CNC fémalkatrészek megmunkálása: amit minden mérnöknek tudnia kell, mielőtt nyomtatványt ír

Fémalkatrészek CNC megmunkálása: Amit minden mérnöknek tudnia kell, mielőtt nyomtatványt írna

A legtöbb méretprobléma a CNC megmunkálású alkatrészeken nem a műhelyben kezdődik -, hanem a rajzon kezdődik. Szorosabb tűrés, mint amennyire a folyamat képes, falvastagság, amely fecsegésre késztet, egy szál kiemelése hiányzik a tűrésosztályból. Mire az alkatrészek megérkeznek és az ellenőrzés meghiúsul, a kiváltó ok már három héttel a múltban van, és egy PDF-ben van.

Ez a cikk gyakorlati ismereteket ad arról, hogyanCNC fém alkatrészek megmunkálásavalójában működik - mit tud és mit nem a folyamat, hogyan befolyásolja az anyagválasztás az utánpótlást, és hogyan készítsünk olyan nyomatot, amelyből az első futtatáskor jó alkatrészeket kaphat. Nincs elmélet a maga kedvéért. Itt minden olyan döntésekhez kapcsolódik, amelyeket valódi munkája során fog meghozni.

Mi is az a CNC megmunkálás valójában?

A CNC a Computer Numerical Control rövidítése. A gép beolvas egy programot -, amelyet általában az Ön CAD-modelljéből - generálnak, és a vágószerszámot precíz pályákon mozgatja, hogy eltávolítsa az anyagot a nyers fémből. A kezelő beállítja a gépet, betölti a programot és figyeli a futást. A gép végrehajtja a geometriát.

Ez az egyszerű verzió. A munkája szempontjából a következő rész számít:A CNC megmunkálás kivonó folyamat. A kelleténél több anyaggal kezdesz, és levágsz mindent, ami nem az alkatrész. Ez alapvetően különbözik az öntéstől, a kovácsolástól vagy az additív gyártástól (3D nyomtatás), és hatással van arra, hogy milyen geometriák kivitelezhetők, milyen tűréshatárok érhetők el, és hogyan néz ki a költségstruktúra.

Képzeld úgy, mintha egy figurát faragnál egy fából. A szobrász szerszámai határozzák meg, milyen finom lehet a részlet. Maga a fa - erezete, keménysége, vágásra való reagálása - határozza meg, hogy ezek a részletek megtartják-e alakjukat. InCNC fém alkatrészek gyártási folyamatai, a gép a szobrász, az anyag pedig a fa. Mindkettő számít.

A három leggyakoribb CNC művelet, amellyel találkozhat:

CNC marás- a vágószerszám forog és mozog az álló munkadarabon. Lapos felületekhez, zsebekhez, résekhez, összetett 3D kontúrokhoz használható. Ha az alkatrésznek olyan jellemzői vannak, mintha egy tömbből faragták volna, akkor valószínűleg marták.

CNC esztergálás- a munkadarab forog, miközben a vágószerszám viszonylag rögzített marad. Hengeres alkatrészekhez használható: tengelyek, perselyek, fúvókák, menetes alkatrészek. Ha az alkatrésze kerek és szimmetrikus egy tengely körül, akkor valószínűleg el lett forgatva.

Svájci CNC esztergálás- egy speciális esztergálási forma, ahol a munkadarab nagyon közel van megtámasztva a vágási zónához, lehetővé téve a hosszú, karcsú alkatrészek szűk tűréshatárig történő megmunkálását elhajlás nélkül. Szabvány az orvosi tűkhöz, miniatűr csatlakozókhoz, óraelemekhez és bármilyen precíziós alkatrészhez, nagy hosszúság-/-átmérő aránnyal.

Sok valódi alkatrész egynél több műveletet igényel - például esztergált tengely mart retesszel, vagy mart ház esztergált és menetes furatokkal.

Hogyan befolyásolja az anyagválasztás a CNC-vel megmunkált fémalkatrészeket?

Ezt a kérdést leginkább alábecsülik az új mérnökök. Az Ön által megadott anyag nem csak az alkatrész végső -használati tulajdonságait - határozza meg, hanem azt is, hogy mennyire könnyű vagy nehéz megmunkálni az alkatrészt, ami közvetlenül befolyásolja a költségeket, az elérhető tűréseket és a felületi minőséget.

