CNC design guide

Generelle designtips

Prøv at undgå tynde vægge: Dette er en vejledning til størrelsesforholdet snarere end en specifik tykkelsesbegrænsning. Som regel bør opretstående vægge ikke overstige 3 gange deres generelle tykkelse.

Tynde vægge er ofte nødvendige, men de repræsenterer vanskeligheder ved bearbejdning;

• De vil sandsynligvis vibrere under skæring, hvilket øger vibrationsgraden.
• De vil sandsynligvis afbøje sig væk fra skæret, hvilket kræver flere og tyndere snit for at opretholde dimensionsnøjagtigheden.
• Hvor de understøtter andre elementer i et design, er disse elementer i stigende grad udsatte for fejl og kvalitetsproblemer.

Standard minimumstykkelsen for vægge er 0.8 mm som en generel vejledning for metaller og 1.5 mm for plast. Dette er dog ikke faste grænser - hvor en væg understøttes på flere sider, kan den generelle tykkelse trygt reduceres.

Hvor tynde og dårligt understøttede vægge er designmæssige nødvendigheder, bør man overveje at udskifte den bearbejdede del med en skåret eller 2D-bearbejdet pladekomponent.

Undgå funktioner, der ikke kan CNC-bearbejdes

Ikke alle funktioner egner sig til CNC-bearbejdning. Forståelse af maskinens egenskaber, fræsertyper og komponentfastspændingsopsætninger kan forhindre inkludering af funktioner, der ikke kan programmeres/skæres.

Et godt eksempel på en funktion, som en CNC-proces ikke kan reproducere, er indvendige buede gallerier. Hvor sådanne funktioner er bydende nødvendige eller uundgåelige, kan man overveje at opdele delen for at lave galleriet i to halvdele, eller en metaldel eller hele komponenten til 3D-printning for at muliggøre funktioner, der ellers var umulige at reproducere.

Undgå for snævre tolerancer

Generel toleranceregulering, der passer til den maskinproces, der designes til, muliggør den hurtigste bearbejdning. Hvor der kræves snævrere tolerancer, bør disse overvejes nøje og åbnes op til designets grænse.

Små tolerancer øger forbruget af fræsere og bearbejdningstiden, hvilket kræver flere og finere snit samt nærmere inspektion. Der vil også være en øget kasseringsrate på grund af overtolerancer, og disse faktorer kan øge omkostningerne betydeligt.

Reducer funktioner til det essentielle

Reduktion af krumning kan resultere i uacceptabel æstetik, men hvis omkostningerne er en større drivkraft, er enkelhed vejen til at begrænse dette, da dette vil reducere fræsetiden. Æstetiske egenskaber kan også tvinge brugen af ​​5-akset bearbejdning, hvilket øger omkostningerne til både programmering og maskintid.

Som regel anbefales det at minimere tekst, bogstaver og gravering på bearbejdede dele - disse funktioner bør inkluderes, hvor det er nødvendigt, men de repræsenterer en omkostning til værktøjsskift og reduceret skæringshastighed.

Prægede tekster bør undgås, og der bør anvendes 'præget' tekst, da det kræver mindre materialefjerning og færre operationer. Brug ikke-serif-skrifttyper, og overvej andre graveringsprocesser, hvis der kræves en skriftstørrelse på mindre end 20 pt, da dette kræver usædvanligt små værktøjer.

Overvej forholdet mellem dybde og bredde i hulrum

Hulrum dybere end seks værktøjsdiametre bliver for dybe. Sigt som regel efter en grænse på 4 x fræserdiameteren.

Dybhullede borehuller øger risikoen for, at værktøj hænger fast, reducerer nøjagtigheden ved at tillade overdreven værktøjsafbøjning, øger vanskelighederne med at fjerne spåner og øger risikoen for fræserbrud betydeligt.

Stumpe værktøjsakse indvendige kanter med radius

Skæreværktøjer er cylindriske, så kanter, der ikke er vinkelrette på værktøjsaksen, kan ikke være 'skarpe', selvom nogle kan være det ved hjælp af betydelige yderligere processer. For at reducere værktøjsslid/-belastning er en god vejledning at bruge indvendige fileter, hvis radius er mindst 1.2 gange den forventede fræseradius.

Det er ikke tilrådeligt at bruge mindre værktøjer til at opnå mindre indvendige hjørneradier/-filer, medmindre det er bydende nødvendigt. En teknik til at undgå dette er at anvende en lille underskæring i problemområder, så det virtuelle indvendige hjørne er firkantet.

