CNC obrada metalnih dijelova: Što bi svaki inženjer trebao znati prije pisanja ispisa

CNC obrada metalnih dijelova: Što bi svaki inženjer trebao znati prije pisanja ispisa

Većina dimenzionalnih problema na CNC strojno obrađenim dijelovima ne počinje u radionici - već počinje na crtežu. Tolerancija je veća nego što proces može podnijeti, debljina stijenke koja poziva na brbljanje, oblačić navoja koji nema svoju klasu tolerancije. Dok dijelovi stignu i ne prođu pregled, glavni uzrok je već tri tjedna u prošlosti i nalazi se u PDF-u.

Ovaj vam članak daje praktično radno znanje o tome kakoCNC obrada metalnih dijelovazapravo funkcionira - što proces može, a što ne može učiniti, kako izbor materijala utječe na sve nizvodno i kako napisati ispis koji će vam dati dobre dijelove pri prvom pokretanju. Nema teorije same za sebe. Ovdje je sve povezano s odlukama koje ćete donositi na stvarnom poslu.

Što je zapravo CNC obrada?

CNC je kratica za računalno numeričko upravljanje. Stroj čita program - koji se obično generira iz vašeg CAD modela - i pomiče alat za rezanje po preciznim putanjama kako bi uklonio materijal s metalnog obrasca. Operater postavlja stroj, učitava program i prati rad. Stroj izvodi geometriju.

To je jednostavna verzija. Ono što je važno za vaš rad je ovo:CNC obrada je subtraktivan proces. Počinjete s više materijala nego što vam je potrebno i odsiječete sve što nije dio. To se bitno razlikuje od lijevanja, kovanja ili aditivne proizvodnje (3D ispis) i ima implikacije na to koje su geometrije izvedive, koje su tolerancije moguće postići i kako izgleda struktura troškova.

Zamislite to kao da izrezujete figuru iz drvenog bloka. Alati kipara određuju koliko fini detalji mogu biti. Samo drvo - njegova zrnatost, tvrdoća, način na koji reagira na rezanje - određuje hoće li ti detalji zadržati svoj oblik. UCNC procesi proizvodnje metalnih dijelova, stroj je kipar, a materijal je drvo. I jedno i drugo je važno.

Tri najčešće CNC operacije s kojima ćete se susresti:

CNC glodanje- alat za rezanje rotira i pomiče se po nepokretnom izratku. Koristi se za ravne površine, džepove, utore, složene 3D konture. Ako vaš dio ima karakteristike koje izgledaju kao da su isklesani iz bloka, vjerojatno je mljeveno.

CNC tokarenje- obradak se okreće dok alat za rezanje ostaje relativno fiksan. Koristi se za cilindrične dijelove: osovine, čahure, mlaznice, navojne dijelove. Ako je vaš dio okrugao i simetričan oko osi, vjerojatno je bio okrenut.

Švicarsko CNC tokarenje- specijalizirani oblik tokarenja gdje se obradak podupire vrlo blizu zone rezanja, što omogućuje strojnu obradu dugih, vitkih dijelova do uskih tolerancija bez savijanja. Standardno za medicinske igle, minijaturne konektore, komponente satova i sve precizne dijelove s visokim omjerom duljine-i-promjera.

Mnogi pravi dijelovi zahtijevaju više od jedne operacije - tokareno vratilo s glodanim utorom za klin, na primjer, ili glodano kućište s tokarenjem i navojnim otvorima.

Kako izbor materijala utječe na CNC strojno obrađene metalne dijelove?

Ovo je pitanje koje novi inženjeri najviše podcjenjuju. Materijal koji navedete ne određuje samo svojstva krajnje{1}}uporabe dijela - nego određuje koliko je jednostavan ili težak dio za strojnu obradu, što izravno utječe na cijenu, moguće tolerancije i završnu obradu površine.

Evo praktične reference za metale s kojima ćete se najčešće susrestiUsporedba materijala za CNC obradu metalnih dijelova:

Nekoliko stvari koje vam ova tablica neće izravno reći. Aluminijski strojevi rade brzo i lako drže niske tolerancije - to je zadani izbor kada su težina i cijena važniji od krajnje čvrstoće. Rad od nehrđajućeg čelika-otvrdnjava dok ga režete, što znači da tupi alat ili pogrešna brzina napredovanja zapravo mogu promijeniti svojstva materijala na površini sredi-reza. Titan je najteži uobičajeni zrakoplovni metal za obradu: stvara ekstremnu toplinu, ima nisku toplinsku vodljivost i uništit će alate brže od bilo kojeg drugog materijala na ovom popisu. Ako na vašem otisku piše titan, očekujte da će cijena i vrijeme isporuke to odražavati.

Koja dopuštena odstupanja zapravo može izdržati CNC obrada?

Ovo je mjesto gdje većina početnika piše otiske koji uzrokuju probleme. Razumijevanjeuska tolerancija CNC obrađeni dijelovipočinje s razumijevanjem što znači "standard".

