CNC kabatas projektēšanas vadlīnijas: dziļuma, rādiusa un izmaksu rokasgrāmata

Optimizēšanakabatas dizains cnckonfigurācijām nepieciešams līdzsvarot instrumenta sasniedzamību, iekšējo stūra rādiusu un sagataves stingrību pret griešanas fiziku. Apstrādes izmaksas palielinās ne-lineāri, ja dobuma dziļums pārsniedz 3–4 reizes par griezēja diametru instrumenta novirzes mērogošanas dēļ ar garuma kubu un apgriezti ar diametra ceturto pakāpju. Lai novērstu pļāpāšanu, instrumenta lūzumu un sienas konusu, projektētājiem ir jānorāda iekšējie stūra rādiusi, kas ir vismaz 15% lielāki par instrumenta rādiusu, jāņem vērā instrumentu turētāja atstarpes aploksnes pakāpju kabatās un jāsaglabā minimālais grīdas biezums 2,0 mm, lai izvairītos no atlikušā sprieguma deformācijas.

CAD ģeometrija pret fiziskiem CNC apstrādes ierobežojumiem

Vizuālās ekstrūzijas slazds 3D CAD modelēšanā

CAD programmatūrā taisnstūra vai brīvas formas kabatas izveidei ir nepieciešama viena izgriešanas{0}}izspiešanas darbība. Fiziskajā ražošanā šī pati funkcija nosaka mašīnas kinemātiku, griezējinstrumenta stingrību, vārpstas slodzes ierobežojumus, skaidu klīrensa ceļus un cikla laikus. Funkcija, kuras modelēšanai nepieciešamas trīs sekundes, var reizināt gala rezultātuCNC kabatas apstrādes izmaksasbūtiski, ja iekšējās dobuma izmēri pārkāpj instrumentu fiziku laikāaugstas-precizitātes CNC frēzēšanas darbības.

Kad iepirkuma komandas un mašīnbūves inženieri izdod detaļu rasējumus ārējiem mašīnu veikaliem, dziļi slēgtas kabatas ir galvenais inženieru izmaiņu pasūtījumu, aizkavētu izpildes laiku un piedāvājumu noraidīšanas virzītājspēks. Sadalījums rodas tāpēc, ka 3D cieto modeļu ģeometrija tiek attēlota kā stingrs, nepiekāpīgs tilpums. Tie izlaiž dinamiskos griešanas spēkus, vārpstas sasniedzamības ierobežojumus un vibrācijas rezonansi, kas rodas, kad gala frēze nonāk izejmateriālā.

Gadījuma izpēte: Al6061 optiskā dobuma ražošanas process

Xiamen Dazao Machinery ražotnē mūsu inženieru komanda pārskatīja 120 optisko sensoru korpusu, kas izgatavoti no Al6061-T6, ražošanu. Oriģinālajam klienta modelim bija 85 mm dziļa un 30 mm plata iekšējā kabata ar asiem R1,5 mm iekšējiem vertikāliem stūriem un nepastiprinātu 1,2 mm biezu grīdu. Klienta zīmējumā bija norādīta standarta lineārā pielaide ±0,05 mm, grīdas līdzenums 0,03 mm un virsmas apdares prasība Ra 0,8 µm.

Lai izpildītu šo funkciju, kā sākotnēji uzzīmēta, bija nepieciešamas 3 mm diametra mikro-dzirnavas ar pārkares-pret-diametra attiecību, kas pārsniedz 28:1, lai atbrīvotu stūrus. Iegūtā iestatīšana izraisīja tūlītēju instrumentu pļāpāšanu, spēcīgu sienas konusu, virsmas raupjuma tapas, kas pārsniedz Ra 3,2 µm, un trīs salauzti cietā karbīda instrumenti pirmajos divos uzstādīšanas elementos. Pēc mūsu pārskata saskaņā arDFM vadlīnijas alumīnija apstrādei, pārprojektējot daļu ar lejupvērstiem-iegrimes leņķiem, palielinātu iekšējo stūra rādiusu R4,0 mm un 2,5 mm grīdas biezumu, apstrādes cikla laiks vienā vienībā tika samazināts no 48 minūtēm līdz 11 minūtēm, vienlaikus saglabājot visas funkcionālās optisko sensoru saskarnes.

