CNC-megmunkáló anyagok: Hogyan befolyásolja az anyagválasztás a tűréseket, a szerszám élettartamát és az alkatrészköltséget
Megadta a 6061-T6-ot, rajzolt egy 0,6 mm-es falat a zsebpadlóra, és kiírta a 0,05 mm-es síkságot. A DFM visszatér:stresszoldás szükséges a célba jutás előtt; a fal elmozdulhat a rögzítéskor.Az anyag nem önmagában okozta ezeket a problémákat,{0}}de meghatározta azokat a peremfeltételeket, amelyek elkerülhetetlenné tették őket.
Ez az, amitcnc megmunkálási anyagokA kiválasztás valójában a következő: Ön nem egy specifikációs lapot választ, hanem egy kényszerkészletet, amely követi az adott részt minden beállításon, minden szerszámcserén és az ellenőrzési jelentés minden során keresztül. Szerezze meg korán, és az alkatrész szinte megmunkálja magát. Ha rosszul csinálja, átárazza a -futtatás közepén.
Így gondolkodunk az anyagválasztásrólMID Precision-az alumíniumötvözetek, a titán minőségek, a rozsdamentes acél családok és a műszaki műanyagok között, amelyek naponta mozognak üzletünkben.
Az öt CNC-megmunkáló anyagcsalád mérnökei nyúlnak először
A megmunkálhatósági besorolások egy spektrumon léteznek, és a költségek is. Az alábbi táblázat feltérképezi azokat a családokat, amelyeket leggyakrabban dolgozunk fel a rajzon fontos változók alapján.
| Anyag | Megmunkálhatósági index | Tolerancia padló (marás) | Ra Elérhető | Relatív szerszámkopás | Tipikus szektorok |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | ± 0,005 mm (± 0,002 mm / fúrónyílás) | 0,4 µm (0,1 µm légy-vágás) | Alacsony | Félvezető, ipari automatizálás |
| Al 7075-T651 | ~70% | ±0,005 mm | 0.4µm | Alacsony – Közepes | Repülőgépvázak,{0}}teherhordó karok |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0,008 mm (±0,005 mm / gondozás) | 0,8 µm (0,4 µm lehetséges) | Magas | Aero szerkezeti, orvosi implantátumok |
| 316L rozsdamentes | ~45% | ±0,008 mm | 0.4µm | Közepes – Magas | Folyadékelosztók, sebészeti műszerek |
| 17-4PH H900 | ~38% | ±0,008 mm | 0.4µm | Magas | Repülőgép-szerelvények,{0}}nagy szilárdságú tengelyek |
| KANDIKÁL | ~75% | ±0,02 mm (nedvesség{1}}függő) | 0.8µm | Alacsony | Orvosi, félvezető, vegyi |
A megmunkálhatósági index 160 HB szabad-megmunkálású acélra vonatkozik=100%.
Az egyik különbség a táblázatban nem szerepel: az „elérhető” és az „egy kötegben megismételhető” nem ugyanaz a szám. A ±0,002 mm-es ütés egyetlen alumínium alkatrészen a megfelelő környezetben egyszerű. A szabványos rögzítéssel és a környezeti hőmérséklet-ingadozásokkal 80 darabon keresztül történő tartása folyamattervezési probléma, nem pedig képességbeli hiányosság.
Alumínium vs titán CNC megmunkálás: ahol a csere{0}}valójában él
A leggyakoribbcnc megmunkálási anyag kiválasztásaEzt a döntést látjuk az űrhajózási és egészségügyi ügyfelektől. A mérnökök ösztönösen összehasonlítják a szakítószilárdsági számokat, de nem itt él a költségkülönbség.
Alumínium vs titán cnc megmunkáláshárom kapcsolódó tényezőre vezethető vissza: vágási sebesség, hőkezelés és szerszámbevonási stratégia.
A 6061-T6 vagy 7075-T651 esetén 10 000 ford./perc feletti orsófordulatszámot hajthat végre, agresszív radiális kapcsolásokat hajt végre, és gyorsan öblíti le a forgácsot levegővel vagy elárasztó hűtőfolyadékkal. Az anyag nem tartja meg a hőt a vágási zónában.
