Для того чтобы сделать полную пользу способности CNC подвергая механической обработке, дизайнеры должны следовать специфическими изготовляя правилами. Но это может быть проблемой потому что никакой специфический индустриальный стандарт. В настоящей статье, мы составили всестороннего проводника с самыми лучшими практиками дизайна для подвергать механической обработке CNC.
Мы фокусируем на описывать осуществимость современных систем CNC, игнорируя родственные цены. Для наведения на конструировать рентабельные части для CNC, пожалуйста см. эта статья.
Подвергать механической обработке CNC
Подвергать механической обработке CNC вычитательная подвергая механической обработке технология. В CNC, различные высокоскоростные вращая (тысячи RPM) инструменты использованы для того чтобы извлечь материалы из твердых блоков для произведения частей согласно моделям CAD. Металл и пластмасса могут быть обработаны CNC.
Части CNC подвергая механической обработке имеют высокую габаритную точность и строгий допуск. CNC соответствующий для массового производства и бывшей работы. На самом деле, подвергать механической обработке CNC в настоящее время самый рентабельный путь произвести прототипы металла, даже сравненные к печатанию 3D.
Главные ограничения дизайна CNC
CNC обеспечивает большую гибкость дизайна, но некоторые ограничения дизайна. Эти ограничения связаны с основными механиками режа процесса, главным образом связанные, что оборудовали геометрию и доступ инструмента.
1. Геометрия инструмента
Самые общие инструменты CNC (торцевые фрезы и сверла) цилиндрические с ограниченной режа длиной.
Когда материал извлечется из workpiece, геометрия инструмента возвращена к, который подвергли механической обработке части. Это значит что, например, независимо от того, как небольшой инструмент использован, внутренний угол части CNC всегда имеет радиус.
2. Доступ инструмента
Для того чтобы извлечь материал, инструмент причаливает workpiece сразу сверху. Функции которым нельзя получать доступ к таким образом не могут быть CNC обрабатывали.
Одно исключение к этому правилу: подрежьте. Мы выучим как использовать подрезы в дизайне в следующем разделе.
Хорошая практика дизайна выровнять все особенности модели (отверстий, полостей, вертикальных стен, etc.) с одним из 6 магистральных направлений. Это правило учтено рекомендацией, не ограничением, потому что система CNC 5 осей обеспечивает предварительный workpiece держа возможность.
Доступ инструмента также вопрос подвергая особенности механической обработке с большими коэффициентами сжатия. Например, достигает дно глубокой полости, особенный инструмент с длинноосным необходим, что. Это уменьшает жесткость конца - эффекторного, увеличивает вибрацию и уменьшает достижимую точность.
Специалисты CNC рекомендуют конструировать части которые можно подвергнуть механической обработке с инструментами с максимальным возможным диаметром и самой короткой возможной длиной.
Правила дизайна CNC
проблем часто сталкиваться конструируя части для подвергать механической обработке CNC что никакой специфический индустриальный стандарт: Механический инструмент CNC и изготовители инструмента постоянн улучшить их технические возможности и расширить ряд возможностей.
В следующей таблице, мы суммируем рекомендовать и возможные значения большинств общих черт столкнулись в частях CNC подвергая механической обработке.
1. Полость и паз
Порекомендованная глубина оформляющей полости матрицы: 4 раза ширина полости
Режа длина торцевой фрезы ограничена (обычно 3-4 раз свой диаметр). Когда коэффициент ширины глубины небольшой, отклонение инструмента, разрядка обломока и вибрация будут более видными. Ограничивать глубину полости к четыре раза своей ширине обеспечивает хорошие результаты.
Если большая глубина необходима, то рассматривайте конструировать часть с переменной глубиной оформляющей полости матрицы (см. диаграмму выше для примера).
Глубокий филировать полости: полость с глубиной более большой чем 6 раз диаметр инструмента рассмотрена как глубокая полость. Коэффициент диаметра инструмента к глубине оформляющей полости матрицы может быть 30:1 путем использование особенных инструментов (используя торцевые фрезы с диаметром 1 дюйма, максимальная глубина 30 см).
2. Внутренняя грань
Вертикальный радиус внешнего закругления: порекомендованные глубина оформляющей полости матрицы ⅓ x (или большой)
Используя порекомендованное значение внутреннего радиуса внешнего закругления обеспечивает что соотвествующий инструмент диаметра можно использовать и выравнивать с директивами для порекомендованной глубины оформляющей полости матрицы. Увеличение радиуса внешнего закругления немножко над порекомендованным значением (например 1 mm) позволяет инструменту отрезать вдоль круговой траектории вместо угла 90°. Это предпочтено потому что оно может получить более высококачественный финиш поверхности. Если внутренний угол сметливости 90° необходим, то рассматривайте добавить Т-образный подрез вместо уменьшения радиуса угла.
