Vodič za CNC dizajn

Opći savjeti za dizajn

Pokušajte izbjegavati tanke zidove: Ovo je smjernica omjera stranica, a ne specifično ograničenje debljine. U pravilu, visina uspravnih zidova ne bi smjela prelaziti 3 puta njihovu ukupnu debljinu.

Tanke stijenke su često potrebne, ali predstavljaju poteškoće u obradi;

• Vjerojatno će vibrirati tijekom rezanja, povećavajući vibracije na završnoj obradi.
• Vjerojatno će se odmaknuti od rezača, što će zahtijevati više i tanjih rezova kako bi se održala dimenzijska točnost.
• Tamo gdje podržavaju druge elemente dizajna, ti elementi su sve skloniji pogreškama i problemima s kvalitetom.

Standardna minimalna debljina zidova je 0.8 mm kao opća smjernica za metale i 1.5 mm za plastiku. Međutim, to nisu čvrsta ograničenja - tamo gdje je zid oslonjen na više strana, opća debljina se može sigurno smanjiti.

Tamo gdje su tanki i slabo poduprti zidovi nužni u dizajnu, razmislite o zamjeni strojno obrađenog dijela izrezanim ili 2D strojno obrađenim limenim dijelom.

Izbjegavajte značajke koje je nemoguće obraditi CNC strojno

Nisu sve značajke prikladne za CNC obradu. Razumijevanje mogućnosti stroja, vrsta rezača i postavki stezanja komponenti može spriječiti uključivanje značajki koje se ne mogu programirati/rezati.

Dobar primjer značajke koju CNC proces ne može reproducirati su unutarnje zakrivljene galerije. Tamo gdje su takve značajke nužne ili neizbježne, možete razmotriti dijeljenje dijela kako biste galeriju napravili na dvije polovice ili 3D printanje metalnog dijela ili cijele komponente kako biste omogućili inače nemoguće značajke.

Izbjegavajte prestroge tolerancije

Općenito toleranciranje koje odgovara strojnom procesu za koji se projektira omogućuje najbržu obradu. Tamo gdje su potrebne strože tolerancije, treba ih pažljivo razmotriti i otvoriti do granica dizajna.

Uske tolerancije povećavaju potrošnju rezača i vrijeme obrade, zahtijevaju više i finijih rezova te detaljniju kontrolu. Također će doći do povećane stope otpada zbog prevelikog toleriranja, a ti čimbenici mogu značajno povećati troškove.

Smanjite značajke na ono bitno

Smanjenje zakrivljenosti može rezultirati neprihvatljivom estetikom, ali ako je cijena veći pokretač, onda je jednostavnost način da se to ograniči, jer će se smanjiti vrijeme obrade rezačem. Estetske značajke također mogu prisiliti korištenje 5-osne obrade, povećavajući troškove programiranja i vrijeme stroja.

U pravilu je preporučljivo smanjiti tekst, slova i gravure na obrađenim dijelovima - ove značajke treba uključiti gdje je to potrebno, ali predstavljaju trošak zbog izmjene alata i smanjene brzine rezanja.

Reljefni tekst treba izbjegavati, zamjenjujući ga 'udubljenim' tekstom jer zahtijeva manje uklanjanja materijala i manje operacija. Koristite neserifne fontove i razmotrite druge postupke graviranja ako je potrebna veličina fonta manja od 20pt, jer to zahtijeva neobično male alate.

Razmotrite odnos dubine i širine u šupljinama

Šupljine dublje od šest promjera alata postaju pretjerano duboke. Kao pravilo, težite ograničenju od 4 x promjera rezača.

Duboke rupe povećavaju rizik od zaglavljivanja alata, smanjuju točnost dopuštajući prekomjerno otklon alata, povećavaju poteškoće u uklanjanju isječaka i uvelike povećavaju rizik od loma rezača.

Tupi unutarnji rubovi osi alata s radijusom

Alati za rezanje su cilindrični, pa rubovi koji nisu okomiti na os alata ne mogu biti 'oštri', iako neki mogu biti, pomoću znatnih dodatnih procesa. Kako bi se smanjilo trošenje/naprezanje alata, dobar vodič je korištenje unutarnjih zaobljenja čiji je polumjer najmanje 1.2 puta veći od očekivanog polumjera rezača.

Nije preporučljivo koristiti manje alate za postizanje manjih unutarnjih radijusa/zaobljenja kutova osim ako nije nužno. Jedna tehnika za izbjegavanje ovoga je primjena malog podreza na problematičnim područjima, kako bi virtualni unutarnji kut bio pravokutan.