A Ti-6Al-4V-tal az ellenkezőjét csinálja. A felszíni sebesség általában 40–80 m/perc között van, ami nagyjából egyötöde a 6061-en futó sebességnek. Az ok nem egyedül a keménységben rejlik; ez a hővezető képesség. A titán körülbelül 7 W/m·K hővezetéssel, szemben az alumínium 167 W/m·K-val. A hő a vágóélen marad, nem a forgácsban. Ez gyorsan lebontja a karbidot, ha a paraméterei vagy a hűtőfolyadék nyomása rosszul van kalibrálva.
Így állítjuk be a trochoidális és süllyesztési-marási döntést a zsebbevágási műveleteknél-egy ítéletet, amely ritkán jelenik meg a specifikációs lapokon, de közvetlenül befolyásolja a ciklusidőt és a szerszám élettartamát nehéz esetekbencnc megmunkálási anyagok:
Trochoidális (nagy{0}}hatékonyságú) marás~15 mm-nél szélesebb titán zsebeknél előnyös. A sugárirányú kapcsolódás a szerszám átmérőjének 10–15%-án fut, nagy axiális mélységgel és 60+ rúd elárasztó hűtőfolyadékkal. A konzisztens érintkezési ív megakadályozza a súrlódást és a felépített élt-, amely elpusztítja a keményfém lapkákat.
Beszúró marásakkor veszi át az irányítást, ha a zsebmélység-/-szélesség arány meghaladja a nagyjából 3:1-et, vagy ha az alkatrész merevsége nem megfelelő. Az axiális vágási erők kisebbek, mint a radiális{5}}ez akkor számít, ha 40 mm-es mélységben van, és az alkatrész már elhajlik a rögzítésben.
Az ön számáracnc megmunkálási anyag kiválasztása: ha egy titán elem a 25 mm-nél mélyebb zsebeket 3 mm-nél vékonyabb falakkal kombinálja, jelölje meg a tervezés lefagyása előtt. Ezek a kombinációk újra-sorolt műveleteket és közbenső feszültségcsökkentési lépéseket igényelnek, amelyek nem láthatók a normál ciklusidő-becslésben.
Tolerancia képesség anyag szerint: Mit jelentenek a számok valójában
| Beállítás típusa | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316L / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Szabványos marás, egyszeri beállítás | ±0,010 mm | ±0,015 mm | ±0,012 mm |
| 5 tengelyes precíziós rögzítéssel | ±0,005 mm | ±0,008 mm | ±0,008 mm |
| Kritikus furatok (fúrás/dörzsárazás) | ±0,003 mm | ±0,005 mm | ±0,005 mm |
| Precíziós műveletek (svájci-kanyar, jig furat) | ±0,002 mm | ±0,003 mm | ±0,003 mm |
| Talajfelületek | ±0,001 mm | ±0,002 mm | ±0,001 mm |
Meglepetés sok tervezőmérnök számára:Az alumíniumot nehezebb szigorúan betartani, mint amennyit a megmunkálhatósági besorolása sugall, mert olyan gyorsan gépi és olyan szabadon bővül. Az alumínium CTE-je körülbelül 23,6 µm/m·K. Egy 100 mm-es részen, amely hosszú működés során 10 fokos környezeti kilengéssel rendelkezik, ez nagyjából 24 µm-es méreteltolódás-már 5-szöröse ±0,005 mm-es tolerancia-költségvetésnek pusztán a hőmérséklettől.
Szabványos munkafolyamatunk a ±0,005 mm-nél szorosabb alumínium alkatrészekhez: durva → hőmérséklet-stabilizálás (20–30 perc egy ellenőrzött zónában) → fél-kikészítés → ismét stabilizálás → befejezés. Ez a tartás az érdes és a félkész{5}} között az, ahol az előző lemezhengerlésből származó maradék feszültség csökkenni kezd. Hagyja ki az ütemezett nyomás alatt, és olyan alkatrészt kap, amely megfelelően mér a CMM-en, majd egy órával a lehűlés után kiugrik a tűréshatárból.
A durva és félkész -kidolgozás-és nem a forgácsolási paraméterek- közötti stabilizálási lépés a legáltalánosabb oka az alumínium-újrafeldolgozásnak a szűk-tűrési munkákon.
