CNC obrábanie Frézovanie: Stratégia dráhy nástroja, parametre materiálu a rozhodnutia o upevnení, ktoré určujú, či bude váš diel dodaný podľa špecifikácií
Hĺbka vrecka je 18 mm. Šírka je 4 mm. Stena na dlhej strane je 1,1 mm. Materiál je 7075-T651. Vaša recenzia DFM sa vrátila s jedným príznakom: „Proporcie slotu budú vyžadovať znížený posuv a zvýšený počet prechodov – odporúčame skontrolovať, či je geometria steny funkčne obmedzená.“
Tejto vlajke sa oplatí porozumieť skôr, ako ju zatlačíte späť. Šírka 4 mm si vynúti maximálny priemer stopkovej frézy 3,2 mm, aby sa zachoval polomer rohu, ktorý ste vyvolali. 3,2 mm stopková fréza s hĺbkou 18 mm beží v pomere dĺžky-k-priemeru 5,6:1. Pri tomto pomere sa nástroj pri bočnom{10} zaťažení vychýli a vychýlenie nie je rovnomerné, - je väčšie v spodnej časti vrecka ako v hornej časti, čo vytvára skosenú stenu. Zúženie môže byť v rámci vašej tolerancie rovnobežnosti; nemusí. Či tak alebo onak, čas cyklu sa zdvojnásobí, pretože rýchlosť posuvu musí klesnúť, aby sa kontrolovalo vychýlenie.
Toto je vzťah geometrie-procesu, ktorýCNC obrábanie frézovanierozhodnutia zapnúť. Nie to, či stroj môže dosiahnuť funkciu - môže -, ale či stratégia dráhy nástroja, výber nástroja a upínacie prostriedky dokážu udržať vaše popisy za cenu, vďaka ktorej je možné diel vyrobiť.
Stratégia dráhy nástroja: Keď trochoidné frézovanie prekoná konvenčné drážkovanie
CNC frézovanie trochoidné vs konvenčná dráha nástrojanie je abstraktná otázka optimalizácie. Má konkrétnu odpoveď na základe geometrie prvku a materiálu.
Konvenčné drážkovanie - zapichnutie stopkovej frézy s plnou{1}}šírkou do vrecka a posúvanie - udržiava nástroj v nepretržitom kontakte s obrobkom. Na hliníku v miernych hĺbkach to funguje. Problém začína, keď je štrbina užšia ako 1,5× priemer frézy alebo keď pomer hĺbky-k-šírke presahuje 3:1. V tomto bode sa odvádzanie triesok zhoršuje, rezné teplo sa sústreďuje na dne drážky a nástroj sa vychyľuje, pretože radiálny záber je príliš vysoký pre tuhosť nástroja pri tejto dĺžke previsu.
Trochoidálne frézovanie - Dráhy nástroja s kruhovým oblúkom, ktoré obmedzujú radiálny záber na 10–20 % priemeru frézy bez ohľadu na šírku drážky -, rieši všetky tri problémy súčasne. Zaťaženie trieskou na zub zostáva konštantné, pretože záberový oblúk zostáva konštantný. Teplo sa uvoľňuje, pretože nástroj opúšťa rez pri každom oblúku. Priehyb klesá, pretože radiálna sila je zlomkom bežného drážkovacieho puzdra. Kompromisom-je dĺžka dráhy nástroja: trochoidný program prejde väčšiu vzdialenosť, aby odstránil rovnaký objem. Ale na modeli 7075-T651 trochoidal umožňuje prechody v plnej hĺbke v celkovej hĺbke drážky v jednej operácii, kde konvenčné drážkovanie vyžaduje viacnásobné hĺbkové prírastky a o 30–40 % nižší posuv.
Praktický bod kríženia: použite trochoidálny, keď pomer hĺbky{0}}k{1}}šírke drážky prekročí 2,5:1 alebo keď je šírka drážky medzi 1,0× a 1,5× priemer frézy. Pod 2,5:1 hĺbkou-k-šírke otvorenej drážky z hliníka sú bežné dráhy nástroja rýchlejšie. Trochoidal nad ním šetrí čas cyklu a vytvára lepšiu kvalitu steny -, na čom záleží, ak máte na stenách slotu rovnobežnosť alebo rovnosť.