Íme egy gyakorlati referencia azokhoz a fémekhez, amelyekben a leggyakrabban találkozhatCNC megmunkálási fém alkatrészek anyagok összehasonlítása:

Néhány dolgot ez a táblázat nem árul el közvetlenül. Az alumínium gépek gyorsan működnek, és könnyedén megtartja a szűk tűréshatárokat - ez az alapértelmezett választás, amikor a súly és a költség többet jelent, mint a végső szilárdság. A rozsdamentes acél -megkeményedik vágás közben, ami azt jelenti, hogy egy tompa szerszám vagy a rossz előtolási sebesség ténylegesen megváltoztathatja az anyag tulajdonságait a felület -vágás közben. A titán a legnehezebben megmunkálható űrkutatási fém: extrém hőt termel, alacsony a hővezető képessége, és gyorsabban tönkreteszi a szerszámokat, mint a listán szereplő bármely más anyag. Ha a nyomat titánt ír, számítson rá, hogy a költségek és az átfutási idő tükrözni fogja.

Milyen tűréseket tarthat fenn a CNC megmunkálás?

Ez az a hely, ahol a legtöbb kezdő olyan nyomatokat ír, amelyek problémákat okoznak. Megértésszűk tűréshatárú CNC megmunkált alkatrészekazzal kezdődik, hogy megértjük, mit jelent a „szabvány”.

A szabványos CNC-megmunkálási tűrés általában ±0,05 mm (±0,002") a legtöbb fémelem - furatai, homlokfelületei, teljes méretei esetében. Ez minden modern CNC-gépen elérhető speciális beállítás nélkül, és megfelelő egy tipikus mechanikai alkatrész funkcionális jellemzőinek többségéhez.

A mérnökök problémába ütköznek, ha a rajzon minden dimenzióban ±0,005 mm-t kell megadni, függetlenül attól, hogy ezek a méretek funkcionálisan ezt megkövetelik-e. A szigorúbb tűréshatárok hosszabb ciklusidőket, gyakoribb szerszámcseréket, hőmérséklet--ellenőrzött környezetet és 100%-os CMM-ellenőrzést jelentenek a kritikus méreteknél. Minden szorosabb lépés lényegesen többe kerül. Ha nincs rá szüksége, ne hívja.

Íme egy gyakorlati hivatkozás arra vonatkozóan, hogy mit jelentenek a különböző tűréssávok a gyártás során:

A tudásbeli hiányosság, amely megbotránkoztatja az új mérnököket:A tolerancia és a felületi minőség nem ugyanaz, és az egyik előhívása nem befolyásolja a másikat.Egy furat méretei ±0,005 mm-en belül lehetnek, de felületi érdessége Ra 1,6 µm -, ami lehet tökéletesen megfelelő présillesztéshez, de teljesen rossz csúszótömítéshez. Mindig adja meg az Ra-t (felületi érdesség) és a mérettűrést is azokon a tulajdonságokon, ahol mindkettő számít. Ha a nyomatában csak egy van, egy jó bolt megkérdezi. Egy kevésbé körültekintő bolt csak az alapértelmezés szerint gépeli meg.

Mikor a megfelelő folyamat a CNC megmunkálás - és mikor nem?

A CNC megmunkálás nem mindig a legjobb válasz. A folyamat útvonalát értékelő új mérnökök számára a következőképpen gondolhatják végig:

A CNC fémalkatrészek gyártási folyamata a közepes-volumen, nagy-összetettségű, szűk-tűrési térben ragyog. Ez az egyetlen praktikus módszer a titán repülőgép-tartók előállítására összetett szögekkel és ±0,01 mm-es furattal az első cikkhez két héten belül. Ez nem a megfelelő válasz millió egyforma acélkonzol gyártására, amelyeket az idő töredéke alatt le lehet bélyegezni.

A legtöbbet kerülő kezdő hiba: falvastagság

Kérdezze meg bármelyik tapasztalt gépészt, mit lát a leggyakrabban az első-mérnöki nyomatokon, és a válasz általában ugyanaz: a falvastagság túl vékony az anyaghoz és az eljáráshoz.

Íme, miért számít. Amikor egy vágószerszám anyagot távolít el egy vékony falról, a vágóerők eltéríthetik a falat ahelyett, hogy tisztán átvágnák. Az alkatrész a szerszám alatt meghajlik, visszaugrik, és a kapott méret nagyobb, mint a program tervezett. Olyan falakat kap, amelyek 0,1–0,3 mm-rel eltérnek a specifikációtól, és nincs olyan folyamatbeállítás, amely ezt megoldaná - a geometria a probléma.