Undgå for stor gevinddybde

Gevindskæring på mere end 3 gange hullets diameter er generelt ikke gavnligt med hensyn til styrke og bør undgås. Dette reducerer risikoen for brud på gevindhullet, hvilket har dyre konsekvenser. Hvor huller gevindskæres blindt, er det fordelagtigt at lade et stykke af hullet være uafskåret for at undgå bundfald, enten på hullet eller de indespærrede borespåner. At lave en bundfald er en god måde at brække den af ​​på.

Reducer små interne funktioner

Som regel anbefales fræsere mindre end 2.5 mm ikke, da det gør interne funktioner af denne størrelse eller mindre umulige. Udvendige funktioner kan dog være smallere end fræseren på nogle måder - men husk, at små fræsere kræver flade snit og øger bearbejdningstiden betydeligt.

Prøv at bruge standardstørrelser til huller

Hold dig hvor det er muligt til hele millimetertrin i borstørrelser og sigt efter at begrænse antallet af forskellige hulstørrelser på en komponent. Dette undgår behovet for specialbor/fræsere (som ofte er specialfremstillede) og reducerer behovet for værktøjsbevægelser vinkelret på fræseren, hvilket forsinker processen.

.

Specifikke designrådgivninger

Generelle tolerancer

Når du designer dine dele, skal du huske, at kanterne som standard afgrates - så hvis du vil have dem skarpe, skal du angive dette på en tegning.

Antag generelle tolerancer som følger:

Du bør specificere tolerancer for individuelle funktioner og mål, som designet kræver. Vær opmærksom på, at strammere tolerancer kræver langsommere bearbejdning og potentielt yderligere værktøjsskift og højere kassationsrater.

Især er tolerancer for hulbasis og akselbasis afgørende for bevægelige dele, så disse bør specificeres som nedenfor.

Bemærk, at snævre tolerancer er meget sværere at overholde ved plastbearbejdning, fordi materialerne er fleksible, medmindre den pågældende plast er meget stiv - Tufnol/Garolite er en plast, der tillader snævre tolerancer. Der er også en tendens til, at interne spændinger i plastemner frigives ved bearbejdning, hvilket fører til grov forvrængning/unøjagtighed af delene.

Materielle valg

RÅMMEET, eller materialeråemnet, er det lagermaterialestykke, hvorfra en del skæres. Det er en god politik at overveje de emnestørrelser, der er tilgængelige fra en leverandør, når man designer til CNC-fremstilling af flere dele, for at minimere spild. Materialeomkostningerne for en del eller dele er et resultat af RÅMMEomkostningerne, ikke den resterende materialevægt/volumen.

Det er en god politik at efterlade en margin i bearbejdningen, så alle de ydre emneflader bearbejdes væk, i stedet for at stole på præcis skæring og matchning af den ydre flade.

Valg af emne skal også tage højde for fastspændingsmetoder for at muliggøre det minimale antal opsætningsændringer i nettets fremstillingsprocessen.

Valg af materialer er primært en designmæssig overvejelse, men faktorer som f.eks. let bearbejdning kan påvirke valget. Brug af en hårdere eller mindre frit skærende materialekvalitet for at overholde det tilgængelige lager af emner vil for eksempel have en betydelig negativ indvirkning på bearbejdningstid, overfladefinish og omkostninger.

Plast og automatmetaller som aluminium og messing bearbejdes let, hvilket reducerer bearbejdningstiden og dermed omkostningerne. Hårde materialer som værktøjsstål og dem, der arbejde hårdt såsom visse rustfrie ståltyper skal være maskiner med lavere værktøjsomdrejninger og aksefremføringshastigheder, hvilket resulterer i langsommere bearbejdning - kombineret med betydeligt øget værktøjsslid.

Aluminium skærer generelt med en tilspændingshastighed på omkring 4 gange så høj som værktøjsstål og 8 gange hurtigere end de fleste rustfri ståltyper.

Metalmuligheder til CNC-fremstilling:

• Aluminium i forskellige legeringer og hårdheder
• Messing
• Bronze og marinebronze (nikkelaluminiumbronze)
• Kobber til gnisterosionselektroder, kontaktordele osv.
• Rustfrit stål (austenitisk, martensitisk, automatstål)
• Værktøjs-/legeringsstål i forskellige hårdhedsgrader (fra automatskærende til fuldhårdning, der kræver gnisterosionsbearbejdning)
• Titanium

Plastmuligheder til CNC-fremstilling

• Akryl
• Tufnol (fiberforstærket støbt epoxy)
• POM (Acetal eller Delrin®))
• nylon
• PEEK
• PTFE
• polycarbonat

Begrænsninger og overflader

Indvendige radier

CNC-skæring resulterer i, at alle lodrette indvendige lodrette hjørner har en radius, der er lig med eller større end radiusen på den fræser, der har lavet dem. Værktøj/fræsere er enten runde i deres natur eller skæres runde, fordi de roterer. Produkt- og komponentdesign skal tage højde for (eller udnytte) denne begrænsning.