Dobuma dziļums, pārkares fizika un instrumenta novirze

Kubiskā instrumenta novirzes likums dziļos dobumos

Galvenais fiziskais ierobežojumsdziļa kabatas CNC apstrādeir instrumenta novirze. Kad gala frēze saķeras ar materiālu, radiālie griešanas spēki nospiež instrumenta galu prom no ieprogrammētās darba ceļa.

Saskaņā ar staru mehānikas principiem cilindriskā griezējinstrumenta fiziskā novirze ir tieši proporcionāla griešanas spēkam, kas reizināts ar instrumenta pārkares garuma kubu. Turklāt novirze ir apgriezti proporcionāla instrumenta materiāla elastības modulim, kas reizināts ar instrumenta diametra ceturto pakāpi.

Tā kā novirze tiek mērogota ar instrumenta garuma kubu un apgriezti ar instrumenta diametra ceturto pakāpju, instrumenta sasniedzamības divkāršošana, nemainot tā diametru, novirze palielinās par 8. Un otrādi, instrumenta diametra samazināšana pie fiksētas pārkares palielinās uz pusi.CNC kabatas instrumenta novirzear koeficientu 16.

Dziļuma-pret-platuma attiecība un instrumentu turētāja aploksnes klīrenss

Saskaņā ar standartuCNC kabatas dizaina vadlīnijas, dobuma dziļumam ideālā gadījumā vajadzētu būt 3 līdz 4 reizes lielākam par griezējinstrumenta diametru. Seifa noteikšanaCNC kabatas dziļuma instrumenta diametrslimits nodrošina stabilu skaidu slodzi bez pļāpāšanas. Vispārējai dobuma ģeometrijai,CNC kabatas dziļuma un platuma attiecībastandarta 3 asu iestatījumiem nevajadzētu pārsniegt 3 līdz 1.

Vērtējotcik dziļa var būt CNC kabata, apstrādes centri var izpildīt kabatas, kuru diametrs ir līdz pat 8–10 reizēm, taču tādējādi process tiek novirzīts no standarta dinamiskās rupjmaiņas uz specializētu, augstas{2}}izmaksas ražošanu.

Kopēja dizaina pārraudzībaCNC dziļās kabatas dizainspārbauda tikai instrumenta rievas garumu, vienlaikus ignorējot instrumenta turētāja fizisko apvalku, piemēram, ER32 spīļpatronu, hidraulisko patronu vai termosarukuma turētāju. Ja kabatas dziļums pārsniedz 50 mm, gala frēze nevar vienkārši izkļūt 60 mm no uztvērēja bez nopietnas novirzes. Instrumentu turētāja korpusam ir ievērojams diametrs; piemēram, uzgriežņa ER32 ārējais diametrs ir 50 mm. Ja kabatas atvērums ir 40 mm plats un 60 mm dziļš, uzmavas uzgrieznis fiziski saduras ar apstrādājamās detaļas augšējo perimetru, pirms instruments sasniedz apakšējo grīdu.

Lai apstrādātu šādas funkcijas bez turētāja sadursmes:

· Projektētājam ir jāatver dobuma augšējais profils ar pakāpju skaitītāju-urbšanas ģeometriju.

· Mašīnu darbnīcā ir jāievieto šauras{0}}līnijas saraušanās-turētāji, kuriem ir mazāks iespīlēšanas griezes moments un kuriem nepieciešami vieglāki griezumi.

· Projektētājam uz dobuma sānu sienām jāpiemēro iegrimes leņķis no 1 līdz 3 grādiem, nodrošinot pakāpenisku atstarpi, griezējam nokāpjot uz leju.

Iekšējā stūra rādiusa izvēle un instrumenta ceļa kinemātika

Griešanas instrumenta sasaistes tapas iekšējos stūros

Iekšējās vertikāles izvēleCNC kabatas stūra rādiusstieši regulē mašīnas paātrinājumu, radiālo sasaistes leņķi un strukturālu pļāpāšanas zīmju rašanos.