Általános útmutatás fém CNC alkatrészekhez:

Alumínium esetében tartsa a minimális falvastagságot 0,8 mm-ben a megmunkált elemeken. Acélhoz és rozsdamentes acélhoz, 1,0 mm. Titán esetén 1,5 mm vagy több, kivéve, ha az alkatrészt kifejezetten olyan hornyokkal vagy támasztóelemekkel tervezték, amelyek merevítik a szakaszt a megmunkálás során. Ezek nem szigorú határértékek - a tapasztalt gépészek vékonyabbak lehetnek a megfelelő rögzítőelemekkel és szerszámpályákkal -, de ha az alkatrész falai ezek alatt a számok alatt vannak, akkor ezt kifejezetten jelölje meg a nyomat elküldésekor. Egy jó üzlet megmondja, hogyan tervezik ezt kezelni. Egy üzlet, amely kommentár nélkül idézi, vagy nem olvasta el figyelmesen a rajzot, vagy azt tervezi, hogy megpróbálja megnézni, mi történik.

5 tengely vs 3 tengely: Mit jelentenek a számok az Ön számára

Látni fogja, hogy az üzletek prémium szolgáltatásként hirdetik az „5-tengelyes CNC megmunkálást”. Íme, mit jelent ez valójában az Ön részéről, és mikor számít.

Egy 3-tengelyű gép X-ben, Y-ban és Z-ben mozog. Elérheti az alkatrész tetejét és négy oldalát, de át kell helyezni (újra-rögzíteni) további lapok megmunkálásához. Minden újbóli rögzítés potenciális igazítási hibát jelent, és megnöveli a beállítási időt.

Az 5-tengelyes gép két további tengely körül forgást ad, ami azt jelenti, hogy a forgácsolószerszám szinte bármilyen irányból megközelítheti a munkadarabot, anélkül, hogy újra rögzítené. Az Ön részéről ennek két gyakorlati következménye van:

Összetett geometria egyetlen beállításban.A több oldalon lévő funkciók, az összetett szögek, az alámetszések és a kúpos falak mind megmunkálhatók egy összeállításban. Egy 3-tengelyes gépen ezekhez három vagy négy beállításra lehet szükség – mindegyik költség hozzáadásával és halmozott igazítási hibával.

Jobb tolerancia a több-arcú részeken.Ha az összes kritikus jellemzőt egyetlen beállításban, egyetlen nullaponthoz képest dolgozzák meg, a geometriai kapcsolatok pontosabbak ezek között a jellemzők között, mintha több újra{0}}rögzítésen keresztül dolgoznák meg őket. Mertszűk tűréshatárú CNC megmunkált alkatrészekahol például az egyik oldalon lévő furatnak pontosan koncentrikusnak kell lennie a szomszédos felületen lévő jellemzővel, gyakran az 5 tengely a helyes válasz.

Nem minden részhez kell 5 tengely. Egy egyszerű konzol csak egy vagy két felülettel rendelkezik, és tökéletesen működik 3 tengelyen. A frissítésnek csak akkor van értelme, ha az alkatrészgeometria valóban megköveteli.

Ha precíziós fémalkatrészeket ad meg - Így segíthet a MID Precision

Ha olyan alkatrészt ad meg, amelynek ±0,02 mm alatti tűrésre van szüksége, olyan anyagokat, mint titán vagy orvosi minőségű rozsdamentes acél, vagy összetett több-felület geometriát, amely 5 tengelyes munkát igényel, csapatunk pontosan ezeket a feladatokat végzi naponta.

A miénkCNC megmunkálási képességekburkolat 3-tengelyes, 4-tengelyes és 5 tengelyes marás, CNC esztergálás, svájci CNC esztergálás kis átmérőjű precíziós alkatrészekhez és lemezmegmunkáláshoz. A minősítő jellemzők tűrése ±0,002 mm, a felületi érdesség pedig Ra 0,02 µm. Anyagkínálatunk alumíniumötvözetek, rozsdamentes acél, titán, réz, sárgaréz és műszaki műanyagokat foglal magában – mindezt teljes nyomon követhetőséggel a nyersanyag-tanúsítványtól a végső vizsgálati jelentésig.

A beszerzésben újonc mérnököknekprecíziós CNC megmunkálású fém alkatrészek Kínából ingyenes DFM-értékelést kínálunk minden árajánlathoz. Ez azt jelenti, hogy mielőtt bármit levágnánk, átnézzük a rajzot a falvastagság-problémák, a tűrési jelölések, amelyek nem egyeznek a folyamatképességgel, a pontosításra szoruló menet-specifikációk és minden olyan funkció, amelynél előnyös lenne a tervezési módosítás. Írásban jelezzük -, Ön dönti el, hogy módosítja-e.