Standardna tolerancija CNC strojne obrade obično je ±0,05 mm (±0,002") za većinu metalnih značajki - provrta, površina, ukupnih dimenzija. To je moguće postići na svakom modernom CNC stroju bez posebnih postavki i prikladno je za većinu funkcionalnih značajki na tipičnom mehaničkom dijelu.

Ono gdje inženjeri upadaju u probleme je određivanje ±0,005 mm preko svake dimenzije na crtežu, bez obzira na to zahtijevaju li te dimenzije funkcionalno. Strože tolerancije znače duža vremena ciklusa, češće izmjene alata, temperaturno-kontrolirano okruženje i 100% CMM inspekciju kritičnih dimenzija. Svaki korak čvršće košta znatno više. Ako ti ne treba, ne prozivaj ga.

Evo praktične reference o tome što različite granice tolerancije zapravo znače u proizvodnji:

Jaz u znanju koji zbunjuje nove inženjere:tolerancija i površinska obrada nisu ista stvar, a prozivanje jednog ne kontrolira drugo.Provrt može biti dimenzionalno unutar ±0,005 mm, ali ima površinsku hrapavost od Ra 1,6 µm - što može biti savršeno dobro za press fit, ali potpuno pogrešno za klizno brtvljenje. Uvijek navedite i Ra (hrapavost površine) i toleranciju dimenzija na značajkama gdje su oboje važni. Ako vaš ispis ima samo jedan, dobar dućan će vas pitati. Manje pažljiva trgovina samo će to obraditi prema zadanim postavkama.

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

CNC obrada nije uvijek najbolji odgovor. Za nove inženjere koji procjenjuju procesni put, evo kako ga osmisliti:

CNC proces proizvodnje metalnih dijelova blista u srednjem-volumenu, visokoj-složenosti, uskom-prostoru tolerancije. To je jedina praktična metoda za proizvodnju nosača od titana za zrakoplove i svemire sa složenim kutovima i provrtom od ±0,01 mm do prvog artikla unutar dva tjedna. To nije pravi odgovor za proizvodnju milijuna identičnih čeličnih nosača koji bi se mogli otisnuti u djeliću vremena.

Početnička pogreška koja najviše košta: debljina zida

Pitajte bilo kojeg iskusnog strojara što najčešće vidi na-inženjerskim ispisima i odgovor je obično isti: debljina stjenke koja je pretanka za materijal i postupak.

Evo zašto je to važno. Kada alat za rezanje uklanja materijal s tanke stijenke, sile rezanja mogu skrenuti stijenku umjesto da je čisto prorežu. Dio se savija ispod alata, odskače natrag, a rezultirajuća dimenzija je veća od predviđene programom. Dobivate zidove koji su 0,1–0,3 mm izvan specifikacije, a ne postoji procesna prilagodba koja to popravlja - geometrija je problem.

Opće upute za metalne CNC dijelove:

Za aluminij održavajte minimalnu debljinu stijenke od 0,8 mm na strojno obrađenim elementima. Za čelik i nehrđajući, 1,0 mm. Za titan, 1,5 mm ili više osim ako dio nije posebno dizajniran s umetcima ili potpornim značajkama koje ukrućuju dio tijekom strojne obrade. Ovo nisu stroga ograničenja - iskusni strojari mogu biti tanji s pravim učvršćenjima i putanjama alata -, ali ako vaš dio ima zidove ispod ovih brojeva, to izričito označite kada šaljete ispis. Dobar dućan će vam reći kako planira to riješiti. Trgovina koja ga citira bez komentara ili nije pažljivo pročitala crtež ili planira pokušati vidjeti što će se dogoditi.

5-osna naspram 3-osna: Što brojevi znače za vaš dio

Vidjet ćete kako trgovine reklamiraju "CNC obradu s 5 osi" kao vrhunsku sposobnost. Evo što to zapravo znači s vaše strane i kada je važno.

Stroj s 3-osi kreće se po X, Y i Z. Može doseći vrh i četiri strane dijela, ali zahtijeva ponovno pozicioniranje (ponovno-fiksiranje) za obradu dodatnih površina. Svako ponovno učvršćivanje uvodi potencijalnu pogrešku poravnanja i dodaje vrijeme postavljanja.

Stroj s 5-osi dodaje rotaciju oko dvije dodatne osi, što znači da alat za rezanje može pristupiti izratku iz gotovo bilo kojeg smjera bez ponovnog učvršćivanja. S vaše strane, ovo ima dvije praktične implikacije:

Složena geometrija u jednom postavu.Značajke na više lica, složeni kutovi, udubljenja i suženi zidovi mogu se obraditi u jednoj postavci. Na 3-osnom stroju, to može zahtijevati tri ili četiri podešavanja - svaka povećava troškove i kumulativnu pogrešku poravnanja.

Bolja tolerancija na više{0}}dijelove.Kada su sve kritične značajke strojno obrađene u jednoj postavci u odnosu na jedan podatak, geometrijski odnosi između tih značajki točniji su nego ako su strojno obrađene kroz više -fiksiranja. Zauska tolerancija CNC obrađeni dijelovigdje, na primjer, provrt na jednoj plohi mora biti točno koncentričan sa značajkom na susjednoj plohi, 5-osa je često pravi odgovor.

