CNC obrábanie dielov: Sprievodca dizajnérom pre párovanie materiálov, tolerancií a procesov

CNC obrábanie dielov: Príručka dizajnéra k párovaniu materiálov, tolerancií a procesov

Vaša spätná väzba DFM sa práve vrátila. 0,4 mm stena na tej 6061-objímke T6 - v obchode hovorí, že po uvoľnení sa zachvenie a odskočí. Označenie valcovitosti ±0,01 mm na otvore? Dosiahnuteľné, ale nie na rovnakom nastavení ako profil OD, pokiaľ nechcete zjesť náklady na opätovné upevnenie. Znie to povedome?

VäčšinaCNC obrábanie dielovPoruchy sa vracajú k tým istým trom rozhodnutiam, ktoré boli urobené príliš skoro v konštrukčnom cykle: materiál uzamknutý pred zvážením procesu, tolerancie skopírované z predchádzajúceho výkresu bez kontroly funkcie a procesné predpoklady vykonané bez znalosti skutočnej obálky schopností stroja. Táto príručka obsahuje všetky tri - nie z predajnej brožúry, ale zo spätnej väzby DFM, ktorú píšeme každý týždeň.

Prečo výber materiálu prináša viac ako len náklady

Inštinkt špecifikovať 6061-T6 pre všetko z hliníka je primeraný - je lacný, obrába sa rýchlo a má ho každý obchod. Ale na tenkej stenecnc obrábanie dielov, geometria tenkých stien hliníkových cnc dielov vytvára špecifický problém, ktorý samotný výber materiálu nedokáže vyriešiť: zvyškové napätie.

Valcované za tepla-a dokonca aj niektoré plechy nesú gradienty vnútorného napätia. Keď odoberáte materiál asymetricky - obrábaním jednej strany 0,5 mm steny pred druhou -, uvoľňujete toto napätie nerovnomerne. Časť sa pohybuje. Nie viditeľne počas rezania, ale merateľné pri kontrole: tvár, ktorá na stroji čítala naplocho, ukazuje 0,03–0,08 mm, prehnutá o tridsať minút neskôr pri izbovej teplote.

Fungujú dva prístupy. Najprv špecifikujte odľahčenú dosku-alebo pred{2}}natiahnutú platňu (7075-T651 namiesto 7075-T6, ak je hnacím motorom sila; odlievaná doska MIC{13}}6 pre upínacie a konštrukčné konzoly, kde je kritická rovinnosť). Po druhé, zoraďte operácie: nahrubo s presnosťou 0,5 mm od konečného rozmeru, nechajte súčiastku sedieť - ideálne cez noc a potom dokončite. Tento druhý prechod, urobený vo svetlej hĺbke, sa zarezáva do už uvoľneného materiálu. Spätné pruženie je preč, pretože zásobník napätia bol vypustený v štádiu hrubovania.

Prepresné cnc obrábacie diely pre letectvo a kozmonautikuaplikácie, kde záleží na pevnosti aj rozmerovej stabilite, Ti-6Al-4V zavádza vlastnú sadu obmedzení. Nízka tepelná vodivosť titánu znamená, že sa teplo sústreďuje na hrote nástroja, namiesto toho, aby sa odvádzalo spolu s trieskou. To mení všetko o tom, ako napíšete proces:

Rezná rýchlosť: 40–60 m/min pre karbid bez povlaku, až 80 m/min s nástrojmi s povlakom TiAlN-

Posuv na zub: 0,05–0,12 mm - zostaňte v tomto okne; príliš ľahké odieranie, nie rezanie a práca-vytvrdzuje povrch

Chladiaca kvapalina: vysoký-tlak cez-vreteno (minimálne 70 barov) nasmerovaný na zónu rezu, nezaplavuje chladiacu kvapalinu nasmerovanú na telo dielu

Životnosť nástroja: agresívne intervaly výmeny; opotrebovaný nástroj na titáne produkuje viac tepla, nie menej

Nahradením týchto parametrov výrazom „chladiaca kvapalina zaplavenia a spomalenie“ končia práce s titánom s opracovaním-spevnenými povrchmi a-vývrtmi-mimo tolerancie.

Index obrobiteľnosti vo vzťahu k 6061-T6=100%; tolerančné hodnoty predstavujú spoľahlivé výrobné hodnoty na dobre udržiavaných obrábacích centrách bez brúsenia.

Vytvorenie realistického rozpočtu tolerancie pre diely na CNC obrábanie

Najdrahší riadok na cenovej ponuke je často tolerancia, ktorú v teréne nikto nikdy nezmeria. Pred uvoľnením výkresu prejdite cezhromada tolerancií dielov na CNC obrábanie-nahorpre každý tesný popis: akú funkciu zostavy chráni a čo sa stane na hranici MMC/LMC?

