-stvrdnjava se dok ga sečete, što znači da tup alat ili pogrešna brzina posmaka zapravo mogu promijeniti svojstva materijala na površini u sredini -reza. Titanijum je najteži metal u vazduhoplovstvu koji se obrađuje: stvara ekstremnu toplotu, ima nisku toplotnu provodljivost i uništava alate brže od bilo kog drugog materijala na ovoj listi. Ako na vašem otisku piše titanijum, očekujte cijenu i vrijeme isporuke da to odraze.

Koje tolerancije zapravo može zadržati CNC obrada?

Ovdje većina početnika piše otiske koji uzrokuju probleme. Razumijevanječvrsta tolerancija CNC obrađenih dijelovapočinje sa razumevanjem šta znači "standard".

Standardna tolerancija CNC obrade je tipično ±0,05 mm (±0,002") za većinu metalnih karakteristika - provrta, lica, ukupnih dimenzija. Ovo je moguće postići na svakoj modernoj CNC mašini bez posebnog podešavanja, i prikladno je za većinu funkcionalnih karakteristika na tipičnom mehaničkom dijelu.

Gdje inženjeri upadnu u probleme je specificiranje ±0,005 mm po svakoj dimenziji na crtežu, bez obzira da li te dimenzije to funkcionalno zahtijevaju. Uže tolerancije znače duže vrijeme ciklusa, češće izmjene alata, okruženja s-kontrolisanom temperaturom i 100% CMM inspekciju kritičnih dimenzija. Svaki čvršći korak košta znatno više. Ako vam ne treba, nemojte ga prozivati.

Evo praktične reference za ono što različiti pojasevi tolerancije zapravo znače u proizvodnji:

Nedostatak znanja koji sapliće nove inženjere:tolerancija i obrada površine nisu ista stvar, a prozivanje jednog ne kontrolira drugo.Provrt može biti dimenzionalno unutar ±0,005 mm, ali ima hrapavost površine od Ra 1,6 µm - što može biti sasvim u redu za presovanje, ali potpuno pogrešno za kliznu brtvu. Uvijek navedite i Ra (hrapavost površine) i toleranciju dimenzija na obilježjima gdje su oboje bitni. Ako vaša štampa ima samo jednu, pitat će vas dobra radnja. Manje pažljiva radnja samo će ga obraditi prema zadanim vrijednostima.

Kada je CNC obrada pravi proces -, a kada nije?

CNC obrada nije uvijek najbolji odgovor. Za nove inženjere koji procjenjuju rutu procesa, evo kako da razmišljaju o tome:

CNC proces proizvodnje metalnih dijelova blista u srednjem{0}}obimu, velikoj-složenosti, uskom-prostoru tolerancije. To je jedina praktična metoda za proizvodnju titanijumskog nosača za vazduhoplovstvo sa složenim uglovima i provrtom od ±0,01 mm do prvog artikla u roku od dve nedelje. Nije pravi odgovor za proizvodnju milion identičnih čeličnih nosača koji bi se mogli utisnuti u djeliću vremena.

Početnička greška koja najviše košta: debljina zida

Pitajte bilo kog iskusnog majstora šta najčešće vide na prvim-otiscima u inženjeringu, a odgovor je obično isti: debljina zida koja je pretanka za materijal i proces.

Evo zašto je to važno. Kada rezni alat ukloni materijal sa tankog zida, sile rezanja mogu skrenuti zid umjesto da ga čisto prosijeku. Dio se savija ispod alata, vraća se unazad, a rezultirajuća dimenzija je veća od predviđenog programa. Dobijate zidove koji su 0,1–0,3 mm izvan specifikacije, i nema podešavanja procesa koja to popravlja - geometrija je problem.

