Per utilizzare pienamente l'abilità di CNC che lavora, i progettisti devono seguire le regole fabbricanti specifiche. Ma questa può essere una sfida perché non c'è standard industriale specifico. In questo articolo, abbiamo compilato una guida completa con le migliori pratiche di progettazione per lavorare di CNC.
Mettiamo a fuoco sulla descrizione della possibilità di sistemi moderni di CNC, trascurante i costi relativi. Per orientamento sulla progettazione delle parti redditizie per CNC, riferisca prego a questo articolo.
Lavorare di CNC
Lavorare di CNC è una tecnologia lavorante subtractive. Nel CNC, i vari (migliaia di RPM) strumenti giranti ad alta velocità sono utilizzati per rimuovere i materiali dai blocchi solidi per produrre le parti secondo i modelli di cad. Il metallo e la plastica possono essere elaborati da CNC.
I pezzi meccanici di CNC hanno l'alta accuratezza dimensionale e tolleranza rigorosa. Il CNC è adatto a fabbricazione in serie ed a lavoro di una volta. Infatti, lavorare di CNC è attualmente il modo più redditizio produrre i prototipi del metallo, anche confrontati a stampa 3D.
Limitazioni di progettazione principali di CNC
Il CNC fornisce la grande flessibilità di progettazione, ma ci sono alcune limitazioni di progettazione. Queste limitazioni sono collegate con i meccanismi di base del processo tagliente, pricipalmente collegati per foggiare la geometria e l'accesso dello strumento.
1. La geometria dello strumento
Gli strumenti di CNC più comuni (mulini e trapani di estremità) sono cilindrici con la lunghezza di taglio limitata.
Quando il materiale è rimosso dal pezzo in lavorazione, la geometria dello strumento è trasferita al divisorio lavorato. Ciò significa che, per esempio, non importa come piccolo uno strumento è utilizzato, l'angolo interno di una parte di CNC ha sempre un raggio.
2. Accesso dello strumento
Per rimuovere il materiale, lo strumento si avvicina al pezzo in lavorazione direttamente da sopra. Le funzioni che non possono essere raggiunte in questo modo non possono essere CNC hanno elaborato.
C'fa un'eccezione a questa regola: tagli. Impareremo come utilizzare i tagli nella progettazione nella sezione successiva.
Una buona pratica di progettazione è di allineare tutte le caratteristiche del modello (fori, cavità, pareti verticali, ecc.) con una delle sei direzioni principali. Questa regola è considerata una raccomandazione, non una limitazione, perché il sistema di CNC di 5 assi fornisce il pezzo in lavorazione avanzato che tiene la capacità.
L'accesso dello strumento è inoltre un'edizione quando lavora le caratteristiche a macchina con i grandi allungamenti. Per esempio, per raggiungere il fondo della cavità profonda, un utensile speciale con un asse lungo è richiesto. Ciò riduce la rigidezza dell'estremità - effettore, aumenta la vibrazione e riduce l'accuratezza realizzabile.
Gli esperti in CNC raccomandano di progettare le parti che possono essere lavorate con gli strumenti con il diametro possibile massimo e la più breve lunghezza possibile.
Regole di progettazione di CNC
Una delle sfide ha incontrato spesso quando progetta le parti per lavorare di CNC è che non c'è standard industriale specifico: Macchina utensile di CNC e produttori dello strumento costantemente migliorare le loro capacità tecniche ed ampliare la gamma di possibilità.
Nella seguente tavola, riassumiamo raccomandata ed i valori fattibili della maggior parte delle caratteristiche comuni hanno incontrato nei pezzi meccanici di CNC.
1. Cavità e scanalatura
Profondità raccomandata della cavità: larghezza della cavità di 4 volte
La lunghezza di taglio del mulino di estremità è limitata (solitamente 3-4 volte il suo diametro). Quando il rapporto di larghezza di profondità è piccolo, la deviazione dello strumento, lo scarico del chip e la vibrazione diventano più prominenti. Limitando la profondità della cavità a quattro volte la sua larghezza assicura i buoni risultati.
Se una maggior profondità è richiesta, studi la possibilità di progettare la a per separarsi una profondità variabile della cavità (si veda la figura qui sopra per un esempio).
Fresatura profonda della cavità: una cavità con maggiori di 6 volte di una profondità il diametro dello strumento è considerata come cavità profonda. Il rapporto del diametro dello strumento a profondità della cavità può essere 30:1 usando gli utensili speciali (facendo uso dei mulini di estremità con un diametro di a 1 pollici, la profondità massima è 30 cm).
2. Bordo interno
Raggio d'angolo verticale: raccomandata profondità della cavità del ⅓ x (o maggior)
Facendo uso del valore raccomandato del raggio d'angolo interno si assicura che lo strumento appropriato del diametro possa essere utilizzato e stato allineato rispetto alle linee guida per la profondità raccomandata della cavità. L'aumento del raggio d'angolo leggermente sopra il valore raccomandato (per esempio da 1 millimetro) permette che lo strumento tagli lungo un percorso circolare invece di un angolo di 90 °. Ciò è preferita perché può ottenere una finitura di superficie più di alta qualità. Se un angolo interno dell'acutezza di 90 ° è richiesto, studi la possibilità di aggiungere un taglio a forma di t invece di riduzione del raggio di angolo.