Niekoľko referenčných bodov z našich kontrolných údajov:

100 mm hliníková súčiastka držaná na ±0,005 mm na kritickom priemere otvoru je možné dosiahnuť bez brúsenia -, vyžaduje si to však špeciálny dokončovací prechod, teplotne-stabilizované prostredie merania (používame 20 stupňov ±0,5 stupňa) a 100 % kontrolu CMM. Čas cyklu sa predĺži zhruba o 40 % v porovnaní s popisom ±0,02 mm na rovnakom prvku. Ak sa vývrt spojí s ložiskom, ktoré má aj tak vôľu priemeru 0,015 mm, užší výrez neplní žiadnu funkciu a zvyšuje skutočné náklady.

Brúsenie sa prejaví vtedy, keď potrebujete lepšie ako ± 0,005 mm na kalenej časti, alebo keď sa vyžaduje Ra pod 0,1 μm na utesnenie kontaktných alebo optických montážnych plôch. Naše povrchové brúsenie dokáže udržať ±0,002 mm s Ra 0,02 μm -, ale to nie sú predvolené čísla CNC, sú to dokončovacie operácie nad CNC a patria na výkres iba vtedy, keď ich aplikácia skutočne vyžaduje.

Praktický rozhodovací strom:

±0,1 mm alebo hrubšie: štandardné obrábanie, žiadna špeciálna kontrola, štandardná ISO 2768-m

±0,05 mm až ±0,02 mm: kontrolovaný cieľový prejazd, bodová kontrola CMM

±0,01 mm až ±0,005 mm: špecializovaná dokončovacia operácia, úplný CMM na kritických funkciách, riadenie teploty

±0,002 mm: brúsenie alebo lapovanie, 100% kontrola, plán na dlhšiu dodaciu dobu

Jeden geometrický popis, ktorý stojí za to skontrolovať konkrétne: vyčerpanie otočených prvkov. Celková odchýlka hádzania 0,01 mm na OD hriadeľa vzhľadom na nulový bod otvoru je užšia, než zaručuje väčšina vôlí ložísk, a núti dielňu po sústružení brúsiť. Ak vaša aplikácia toleruje 0,025 mm, povedzte to - a získajte výrazne rýchlejší a lacnejší diel.

Procesné párovanie: Prispôsobenie strihu k prvku

Nie každýcnc obrábanie dielovpráca patrí na 5-osové obrábacie centrum. Správne spárovanie medzi typom funkcie a procesom je to, čo oddeľuje 40-minútový cyklus od 4-hodinového.

Vrecká a otvorené kontúry: 3-osové frézovanie pokrýva väčšinu prizmatických prvkov. Otázka, ktorá určuje, či potrebujete 5-osí, nie je „je geometria zložitá?“ - je to "koľko nastavení vyžaduje 3-os?" Diel s prvkami na piatich plochách, ktorý vyžaduje štyri opätovné uchytenia, často vyjde lacnejšie a presnejšie na 5-osovom stroji v jedinom nastavení, pretože každé opätovné uchytenie predstavuje malú chybu prenosu nuly, ktorá sa spája.

Dlhé štíhle drieky: Švajčiarske sústruženie s vodiacim puzdrom je správnou odpoveďou pre čokoľvek s dĺžkou-do{1}}priemeru > 12:1. Štandardné sústruženie umožňuje prečnievať tyč bez podpory okolo skľučovadla a vychýlenie pod reznými silami spôsobuje, že sústrednosť a ovládanie priemeru je nespoľahlivé. Puzdro pri švajčiarskom sústružení podopiera obrobok v rámci milimetrov od zóny rezu - priehyb v podstate zmizne. Prepresné cnc obrábacie diely pre letectvo a kozmonautikupodobne ako drieky hydraulických ventilov a čapy palivového systému, švajčiarske sústruženie je často jediným realizovateľným procesom na dosiahnutie sústrednosti ±0,003 mm na 150 mm diele s priemerom 6 mm.

Hlboké úzke štrbiny: Ak hĺbka drážky-k{1}}šírke prekročí 4:1, štandardné stopkové frézy sa začnú vychyľovať a vibrovať. Dve alternatívy: trochoidné frézovanie, ak je drážka otvorená na oboch koncoch, alebo ponorné frézovanie, ak odstraňujete veľký objem a prístup umožňuje. Praktické kríženie: trochoidálne frézovanie prekonáva ponorné frézovanie, keď je šírka drážky menšia ako 1,5× priemer frézy; Ponorné frézovanie je rýchlejšie pre široké, hlboké vrecká, kde primárnym obmedzením je rýchlosť úberu materiálu a nie kvalita steny. Ak toto rozhodnutie urobíte nesprávne, nie vždy vznikne vyradený diel -, ale diel, ktorý prejde kontrolou, ale stojí dvojnásobok toho, čo by mal.

