Трансформируйте рабочий процесс фрезеровки с 3D-печатными зажимными челюстями

Современная механическая обработка сталкивается с чётким узким местом: она требует значительного времени и денег — от квалифицированных операторов до дорогого оборудования, от обширных наладок до задержек поставки.

Вызов усиливается при изготовлении кастомного инструмента — приспособлений, паттернов, форм и моделей. Инструментарий традиционно представляет самый затратный по времени и дорогой сегмент механической обработки.

Он потребляет и время, и капитал.

Закажите бесплатный образец

Затраты по времени

Приобретение набора кастомных фрезерных челюстей обычно следует этой последовательности:

1. Проектирование челюстей в CAD.

2. Получение одобрения дизайна.

3. Программирование ЧПУ-станка.

4. Планирование механической обработки.

5. Фрезерование челюстей на ЧПУ.

6. Ожидание завершения.

7. Доставка готовых челюстей.

К тому моменту, когда челюсти прибывают, пять различных специалистов коснулись детали: конструктор, менеджер, программист, фрезеровщик и контролёр качества.

Когда деталь, для которой делались челюсти, эволюционирует — от Ревизии 1 к Ревизии 3 — каждое изменение запускает новый цикл дизайна челюстей, начиная снова с шага 1.

Дорого

При низких объёмах производства производители либо отказываются производить, либо накладывают премиальное ценообразование. Инструментарий редко приносит выручку; его создание стоит простою станков, труда и накладных расходов. Если набор челюстей никогда не переиспользуется, его первоначальная стоимость должна распределяться по финальному производственному запуску, раздувая цену конечных деталей.

Аддитивное производство

3D-печать — обычно называемая аддитивным производством — даёт дизайнерам беспрецедентную свободу и превращает инструментарий из трудоёмкого процесса в быстрый, рентабельный. Для разовых инструментов аддитивное производство может снизить общую стоимость до просто затрат на материал, как показано на Рисунке 1.

Печатая челюсти сразу после дизайна, аддитивное производство устраняет длинную цепочку проектирования, программирования, планирования и инспекции. Чем быстрее инструментарий готов, тем быстрее можно фрезеровать доходные детали.

Исследуйте наше Руководство по дизайну композитов

Как 3D-печатать фрезерные челюсти

Проектирование фрезерных челюстей для 3D-печати опирается на три ключевых элемента: понимание геометрии фрезерных челюстей, владение CAD и экспертиза в непрерывном волокнистом фабрикации (CFF).

Непрерывное волокнистое фабрикация (CFF)

Ранние аддитивные технологии могли печатать только термопластики, слишком слабые для ЧПУ-сред. Технология CFF Markforged меняет это, усиливая детали непрерывными волокнами — углеродным, Кевларом® или стекловолокном — давая уровни прочности, показанные на Рисунке 2.

Рассмотрите деталь с игольчатым подшипником на Рисунке 3, требующую фрезеровки торца. Соответствующие фрезерные челюсти показаны на Рисунке 4.

Поскольку непрерывные волокна сильнее всего на растяжение, ориентация при печати критична. Для челюстей, зажимающих деталь, зажимные силы действуют как компрессионные нагрузки вдоль точек контакта (см. Рисунок 5). Направление волокон концентрически вокруг внешних стенок помещает их в растяжение, противодействуя этим компрессионным силам (Рисунок 6).

Встраивание челюстей в тиски не только сэндвичит деталь, но и использует сдвиговую резистентность напечатанных слоёв. Максимизация контакта поверхности с тисками дальше повышает размерную стабильность.

Продвинутые фрезерные челюсти для 3D-печати

Далее рассмотрим модульный подход: печатать только мягкие вставки челюстей, используя механически обработанные металлические заготовки. Как показано на Рисунке 7, одна металлическая заготовка может вместить множество геометрий вставок, драматически снижая усилия по перепроектированию.

Когда требуются стальные челюсти, тот же модульный концепт применяется. Механически обработанная алюминиевая или CFF-заготовка может сочетаться с 3D-печатной вставкой, изготовленной на системе Metal X Markforged с использованием Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM). С нержавеющей сталью 17-4PH и инструментальной сталью H13, теперь доступными, Metal X доставляет нужную прочность, сохраняя преимущества быстрой, конформной фабикации.

Переход от громоздких инвентарей инструментов к взаимозаменяемой, по требованию системе, модульные фрезерные челюсти представляют будущее производства. Аддитивное производство дальше ускоряет этот сдвиг, делая инструментарий быстрее, легче и доступнее.

Как лучше всего 3D-печатать зажимные челюсти тисков

Печать зажимных челюстей тисков проста, если понимать основы:

(1) Определите зажимные силы между деталью и тисками.

(2) Выберите ориентацию печати, помещающую волокна в растяжение против этих сил.

(3) Усиливайте непрерывными волокнами, выровненными для противодействия компрессии.

Готовы изучить, как 3D-печатные детали могут поднять ваши операции? Поговорите с одним из наших продуктовых специалистов.

Свяжитесь с нами