CNC-suunnitteluopas

Yleisiä suunnitteluvinkkejä

Yritä välttää ohuita seiniä: Tämä on sivusuhdeohje, ei erityinen paksuusrajoitus. Yleensä pystyseinien korkeus ei saisi ylittää kolminkertaisesti niiden yleistä paksuutta.

Ohuita seiniä tarvitaan usein, mutta ne aiheuttavat vaikeuksia työstössä;

• Ne todennäköisesti värähtelevät leikkauksen aikana, mikä lisää värinää lopputuloksena.
• Ne todennäköisesti taipuvat poispäin jyrsimestä, mikä vaatii useampia ja ohuempia leikkauksia mittatarkkuuden säilyttämiseksi.
• Jos ne tukevat muita suunnittelun elementtejä, kyseiset elementit ovat alttiimpia virheille ja laatuongelmille.

Seinien vähimmäispaksuus on yleisesti ottaen 0.8 mm metalleille ja 1.5 mm muoveille. Nämä eivät kuitenkaan ole ehdottomia rajoja – jos seinää tuetaan useammalta sivulta, yleistä paksuutta voidaan turvallisesti pienentää.

Jos ohuet ja huonosti tuetut seinät ovat suunnittelun edellytyksiä, harkitse koneistetun osan korvaamista leikatulla tai 2D-koneistetulla levykomponentilla.

Vältä ominaisuuksia, joita ei voida CNC-koneistaa

Kaikkia osia ei voida koneistaa CNC-koneella. Koneen ominaisuuksien, leikkurityyppien ja komponenttien kiinnitysasetusten ymmärtäminen voi estää sellaisten osien sisällyttämisen, joita ei voida ohjelmoida/leikata.

Hyvä esimerkki ominaisuudesta, jota CNC-prosessi ei pysty toistamaan, ovat sisäiset kaarevat käytävät. Jos tällaiset ominaisuudet ovat välttämättömiä tai väistämättömiä, voit harkita osan jakamista käytävän tekemiseksi kahteen puolikkaaseen tai osan tai koko komponentin 3D-metallitulostusta, jotta muuten mahdottomat ominaisuudet olisivat mahdollisia.

Vältä liian tiukkoja toleransseja

Koneen suunnitteluprosessiin sopiva yleinen toleranssi mahdollistaa nopeimman prosessoinnin. Jos tarvitaan tiukempia toleransseja, ne on otettava huolellisesti huomioon ja avattava suunnittelun rajoihin asti.

Tiukat toleranssit lisäävät jyrsimen kulutusta ja työstöaikaa, mikä vaatii enemmän ja hienompia leikkauksia ja tarkempaa tarkastusta. Myös ylitoleranssien aiheuttama hylkyprosentti kasvaa, ja nämä tekijät voivat nostaa kustannuksia merkittävästi.

Supista ominaisuudet olennaiseen

Kaarevuuden vähentäminen voi johtaa esteettisesti kelpaamattomaan lopputulokseen, mutta jos kustannukset ovat suurempi tekijä, yksinkertaisuus on tapa hillitä tätä, sillä se lyhentää jyrsintäaikaa. Esteettiset ominaisuudet voivat myös pakottaa käyttämään 5-akselista koneistusta, mikä lisää sekä ohjelmointikustannuksia että koneistusaikaa.

Yleensä on suositeltavaa minimoida teksti, kirjaimet ja kaiverrukset koneistetuissa osissa – nämä ominaisuudet tulisi sisällyttää tarvittaessa, mutta ne lisäävät työkalujen vaihtokustannuksia ja hidastavat leikkausnopeutta.

Kohokuvioituja tekstejä tulisi välttää ja korvata ne kohokuvioidulla tekstillä, koska se vaatii vähemmän materiaalinpoistoa ja vähemmän toimintoja. Käytä ei-serif-fontteja ja harkitse muita kaiverrusmenetelmiä, jos tarvitaan alle 20 pisteen fonttikokoa, koska se vaatii epätavallisen pieniä työkaluja.

Tarkastele onteloiden syvyys-leveyssuhdetta

Yli kuusi terän halkaisijaa syvemmät kolot syvenevät liikaa. Pyri yleensä rajaan, joka on neljä kertaa jyrsimen halkaisija.