A rozsdamentes vagy titánból készült hosszú, karcsú tengelyeknél, amelyek L/D > 20, a svájci-forgócelláink közvetlenül a vágási zóna mögött vezetnek egy vezetőperselyt, a főorsó és a követési{2}}támaszok pedig 0,005 mm-en belül vannak koordinálva. Ennek a kapcsolatnak a tárcsázása nélkül az alkatrész meghajlik a támaszték nélküli fesztávnál a vágási nyomás hatására, és Ön elveszíti a kerekségét és hengerességét, mielőtt a hossz felére érne.
Rozsdamentes acél CNC megmunkálás: felületkezelés és szerszámkezelés
Rozsdamentes acél cnc megmunkálási felületa követelmények gyakran jobban megszabják a folyamat sorrendjét, mint a mérettűrésekésspeciális felületi textúra a PVD vagy kemény eloxált tapadás támogatására.
A rozsdamentes acélt nehezítő viselkedés a munkaedzés. 316L gyorsan megkeményedik, ha a szerszám leáll, az előtolás a küszöb alá esik, vagy a lapka elkopott. Miután a felület megszilárdul, a következő lépések nagyobb keménységű anyaggal érintkeznek, mint amivel kezdett. Ez a szerszámtörésbe és arozsdamentes acél cnc megmunkálási felületezt szinte lehetetlen helyreállítani egy nem tervezett bérlet hozzáadása nélkül.
Folyamatszabályozásaink a rozsdamentes precíziós alkatrészekhez:
Tartsa fenn a pozitív gereblyét a befejező lapkákon{0}}a kopott szerszámok negatív gereblye dörzsölést okoz vágás előtt. Soha ne állítsa le a forgó szerszámot, ha rozsdamentes felülettel érintkezik. Használjon PVD-bevonatú szubmikron keményfémet a menetek befejezéséhez; bevonat nélküli, durva 17-4PH H900-on az élgeometria megőrzése érdekében. Ha Ra kisebb vagy egyenlő, mint 0,2 µm, adjon hozzá egy mikro-bevonatot legfeljebb 0,05 mm axiális mélységig hűtőfolyadék-öblítéssel.
Egy utólagos függőség, amelyet érdemes követni: sok orvosi rozsdamentes alkatrész kerül elektropolírozásra a megmunkálás után. Ha az elő-EP felület Ra 0,8 µm felett van, az elektropolírozás általában nem hozza azt Ra 0,1 µm-re, a kémia egyenletesen távolítja el az anyagot, nem tölti ki a csúcsokat. Arozsdamentes acél cnc megmunkálási felületközel kell lennie, mielőtt az alkatrész elhagyja a gépet.
Amit a DFM vélemények felfognak, amit az anyagadatlapok nem
Az anyagadatlapokon megtudhatod, milyen anyagról van szóvan. A DFM áttekintése megmondja, mi történik, ha megpróbálja belevágni az adott geometriába az adott kiemelésekkel.
atMID Precision, az anyag az első szűrő minden STEP-fájl áttekintésénél-, de mindig a geometria és a tűréshalom együttes figyelembevételével történik. A szűk -tűrési furat az alumíniumban rutinszerű. Ugyanaz a furat, amelynek egyik oldalán 0,8 mm-es fal található, más rögzítési és sorrendi probléma.
A leggyakrabban előforduló DFM-jelzőkcnc megmunkálási anyagok:
A saroksugár alulméretezett a zsebmélység érdekében.A 10 mm mély, 0,3 mm belső sugarú zsebhez 0,6 mm-nél kisebb átmérőjű szerszám szükséges. Ezek az eszközök lassan futnak, könnyen eltörnek, és aránytalanul növelik a ciklusidőt a zseb területéhez képest. Az R1 mm-re való növelés-vagy a sugárnak a zsebmélység 55–65%-ához igazítása- jelentősen csökkenti a szerszámköltséget. Ha a sugár csak a távolságra létezik, nyissa ki.