Kad gala frēze virzās gar taisnu sānu malu, radiālais saķeres leņķis parasti ir zems, vidēji 30 līdz 60 grādi. Kad griezējs ieiet asā 90 grādu iekšējā stūrī, kur kabatas rādiuss precīzi atbilst instrumenta rādiusam, instruments saskaras ar materiālu 180 grādu saķeres lokā.

Šis pēkšņs radiālās iesaistes pieaugums izraisa:

· Tūlītējs radiālā griešanas spiediena pieaugums, piespiežot instrumenta galu prom no stūra.

· Smagas augstfrekvences{0}}pļāpāšanas pēdas abās krustojošās sānu sienās, pārkāpjot standartuvirsmas raupjuma specifikācijas frēzētām kabatām.

· Mikro{0}}šķeldošana gar karbīda griešanas malām, paātrinot instrumentu nodilumu.

· Ass palēninājums līdz gandrīz{0}}nullei plūsmai, izraisot noturības zīmes un siltuma palielināšanos.

15% stūra rādiusa pārmērīga izmēra noteikums ātrgaitas{1}}frēzēšanai

Lai saglabātu nepārtrauktu instrumenta kustību un atļautu ātrdarbīgus{0}}trochoidālos līkumus, ieprogrammētajam iekšējam stūra rādiusam vienmēr ir jābūt lielākam par griezējinstrumenta rādiusu. Ievērojotiekšējā stūra rādiusa izmaksu optimizācijaprincipi nodrošina vienmērīgu mašīnas padeves ātrumu un novērš instrumenta apstāšanos.

Praktiskais noteikums par iekšējiem stūra rādiusiem nosaka, ka ieprogrammētajam stūra rādiusam jābūt vienādam vai lielākam par 1,15 griezējinstrumenta rādiusu.

Lai norādītu pilnīgi asu apakšējo stūri, kur sānu siena saskaras ar grīdu, ir nepieciešama gala frēze ar kvadrātveida stūriem. Kvadrātveida-gala instrumenti koncentrē griešanas spriegumu pie asiem galiem, padarot instrumentu pakļautu šķeldošanai lielas skaidu slodzes apstākļos. Pievienojot grīdai-uz-sienai maisījuma filejas rādiusu no 0,5 mm līdz 2,0 mm, var izmantot bult-gala frēzes, sadalot griešanas spiedienu pa rādiusu un pagarinot instrumenta kalpošanas laiku vairāk nekā trīs reizes.

Grīdas biezums, atlikušie spriegumi un deformācijas kontrole

Eļļa-Konservu ieliekšanās un vakuuma stiprināšanas kļūdas

Norādot pārāk tievuCNC kabatas grīdas biezumsrada strukturālu nestabilitāti griešanas laikā un ģeometriskus izkropļojumus pēc daļas atskrūvēšanas. Liela ātruma-frēzēšanā neapstrādātas masas sagataves satur iekšējos atlikušos spriegumus, kas radušies rūdīšanas un stiepšanas operācijās, ja vien inženieriizvēlieties nospriegotu{0}}alumīnija materiālu kategorijaspiemēram, Al6061-T651. Kad instruments noņem 80% līdz 90% neapstrādāta bloka, veidojot dziļu dobumu, iekšējie spriegumi no jauna izlīdzinās, izraisot plānās grīdas noliekšanos.

Plākšņu liekšanas mehānismā grīdas novirze zem aksiālās instrumenta iegremdēšanas slodzēm ir apgriezti proporcionāla grīdas biezuma kubam. Grīdas biezuma samazināšana no 3,0 mm līdz 1,0 mm palielina grīdas izliekumu griešanas laikā 27 reizes.

Kad grīdas biezums nokrītas zem 2,0 mm pāri kabatai, kas platāka par 50 mm x 50 mm, apakšējā plāksne uzrāda eļļas -konservēšanas izturēšanos, ar vieglu īkšķa spiedienu nospiežot starp ieliektām un izliektām formām.