Syvät reiät lisäävät työkalun jumiutumisen riskiä, ​​heikentävät tarkkuutta aiheuttamalla liiallista työkalun taipumista, vaikeuttavat leikkuujätteen poistamista ja lisäävät huomattavasti terän rikkoutumisriskiä.

Tylsät työkaluakselin sisäreunat, joilla on säde

Lastuavat työkalut ovat sylinterimäisiä, joten reunat, jotka eivät ole kohtisuorassa työkalun akseliin nähden, eivät voi olla "teräviä", vaikka jotkut voivat olla huomattavien lisäprosessien avulla. Työkalun kulumisen/rastuksen vähentämiseksi hyvä ohje on käyttää sisäisiä viiloja, joiden säde on vähintään 1.2 kertaa odotettu jyrsimen säde.

Pienempien työkalujen käyttöä pienempien sisäkulmien säteiden/viisteiden saavuttamiseksi ei suositella, ellei se ole välttämätöntä. Yksi tekniikka tämän välttämiseksi on tehdä pieni alileikku ongelmakohtiin, jolloin virtuaalinen sisäkulma on suora.

Vältä liiallista kierteytyssyvyyttä

Yli kolminkertaisen reiän halkaisijan omaavan kierretapin poraaminen ei yleensä ole lujuuden kannalta hyödyllistä ja sitä tulisi välttää. Tämä vähentää kierretapin rikkoutumisen riskiä, ​​jolla on kalliit seuraukset. Jos reiät kierretään sokkona, on hyödyllistä jättää reiän pätkä kierteittämättä, jotta vältetään pohjaan meneminen joko reiän tai siihen jääneiden lastujen kohdalla. Kierretapin pohjaan poraaminen on loistava tapa murtaa se.

Vähennä pieniä sisäisiä ominaisuuksia

Yleensä alle 2.5 mm:n jyrsimiä ei suositella, joten tämän kokoisten tai pienempien sisäisten osien työstö on mahdotonta. Ulkoiset ominaisuudet voivat kuitenkin olla joissakin suhteissa jyrsintä kapeampia – muista kuitenkin, että pienet jyrsimet vaativat matalia leikkauksia ja pidentävät työstöaikaa huomattavasti.

Yritä käyttää reikien vakiokokoja

Pyri mahdollisuuksien mukaan käyttämään millimetrin tarkkuudella poranterän kokoja ja pyri rajoittamaan eri reikäkokojen määrää samassa kappaleessa. Näin vältyt erikoisporilta/jyrsimiltä (jotka ovat usein mittatilaustyönä tehtyjä) ja vähennät jyrsimeen nähden kohtisuuntaisten työkaluliikkeiden tarvetta, jotka hidastavat prosessia.

.

Erityiset suunnitteluohjeet

Yleiset toleranssit

Kun suunnittelet osia, muista, että reunat on oletusarvoisesti jäysteettömät – joten jos haluat niiden olevan teräviä, määritä tämä piirustuksessa.

Oletetaan yleiset toleranssit seuraavasti:

Sinun tulee määrittää yksittäisten ominaisuuksien ja mittojen toleranssit suunnittelun vaatimusten mukaisesti. Huomaa, että tiukempi toleranssi vaatii hitaampaa käsittelyä ja mahdollisesti useampia työkalunvaihtoja ja suurempia hylkymääriä.

Erityisesti reiän ja akselin pohjan toleranssit ovat kriittisiä liikkuvien osien toiminnan kannalta, joten ne tulisi määrittää alla olevan mukaisesti.

Huomaa, että tarkkojen toleranssien noudattaminen muovien koneistuksessa on paljon vaikeampaa, koska materiaalit ovat joustavia, ellei kyseinen muovi ole erittäin jäykkä – Tufnol/Garolite on muovi, joka mahdollistaa tarkat toleranssit. Koneistuksessa on myös taipumus purkaa muoviaihioiden sisäisiä jännityksiä, mikä johtaa osien karkeaan muodonmuutokseen/epätarkkuuteen.

