Основные рекомендации по проектированию для ЧПУ обработки для оптимальных результатов

Правда, ЧПУ обработка универсальна, и не все дизайны возможны. Другими словами, существуют ограничения и restricции, о которых нужно знать, чтобы обеспечить гладкую обработку. Два основных ограничения ЧПУ дизайна:

Геометрия инструмента

Большинство ЧПУ режущих инструментов имеют ограниченную длину резания. Они также все поставляются в цилиндрических формах и геометриях. При удалении материалов с заготовки, эти режущие инструменты передают свою цилиндрическую геометрию на заготовку. Именно поэтому внутренние углы заготовки всегда имеют радиус независимо от размера режущего инструмента.

Доступ инструмента

Доступ инструмента становится главной проблемой при работе с заготовкой с значительным соотношением глубины к ширине. Эта проблема возникает потому, что станки с ЧПУ режут, приложив режущие инструменты к заготовке сверху.

Другими словами, было бы трудно обработать заготовку, недоступную с верхнего угла. Единственное исключение из этого правила происходит при обработке подрезом для деталей ЧПУ.

Выравнивание особенностей вашей детали или компонента с одним из шести основных направлений — один из способов смягчить эту проблему доступа инструмента. Также использование 5-осевой ЧПУ обработки с отличной способностью удержания заготовки означает, что доступ инструмента больше не ограничен.

В мире ЧПУ обработки не существует общепринятого набора стандартов. Это в основном потому, что отрасль и используемые станки всегда развиваются. Однако некоторые лучшие практики и рекомендации помогут обеспечить, что качество вашего дизайна остается на высшем уровне. Эти рекомендации включают:

1. Внутренние края

Вертикальный угловой радиус должен быть как минимум одной трети глубины полости при создании внутренних краев. Вы можете использовать инструмент с диаметром, имеющим рекомендованную глубину полости, если используете указанные угловые радиусы.

Угловые радиусы слегка выше рекомендованного значения позволяют резать по круговому пути вместо угла 90 градусов, производя шероховатость поверхности с лучшим уровнем качества. Рекомендуется использовать T-образный подрез вместо уменьшения углового радиуса, если вам нужен угол 90 градусов.

2. Отверстия

Для создания отверстий наладчики могут использовать сверла или концевые фрезы. Лучше использовать стандартные размеры сверлов, измеряемые в метрических или дюймовых единицах, как руководство при определении диаметра отверстий в вашем дизайне.

Технически, любой размер более 1 мм выполним. Операторы станков используют раскалы и растачивающие инструменты для завершения отверстий, которые должны быть в точных допусках. Лучше использовать стандартный диаметр для отверстий, требующих высокой точности и меньших 20 мм.

При проектировании деталей для ЧПУ обработки, четырехкратный номинальный диаметр — максимальная предлагаемая глубина для любого отверстия, но 40-кратнее это количество выполнимо. Номинальный диаметр обычно в 10 раз больше соотношения.

3. Резьба

Минимальный размер резьбы, используемый при разработке деталей ЧПУ обработки — M2, но M6 или выше обычно идеально. Наладчики могут ограничить риск поломки резьбонарезчика, используя ЧПУ резьбонарезные станки для нарезки резьбы размером до M6.

Минимальная длина резьбы должна быть 1,5 раза номинальный диаметр, а рекомендуемая длина — три раза нормальный. Для любой резьбы меньше M6, вы должны добавить нерезьбовитую длину внизу отверстия, которая составляет 1,5 раза номинальный диаметр. Резьбование отверстия на всей его длине лучше для резьб больше M6.

4. Полости и карманы

Поскольку концевые фрезы имеют ограничение на длину резания, отраслевая рекомендуемая глубина полости на любом дизайне — четыре раза ее ширина. Меньшее соотношение глубины к ширине приведет к лучшей эвакуации стружки, дефлекции инструмента и вибрации.

Требует ли ваш ЧПУ дизайн больших глубин? Один из способов решить эту проблему — использовать переменную глубину полости и специализированный инструмент.

5. Маленький или выдвижной текст

Вам может понадобиться пометить детали номерами деталей или названиями компаний. Добавление текста выглядит действительно круто в индивидуальном ЧПУ дизайне, но требует много времени для обработки. Электрохимическое травление или лазерная маркировка обычно лучше.

Лучшие практики по типам обработки

Соблюдение лучших практик, а также знание основ ЧПУ обработки помогает гарантировать, что деталь или продукт высокого качества. С этим в виду, вот некоторые лучшие практики, которые нужно держать в уме при проектировании деталей для ЧПУ обработки в соответствии с типом обработки.

1. Проектирование для ЧПУ фрезерования

ЧПУ фрезерование — техника обработки быстрого удаления материала из сырья с использованием круглых резаков для получения желаемой формы. Фрезерные станки бывают во многих разных дизайнах, от 3-осевых до 12-осевых.

1.1 Обычно доступные режущие инструменты

Рассмотрите множество инструментов, часто доступных для ЧПУ фрезерования при создании ваших идей дизайна деталей ЧПУ, таких как концевые фрезы. Стоимость и время выполнения значительно снизятся, если возможно произвести необходимые особенности и геометрию, используя общие инструменты.

Также учитывайте стандартные размеры инструментов при создании вашего дизайна, так как дизайн с радиусом меньше стандартного приведет к сложностям дизайна и стоимости.

1.2 Избегайте острых внутренних углов

Невозможно достичь острых углов с фрезерным инструментом. Причина в том, что режущий инструмент, используемый здесь, круглый. Чтобы использовать ЧПУ фрезер, ваши углы должны иметь радиусы, которые должны быть больше резака, используемого для их создания. Идеально, диаметр режущего инструмента будет в два раза больше радиуса, который он делает.