Når disse funktioner specificeres i designfasen, er det bedre at bruge en radius, der er lidt større end den fræser, der forventes at danne funktionen. Endefræsere er mest effektive, når de kan fortsætte med at fræse, mens de drejer et indvendigt hjørne. Hvis hjørneradius er den samme som værktøjsradius, vil fræseren stoppe med at bevæge sig for at ændre retning, og dette kan resultere i vibrationsmærker i hjørnet, som er svære at rette op på i det færdige emne.

Værktøjer fås i meget små radier (typisk minimum 0.5 mm), men de er både korte og skrøbelige. Den maksimale skæredybde for en fræser med en radius på 0.5 mm er 1.5 mm, hvilket i høj grad begrænser deres anvendelighed til meget små, kritiske funktioner. Større værktøjer og større indvendige radier, der resulterer i det, vil muliggøre hurtigere bearbejdning.

Gulvfileter

Hvor en vinkel møder en bund i en funktion, relaterer de lodrette indvendige radier sig til værktøjets diameter (plus hjørnetillæg). GULVFILET-afrundet skal være mindre end de lodrette hjørneafrundet for at tillade brug af en fladsidet fræser uden kompleks flerstrengsbearbejdning. Sådanne fladsidede pindfræsere har tendens til at have minimale hjørneradier - men en fræser med afrundet spids kan anvendes. Radius ved gulvet vil blive indstillet af radius af fræserspidsen, og det tillader hurtigere skæring, hvis denne radius har en løsere tolerance og en størrelse, der er MINDRE end den lodrette afrundet.

frigange

Underskæringer er sommetider uundgåelige, og de påvirker ikke bearbejdningstiden eller værktøjsskift i væsentlig grad, hvis visse overvejelser overholdes.

• Lav underskæringer i standarddimensioner (millimetertrin) for at undgå at skulle lave specialværktøj.
• Der er ingen egentlig dybdegrænse for underskæringer, men lavere er nemmere og kræver mindre sandsynligt specialværktøj.
• Sørg for, at underskæringen kan nås på alle flader - tag højde for radiuserne på eventuelle hjørner i udhænget, de skal give plads til underskæringsværktøjets skaft.
• Angiv ikke hjørneradier, der er mindre end underskæringsværktøjets.

Tråde

Forskellige teknikker bruges til at danne gevind i CNC-fremstillede dele: normale skæretapper, gevindformningstapper og gevindfræsere. Uanset hvilken mulighed der er bedst, skal du følge disse regler:

• Brug den største og groveste gevind, der er praktisk til funktionen. Mindre gevinddiametre bruger svagere værktøjer, som er mere tilbøjelige til at knække.
• Begræns gevindskæringen til 3 gange diameteren - eller mindre hvis muligt.
• Angiv gevind og dybder omhyggeligt for at undgå fejlfortolkninger af bearbejdning til diameter.
• Angiv gevindskårne huller i blinde huller for at undgå bundfald og give plads til skæring.

Overfladefinish

CNC-maskinarbejdere tilbyder en række forskellige overfladebehandlinger:

• Maskinbearbejdet eller teknisk finish giver maksimale praktiske tilspændingshastigheder og kan varieres på tværs af funktionerne i en enkelt del.
• Perleblæsning resulterer i en mat og ensartet finish fra ablation med granatperler i en luftstrøm - udført manuelt (medmindre det er i en betydelig produktionsserie, hvor det kan automatiseres). Maskering og hulpropning for at opretholde områder med høj tolerance øger omkostningerne.
• Satin- og klar anodisering giver en ensartet mat eller halvblank oxidoverflade på aluminiumsdele - kan være farvet eller klar.
• Hårdanodisering er tykkere og mere slid-/korrosionsbestandig end satin eller klar.
• Pulverlakering er en pulverbaseret, elektrostatisk påført og varmehærdende malingsproces. Dette er et stærkt lag, der er meget mere modstandsdygtigt end opløsningsmiddelbaserede eller epoxymalinger.