Materiaalivalinnat

AIHIO eli materiaaliaihio on varastomateriaalikappale, josta osa leikataan. Usean osan CNC-valmistusta suunniteltaessa on hyvä ottaa huomioon toimittajan saatavilla olevat aihioiden koot jätteen minimoimiseksi. Osan tai osien materiaalikustannukset määräytyvät AIHION hinnan, eivät jäljellä olevan materiaalin painon/tilavuuden mukaan.

On hyvä jättää koneistukseen marginaali, jotta kaikki ulkopinnat koneistetaan pois, sen sijaan, että luotettaisiin tarkkaan lastuamiseen ja ulkopintojen yhteensopivuuteen.

Aihion valinnassa on otettava huomioon myös kiinnitysmenetelmät, jotta verkonvalmistusprosessissa tarvittavien asetusmuutosten määrä olisi mahdollisimman pieni.

Materiaalien valinta on ensisijaisesti suunnitteluun liittyvä seikka, mutta valintaan voivat vaikuttaa tekijät, kuten työstettävyyden helppous. Esimerkiksi kovemman tai vähemmän vapaasti lastuavan materiaalilaadun käyttäminen saatavilla olevien aihioiden varaston täyttämiseksi vaikuttaa merkittävästi negatiivisesti työstöaikaan, pinnanlaatuun ja kustannuksiin.

Muovit ja helposti lastuavat metallit, kuten alumiini ja messinki, työstyvät helposti, mikä lyhentää työaikaa ja siten kustannuksia. Kovat materiaalit, kuten työkaluteräkset ja sellaiset, jotka työ karaistua kuten tiettyjen ruostumattomien terästen, työstössä on käytettävä alhaisempia työkalun kierroslukuja ja akselin syöttönopeuksia, mikä johtaa hitaampaan työstöön – yhdistettynä huomattavasti lisääntyneeseen työkalun kulumiseen.

Alumiini leikkaa yleensä noin neljä kertaa nopeammin kuin työkaluteräs ja kahdeksan kertaa nopeammin kuin useimmat ruostumattomat teräkset.

Metallivaihtoehdot CNC-työstöön:

• Alumiini eri seoksissa ja kovuuksissa
• Messinki
• Pronssi ja meripronssi (nikkeli-alumiinipronssi)
• Kupari kipinäeroosioelektrodeille, kontaktorien osille jne.
• Ruostumattomat teräkset (austeniittiset, martensiittiset, vapaasti lastuavat)
• Työkalu-/seosteräkset eri kovuuksilla (vapaasti työstettävästä täysin kovaksi, joka vaatii kipinäeroosiotyöstöä)
• Titaani

Muovivaihtoehdot CNC-valmistukseen

• ABS
• Tufnol (kuituvahvisteinen valettu epoksi)
• POM (asetaali tai Delrin®))
• Nylon
• KURKISTAA
• PTFE
• polykarbonaatti

Rajoitukset ja pinnat

Sisäsäteet

CNC-leikkaus johtaa siihen, että kaikilla pystysuorilla sisäkulmilla on säde, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin ne valmistaneen jyrsimen säde. Työkalut/jyrsimet ovat joko luonteeltaan pyöreitä tai ne työstetään pyöreiksi, koska ne pyörivät. Tuote- ja komponenttisuunnittelussa on otettava tämä rajoitus huomioon (tai hyödynnettävä sitä hyödyksi).

Kun näitä ominaisuuksia määritellään suunnitteluvaiheessa, on parempi käyttää sädettä, joka on hieman suurempi kuin jyrsimen odotettu ominaisuuden muodostava voima. Varsijyrsimet ovat tehokkaimpia, kun ne voivat jatkaa jyrsintää samalla, kun ne sorvaavat sisäkulmaa. Jos nurkan säde on sama kuin työkalun säde, jyrsin pysähtyy suunnanvaihdon aikana, ja tämä voi johtaa värinän syntymiseen nurkkaan, jota on vaikea korjata valmiissa kappaleessa.

Työkaluja on saatavilla hyvin pienillä säteillä (tyypillinen vähimmäisarvo 0.5 mm), mutta ne ovat molemmat lyhyitä ja hauraita. 0.5 mm:n säteellä varustetun jyrsimen suurin lastuamissyvyys on 1.5 mm, mikä rajoittaa merkittävästi niiden käyttöä hyvin pienten, kriittisten osien työstämisessä. Suuremmat työkalut ja suuremmat sisäsäteet mahdollistavat nopeamman koneistuksen.