Izbjegavajte preveliku dubinu narezivanja

Narezivanje navoja većeg od 3 x promjera rupe općenito nije korisno u smislu čvrstoće i treba ga izbjegavati. To smanjuje rizik od loma navoja koji imaju skupe posljedice. Tamo gdje se rupe narezuju slijepo, korisno je ostaviti nerezani dio rupe kako bi se izbjeglo lomljenje rupe, bilo na rupi ili zarobljenim rezovima. Narezivanje navoja na dno izvrstan je način za njegovo lomljenje.

Smanjite male unutarnje značajke

U pravilu, rezači manji od 2.5 mm nisu preporučljivi, jer onemogućuju unutarnje elemente ove ili manje veličine. Vanjski elementi, međutim, mogu biti manji od rezača u nekim aspektima - ali imajte na umu da mali rezači zahtijevaju plitke rezove i znatno povećavaju vrijeme obrade.

Pokušajte koristiti standardne veličine za rupe

Kad god je moguće, držite se koraka od cijelog milimetra u veličinama svrdla i nastojte ograničiti broj različitih veličina rupa na komponenti. Time se izbjegava potreba za specijaliziranim svrdlima/rezačima (koji se često izrađuju po narudžbi) i smanjuje potreba za pomicanjem alata okomito na rezač, što usporava proces.

.

Specifični savjeti za dizajn

Opće tolerancije

Prilikom dizajniranja dijelova, imajte na umu da će rubovi biti automatski obrađeni - stoga, ako ih želite oštre, to navedite na crtežu.

Pretpostavite opće tolerancije kao što je prikazano u nastavku:

Trebali biste odrediti tolerancije za pojedinačne značajke i mjere prema zahtjevima dizajna. Imajte na umu da uža tolerancija zahtijeva sporiju obradu i potencijalno dodatne izmjene alata te veću stopu otpada.

Posebno je tolerancija baze rupe i baze osovine ključna za funkcioniranje pokretnih dijelova, stoga ih treba specificirati kako slijedi.

Imajte na umu da je uske tolerancije puno teže održati kod obrade plastike jer su materijali fleksibilni, osim ako dotična plastika nije vrlo kruta - Tufnol/Garolite je plastika koja dopušta uske tolerancije. Također postoji tendencija da se unutarnji naponi u plastičnim dijelovima oslobađaju obradom, što dovodi do velikog izobličenja/netočnosti dijelova.

Izbor materijala

PORCIJA, ili materijalni porcija, je osnovni komad materijala iz kojeg će se izrezati dio. Dobra je politika uzeti u obzir veličine porcija dostupne od dobavljača prilikom dizajniranja za CNC proizvodnju više dijelova kako bi se smanjio otpad. Trošak materijala za dio ili dijelove rezultat je cijene porcije, a ne preostale težine/volumena materijala.

Dobra je politika ostaviti marginu prilikom obrade kako bi se sve vanjske prazne površine obradile, umjesto oslanjanja na precizno rezanje i poravnanje vanjskih površina.

Prilikom odabira praznog komada potrebno je uzeti u obzir i metode stezanja kako bi se omogućio minimalan broj promjena postavki u procesu proizvodnje.

Odabir materijala prvenstveno je stvar dizajna, ali čimbenici poput jednostavnosti obrade mogu utjecati na izbor. Korištenje tvrđe ili manje lakog materijala za rezanje kako bi se prilagodilo dostupnim zalihama, na primjer, imat će značajan negativan utjecaj na vrijeme obrade, završnu obradu površine i troškove.

Plastika i metali koji se lako obrađuju poput aluminija i mesinga lako se obrađuju, što smanjuje vrijeme obrade, a time i troškove. Tvrdi materijali poput alatnih čelika i onih koji otvrdnuti kao što su određeni nehrđajući čelici moraju se obrađivati ​​s nižim okretajima alata i brzinama pomaka osi, što rezultira sporijom obradom - u kombinaciji sa znatno povećanim trošenjem alata.

Aluminij će općenito rezati otprilike 4 puta većom brzinom posmaka od alatnog čelika i 8 puta brže od većine nehrđajućih čelika.

Metalne opcije za CNC proizvodnju:

• Aluminij u raznim legurama i tvrdoćama
• mesing
• Bronca i morska bronca (nikal-aluminijeva bronca)
• Bakar za elektrode za eroziju iskrenjem, dijelove kontaktora itd.
• Nehrđajući čelici (austenitni, martenzitni, lakorezni)
• Alatni/legirani čelici u različitim stanjima tvrdoće (od lakog rezanja do potpuno tvrdog čelika koji zahtijeva obradu iskrenjem i erozijom)
• titanijum

Plastične opcije za CNC proizvodnju

• ABS
• Tufnol (lijevani epoksid ojačan vlaknima)
• POM (acetal ili Delrin®))
• Najlon
• PEEK
• PTFE
• Polikarbonat

Ograničenja i površine

Unutarnji radijusi

CNC rezanje rezultira time da svi vertikalni unutarnji vertikalni kutovi imaju polumjer jednak ili veći od polumjera rezača koji ih je izradio. Alati/rezači su ili okrugli po svojoj prirodi ili su okruglo izrezani jer se okreću. Dizajn proizvoda i komponenti mora dopustiti (ili korisno iskoristiti) ovo ograničenje.