Apstrādes laikā darba noturēšanas spēki bieži slēpj šo nestabilitāti:

· Vakuuma fiksācijas kropļojumi:Vakuuma patrona pievelk plāno grīdu plakaniski pret pamatplāksni, bet apakšējā apdares gala frēze sagriež virsmu līdzenu. Kad vakuums ir atbrīvots, elastīgā atgūšana paceļ grīdu uz augšu, veidojot kronētu centru, kas pārkāpjsasniedzamās alumīnija apstrādes pielaides.

· Mehāniskā iespīlēšanas deformācija:Piegriežot mehāniskās skrūvspīles, tiek saspiests sagataves perimetrs. Kad kabatas centrs ir izspiests, novājinātā apakšdaļa sasprādzējas zem atlikušās iespīlēšanas slodzes.

Stress{0}}Atbrīvošanas protokoli un strukturālo ribu integrācija

Lai saglabātu grīdas līdzenumu ±0,020 mm robežās dziļos dobumos, vienlaikus ievērojotminimālā sienu biezuma inženiertehniskie noteikumi, Dazao ievieš šādas veikala{0}}grīdu metodes:

· Divas-pakāpes-spriegošanas rupjāIzlīdziniet galveno dobumu, atstājot uz grīdas un sienām 1,0 mm nogulsnes, pilnībā atlaidiet daļu no skrūvspīlēm, lai ļautu atslābt stresu, pēc tam viegli nostipriniet ar kalibrētu griezes momentu (5 līdz 8 Nm), lai pabeigtu gājienus.

· Integrētas stingrības ribas:Tā vietā, lai apstrādātu ekspansīvu 1,5 mm plakanu grīdu, pāri grīdai iekļaujiet 3,0 mm platas un 4,0 mm augstas stiegrojuma ribas. Tas palielina strukturālo sekcijas moduli par vairāk nekā 400%, vienlaikus sasniedzot mērķa svara samazināšanas mērķus.

Skaidu iepakošana, evakuācijas dinamika un termiskā metināšana

Griešanas mehānika un iebūvēta{0}}augšmala aklās kabatās

Darbībās ar dziļu dobumu skaidu klīrenss nosaka instrumenta izdzīvošanu. Kad dobuma dziļums trīs reizes pārsniedz instrumenta diametru, skaidām ir grūti izkļūt no kabatas atveres gaisa turbulences un gravitācijas dēļ.

Frēzējot alumīnija sakausējumus ar perifēro griešanas ātrumu no 300 līdz 800 m/min saskaņā aralumīnija sakausējuma CNC apstrādes īpašības:

· Standarta dzesēšanas šķidruma uzplūdes sprauslas rada hidraulisku pretspiedienu un šķidruma virpuļus kabatas atverē, nespējot iekļūt apakšējā griešanas zonā.

· Evakuētās skaidas zaudē augšupejošo ātrumu, iekrīt atpakaļ griešanas ceļā un iekļūst starp instrumenta rievām un kabatas sānu sienām.

· Griešanas malas pārgriež šīs vaļīgās skaidas, radot lokālu berzes temperatūru, kas pārsniedz 450 grādus.

Šī ārkārtējā termiskā smaile liek kaļamiem alumīnija sakausējumiem, piemēram, Al6061-T6, plastificēties un berzes-metināt tieši uz karbīda instrumenta rievām, veidojot destruktīvu apmali. Kad rievas aizsērē ar metinātām alumīnija skaidām, griešanas darbība apstājas un instrumenta kāti uzreiz nofiksējas.

Caur-vārpstas gaisa strūklu un apakšējo atslodzes atverēm

Lai saglabātu vienmērīgu skaidu evakuāciju, neriskējot ar skaidu iepakošanu:

Ja prasības attiecībā uz noslēgtu korpusu nav obligātas, iekļaujotstandarta caurumu urbšanas un ventilācijas praksenovietojot 3,0 mm līdz 6,0 mm reljefa notekas caurumus apakšējos stūros, aklās kabatas tiek pārveidotas par atvērtiem plūsmas kanāliem. Tas ļauj gravitācijai, dzesēšanas šķidrumam un skaidām brīvi iziet cauri armatūras apakšai.