Nije svakom dijelu potrebna 5-osa. Jednostavan nosač sa značajkama samo na jednoj ili dvije strane savršeno dobro funkcionira na 3-osnim strojevima. Nadogradnja ima smisla samo kada to geometrija dijela uistinu zahtijeva.

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

Ako specificirate dio za koji su potrebne tolerancije ispod ±0,02 mm, materijale poput titana ili medicinskog -nehrđajućeg čelika ili složenu više-geometriju koja zahtijeva rad u 5 osi, to su upravo poslovi koje naš tim obavlja svakodnevno.

NašeMogućnosti CNC obradepokrivaju 3-osno, 4-osno i 5-osno glodanje, CNC tokarenje, švicarsko CNC tokarenje za precizne dijelove malog promjera i rad s limom. Držimo toleranciju na ±0,002 mm na kvalifikacijskim značajkama i hrapavost površine na Ra 0,02µm. Naš raspon materijala pokriva aluminijske legure, nehrđajući čelik, titan, bakar, mesing i inženjersku plastiku - sve uz potpunu sljedivost materijala od certifikata o sirovim zalihama do konačnog izvješća o inspekciji.

Za inženjere koji su novi u pronalaženju izvoraprecizni CNC obrađeni metalni dijelovi iz Kine, nudimo besplatnu DFM recenziju sa svakom ponudom. To znači da ćemo prije nego što bilo što izrežemo, pregledati vaš crtež zbog problema s debljinom stijenke, oznaka tolerancije koje ne odgovaraju mogućnostima procesa, specifikacija navoja koje je potrebno razjasniti i svih značajki koje bi imale koristi od prilagodbe dizajna. Označavamo ga pismeno - vi odlučujete hoćete li ga promijeniti.

Ako vaš dio ulazi u regulirani krajnji proizvod - medicinski uređaj, zrakoplovni sklop, poluvodička oprema - naš sustav kvalitete usklađen sa standardom ISO 13485- proizvodi dokumentaciju koja je potrebna vašem timu za usklađenost: izvješća o inspekciji prvog artikla, certifikate materijala, izvješća o dimenzijama CMM-a i zapise o korektivnim radnjama ako bilo što nije u skladu.

Pošaljite nam svoj crteža mi ćemo se vratiti s ponudom i DFM bilješkama u roku od 24 sata. Ako ste još u fazi dizajna i želite procesni unos prije finalizacije ispisa,dobiti besplatan pregled dizajna- obično možemo identificirati točke rizika za cijenu i kvalitetu na crtežu u roku od sat vremena.

FAQ

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

Tehnički izvedivo -, ali nepraktično ili troškovno-učinkovito kao oblačić. ±0,01 mm po svakoj dimenziji na dijelu povećava vrijeme pregleda i vrijeme ciklusa obrade znatno više od potrebnog. Ispravan pristup je navesti ±0,01 mm samo na dimenzijama koje to funkcionalno zahtijevaju - tipično provrti za ležajeve, brtvene površine, spojna sučelja - i koristiti opći blok tolerancije (ISO 2768-m ili sličan) za sve ostalo. Ovo smanjuje troškove i čini kritične značajke jasnima strojaru.

P: Kako mogu znati treba li moj dio 3-osne ili 5-osne obrade?

Ako se svim značajkama koje vaš dio zahtijeva može pristupiti s vrha i četiri strane bloka bez rotacije, 3-os je obično dovoljna. Ako imate složene kutove, značajke na više od dvije plohe koje se moraju držati u preciznom geometrijskom odnosu ili udubljenja koja se ne mogu dosegnuti ravnom putanjom alata, vrijedi razgovarati o 5-osi. Ako ste u nedoumici, podijelite svoju CAD datoteku s trgovinom i zamolite ih da vam daju savjet - to je petominutno pitanje koje štedi mnogo troškova ponovnog popravljanja.

P: Koja je razlika između površinske hrapavosti Ra 0,8 i Ra 3.2 - i je li to bitno za mene?

Ra je prosječna hrapavost površine - manji broj znači glatkiju. Ra 3,2µm standardna je kao-strojna završna obrada. Ra 0,8µm zahtijeva lagani završni prolaz ili poliranje. Ra 0,4 µm i niže obično zahtijeva namjenske završne operacije. Za većinu strukturnih značajki, Ra 3,2 µm 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 izričito na tim značajkama - nemojte pretpostavljati da će trgovina prema zadanim postavkama postaviti finiju završnu obradu osim ako to zahtijeva tisak.

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

Često da, ali ne uvijek. CNC obrada može proizvesti većinu geometrija koje lijevanje može, plus značajke koje lijevanje ne može - poput dubokih slijepih provrta, oštrih unutarnjih kutova i preciznih rupa s navojem. Kompromis je volumen: lijevanje ima visoke troškove alata, ali niske troškove po-dijelu pri velikim količinama. CNC ima nisku cijenu postavljanja, ali višu cijenu po-dijelu. Za količine manje od nekoliko tisuća komada CNC je obično ekonomičniji. Iznad toga, točka rentabilnosti-ovisi o složenosti dijela i materijalu.