Il raggio raccomandato del piatto inferiore è 0.5mm, 1mm o nessun raggi; Qualsiasi raggio è fattibile
Il bordo più basso del mulino di estremità è un bordo piano o un bordo leggermente rotondo. Altri raggi del pavimento possono essere elaborati con gli strumenti capi della palla. È una buona pratica di progettazione usare il valore raccomandato perché è la prima scelta del macchinista.
3. Parete sottile
Spessore della parete minimo raccomandato: 0.8mm (metallo) e 1.5mm (di plastica); 0.5mm (metallo) e 1.0mm (di plastica) sono fattibili
La riduzione dello spessore della parete ridurrà la rigidezza del materiale, quindi aumentante la vibrazione nel processo lavorante e riducente l'accuratezza realizzabile. La plastica tende a deformare (dovuto la tensione residua) ed ad ammorbidire (dovuto l'aumento di temperatura), in modo da è raccomandato per usare un più grande spessore della parete minimo.
4. Foro
Il diametro ha raccomandato la dimensione standard del trapano; Tutto il diametro maggior di 1mm è accettabile
Utilizzi un trapano o un mulino di estremità per lavorare i fori a macchina. Normalizzazione della dimensione di tagliente (unità metriche ed inglesi). Gli scrematori e le taglierine d'alesaggio sono utilizzati per finire i fori che richiedono le tolleranze rigorose. Per le dimensioni meno di▽ 20 millimetri, diametri standard sono raccomandati.
La profondità massima ha raccomandato un diametro nominale di 4 x; Un diametro nominale di in genere 10 x; un diametro nominale di 40 x ove possibile
I fori non standard del diametro devono essere elaborati con i mulini di estremità. In questo caso, il limite massimo di profondità della cavità si applica ed il valore raccomandato di profondità massima dovrebbe essere usato. Utilizzi un trapano speciale (diametro minimo 3 millimetri) per lavorare i fori a macchina con una profondità che supera il valore tipico. Il foro cieco lavorato tramite il trapano ha un piatto inferiore conico (un angolo di 135 °), mentre il foro ha lavorato per la fine il mulino a macchina è piano. Nel CNC lavorare, là non è preferenza speciale fra i fori diretti ed i fori ciechi.
5. Filo
La dimensione minima del filo è m2; M6 o più grande è raccomandato
Il filo interno è tagliato con un rubinetto ed il filo esterno è tagliato con un dado. I rubinetti ed i dadi possono essere usati per tagliare i fili a m2.
Le filettatrici di CNC sono comuni e preferite dai macchinisti perché limitano il rischio di rottura del rubinetto. Gli strumenti del filo di CNC possono essere utilizzati per tagliare i fili a M6.
La lunghezza minima del filo è un diametro nominale di 1,5 x; un diametro nominale di 3 x ha raccomandato
La maggior parte del carico applicato al filo è sopportato da alcuni primi denti (fino a 1,5 volte il diametro nominale). Di conseguenza, non non più di 3 volte il diametro nominale del filo è richiesto.
Per i fili in fori ciechi tagliati con un rubinetto (cioè tutti i fili più piccoli di M6), aggiunga un uguale non filettato di lunghezza ad un diametro nominale di 1,5 x al fondo del foro.
Quando uno strumento del filo di CNC può essere utilizzato (cioè il filo è più grande di M6), il foro può passare la sua intera lunghezza.
6. Piccole caratteristiche
Il diametro del foro minimo è raccomandato per essere (a 0,1 pollici) 2,5 millimetri; 0,05 millimetri (0,005 dentro) sono fattibili
La maggior parte delle officine meccanico potranno lavorare esattamente le cavità ed i fori a macchina facendo uso degli strumenti (a 0,1 pollici) meno di 2,5 millimetri di diametro.
Qualche cosa sotto questo limite è considerato micromachining. La conoscenza approfondita dell'utensile speciale (micro trapani) ed è richiesta per elaborare tali caratteristiche (i cambiamenti fisici nel processo di taglio sono all'interno di questa gamma), in modo da è raccomandato per evitare facendo uso di loro a meno che assolutamente necessario.
7. Tolleranza
Norma: ± 0,125 millimetro (0,005 dentro)
Tipico: ± 0,025 millimetro (0,001 dentro)
Fattibile: ± 0,0125 millimetro (0,0005 dentro)
Le tolleranze definiscono le frontiere delle dimensioni accettabili. Le tolleranze realizzabili dipendono dalle dimensioni e dalla geometria di base del divisorio. I valori di cui sopra sono linee guida ragionevoli. Se nessuna tolleranza è specificata, la maggior parte delle officine meccanico useranno un ± standard 0,125 millimetri (0,005 dentro) di tolleranza.