Padziļināts kabatas apstrādes izmaksu modelis-

Instrumentu nolietojuma un metāla noņemšanas likmes sodi

Kabatas elementu apstrādes izmaksas palielinās ne{0}}lineāri, tiklīdz dobuma dziļums pārsniedz standarta kataloga instrumentu garumus. Var pieteikties dizaineriizmaksu samazināšanas stratēģijas alumīnija apstrādeilai kontrolētu instrumentu budžetus.

Kopējais apstrādes cikla laiks dobumam palielinās aptuveni ar attiecību starp faktisko dziļumu un trīskāršu instrumenta diametru.

Trīs galvenie faktori nosaka šo izmaksu līkni:

· Instrumentu iegāde un nolietojums:Standarta 10 mm 3-malas gala frēze maksā aptuveni 30 $. Pagarināts-10 mm pretvibrācijas rīks ar DLC pārklājumu maksā 160–240 ASV dolārus, vienlaikus izturot tikai nelielu daļu no standarta instrumenta kalpošanas laika lielas skaidu slodzes apstākļos.

· Metāla noņemšanas ātruma samazināšana:Lai novirze būtu zem 0,02 mm, programmētājiem ir jāsamazina radiālā saķere no 40% uz 5% un jāsamazina padeve uz vienu zobu par vairāk nekā 60%.

· Secīgās atpūtas{0}}frēzēšanas iet:Dziļām kabatām ar šauru stūra rādiusu ir nepieciešamas vairākas starppakāpju{0}}uz leju darbības, izmantojot pakāpeniski mazākas gala frēzes, reizinot cikla laiku un instrumentu maiņas biežumu.

Monolītā dziļa frēzēšana salīdzinājumā ar{0}}ass indeksēšanu un šķeltiem mezgliem

Analizējot detaļu ražošanas ekonomiku, izvērtējot3-ass un 5 asu mašīnas izvēles kompromisiatklāj skaidras izmaksu robežas dziļās kabatas ģeometrijai.

DFM pārbaudes kontrolsaraksts un alternatīvā ražošana

Inženiertehniskās pašpārbaudes{0}}darbplūsma

Pirms CAD modeļu iesniegšanas Dazao ražošanas piedāvājumam, pārbaudiet savu kabatas ģeometriju, izmantojot šo soli{0}}pa-kontrolsarakstu:

1. Pārbaudiet kabatas dziļumu attiecībā pret instrumenta diametru:Nodrošiniet, lai standarta kabatas dziļums nepārsniegtu 3 līdz 4 reizes maksimālo pieļaujamo griezēja diametru, pamatojoties uz stūra rādiusiem.

2. Lietojiet 15% stūra rādiusa noteikumu:Pārbaudiet, vai visi vertikālie iekšējā stūra rādiusi ir vismaz 1,15 reizes par paredzētā frēzēšanas instrumenta nominālo rādiusu.

3. Pārbaudiet grīdas-līdz-sienu savienojuma rādiusus:Pievienojiet 0,5 mm līdz 2,0 mm pārejas fileju gar grīdas perimetru, lai varētu izmantot stingrus bult{2}}deguna griezējus.

4. Apstipriniet apakšējās grīdas biezumu:Saglabājiet grīdas biezumu vismaz 2,0 mm, ja laidums ir mazāks par 100 mm, un 3,5 mm vai vairāk ar konstrukcijas ribām lielākām platībām.

5. Pārbaudiet instrumentu turētāju atstarpes:Pārbaudiet, vai augšējā dobuma atvere ir piemērota standarta spīles diametram bez ķermeņa sadursmēm.

Sinker EDM, Wire EDM un hibrīda piedevu stratēģijas

Kad funkcionālās specifikācijas prasa dziļas funkcijas, kas pārsniedz parastās frēzēšanas robežas, Dazao integrē alternatīvus netradicionālus apstrādes procesus: