دليل التصميم باستخدام الحاسب الآلي

نصائح التصميم العامة

حاول تجنب الجدران الرقيقة: يعد هذا بمثابة إرشادات لنسبة العرض إلى الارتفاع، وليس تحديدًا محددًا للسمك. كقاعدة عامة، يجب ألا يتجاوز ارتفاع الجدران القائمة 3 أضعاف سمكها العام.

غالبًا ما تكون الجدران الرقيقة مطلوبة ولكنها تمثل صعوبات في التشغيل الآلي؛

• من المحتمل أن تهتز أثناء القطع، مما يزيد من تشطيب الثرثرة
• من المحتمل أن تنحرف بعيدًا عن القاطع، مما يتطلب قطعًا أكثر وأرق للحفاظ على دقة الأبعاد
• عندما تدعم عناصر أخرى من التصميم، تكون هذه العناصر عرضة بشكل متزايد للخطأ وقضايا الجودة

يبلغ الحد الأدنى القياسي لسمك الجدران 0.8 مم كدليل عام للمعادن و1.5 مم للبلاستيك. ومع ذلك، فهذه ليست حدودًا ثابتة - حيث يتم دعم الجدار على جوانب أكثر، يمكن تقليل السمك العام بأمان.

عندما تكون الجدران الرفيعة والمدعمة بشكل سيء من ضروريات التصميم، فكر في استبدال الجزء المُشكل آليًا بمكون صفائح مقطوعة أو ثنائية الأبعاد.

تجنب الميزات التي من المستحيل على آلة CNC

ليست كل ميزة مناسبة لتصنيعها باستخدام الحاسب الآلي. إن فهم قدرات الماكينة وأنواع القطع وإعدادات تثبيت المكونات يمكن أن يمنع تضمين الميزات التي لا يمكن برمجتها/قطعها.

من الأمثلة الجيدة على الميزة التي لا يمكن لعملية CNC إعادة إنتاجها هي المعارض الداخلية المنحنية. عندما تكون هذه الميزات ضرورية أو لا يمكن تجنبها، يمكنك التفكير في تقسيم الجزء لجعل المعرض إلى نصفين، أو طباعة جزء معدني ثلاثي الأبعاد أو كل المكون للسماح بميزات مستحيلة.

تجنب التحمل الشديد للغاية

يسمح التسامح العام الذي يناسب عملية الماكينة المصممة من أجل المعالجة الأسرع. عندما تكون هناك حاجة إلى تفاوتات أكثر صرامة، ينبغي النظر فيها بعناية وفتحها إلى الحد الأقصى للتصميم.

تزيد التفاوتات الصارمة من استهلاك القاطع ووقت المعالجة، مما يتطلب عمليات قطع أكثر وأدق وفحصًا دقيقًا. سيكون هناك أيضًا زيادة في معدل الخردة نتيجة التسامح الزائد ويمكن أن تؤدي هذه العوامل إلى زيادة التكاليف بشكل كبير.

تقليل الميزات إلى الأساسيات

قد يؤدي تقليل الانحناء إلى مظهر جمالي غير مقبول، ولكن إذا كانت التكلفة هي المحرك الأكبر، فإن البساطة هي الطريقة لتقييد ذلك، حيث سيؤدي ذلك إلى تقليل وقت القطع. يمكن للميزات الجمالية أيضًا أن تفرض استخدام الآلات ذات 5 محاور، مما يزيد من تكلفة البرمجة ووقت الآلة.

كقاعدة عامة، من المستحسن تقليل النصوص والحروف والنقوش على الأجزاء الميكانيكية - يجب تضمين هذه الميزات عند الضرورة ولكنها تمثل تكلفة أعلى في تغيير الأدوات وتقليل سرعة القطع.

يجب تجنب النصوص المنقوشة، واستبدال النص "المنقوش" لأنه يتطلب إزالة مواد أقل وعمليات أقل. استخدم خطوطًا غير serif وفكر في عمليات نقش أخرى إذا كان حجم الخط أقل من 20pt مطلوبًا، حيث يتطلب ذلك أدوات صغيرة على غير العادة.

النظر في العلاقة بين العمق والعرض في التجاويف

أصبحت التجاويف التي يزيد عمقها عن ستة أقطار للأداة عميقة للغاية. تهدف إلى حد قطر القاطع 4 × كقاعدة.

تزيد ميزات الثقب العميق من خطر تعليق الأدوات، وتقلل من الدقة من خلال السماح بالانحراف الزائد للأداة، وتزيد من الصعوبات في إزالة القصاصات وتزيد بشكل كبير من خطر كسر القاطع.

حواف داخلية حادة لمحور الأداة مع نصف قطر

أدوات القطع أسطوانية، لذا فإن الحواف غير المتعامدة مع محور الأداة لا يمكن أن تكون "حادة"، على الرغم من أن بعضها يمكن أن يكون كذلك، عن طريق عمليات إضافية كبيرة. لتقليل تآكل/إجهاد الأداة، من الجيد استخدام شرائح داخلية يبلغ نصف قطرها 1.2 مرة على الأقل من نصف قطر القاطع المتوقع.

لا يُنصح باستخدام أدوات أصغر حجمًا لتحقيق أقطار/شرائح أصغر للزوايا الداخلية إلا إذا كان ذلك ضروريًا. إحدى التقنيات لتجنب ذلك هي تطبيق قطع صغير في المناطق التي بها مشكلة، بحيث تكون الزاوية الداخلية الافتراضية مربعة.

تجنب عمق التنصت المفرط

إن النقر على أكثر من 3 × قطر الثقب ليس مفيدًا بشكل عام من حيث القوة ويجب تجنبه. وهذا يقلل من خطر كسر الصنبور الذي له عواقب باهظة الثمن. عندما يتم استغلال الثقوب بشكل أعمى، فمن المفيد ترك طول غير مستغل من الحفرة لتجنب وصولها إلى القاع، سواء على الحفرة أو على القطع المحاصرة. يعد إغلاق الصنبور طريقة رائعة لكسره.

تقليل الميزات الداخلية الصغيرة

كقاعدة عامة، لا يُنصح باستخدام قواطع أصغر من 2.5 مم، مما يجعل الميزات الداخلية بهذا الحجم أو أصغر مستحيلة. ومع ذلك، يمكن أن تكون الميزات الخارجية أصغر من القاطع في بعض الجوانب - ولكن تذكر أن القواطع الصغيرة تتطلب قطعًا ضحلة وتزيد من وقت التشغيل بشكل كبير.

حاول استخدام الأحجام القياسية للثقوب

حيثما أمكن، التزم بخطوات المليمتر الكاملة في أحجام المثقاب واهدف إلى الحد من عدد أحجام الفتحات المختلفة في المكون. يؤدي هذا إلى تجنب الحاجة إلى أدوات الحفر/القواطع المتخصصة (والتي غالبًا ما تكون مصنوعة حسب الطلب) ويقلل الحاجة إلى حركات الأداة بشكل متعامد مع أداة القطع، مما يؤدي إلى إبطاء العملية.

.

نصائح خاصة بالتصميم

التحمل العام

عند تصميم أجزائك، تذكر أن الحواف ستكون غير حادة بشكل افتراضي - لذا إذا كنت تريدها حادة، حدد ذلك في الرسم.

افترض التفاوتات العامة على النحو التالي:

يجب عليك تحديد التفاوتات المسموح بها على الميزات والقياسات الفردية كما يتطلب التصميم. انتبه إلى أن التسامح الأكثر صرامة يتطلب معالجة أبطأ وربما تغييرات إضافية في الأدوات ومعدلات خردة أعلى.

على وجه الخصوص، تعد تسامح قاعدة الثقب وقاعدة العمود أمرًا بالغ الأهمية لعمل الأجزاء المتحركة، لذلك يجب تحديدها على النحو التالي.

لاحظ أن التفاوتات الضيقة يصعب الحفاظ عليها كثيرًا في تصنيع البلاستيك لأن المواد مرنة، ما لم يكن البلاستيك المعني صلبًا للغاية - Tufnol/Garolite هو بلاستيك يسمح بالتفاوتات الضيقة. هناك أيضًا ميل إلى تحرير الضغوط الداخلية في الفراغات البلاستيكية عن طريق التصنيع، مما يؤدي إلى تشوه/عدم دقة الأجزاء بشكل كبير.

اختيارات المواد

المادة الفارغة أو المادة الفارغة هي قطعة مادة المخزون التي سيتم قطع جزء منها. إنها سياسة جيدة أن تأخذ في الاعتبار الأحجام الفارغة المتاحة من المورد عند التصميم لتصنيع CNC متعدد الأجزاء، لتقليل النفايات. تكلفة المواد للجزء أو الأجزاء هي نتيجة للتكلفة الفارغة، وليس وزن/حجم المادة المتبقية.

إنها سياسة جيدة ترك هامش في المعالجة، بحيث يتم إزالة جميع الوجوه الفارغة الخارجية، بدلاً من الاعتماد على القطع الدقيق ومطابقة الوجه الخارجي.

يجب أيضًا أن يأخذ الاختيار الفارغ في الاعتبار طرق التثبيت، للسماح بالحد الأدنى من تغييرات الإعداد في عملية التصنيع الصافية.

يعد اختيار المواد أحد الاعتبارات التصميمية في المقام الأول، ولكن عوامل مثل سهولة التصنيع قد تؤثر على الاختيار. إن استخدام درجة قطع أكثر صلابة أو أقل حرية من المواد للتوافق مع المخزون المتاح من الفراغات، على سبيل المثال، سيكون له تأثير سلبي كبير على وقت المعالجة وتشطيب السطح والتكلفة.

يتم قطع البلاستيك والمعادن مثل الألومنيوم والنحاس بسهولة مما يقلل من وقت الماكينة وبالتالي التكلفة. المواد الصلبة مثل فولاذ الأدوات وتلك التي العمل بجد على سبيل المثال، يجب أن تكون بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن آلات ذات دورات أقل في الدقيقة للأداة وسرعات تغذية للمحور، مما يؤدي إلى تشغيل أبطأ - إلى جانب زيادة كبيرة في تآكل الأداة.

سوف يقطع الألمنيوم عمومًا بمعدل 4 أضعاف معدل تغذية فولاذ الأدوات و 8 مرات أسرع من معظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ.

الخيارات المعدنية لتصنيع CNC:

• الألومنيوم في مختلف السبائك والصلابة
• نحاس
• البرونز والبرونز البحري (برونز النيكل والألومنيوم)
• النحاس لأقطاب تآكل الشرارة وأجزاء الموصلات وما إلى ذلك
• الفولاذ المقاوم للصدأ (الأوستنيتي، المارتنسيتي، القطع الحر)
• أدوات/سبائك الفولاذ في حالات صلابة مختلفة (من القطع الحر إلى القطع الصلب بالكامل الذي يتطلب معالجة بالتآكل بالشرارة)
• التيتانيوم

الخيارات البلاستيكية لتصنيع CNC

• عضلات المعده
• توفنول (إيبوكسي الزهر المقوى بالألياف)
• بوم (أسيتال أو Delrin®)
• نايلون
• نظرة خاطفة
• PTFE
• البولي كربونات

الحدود والسطوح

نصف القطر الداخلي

تؤدي عملية القطع باستخدام الحاسب الآلي إلى أن يكون لجميع الزوايا الداخلية الرأسية نصف قطر يساوي أو أكبر من نصف قطر القاطع الذي صنعها. تكون الأدوات/القواطع إما دائرية بطبيعتها، أو مقطوعة بشكل دائري لأنها تدور. يجب أن تسمح تصميمات المنتجات والمكونات بهذا القيد (أو تستغله بشكل مفيد).

عند تحديد هذه الميزات في مرحلة التصميم، فمن الأفضل استخدام نصف قطر أكبر قليلاً من القاطع المتوقع لتكوين الميزة. تكون المطاحن الطرفية أكثر كفاءة عندما تتمكن من الاستمرار في الطحن أثناء تدوير الزاوية الداخلية. إذا كان نصف قطر الزاوية هو نفس نصف قطر الأداة، فسيتوقف القاطع عن الحركة لتغيير الاتجاه وقد يؤدي ذلك إلى ظهور علامات ثرثرة في الزاوية يصعب تصحيحها في الجزء النهائي.

تتوفر الأدوات في أنصاف أقطار صغيرة جدًا (0.5 مم كحد أدنى نموذجي) ولكنها قصيرة وهشة. الحد الأقصى لعمق القطع لقاطع نصف قطره 0.5 مم هو 1.5 مم، مما يحد بشدة من إمكانية استخدامها على الميزات الصغيرة جدًا والمهمة. ستسمح الأدوات الأكبر حجمًا والأقطار الداخلية الأكبر الناتجة بمعالجة أسرع.