A falvastagság nincs összhangban az anyag merevségével.A titán modulusa (≈114 GPa) nagyobb ellenállást biztosít a vékonyabb falaknak a vágási erővel szemben, mint a 6061 (≈69 GPa). De a titán hőviselkedése továbbra is korlátozza, hogy milyen agresszíven tudja a szerszámot egy vékony fal közelében tolni. A két tényező nem egyszerűen érvénytelenít.
A menetmélység nincs beállítva a tömegszilárdsághoz.Az 1,5× névleges átmérő szabványos alapértelmezés. A PEEK-ben vagy puha alumíniumban a 2× olcsó biztosítás a kihúzás ellen, és a ciklusidőben szinte semmibe sem kerül.
5 tengelyes megmunkáláskiküszöböli azokat a beállításokat, amelyek egyébként a geometria kompromisszumára kényszerítenék. A 3-tengelyes tájolásból elérhetetlen funkciók gyakran szükségtelenül újratervezve-leegyszerűsítik a sugarakat, eltávolítják az alámetszéseket, és hozzáadnak osztott vonalakat. Mielőtt leegyszerűsítené az alkatrészt, küldje el nekünk a STEP-et.
GYIK
Milyen saroksugárt használjak, hogy a szerszámköltség ésszerű legyen?
Célozza meg a belső sugarakat a zsebmélység 55%-ánál nagyobb vagy egyenlő, vagy rögzítse a szabványos szármaró méretekhez (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6mm). R0,5 mm alatt bármilyencnc megmunkálási anyagkeményebb, mint az alumínium, a mikro{0}}szerszámozási területen-különálló beállítás, lassabb sebesség, dedikált ellenőrzés. Ez a lépésköltség-változás aránytalan a kivágott területhez képest. Ha a szűk sugár a távolságra vonatkozik, és nem működik, változtassa meg.
Megbír-e ±0,005 mm-t egy 100 mm-es alumínium alkatrészen csiszolás nélkül?
Igen, hőmérséklet-stabilizált nagyolással, megfelelő rögzítési kialakítással és a fent leírt stabilizációs sorrenddel. A legtöbb ±0,005 mm-es alumíniummunkához nincs szükség köszörülésre. A kritikus felületeken ±0,003 mm alatti fúró-fúrást vagy precíziós-fúrást adunk hozzá. ±0,001 mm alatt a köszörülés lép be a folyamatba.
A 7075-T651 mindig jobb választás a 6061-T6-tal szemben a szilárdság szempontjából kritikus alkatrészekhez?
A nem automatikusan{0}} szakítószilárdsága nagyobb, de korrózióállósága kisebb, kevésbé egyenletesen eloxálódik, és általában nem hegeszthető. A szűk tűréshatárokat, kemény eloxálást és az összeszerelés utáni hegesztést kombináló alkatrészek esetében gyakran a 6061-T6 a megfelelőcnc megmunkálási anyag kiválasztásamég akkor is, ha az FEA marginális-egy falvastagság-dudor kevesebbe kerül, mint a bevonat tapadási hibája a helyszínen.
Mi az a minimális falvastagság, amelyet Ti-6Al-4V-ban megbízhatóan megmunkálhat?
Gyártási repülési munkákban 0,8 mm-es Ti-6Al-4V falak érhetők elprecíziós CNC megmunkálásamikor a készülék kialakítása figyelembe veszi a vibrációt, és a szerszámút végig alacsony sugárirányú kapcsolódást biztosít. 0,5 mm alatt a titán hővezető képessége aktív problémává válik-a hő felhalmozódik a falnál, a fal elhajlik, és a méretstabilitás a vágáson keresztül megromlik. Ha a terve 0,5 mm-nél kisebb titán falakat céloz meg, hívjon be minket a beszélgetésbe, mielőtt a rajz elkészül.
Az anyagfelirat egy folyamatterv is. A szükséges tűrések, az Ön által megadott felületkezelések és a megrajzolt geometria mind olyan módon kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, ami egyetlen adatlapon sem jelenik meg.
Küldje el nekünk STEP-fájlját DFM-felülvizsgálathoz-folyamatmérnökeink együtt elolvassák az anyagát, a geometriáját és a tűréshalmazát, és árajánlattal térnek visszaésegy gyártási megjegyzést, ahol számít.