Kde presnosť MID zapadá do vášho konštrukčného cyklu

Pred citovaním skontrolujeme súbory STEP. Toto nie je predajný riadok -, ide o spôsob, akým zachytávame funkcie, ktoré strojnásobia vaše-náklady na diel alebo posunú dodanie za míľnik vášho programu.

Bežné príznaky z nášho tohtoročného radu DFM: 0,2 mm vnútorné polomery rohov na 15 mm-hlbokých vreckách (núti 0,4 mm stopkovú frézu bežať pri-produktívnych rýchlostiach), hĺbka závitu pri 3× nominálnom priemere v 316L (riziko zlomenia závitníka je zabudované do výkresu) a obojstranné 8 mm}}nepriepustné plochy{5 mm} ±0,0 blok tolerancie bol skopírovaný z predchádzajúcej revízie.

BežímeCNC obrábaniecez 5-osí, švajčiarske sústruženie, sústruženie{2}}frézovacej zmesi a drôtového EDM – všetko pod jednou strechou, s riadením kvality v súlade s normou ISO 13485 a digitálnou sledovateľnosťou pri každej prevádzke. Prepresné CNC obrábané dielyktoré sa dotýkajú leteckých, medicínskych alebo polovodičových dodávateľských reťazcov, poskytujeme dokumentáciu FAI a úplné správy CMM ako štandard pri prvých článkoch.

Ak ste vo fáze DFM, pošlite nám súbor STEP. Písomnú správu DFM vám vrátime do 24 hodín - bez záväzkov. Ak ste ďalej a potrebujete prediskutovať tolerančný rozpočet alebo výber procesu, náštím procesného inžinierstvaje tým správnym východiskovým bodom. Ak chcete začať konverzáciu, kontaktujte nás na bishenprecision.com.

FAQ

Aký polomer rohu by som mal určiť, aby som sa vyhol drahým malým{0}}operáciám nástroja?

Pre hĺbku vrecka D zadajte minimálny polomer vnútorného rohu D/4 - a nikdy nie menej ako 0,5 mm, pokiaľ nie je prvok funkčne riadený. 12 mm-hlboká kapsa potrebuje aspoň R3, aby bolo možné rezať nástrojom, ktorý beží produktívnymi rýchlosťami a prežije prácu. Čokoľvek tesnejšie núti čelnú frézu s malým priemerom-: pomalšie, väčšie vychýlenie, vyššia pravdepodobnosť zlomenia. Ak geometria rohu nemá funkciu párovania, zväčšite polomer a nakloňte úsporu času cyklu.

Dokážete udržať ±0,005 mm na 100 mm hliníkovej časti bez brúsenia?

Áno - na vývrte alebo OD, so správnym poradím. Bežne držíme ±0,005 mm na hliníkových otvoroch až do 100 mm pomocou špeciálneho dokončovacieho vyvrtávacieho prechodu v prostredí s regulovanou teplotou-, po ktorom nasleduje overenie CMM. Obmedzenie je tepelné: hliník sa rozťahuje približne o 23 μm na stupeň na 100 mm dĺžky, takže ak je dielenská podlaha 5 stupňov nad referenčnou teplotou 20 stupňov a dielec nie je pred meraním stabilizovaný, kontrolné číslo je nesprávne bez ohľadu na to, ako dobre stroj rezal. Pred konečným meraním nechajte 30–60 minút tepelnej stabilizácie.

Kedy je počet tolerancií dielov na CNC obrábanie-právom na opätovné{1}}tolerovanie výkresu?

Keď súčet tolerancií jednotlivých prvkov naprieč zostavou presahuje funkčnú vôľu na spojovacom rozhraní. Najprv spustite aritmetiku najhoršieho{1}}prípadu: ak sú všetky funkcie súčasne na hranici svojich možností, funguje zostava stále? Ak je odpoveď nie, dotiahnite tolerancie, ktoré najviac prispievajú k zostave (zvyčajne základné prvky a primárny priemer párovania). Ak je odpoveď áno s maržou, môžete byť nadmerne-tolerovaní -, čo stojí peniaze bez nákupu funkcie.

Akú povrchovú úpravu by som mal špecifikovať na tesniacej ploche pre drážku O-krúžku?

Ra 0,8μm je štandard pre statické tesniace plochy O-krúžkov; Ra 0,4μm pre dynamické tesnenia. Oboje je možné dosiahnuť kontrolovaným dokončovacím frézovaním - bez potreby brúsenia. Určenie Ra 0,2 μm alebo lepšie na tesniacej drážke vás tlačí do oblasti brúsenia alebo lapovania a výrazne zvyšuje náklady. Ak sa v návode na inštaláciu vášho O-krúžku uvádza požiadavka na dokončenie, použite priamo toto číslo. ak nie, Ra 0,8 μm je obhájiteľný pre statické aplikácie.