Lattiafileet

Kun jyrsintä kohtaa lattian kohdassa, pystysuorat sisäsäteet liittyvät työkalun halkaisijaan (lisättynä kulmatyöstövaraan). POHTIAJYRSMEEN tulisi olla pienempi kuin pystysuorat kulmajyrsinnät, jotta tasapintaista jyrsintä voidaan käyttää ilman monimutkaista monilastujyrsintää. Tällaisissa tasapintaisissa varsijyrsimissä on yleensä minimaaliset nurkkasäteet, mutta pyöristettyä kärkeä voidaan käyttää. Pohjan säde määräytyy jyrsimen kärjen säteen mukaan, ja se mahdollistaa nopeamman leikkauksen, jos säteelle annetaan löysä toleranssi ja koko, joka on PIENEMPI kuin pystysuora pyöristys.

Alaleikkaukset

Alasleikkaukset ovat joskus väistämättömiä, eivätkä ne vaikuta merkittävästi työstöaikaan tai työkalujen vaihtoon, jos tiettyjä huomioita noudatetaan.

• Tee alaleikkaukset vakiomittojen mukaisesti (millimetrin välein), jotta vältät erikoistyökalujen valmistamisen.
• Alasleikkauksille ei ole varsinaista syvyysrajoitusta, mutta matalampi ura on helpompi eikä todennäköisesti vaadi erikoistyökaluja.
• Varmista, että alileikkaukseen pääsee käsiksi kaikilla pinnoilla – ota huomioon ulkoneman kulmien säteet, niiden on jätettävä tilaa alileikkaavan työkalun akselille.
• Älä määritä nurkkasäteitä, jotka ovat pienempiä kuin aliletkun työkalun säteet.

Langat

CNC-koneistettujen osien kierteiden muodostamiseen käytetään erilaisia ​​tekniikoita: tavallisia lastuavia kierretappeja, kierteenmuodostavia kierretappeja ja kierrejyrsimiä. Olipa vaihtoehto paras tahansa, noudata seuraavia sääntöjä:

• Käytä ominaisuuteen sopivinta suurinta ja karkeinta kierrettä. Pienemmät kierrehalkaisijat vaativat heikompia työkaluja, jotka ovat alttiimpia katkeamaan.
• Rajoita kierteen leikkaus kolminkertaiseksi halkaisijaksi – tai pienemmäksi, jos mahdollista.
• Määritä kierteet ja syvyydet huolellisesti, jotta vältyt halkaisijan mukaisesta koneistuksesta johtuvilta virheiltä.
• Määritä pohjareikien kierteettömien reikien syvyys pohjareikien välttämiseksi ja lastujen muodostumisen mahdollistamiseksi.

Pintakäsittelyt

CNC-koneistajat tarjoavat erilaisia ​​​​viimeistelyjä:

• Koneistettu tai tekninen viimeistely mahdollistaa suurimmat käytännön syöttönopeudet ja sitä voidaan säätää yksittäisen osan ominaisuuksien välillä.
• Granaattihelmipuhdistus tuottaa himmeän ja tasaisen pinnan ilmavirrassa tehtävän granaattihelmien ablaatiopuhdistuksen jälkeen – käsin suoritettavassa ablaatiossa (ellei kyseessä ole merkittävä tuotantoerä, jolloin se voidaan automatisoida). Peittämisen ja reikien tukimisen käyttö korkeiden toleranssialueiden ylläpitämiseksi lisää kustannuksia.
• Satiini- ja kirkas anodisointi tuottaa alumiiniosiin tasaisen matta- tai puolikiiltävän oksidipinnan - voi olla värillinen tai kirkas.
• Kovaanodisointi on paksumpaa ja kulutusta/korroosiota kestävämpää kuin satiini- tai kirkasanodisointi.
• Jauhemaalaus on jauhepohjainen, sähköstaattisesti levitettävä ja lämpökovetettava maalausprosessi. Tämä on kestävä kerros, joka on paljon kestävämpi kuin liuotinpohjaiset tai epoksimaalit.