Prilikom specificiranja ovih značajki u fazi projektiranja, bolje je koristiti polumjer nešto veći od glodala kojim se očekuje da će oblikovati značajku. Glodalice su najučinkovitije kada mogu nastaviti glodati dok tokare unutarnji kut. Ako je polumjer kuta jednak polumjeru alata, glodalo će se prestati kretati kako bi promijenilo smjer, a to može rezultirati tragovima vibracija u kutu koje je teško ispraviti u gotovom dijelu.

Alati su dostupni u vrlo malim radijusima (tipični minimum 0.5 mm), ali su i kratki i krhki. Maksimalna dubina rezanja za rezač radijusa 0.5 mm je 1.5 mm, što ozbiljno ograničava njihovu upotrebljivost na vrlo male, kritične značajke. Veći alati i veći unutarnji radijusi koji iz toga proizlaze omogućit će bržu obradu.

Podni zaobljeni dijelovi

Tamo gdje se vrh susreće s podom u elementu, vertikalni unutarnji radijusi odnose se na promjer alata (plus dodatak za zakrivljenost). PODNI zaobljenje treba biti manje od vertikalnih kutnih zaobljenja kako bi se omogućila upotreba glodala s ravnim čelom bez složene višeprolazne obrade. Takva glodala s ravnim čelom obično imaju minimalne radijuse kutova - ali se može koristiti glodalo sa zaobljenim vrhom. Radijus na dnu bit će određen radijusom vrha rezača i omogućuje brže rezanje ako se tom radijusu da labava tolerancija i veličina koja je MANJA od vertikalnog zaobljenja.

Podrezivanja

Podrezivanja su ponekad neizbježna i ne utječu značajno na vrijeme obrade ili promjene alata ako se pridržavaju određenih propisa.

• Napravite podreze standardnih dimenzija (u milimetarskim koracima) kako biste izbjegli izradu prilagođenih alata.
• Ne postoji stvarno ograničenje dubine za podrezivanje, ali pliće je lakše i manje je vjerojatno da će zahtijevati prilagođeni alat.
• Osigurajte da se podrezivanje može dosegnuti na svim stranama - uzmite u obzir radijuse svih kutova u prepustu, oni moraju omogućiti razmak za osovinu alata za podrezivanje.
• Ne specificirajte radijuse kutova manje od onih kod alata za podrezivanje.

Teme

Za izradu navoja u CNC izrađenim dijelovima koriste se različite tehnike: obični narezni navojnici, navojni navojnici i navojne glodalice. Koja god opcija bila najbolja, slijedite ova pravila:

• Koristite najveći i najgrublji navoj koji je praktičan za tu značajku. Manji promjeri navoja koriste slabije alate koji su skloniji lomljenju.
• Ograničite rezanje navoja na 3x promjer - ili manje ako je moguće.
• Pažljivo odredite navoje i dubine kako biste izbjegli pogrešna tumačenja obrade prema promjeru.
• Navedite dubinu rupe bez navoja u slijepim rupama kako biste izbjegli probijanje dna i omogućili rezanje.

Obrada površina

CNC strojari nude razne završne obrade:

• Strojno obrađena ili inženjerska završna obrada omogućuje maksimalne praktične brzine napredovanja i može biti varijabilna među značajkama jednog dijela.
• Pjeskarenje kuglicama rezultira matiranim i ujednačenim završetkom ablacijom granatnim kuglicama u struji zraka - izvodi se ručno (osim u značajnoj proizvodnji, gdje se može automatizirati). Maskiranje i zatvaranje rupa radi održavanja područja visoke tolerancije povećava troškove.
• Satenska i prozirna eloksiranje stvara ujednačenu mat ili polusjajnu oksidnu površinu na aluminijskim dijelovima - može biti u boji ili prozirna.
• Tvrda eloksiranje je deblje i otpornije na habanje/koroziju od satena ili prozirnog materijala.
• Praškasto premazivanje je proces nanošenja boje na bazi praška, elektrostatički nanesene i toplinski sušene. To je čvrsti sloj koji je puno otporniji od boja na bazi otapala ili epoksidnih boja.