Ponorné frézovanie (插铣) je treťou možnosťou a má špecifický prípad použitia: veľkoobjemové hrubovanie v hlbokých dutinách, kde primárnym obmedzením je rýchlosť úberu materiálu, nie kvalita steny. Ponorné frézovanie smeruje rezné sily skôr axiálne ako radiálne, čo znamená, že nástroj zvládne oveľa väčšie hĺbky bez vychýlenia. Povrchová úprava je slabá a vyžaduje si dokončovací prechod, ale pre 30 mm-hlbokú kapsu puzdra v 7075-T651, kde pri hrubovacej operácii odoberáte 80 % objemu, skracuje ponorné frézovanie čas hrubovania o 35 – 50 % v porovnaní s trochoidálnym. Rozhodovacie pravidlo: ak potrebujete kvalitu steny na hlbokom prvku, trochoidálne. Ak potrebujete rýchlosť úberu materiálu na širokej hlbokej dutine a budete aj tak dokončovať frézovanie, ponorte sa.
Parametre frézovania{0}}špecifické pre materiál: Čo sa skutočne používa vo výrobe
V tabuľke nižšie sú uvedené výrobné parametre precnc parametre procesu frézovania hliníkaa ďalšie materiály, ktoré pravidelne používameCNC obrábanie frézovanieoperácií. Toto nie sú katalógové hodnoty - odrážajú to, čo používame na dobre-udržiavaných 5-- a 3-osových obrábacích centrách s chladiacou kvapalinou cez vreteno.
| Materiál | Rýchlosť rezania (m/min) | Posuv na zub (mm) | Radiálne DOC - Hrubovanie | Radiálny DOC - Dokončuje sa | Stratégia chladiacej kvapaliny |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 400–600 | 0.05–0.12 | 40 – 60 % DC | 5–10 % DC | Povodeň alebo hmla; stlačený vzduch pre hlboké vrecká |
| 7075-T651 | 350–500 | 0.05–0.10 | 30–50 % DC | 5–8 % DC | Povodeň; hmla prijateľná na otvorených prvkoch |
| Ti-6Al-4V | 50–80 | 0.05–0.10 | 10–20 % Dc (trochoidálny) | 3–5 % DC | Prostredníctvom-vretena HPC Povinné väčšie alebo rovné 70 bar |
| 303 Nerez | 80–120 | 0.04–0.08 | 20–30 % DC | 5–8 % DC | Povodeň; vyhnite sa rezaniu za sucha |
| 316L Nerez | 60–100 | 0.03–0.07 | 15–25 % DC | 3–5 % DC | povodeň vysokého-tlaku; práca-rýchlo stvrdne |
| Inconel 718 | 25–45 | 0.03–0.06 | 5–10 % DC | 2–3 % DC | Prostredníctvom-vretena HPC; keramické nástroje na hrubovanie |
| POM (Delrin) | 200–400 | 0.05–0.15 | 30–50 % DC | 10–15 % DC | Stlačený vzduch; vyhýbajte sa záplavovej chladiacej kvapaline |
| PEEK | 150–300 | 0.04–0.10 | 20–40 % DC | 5–10 % DC | Stlačený vzduch; starostlivo riadiť odvádzanie čipov |
Jednosmerný priemer frézy =. Parametre predpokladajú ostrý, nepotiahnutý karbid na hliníku a plastoch; TiAlN-potiahnutý oceľou a titánom; keramika na hrubovaní Inconel.