8. Parole ed iscrizione
La dimensione raccomandata è 20 (o più grande), 5mm che segnano
I caratteri incisi sono caratteri preferibilmente impressi perché meno materiale è rimosso. È raccomandato per usare le fonti di caratteri sans serif (quali Arial o Verdana) con una dimensione almeno di 20 punti. Molte macchine di CNC pre hanno programmato le routine per queste fonti.
Regolazioni della macchina ed orientamento della parte
La rappresentazione schematica delle parti che devono essere messe parecchie volte è come segue:
L'asse ha citato più in anticipo, accesso dello strumento è una delle limitazioni di progettazione principali di lavorare di CNC. Per raggiungere tutte le superfici del modello, il pezzo in lavorazione deve essere girato parecchie volte.
Per esempio, la parte dell'immagine di cui sopra deve essere girata tre volte nel totale: due fori sono lavorati in due direzioni principali ed il terzo fornisce la parte posteriore del divisorio.
Ogni volta che il pezzo in lavorazione gira, la macchina deve essere ricalibrata e un nuovo sistema di coordinate deve essere definito.
È importante considerare le regolazioni della macchina nella progettazione per due ragioni:
Il numero totale delle regolazioni della macchina colpisce i costi. La rotazione ed allineare nuovamente delle parti richiedono l'operazione manuale ed aumentano il tempo di lavorazione totale. Se la parte deve essere girata 3-4 volte, questa è generalmente accettabile, ma affatto superare questo limite è ridondante.
Per ottenere l'accuratezza posizionale relativa massima, due caratteristiche devono essere lavorate nella stessa messa a punto. Ciò è perché il nuovo punto di chiamata introduce un piccolo (ma) errore non trascurabile.
Lavorare di CNC di cinque assi
Nel usando un CNC di 5 assi che lavora, l'esigenza delle regolazioni multiple della macchina può eliminarsi. Il multi CNC di asse che lavora può fabbricazione si separa la geometria complessa perché forniscono 2 asce rotazionali supplementari.
Lavorare di CNC di cinque assi permette che lo strumento sempre sia tangente alla superficie tagliente. I percorsi più complessi e più efficienti dello strumento possono essere seguiti, con conseguente migliore finitura di superficie e tempo macchina più basso.
Naturalmente, un CNC di 5 assi inoltre presenta le sue limitazioni. La geometria dello strumento e le restrizioni dell'accesso di base dello strumento ancora si applicano (per esempio, si separa la geometria interna non può essere lavorato). Inoltre, le spese per l'utilizzazione dei tali sistemi sono più alte.
Taglio di progettazione
I tagli sono caratteristiche che non possono essere lavorate con gli strumenti di taglio standard perché alcune delle loro superfici non possono direttamente essere raggiunte da sopra.
Ci sono due tipi principali di tagli: T-scanalature e code di rondine. Tagli può essere a un solo lato o su due lati ed elaborato con gli utensili speciali.
L'utensile per il taglio della T-scanalatura è fatto basicamente di un'inserzione tagliente orizzontale collegata ad un asse verticale. La larghezza del taglio può variare fra 3 millimetri e 40 millimetri. È raccomandato per usare le dimensioni standard per le larghezze (cioè, incrementi completi di millimetro o frazioni standard di pollice) poichè gli strumenti sono più probabili essere disponibili.
Per gli strumenti della coda di rondine, l'angolo definisce le feature size. 45 della coda di rondine del ° 60 e del ° strumenti sono considerati standard.
Quando progettare si separa i tagli sulla parete interna, ricordi aggiungere abbastanza spazio per lo strumento. Una buona regola empirica è di aggiungere almeno quattro volte la profondità tagliata fra la parete lavorata e qualunque altra parete interna.
Per gli strumenti standard, il rapporto tipico fra il diametro tagliente ed il diametro dell'asse è 2:1, che limita la profondità di taglio. Quando il taglio non standard è richiesto, l'officina meccanico fa solitamente gli strumenti tagliati su misura da sè. Ciò aumenta i termini d'esecuzione ed i costi e dovrebbe essere evitata il più possibile.
la scanalatura a forma di t (sinistra), scanalatura della coda di rondine ha tagliato (medio) e taglio unilaterale (giusto) sulla parete interna
Disegni tecnici di progettazione
Si noti che alcuni criteri di dimensionamento non possono essere inclusi nel punto o negli archivi di IGES. Se il vostro modello contiene uno o più di quanto segue, i 2D disegni tecnici devono essere forniti:
Foro filettato o asse
Dimensione di tolleranza
Requisiti superfici specifici di finitura
Istruzioni per gli operatori della macchina utensile di CNC
Regola empirica
1. progettazione le parti che possono essere elaborate con lo strumento del più grande diametro.
2. aggiunga i grandi raccordi (almeno profondità della cavità del ⅓ x) a tutti gli angoli verticali interni.
3. limite la profondità della cavità a 4 volte la sua larghezza.
4. allini le funzioni principali della progettazione lungo una delle sei direzioni principali. Se questo non è possibile, lavorare di CNC di 5 assi può essere selezionato.
5. Quando la vostra progettazione inserisce il filo, la tolleranza, la specificazione superficia di finitura o altre osservazioni dell'operatore, presenti prego i disegni tecnici con i disegni.