Ha az Ön alkatrésze szabályozott végtermékbe - orvosi eszközbe, repülőgép-szerelvénybe, félvezető berendezésbe - kerül, az ISO 13485- szabványnak megfelelő minőségbiztosítási rendszerünk elkészíti azt a dokumentációt, amelyre megfelelőségi csapatának szüksége van: az első cikk szerinti vizsgálati jelentéseket, az anyagtanúsítványokat, a CMM méretjelentéseit és a korrekciós intézkedésekről szóló feljegyzéseket, ha valami nem felel meg.

Küldje el nekünk a rajzátés 24 órán belül árajánlattal és DFM-jegyzetekkel térünk vissza. Ha még a tervezési szakaszban van, és a nyomat véglegesítése előtt folyamatban lévő bevitelt szeretne,ingyenes tervezési áttekintést kap- általában egy órán belül azonosítani tudjuk a költség- és minőségkockázati pontokat a rajzon.

GYIK

K: A rajzom szerint "±0,01 mm minden méretben." Ez reális?

Műszakilag megvalósítható -, de nem praktikus vagy költséghatékony-, mint általános kiemelés. Az alkatrész minden dimenziójában ±0,01 mm a szükségesnél lényegesen magasabb ellenőrzési időt és megmunkálási ciklusidőt eredményez. A helyes megközelítés az, ha csak azokra a méretekre adjuk meg a ±0,01 mm-t, amelyek funkcionálisan megkívánják - jellemzően csapágyfuratokat, tömítőfelületeket, illesztőfelületeket -, és minden máshoz általános tűrésblokkot (ISO 2768-m vagy hasonló) használunk. Ez csökkenti a költségeket, és világossá teszi a kritikus jellemzőket a gépkezelő számára.

K: Honnan tudhatom, hogy az alkatrészemnek 3 vagy 5 tengelyes megmunkálásra van szüksége?

Ha az alkatrésze által igényelt összes funkció elérhető a blokk tetejéről és négy oldaláról elforgatás nélkül, általában elegendő a 3-tengely. Ha összetett szögei vannak, kettőnél több lapon vannak olyan jellemzők, amelyeket pontos geometriai összefüggésben kell tartani, vagy olyan alámetszések vannak, amelyeket egyenes szerszámpályával nem lehet elérni, akkor érdemes megvitatni az 5-tengelyt. Ha kétségei vannak, ossza meg CAD-fájlját egy üzlettel, és kérje meg őket, hogy adjanak tanácsot - ez egy ötperces kérdés, amely sok újbóli javítási költséget takarít meg.

K: Mi a különbség az Ra 0,8 és az Ra 3.2 - felületi érdesség között, és ez számomra számít?

Ra a felület átlagos érdessége - egy kisebb szám simábbat jelent. Az Ra 3,2 µm szabványos-megmunkálási felület. Ra 0,8 µm enyhe simítást vagy polírozást igényel. Az Ra 0,4 µm és az alatti érték általában speciális befejező műveleteket igényel. A legtöbb szerkezeti jellemzőhöz az Ra 3,2 µm megfelelő. Tömítő felületek, csúszó illesztések és bármilyen biológiai szövettel vagy folyadékkal érintkező felület esetén általában Ra 0,8 µm vagy annál nagyobb szükséges. Kifejezetten adja meg ezeket a funkciókat - ne feltételezze, hogy a bolt alapértelmezés szerint finomabb felületet készít, hacsak a nyomat nem kéri.

K: A CNC megmunkálás ugyanazt az alkatrészgeometriát tudja előállítani, mint az öntés?

Gyakran igen, de nem mindig. A CNC-megmunkálás a legtöbb olyan geometriát képes előállítani, mint az öntéssel, valamint olyan funkciókat, amelyeket az öntés nem -, például mély zsákfuratokat, éles belső sarkokat és precíz menetes furatokat. A kompromisszum a mennyiség: az öntésnek magas a szerszámköltsége, de alacsony alkatrészköltség nagy mennyiségeknél. A CNC beállítási költsége alacsony, de alkatrészenkénti költsége magasabb. Néhány ezer darab alatti mennyiségnél a CNC jellemzően gazdaságosabb. Ezen túlmenően a kiegyenlítési -pont az alkatrész összetettségétől és anyagától függ.