Jeden parameter, ktorý sa zriedka objavuje v katalógových údajoch, ale vo výrobe je dôležitý: vzťah medzi rýchlosťou vretena a prirodzenou frekvenciou dielu na tenkostenných prvkoch-. Ak frézujete 0,8 mm hliníkovú stenu pri vysokej rýchlosti vretena a stena sa štiepi alebo vykazuje stopy po chvenie, nie je vždy potrebné spomaliť. Niekedy spomalenie uvedie vreteno do harmonickej frekvencie vibračného režimu steny. Zmena rýchlosti vretena o ±15 % - v oboch smeroch - môže eliminovať chvenie rýchlejšie ako zmena rýchlosti posuvu. Toto nie je teória; je to úprava, ktorú robíme na tenkostenných -hliníkových krytoch, keď sa uprostred programu objaví brblanie.
Logika upevnenia: Rozhodnutie o nastavení, ktoré určuje rovinnosť a presnosť polohy
CNC obrábanie frézovanietolerancie zložitých dielov nie sú obmedzené presnosťou polohovania stroja - moderné obrábacie centrá majú opakovateľnosť polohovania ±0,003 mm za kontrolovaných podmienok. To, čo obmedzuje dosiahnuteľnú toleranciu vo výrobe, je upínanie: ako pevne je diel držaný, ako dôsledne sa dotýkajú referenčné povrchy a či upínacie sily spôsobujú vychýlenie, ktoré sa uvoľní po uvoľnení.
Pre prizmatické časti s obrobenými prvkami na viacerých plochách je poradie upínania dôležité rovnako ako spôsob upínania. Pri prvom nastavení by sa mali opracovať pomocné plochy - plochy, ktoré lokalizujú súčiastku pre všetky nasledujúce operácie. Ak pomocné povrchy nie sú rovné a navzájom rovnobežné v rámci tolerancie požadovanej pre nasledujúce prvky, každé nasledujúce nastavenie zdedí túto chybu.
Špecifický režim zlyhania upínadla vidíme najčastejšieCNC frézovanieúlohy pri prvom výrobku: značky upnutia na pomocných plochách, ktoré boli obrobené v predchádzajúcej operácii. Keď svorka dosadne priamo na hotový povrch, lokálne kontaktné napätie deformuje povrch elasticky -, diel sa po uvoľnení odpruží, ale deformácia počas rezania znamená, že prvok, ktorý sa obrába v tomto nastavení, bol umiestnený proti posunutému nulovému bodu. Výsledkom je pozičná chyba, ktorá vyzerá ako chyba stroja, ale v skutočnosti ide o chybu upevnenia. Oprava spočíva v upnutí na polotovary, surové povrchy alebo vopred opracované obetné podložky namiesto hotových pomocných plôch.
Pre diely, na ktorých sú funkčné všetky plochy - nie je k dispozícii žiadna surová plocha na upnutie -, sú možnosti mäkké čeľuste opracované na profil dielu, vákuové upínanie na primárnej pomocnej ploche alebo pomocná -doska so závitovými vložkami obrobená do tela dielu a neskôr odstránená. Každý prístup má svoje náklady; nikto z nich nie je zadarmo. Správna voľba závisí od veľkosti šarže a požiadaviek na toleranciu.
Povrchová úprava: Ako špecifikovať Ra bez nadmernej{0}}tolerancie
CNC frézovanie povrchovej úpravy Ra špecifikáciaje najčastejšie príliš{0}}pretiahnutý popis na obrábaných dieloch. Ra 0,8 µm je možné dosiahnuť kontrolovaným dokončovacím frézovaním a je vhodné pre väčšinu lícujúcich plôch, tesniacich drážok a všeobecných technických povrchov. Špecifikácia Ra 0,4 µm pridáva vyhradený dokončovací prechod pri zníženom posuve. Špecifikovanie Ra 0,2 µm alebo lepšie si vyžaduje buď lapovanie, alebo operáciu presného brúsenia na vrchu frézovania - samostatný proces so samostatným vplyvom na náklady a dodaciu dobu.