Порекомендованный радиус коробочного щитка 0.5mm, 1mm или никаких радиусов; Любой радиус возможен
Более низкий край торцевой фрезы плоский край или немножко круглый край. Другие радиусы пола можно обрабатывать с инструментами щариковой головки. Хорошая практика дизайна использовать порекомендованное значение потому что первый выбор машиниста.
3. Тонкая стена
Порекомендованная минимальная толщина стены: 0.8mm (металл) и 1.5mm (пластиковый); 0.5mm (металл) и 1.0mm (пластиковый) возможны
Уменьшение толщины стены уменьшит жесткость материала, таким образом увеличивая вибрацию в подвергая механической обработке процессе и уменьшая достижимую точность. Пластмассы клонят сновать (должный к остаточному стрессу) и размякнуть (должный к повышению температуры), поэтому порекомендованы, что использует более большую минимальную толщину стены.
4. Отверстие
Диаметр порекомендовал стандартный размер сверла; Любой диаметр более большой чем 1mm приемлем
Используйте сверло или торцевую фрезу для того чтобы подвергнуть отверстия механической обработке. Стандартизация размера бурового наконечника (метрических и английских блоков). Рейборы и буря резцы использованы для того чтобы закончить отверстия требуя строгих допусков. Для размеров более менее чем▽ порекомендованы 20 mm, стандартные диаметры.
Максимальная глубина порекомендовала номинальный диаметр 4 x; Номинальный диаметр типично 10 x; номинальный диаметр 40 x где это возможно
Не стандартные отверстия диаметра необходимо обрабатывать с торцевыми фрезами. В этом случае, предел максимальной глубины оформляющей полости матрицы применяется и порекомендованное значение максимальной глубины должно быть использовано. Используйте особенное сверло (минимальный диаметр 3 mm) для того чтобы подвергнуть отверстия механической обработке с глубиной превышая типичное значение. Глухое отверстие, который подвергло механической обработке сверло имеет конический коробочный щиток (угол 135 °), пока отверстие подвергло к концу мельницу механической обработке плоско. В CNC подвергать механической обработке, там никакое особенное предпочтение между сквозными отверстиями и глухими отверстиями.
5. Поток
Минимальный размер потока m2; M6 или большая порекомендованы
Внутренний поток отрезан с краном, и внешний поток отрезан с плашкой. Краны и плашки можно использовать для того чтобы отрезать потоки к m2.
Инструменты CNC продевая нитку общие и предпочитаемые машинистами потому что они ограничивают риск обрыва крана. Инструменты потока CNC можно использовать для того чтобы отрезать потоки к M6.
Минимальная длина потока номинальный диаметр 1,5 x; номинальный диаметр 3 x порекомендовал
Большинство нагрузки приложенной к потоку принесена немного первых зубов (до 1,5 раз номинального диаметра). Поэтому, не больше чем 3 раза номинальный диаметр потока необходим.
Для потоков в глухих отверстиях отрезанных с краном (т.е. всеми потоками более небольшими чем M6), добавьте не продетый нитку равный длины к номинальному диаметру 1,5 x на дне отверстия.
Когда инструмент потока CNC можно использовать (т.е. поток больше чем M6), отверстие может побежать через свою всю длину.
6. Небольшие особенности
Порекомендованы, что будет минимальный диаметр отверстия 2,5 mm (0,1 дюйма); 0,05 mm (0,005 внутри) возможны
Большинств механические мастерские будут точно подвергнуть полости и отверстия механической обработке используя инструменты более менее чем 2,5 mm (0,1 дюйма) в диаметре.
Что-нибудь под этим пределом рассмотрено micromachining. Необходимы, что обрабатывают особенные инструменты (микро- сверла) и экспертное знание такие особенности (физические изменения в процессе вырезывания внутри этот ряд), поэтому не порекомендованы, что избегает используя их если совершенно необходимый.
7. Допуск
Стандарт: ± 0,125 mm (0,005 внутри)
Типичный: ± 0,025 mm (0,001 внутри)
Возможный: ± 0,0125 mm (0,0005 внутри)
Допуски определяют границы приемлемых размеров. Достижимые допуски зависят от основных размеров и геометрии части. Вышеуказанные значения разумные директивы. Если никакой допуск не определен, то большинств механические мастерские будут использовать стандартное ± 0,125 mm (0,005 внутри) допуска.
8. Слова и литерность
Порекомендованный размер шрифта 20 (или большие), 5mm помечая буквами
Выгравированные характеры предпочтительно выбитые характеры потому что меньше материала извлечется. Порекомендованы, что использует шрифты Sans Serif (как Arial или Verdana) с размером по крайней мере 20 пунктов. Много машин CNC pre запрограммировали режимы для этих шрифтов.