Скругления также необходимы, когда наклонная или черновой поверхность встречает вертикальную стенку или острый край. Если поверхность не плоская и нормальна к инструменту, квадратная или шаровая концевые фреза всегда оставит материал между стеной и нижней поверхностью.

1.3 Избегайте глубоких узких пазов

Длинные инструменты часто вибрируют и дефлектируют, что приводит к плохой шероховатости поверхности. Следовательно, конечная глубина резания концевой фрезы не должна быть более 15 раз ее диаметра для резки пластика, 10 раз ее диаметра для резки алюминия и 5 раз ее диаметра для резки стали.

Например, паз, вырезанный на обработанной стальной детали с концевой фрезой 0,5 дюйма, которая 0,55 дюйма ширина, не должен быть глубже 2,75 дюйма. Поскольку внутренний радиус скругления, предыдущий пункт, также зависит от диаметра инструмента в этом случае, любые внутренние радиусы должны быть больше 0,25 дюйма.

1.4 Проектируйте с максимально возможными внутренними радиусами

Больший резак равно большее удаление материала за время, что сокращает время обработки и затраты. Всегда используйте максимальные внутренние радиусы, разрешенные при проектировании. Когда возможно, избегайте радиусов меньше 0,8 мм.

Также делайте ваши скругления слегка больше радиуса концевой фрезы; например, используйте радиус 0,130 дюйма (3,3 мм) вместо 0,125 дюйма (3,175 мм). Фреза будет следовать более гладкому пути, давая поверхности более тонкую полировку.

2. Проектирование для ЧПУ токарной обработки

ЧПУ токарная обработка — процесс обработки, создающий детали с осевой симметрией и цилиндрической геометрией на токарном станке. Процесс включает удержание заготовки на вращающемся патроне, пока режущий инструмент режет ее до желаемой формы. Этот процесс обработки приводит к лучшей шероховатости поверхности и более жестким допускам.

Вот несколько советов для создания дизайна для ЧПУ резки с использованием токарного станка.

2.2 Избегайте острых внутренних и внешних углов

При проектировании для ЧПУ обработки важно избегать острых углов, как внутри, так и снаружи. Добавление радиуса к внутреннему углу — один из способов гарантировать, что инструмент не наезжает на большую поверхность. Другой способ избежать острых внутренних углов — слегка наклонить крутой боковую стенку. С меньшим количеством требуемых процессов, может быть проще обработать контуры с одним токарным режущим инструментом.

2.3 Избегайте длинных, тонких деталей

Избегайте использования длинных, тонких токарных деталей, так как они более склонны к неровному вращению и треску против инструмента. При изготовлении длинного компонента старайтесь оставить место для центровки на свободном конце и используйте центр, чтобы держать деталь вращающейся прямо. Кроме того, держите отношение длины к диаметру 8:1 или меньше как общее правило.

2.4 Избегайте тонких стенок

Похоже на фрезерование, чрезмерное удаление материала может вызвать ненужное напряжение на компоненте. Слишком тонкие стенки также снизят жесткость. Однако тонкие стенки делают жесткие допуски сложными для поддержания. Именно поэтому лучше держать толщину стенок токарных секций выше 0,02 дюйма (0,5 мм) в вашем дизайне для ЧПУ обработки.

2.5 Симметрия особенностей

Каждая особенность, добавленная к токарной детали, в общем должна быть симметричной вокруг оси вращения. Потребуется более сложная обработка и наладки, чтобы добавить геометрию или особенности, которые не осево-симметричны. Ступеньки, конусы, фаски и кривые — характеристики, отличные для токарной обработки.

Иногда необходимо добавить особенности к токарной детали, которые не осево-симметричны, что может потребовать другой операции. Вы можете сохранить немного симметрии даже когда это требуется.

3. Проектирование для сверления

Это термин, используемый для операций, включающих создание отверстий в заготовках. Инструменты, используемые в этой операции, имеют конический кончик, позволяющий им глубоко погружаться в материалы во время обработки.

Рассмотрите следующие предложения при создании дизайна, предназначенного для ЧПУ сверления.

3.1 Подходящая глубина отверстия

Сверление никогда не должно идти глубже 12 раз диаметра ближайшего бита. Причина в том, что сверла такой длины или длиннее теряют жесткость, теряют способность поддерживать жесткий допуск и более склонны к ломанию. Также рассмотрите увеличение диаметра отверстия, если вам нужно сверлить глубже.

Однако, если глубокое отверстие необходимо, другая альтернатива — сверлить с обеих сторон детали. Имейте в виду, что поскольку потребуется вторая наладка обработки, производственный процесс займет больше времени и будет стоить дороже.

3.2 Избегайте частичных отверстий

Поскольку есть большая вероятность, что кончик сойдет с пути, лучше избегать частичных отверстий. Но если необходима только часть отверстия, держите ось сверла на материале так, чтобы компонент удерживал большую часть отверстия.

3.3 Держите ось сверла перпендикулярной поверхности

Ось сверла должна быть перпендикулярна поверхности, чтобы предотвратить сход кончика с пути. Мелкий, плоскодонный карман, обработанный на поверхности круглого объекта, часто позволяет сверлу войти перпендикулярно поверхности детали. Лучше использовать предварительное отверстие для решения этой проблемы, хотя этот выбор станет необходимым во время программирования ЧПУ станка, а не проектирования детали ЧПУ.

3.4 Избегайте сверления сквозь полости

Убедитесь, что полостей не существует в детали при планировании расположения ваших просверленных отверстий в ваших идеях ЧПУ дизайна. Просверленное отверстие может слегка пересекать полость, если это необходимо, при условии, что центральная ось отверстия так делает.