Hodnota Ra z operácie frézovania je smerová: povrch je hladší kolmo na smer posuvu ako rovnobežný s ním, pretože značky posuvu sú orientované pozdĺž smeru posuvu. Ak má váš diel tesniacu plochu, ktorá je v kontakte s tesnením, príslušné Ra je naprieč smerom posuvu, nie pozdĺž neho. Aby boli hodnoty Ra zaznamenané CMM-zmysluplné, smer merania sa musí zhodovať so smerom funkčného kontaktu -, ktorý by mal byť špecifikovaný na výkrese alebo potvrdený v obchode.
| Ra Target | Dosiahnuteľný proces | Typické zníženie rýchlosti posuvu oproti Ra 3,2 µm | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Ra 3,2 um | Štandardná cieľová prihrávka | - (východiskový stav) | Všeobecné-nepárové povrchy |
| Ra 1,6 um | Finish pass, kontrolované parametre | 20-30% zníženie | Väčšina inžinierskych párových plôch |
| Ra 0,8 um | Vyhradená cieľová prihrávka, ostré nástroje | Zníženie o 40 – 50 %. | Tesniace čelá, optická montáž, posuvné uloženie |
| Ra 0,4 um | Pomalý dojazd alebo let{0}}strih | Zníženie o 60-70%. | Vysoko presné{0}}tesnenie, vzťažné body CMM |
| Ra 0,2 um | Vyžaduje sa brúsenie alebo lapovanie | Nedá sa dosiahnuť samotným frézovaním | Zrkadlové-kvalitné optické alebo tesniace povrchy |
| Ra 0,02 um | Presné lapovanie, strop so schopnosťou MID | Špecializovaná dokončovacia operácia | Ultra{0}}presné metrologické povrchy |
Jeden detail, ktorý ovplyvňuje hodnoty Ra na hliníku: polomer špičky reznej doštičky alebo geometrie čelnej frézy. Väčší polomer rohu na dokončovacom nástroji vytvára hladší povrch pri rovnakej rýchlosti posuvu, pretože výška vrúbkovania -, ktorá zostáva medzi susednými priechodmi -, je nižšia. V prípade čelnej frézy s guľovou hlavou, ktorá dokončuje tvarovaný povrch, je Ra priamo úmerné štvorcu stupňa-vydelenému polomerom gule. O polovicu-zmenšíte výšku hrebeňa 4×. To je dôvod, prečo tvarovaná povrchová úprava na hliníkových krytoch často trvá dlhšie ako povrchová úprava plochej plochy pri rovnakej špecifikácii Ra.
Schopnosť frézovania MID a proces DFM
nášCNC obrábanie frézovanieprogramy bežia na 3-osových a 5{3}}osových obrábacích centrách so stratégiami dráhy nástroja vybranými podľa typu prvku – trochoidný pre hlboké úzke drážky, ponorné hrubovanie pre veľkoobjemové dutiny, simultánne 5-osové pre zložené profilované povrchy. Neaplikujeme jednu šablónu dráhy nástroja na všetky úlohy; stratégia je napísaná pre súbor STEP, pre operáciu.
PreCNC frézovaniena materiáloch mimo hliníka - titán, nehrdzavejúca, Inconel, PEEK - procesný plán zahŕňa intervaly výmeny nástrojov, -meracie body v procese a požiadavky na tepelnú stabilizáciu pred dokončením. Prepresne frézované dielys toleranciami menšími ako ±0,01 mm sa plán kontroly napíše pred odrezaním prvého kusu, nie po ňom.
Pošlite svoj súbor STEP na náš tím procesného inžinierstvana písomnú recenziu DFM. Konflikty geometrie, problémy s prístupom k nástrojom a riziká tolerancie nahlásime pred uvedením programu - vrátené do 24 hodín, bez toho, aby ste sa zaviazali. V prípade dielov, ktoré sa už vyrábajú inde a generujú nezhody-, môžeme skontrolovať existujúci plán procesu a identifikovať hlavnú príčinu. Začnite na bishenprecision.com.
FAQ
Aký polomer rohu by som mal zadať na hlboko vyfrézovanej kapse, aby som predišiel operáciám malých-nástrojov a predĺženiu doby cyklu?