Opće upute za metalne CNC dijelove:

Za aluminijum, održavajte minimalnu debljinu zida od 0,8 mm na obrađenim elementima. Za čelik i nerđajući čelik, 1,0 mm. Za titan, 1,5 mm ili više, osim ako je dio posebno dizajniran sa ulošcima ili potpornim elementima koji ukrućuju sekciju tokom obrade. Ovo nisu stroga ograničenja - iskusni mašinci mogu biti tanji sa pravim učvršćenjima i putanjama alata -, ali ako vaš dio ima zidove ispod ovih brojeva, to eksplicitno označite kada pošaljete otisak. Dobra radnja će vam reći kako planiraju da postupe s tim. Prodavnica koja ga citira bez komentara ili nije pažljivo pročitala crtež ili planira da pokuša da vidi šta će se desiti.

5 osa naspram 3 osi: Šta brojevi znače za vaš dio

Vidjet ćete kako trgovine reklamiraju "5-osnu CNC obradu" kao vrhunsku mogućnost. Evo šta to zapravo znači sa vaše strane i kada je važno.

Mašina sa 3-ose se kreće u X, Y i Z. Može doseći vrh i četiri strane dijela, ali zahtijeva ponovno pozicioniranje (re-pričvršćivanje) na dodatne površine mašine. Svako ponovno učvršćivanje uvodi potencijalnu grešku u poravnanju i dodaje vrijeme postavljanja.

Mašina sa 5-osi dodaje rotaciju oko dvije dodatne ose, što znači da alat za rezanje može pristupiti radnom komadu iz gotovo bilo kojeg smjera bez ponovnog pričvršćivanja. S vaše strane, ovo ima dvije praktične implikacije:

Složena geometrija u jednoj postavci.Karakteristike na više strana, složeni uglovi, podrezi i konusni zidovi mogu se obraditi u jednoj postavci. Na mašini sa 3-osovine, ovo može zahtijevati tri ili četiri podešavanja - svako od njih dodaje cijenu i kumulativnu grešku poravnanja.

Bolja tolerancija na više-dijelova lica.Kada se sve kritične karakteristike obrađuju u jednoj postavci u odnosu na jedan datum, geometrijski odnosi između tih karakteristika su tačniji nego ako se obrađuju na višestrukim re-učvršćivanjem. Začvrsta tolerancija CNC obrađenih dijelovagdje, na primjer, provrt na jednoj strani mora biti precizno koncentričan sa karakteristikom na susjednoj površini, 5-osna je često pravi odgovor.

Ne treba svaki dio 5-osni. Jednostavan nosač sa funkcijama samo na jednoj ili dvije strane mašina savršeno dobro na 3-os. Nadogradnja ima smisla samo kada geometrija dijela to zaista zahtijeva.

Ako specificirate precizne metalne dijelove - Evo kako vam MID Precision može pomoći

Ako navodite dio koji zahtijeva tolerancije ispod ±0,02 mm, materijale poput titanijuma ili medicinskog{1}}nerđajućeg čelika, ili složenu više-geometriju koja zahtijeva rad na 5 osa, to su upravo poslovi koje naš tim obavlja svakodnevno.

NašMogućnosti CNC obradePoklopac 3-osi, 4-osni i 5-osni glodanje, CNC tokarenje, švajcarsko CNC tokarenje za precizne delove malog prečnika i rad lima. Držimo toleranciju do ±0,002 mm na kvalifikacionim karakteristikama i hrapavost površine do Ra 0,02 µm. Naš asortiman materijala obuhvata legure aluminijuma, nerđajući čelik, titan, bakar, mesing i inženjersku plastiku - sve sa potpunom sledljivošću materijala od sertifikata o sirovinama do konačnog izveštaja o inspekciji.

Za inženjere koji su novi u nabavciprecizni CNC obrađeni metalni dijelovi iz Kine, nudimo besplatnu DFM recenziju uz svaku ponudu. To znači da ćemo prije nego što bilo šta isečemo, pregledati vaš crtež za probleme sa debljinom zida, oblačiće tolerancije koji ne odgovaraju mogućnostima procesa, specifikacije navoja kojima je potrebno pojašnjenje i sve karakteristike koje bi imale koristi od prilagođavanja dizajna. Označavamo ga napismeno - vi odlučite hoćete li ga promijeniti.