شرائح الكلمة

عندما تلتقي الإرادة بالأرضية في ميزة ما، ترتبط الأقطار الداخلية الرأسية بقطر الأداة (بالإضافة إلى بدل الزوايا. يجب أن يكون حشو الأرضية أصغر من حشوات الزوايا الرأسية، للسماح باستخدام قاطع ذو وجه مسطح دون تشغيل معقد متعدد التمريرات. تميل مثل هذه القواطع الطرفية ذات الوجه المسطح إلى أن يكون لها أقطار زوايا ضئيلة - ولكن يمكن استخدام قاطع ذو طرف مستدير. سيتم ضبط نصف القطر عند الأرضية بواسطة نصف قطر طرف القاطع ويسمح بقطع أسرع إذا تم إعطاء نصف القطر تسامحًا فضفاضًا وحجمًا أصغر من الحشو الرأسي.

يضعف

في بعض الأحيان لا يمكن تجنب القطع السفلية ولا تؤثر بشكل كبير على وقت المعالجة أو تغييرات الأدوات إذا تم الالتزام باعتبارات معينة.

• قم بإجراء تخفيضات ذات أبعاد قياسية (خطوات مليمترية) لتجنب الحاجة إلى صنع أدوات مخصصة.
• لا يوجد حد فعلي لعمق القطع السفلية، لكن القطع الضحلة أسهل وأقل احتمالاً أن تتطلب أدوات مخصصة.
• تأكد من إمكانية الوصول إلى القطع السفلي على جميع الوجوه - ضع في اعتبارك أقطار أي زوايا في الجزء البارز، يجب أن تسمح بالمساحة اللازمة لعمود أداة القطع السفلي.
• لا تحدد نصف قطر زاوية أصغر من نصف قطر أداة التقطيع.

المواضيع

يتم استخدام تقنيات مختلفة لتشكيل الخيوط في الأجزاء المصنوعة باستخدام الحاسب الآلي: صنابير القطع العادية، وصنابير تشكيل الخيوط، وطواحين الخيوط. أيًا كان الخيار الأفضل، اتبع القواعد التالية:

• استخدم أكبر وأخشن خيط عملي لهذه الميزة. تستخدم أقطار الخيوط الأصغر أدوات أضعف وأكثر عرضة للكسر.
• قم بتقييد قطع الخيط إلى 3x القطر - أو أقل إذا كان ذلك ممكنا.
• حدد الخيوط والأعماق بعناية لتجنب المعالجة الآلية للتفسيرات الخاطئة للقطر.
• حدد عمق الثقب غير الملولب في الثقوب العمياء لتجنب الوصول إلى القاع والسماح بالقصاصات.

التشطيبات السطحية

يقدم ميكانيكيو CNC مجموعة متنوعة من التشطيبات:

• يتيح التشطيب الآلي أو الهندسي الحد الأقصى من معدلات التغذية العملية ويمكن أن يكون متغيرًا عبر ميزات الجزء الواحد.
• تؤدي عملية التفجير بالخرز إلى الحصول على لمسة نهائية باهتة وموحدة من خلال الاستئصال بواسطة خرزات العقيق في تيار هوائي - يتم إجراؤها يدويًا (ما لم تكن في عملية إنتاج كبيرة، حيث يمكن أتمتتها). يضيف التغطية وسد الثقوب للحفاظ على مناطق تحمل عالية تكلفة.
• يؤدي الأكسدة الساتانية والشفافة إلى إنتاج سطح أكسيد غير لامع أو شبه لامع موحد على أجزاء الألومنيوم - يمكن أن يكون ملونًا أو شفافًا.
• الأنودة الصلبة أكثر سمكًا وأكثر مقاومة للتآكل/التآكل من الساتان أو الشفاف.
• طلاء المسحوق عبارة عن عملية طلاء تعتمد على المسحوق ويتم تطبيقها على الكهرباء الساكنة ومعالجتها بالحرارة. هذه طبقة صلبة أكثر مرونة من الدهانات المذيبة أو الإيبوكسي.