Pre hĺbku vrecka D zadajte minimálny polomer vnútorného rohu D/4 - a ak to návrh umožňuje, prejdite na D/3. Na 15 mm-hlbokom vrecku, minimálne 3,75 R; R5 je lepší. Polomer rohu sa rovná polomeru najmenšieho nástroja, ktorý ho dokáže opracovať. Menšie nástroje bežia pomalšie, viac sa vychyľujú a častejšie sa lámu, najmä v materiáloch s veľkými reznými silami. Roh R2 na 15 mm kapse vynúti 4 mm stopkovú frézu pri znížených parametroch - pridá 25–40 % k času cyklu len pre tieto rohy. Ak geometria rohu nemá žiadne funkčné obmedzenie, zvýšenie polomeru na R5 nestojí na výkrese nič a úplne odstráni malý-problém nástroja.
Dokážete udržať ±0,005 mm na 150 mm hliníkovej ploche bez brúsenia?
Pokiaľ ide o rovinnosť, áno - s koncovým letom{1}}prechodom a tepelnou stabilizáciou pred meraním. Pri popise rovnobežnosti medzi dvoma plochami áno -, ak sú obe plochy obrábané v rovnakom nastavení z rovnakého nulového bodu, takže rovnobežnosť je určená geometriou osi stroja, a nie opätovným{4}}upevnením. Pri hrúbke ±0,005 mm naprieč 150 mm závisí odpoveď od rovinnosti materiálu pred obrábaním a tepelného stavu pri meraní. Hliník sa rozťahuje o 23 µm na 100 mm na stupeň - 150 mm časť meraná 2 stupne nad referenčnou teplotou je o 0,007 mm hrubšia, než v skutočnosti je. Obrábanie je dosiahnuteľné; podmienky merania sú také, že ±0,005 mm je ťažké konzistentne overiť.
Kedy by som mal prejsť z 3-osového na 5-osové frézovanie zložitého dielu?
Keď súprava funkcií vyžaduje viac ako dve nastavenia na 3-osovom stroji a tieto nastavenia zahŕňajú opätovné uchytenie z hotového alebo čiastočne dokončeného podkladového povrchu-. Každé opätovné{5}}upínadlo predstavuje základnú-chybu prenosu - zvyčajne 0,005 – 0,015 mm v závislosti od dizajnu upínadla a opakovateľnosti. Na diele s toleranciou polohy ±0,01 mm medzi prvkami na rôznych plochách tri re{13}}upínadlá nahromadia dostatok chýb, ktoré ohrozia rozpočet tolerancie pred spustením vretena. Päť{14}}osé simultánne obrábanie eliminuje pre{15}}prestavby dosiahnutím zložených{18}}uhlových prvkov v jedinom nastavení. Cenová prirážka za 5{22}}os – zvyčajne o 25 – 40 % vyššia hodinová sadzba ako pri 3-osiach – sa často vráti v čase nastavenia a zníži sa odpad na súčiastkach, ktorých geometria by si inak vyžadovala štyri alebo viac 3-osových nastavení.
Aký je správny prístup, keď frézovaný povrch vykazuje stopy chvenia na tenkej-stene hliníkovej časti?
Najprv vylúčte upínanie: skontrolujte, či sa chvenie neobjavuje iba na prvkoch susediacich s miestami upnutia, čo naznačuje, že upnutie vyvoláva rezonanciu dielu a nie nástroj. Ak je chvenie rovnomerné po celom povrchu, problémom je dynamika nástroja-obrobku. Skúste zmeniť otáčky vretena o ±10–15 % pred zmenou rýchlosti posuvu - nastavenie vretena na rýchlosť, pri ktorej nedochádza k rezonančnej frekvencii steny, je často rýchlejšie ako zníženie posuvu. Ak chvenie pretrváva, zvýšte počet drážok na dokončovacom nástroji (4-ryhy namiesto 2{11}}drážok na hliníku pre túto aplikáciu), aby ste zvýšili tlmenie v zóne rezu. Ak nič z toho nefunguje, stena potrebuje dodatočnú podporu upevnenia - buď podložný prvok alebo prístup s vyplnenou dutinou, kde je kapsa naplnená voskom pred dokončovacím prechodom tenkej steny.