Ako vaš dio ide u regulirani krajnji proizvod - medicinski uređaj, zrakoplovnu montažu, poluvodičku opremu - naš sistem kvaliteta usklađen sa ISO 13485-proizvodi dokumentaciju koja je potrebna vašem timu za usklađenost: izvještaji o inspekciji prvog artikla, certifikati materijala, izvještaji o dimenzijama CMM-a i zapisi o korektivnim radnjama ako bilo šta ne odgovara.

Pošaljite nam svoj crteža mi ćemo se vratiti sa citatom i napomenama DFM-a u roku od 24 sata. Ako ste još u fazi dizajna i želite unos procesa prije nego što se štampa završi,dobiti besplatnu recenziju dizajna- obično možemo identificirati tačke rizika cijene i kvaliteta na crtežu u roku od sat vremena.

FAQ

P: Moj crtež kaže "±0,01 mm na svim dimenzijama." Je li to realno?

Tehnički ostvariv -, ali nije praktičan ili isplativ-kao opći opis. ±0,01 mm u svakoj dimenziji na dijelu povećava vrijeme inspekcije i vrijeme ciklusa obrade znatno duže nego što je potrebno. Ispravan pristup je specificirati ±0,01 mm samo na dimenzijama koje ga funkcionalno zahtijevaju - tipično za provrte ležaja, zaptivne površine, spojne površine - i koristiti opći blok tolerancije (ISO 2768-m ili slično) za sve ostalo. Ovo smanjuje troškove i čini kritične karakteristike jasnim strojarima.

P: Kako da znam da li moj dio treba 3-osnu ili 5-osnu obradu?

Ako se svim karakteristikama koje vaš dio zahtijeva može pristupiti sa vrha i četiri strane bloka bez rotacije, 3-os je obično dovoljna. Ako imate složene uglove, karakteristike na više od dvije strane koje se moraju držati u preciznom geometrijskom odnosu, ili podreze do kojih se ne može doći ravnom putanjom alata, o 5-osi vrijedi razgovarati. Kada ste u nedoumici, podijelite svoju CAD datoteku s prodavnicom i zamolite ih da savjetuju - da je to petominutno pitanje koje štedi mnogo troškova ponovnog postavljanja.

P: Koja je razlika između površinske hrapavosti Ra 0,8 i Ra 3.2 - i da li je to važno s moje strane?

Ra je prosječna hrapavost površine - manji broj znači glatkiju. Ra 3,2µm je standardna -obrađena završna obrada. Ra 0,8µm zahtijeva laganu završnu obradu ili poliranje. Ra 0,4µm i ispod obično zahtijevaju posebne završne operacije. Za većinu strukturnih karakteristika, Ra 3,2µm je u redu. Za brtvene površine, klizne spojeve i bilo koju površinu u kontaktu s biološkim tkivom ili tekućinom, obično je potreban Ra 0,8 µm ili bolji. Navedite to eksplicitno na onim karakteristikama - ne pretpostavljajte da će prodavnica prema zadanim postavkama dobiti finiju završnu obradu osim ako štampanje to zahtijeva.

P: Može li CNC obrada proizvesti istu geometriju dijela kao i livenje?

Često da, ali ne uvijek. CNC obrada može proizvesti većinu geometrija koje livenje može, plus karakteristike koje livenje ne može - poput dubokih slijepih provrta, oštrih unutrašnjih uglova i preciznih rupa s navojem. Kompromis je zapremina: livenje ima visoku cenu alata, ali nisku cenu po-delu pri velikim količinama. CNC ima nisku cijenu postavljanja, ali višu cijenu po{5}}dijelu. Za količine ispod nekoliko hiljada komada, CNC je obično ekonomičniji. Iznad toga, tačka rentabilnosti-zavisi od složenosti dijela i materijala.