Установки машины и ориентация части
Схематическая диаграмма частей которым нужно быть установила несколько времен следующим образом:
Как упомянул предыдущий, доступ инструмента одно из главных ограничений дизайна подвергать механической обработке CNC. Для достижения всех поверхностей модели, workpiece необходимо вращать несколько времен.
Например, часть вышеуказанного изображения необходимо вращать три раза в итоге: подвергаются механической обработке 2 отверстия в 2 магистральных направлениях, и треть входит в заднюю часть части.
Когда workpiece вращает, машину необходимо перекалибровать и новую систему координат необходимо определить.
Важно рассматривать установки машины в дизайне по двум причинам:
Общее количество установок машины влияет на цены. Поворачивать и перестраивать части требуют ручной операции и увеличивают полную длительность процесса. Если части нужно быть вращанным 3-4 раз, то это вообще приемлемо, но сколько угодно превышать этот предел резервн.
Для того чтобы получить максимальную относительную позиционноцикловую точность, 2 особенности необходимо подвергнуть механической обработке в такой же установке. Это связано с тем что новый шаг звонка вводит небольшую (но незначительную) ошибку.
Подвергать механической обработке CNC 5 осей
При использовании CNC 5 осей подвергая механической обработке, потребность для множественных установок машины можно исключить. Multi подвергать механической обработке CNC оси может изготовить части со сложной геометрией потому что они обеспечивают 2 дополнительных вращательных оси.
Подвергать механической обработке CNC 5 осей позволяет инструменту всегда быть тангенсом к режа поверхности. Более сложными и более эффективными путями инструмента можно следовать, приводящ в более лучшем финише поверхности и более низком подвергая механической обработке времени.
Конечно, CNC 5 осей также имеет свои ограничения. Основные геометрия инструмента и ограничения доступа инструмента все еще применяются (например, части с внутренней геометрией нельзя подвергнуть механической обработке). К тому же, цена пользования такие системы выше.
Подрез дизайна
Подрезы особенности которые нельзя подвергнуть механической обработке со стандартными режущими инструментами потому что некоторым из их поверхностей нельзя сразу получать доступ к сверху.
2 главных типа подрезов: T-пазы и ласточкини хвосты. Подрез может быть, который одно-встали на сторону или двухсторонние и обрабатываем с особенными инструментами.
Режущий инструмент T-паза по существу сделан из горизонтальной режа вставки подключенной с вертикальной осью. Ширина подреза может поменять между 3 mm и 40 mm. Порекомендованы, что использует стандартные размеры для ширин (т.е., полные инкременты миллиметра или стандартные части дюйма) по мере того как инструменты более правоподобны для того чтобы быть доступны.
Для инструментов ласточкиного хвоста, угол определяет размер особенности. 45 60 ласточкиного хвоста ° инструментов ° и учтены стандартным.
Конструируя части с подрезами на внутренней стене, вспомните добавить достаточный зазор для инструмента. Хороший эмпирический способ добавить по крайней мере четыре раза поднутренную глубину между, который подвергли механической обработке стеной и любой другой внутренней стеной.
Для стандартных инструментов, типичный коэффициент между режа диаметром и диаметром вала 2:1, который ограничивает режа глубину. Когда нештатный подрез необходим, механическая мастерская обычно делает подгонянные поднутренные инструменты в одиночку. Это увеличивает времена выполнения и цены и следует избежать как можно больше.
Т-образный паз (левая сторона), подрезанная канавка с профилем в виде ласточкина хвоста (средний) и односторонний подрез (правый) на внутренней стене
Чертя технические чертежи
Заметьте что некоторые основные параметры конструкции нельзя включить в шаге или файлах IGES. Если ваша модель содержит одно или больше из следующего, то 2D технические чертежи необходимо обеспечить:
Продетые нитку отверстие или вал
Размер допуска
Специфические поверхностные требования к финиша
Инструкции для операторов механического инструмента CNC
Эмпирический способ
1. дизайн части которые можно обрабатывать с инструментом самого большого диаметра.
2. добавьте большие филе (по крайней мере глубину оформляющей полости матрицы ⅓ x) ко всем внутренним вертикальным углам.
3. предел глубина полости к 4 раза своей ширине.
4. выровняйте основные функции дизайна вдоль одного из 6 магистральных направлений. Если это не возможно, то подвергать механической обработке CNC 5 осей можно выбрать.
5. Когда ваш дизайн включает поток, допуск, поверхностную спецификацию финиша или другие комментарии оператора машины, пожалуйста представьте технические чертежи с чертежами.