CNC kišenių projektavimo gairės: gylis, spindulys ir išlaidų vadovas

Optimizavimaskišeninis dizainas cnckonfigūracijos reikalauja subalansuoti įrankio pasiekiamumą, vidinius kampų spindulius ir ruošinio standumą, kad būtų išvengta pjovimo fizikos. Apdirbimo sąnaudos didėja ne-tiesiškai, kai ertmės gylis viršija 3–4 kartus didesnį nei pjaustytuvo skersmuo dėl įrankio įlinkio mastelio pagal ilgio kubą ir atvirkščiai su ketvirtąja skersmens laipsniu. Kad būtų išvengta triukšmo, įrankio lūžimo ir sienos kūgio, projektuotojai turi nurodyti vidinius kampų spindulius, bent 15 % didesnius už įrankio spindulį, atsižvelgti į įrankių laikiklio tarpus laiptuotose kišenėse ir išlaikyti minimalų 2,0 mm grindų storį, kad būtų išvengta liekamojo įtempio deformacijos.

CAD geometrija prieš fizinius CNC apdirbimo apribojimus

Vaizdinės išspaudimo spąstai 3D CAD modeliavime

CAD programinėje įrangoje norint sukurti stačiakampę arba laisvos formos kišenę, reikia atlikti vieną išpjovimo{0}}išspaudimo operaciją. Fizinėje gamyboje ta pati savybė diktuoja mašinos kinematiką, pjovimo įrankio standumą, veleno apkrovos ribas, drožlių išvalymo kelius ir ciklo laiką. Funkcija, kurios modeliavimas trunka tris sekundes, gali padauginti galutinį rezultatąCNC kišenės apdirbimo kainažymiai, jei vidinės ertmės matmenys pažeidžia įrankių fizikądidelio{0}}tikslumo CNC frezavimo operacijos.

Kai pirkimo komandos ir mechanikos inžinieriai išleidžia dalių brėžinius išorinėms mašinų dirbtuvėms, gilios uždaros kišenės yra pagrindinė inžinerinių pakeitimų užsakymų, uždelstų pristatymo terminų ir pasiūlymų atmetimo priežastis. Gedimas įvyksta, nes 3D kietųjų modelių geometrija rodoma kaip standus, nepalenkiamas tūris. Juose neatsižvelgiama į dinamines pjovimo jėgas, veleno pasiekiamumo apribojimus ir vibracinį rezonansą, kurie atsiranda, kai galinis frezas patenka į žaliavinę medžiagą.

Atvejo tyrimas: Al6061 optinės ertmės gamybos procesas

Xiamen Dazao Machinery gamykloje mūsų inžinierių komanda peržiūrėjo 120 optinių jutiklių gaubtų, pagamintų iš Al6061-T6, gamybą. Originaliame kliento modelyje buvo vidinė 85 mm gylio ir 30 mm pločio kišenė su aštriais R1,5 mm vidiniais vertikaliais kampais ir nesustiprinta 1,2 mm storio grindys. Kliento brėžinyje buvo nurodytas standartinis tiesinis ±0,05 mm nuokrypis, 0,03 mm grindų lygumas ir Ra 0,8 µm paviršiaus apdailos reikalavimas.

Norint atlikti šią funkciją, kaip buvo nupiešta iš pradžių, reikėjo 3 mm skersmens mikro-frezavimo, kurio iškyšos-ir-skersmens santykis viršija 28:1, kad būtų išvalyti kampai. Dėl to atsiradusi sąranka iš karto sukėlė įrankio burbuliavimą, didelį sienelės smailėjimą, paviršiaus šiurkštumo šuolius, didesnius nei Ra 3,2 µm, ir tris sulūžusius kietojo karbido įrankius per pirmąsias dvi sąrankos dalis. Po mūsų apžvalgos pagalDFM aliuminio apdirbimo gairės, perprojektavus detalę su mažėjančiais- grimzlės kampais, padidintu R4,0 mm vidinio kampo spinduliu ir 2,5 mm grindų storiu, apdirbimo ciklo laikas vienam įrenginiui sumažėjo nuo 48 minučių iki 11 minučių, išlaikant visas funkcines optinių jutiklių sąsajas.

Ertmės gylis, iškyšos fizika ir įrankio įlinkis

Kubinio įrankio įlinkio dėsnis giliose ertmėse

Pagrindinis fizinis suvaržymasgilios kišenės CNC apdirbimasyra įrankio įlinkis. Kai galinis frezas susikabina su medžiaga, radialinės pjovimo jėgos nustumia įrankio antgalį nuo užprogramuotos įrankio trajektorijos.

Pagal sijos mechanikos principus cilindrinio pjovimo įrankio fizinis įlinkis yra tiesiogiai proporcingas pjovimo jėgai, padaugintai iš įrankio iškyšos ilgio kubo. Be to, įlinkis yra atvirkščiai proporcingas įrankio medžiagos tamprumo moduliui, padaugintam iš ketvirtosios įrankio skersmens laipsnio.

Kadangi įlinkio skalė yra su įrankio ilgio kubu ir atvirkščiai su ketvirta įrankio skersmens laipsniu, padvigubėjus įrankio siekiui nekeičiant jo skersmens, deformacija padidėja 8 kartus.CNC kišeninio įrankio įlinkis16 kartų.

Gylio{0}}ir-pločio santykis ir įrankių laikiklio voko tarpas

Pagal standartąCNC kišenės projektavimo gairėsIdealiu atveju ertmės gylis turėtų būti 3–4 kartus didesnis už pjovimo įrankio skersmenį. Seifo nustatymasCNC kišenės gylio įrankio skersmuolimitas užtikrina stabilią drožlių apkrovą be plepėjimo. Dėl bendros ertmės geometrijos,CNC kišenės gylio ir pločio santykisstandartinėms 3 ašių sąrankoms neturėtų viršyti 3:1.

Vertinantkokio gylio gali būti CNC kišenė, apdirbimo centrai gali atlikti kišenes, kurių įrankio skersmuo yra iki 8–10 kartų, tačiau tai perkeliamas nuo standartinio dinaminio grublėto apdorojimo prie specializuotos, brangios{2}}gamybos.

Įprasta dizaino priežiūraCNC gilios kišenės dizainastikrina tik įrankio griovelio ilgį, neatsižvelgdamas į fizinį įrankių laikiklio apvalkalą, pvz., ER32 griebtuvą, hidraulinį griebtuvą arba termiškai{1}}susitraukiantį laikiklį. Kai kišenės gylis viršija 50 mm, galinis frezas negali tiesiog išsikišti 60 mm nuo įvorės be didelio įlinkio. Įrankio laikiklio korpusas turi didelį skersmenį; pavyzdžiui, ER32 įvorės veržlės išorinis skersmuo yra 50 mm. Jei kišenės anga yra 40 mm pločio ir 60 mm gylio, įvorės veržlė fiziškai susidurs su viršutiniu ruošinio perimetru, kol įrankis nepasieks apatinio grindų.

Norėdami apdirbti tokias funkcijas nesusidurdami su laikikliu:

· Projektuotojas turėtų atidaryti viršutinį ertmės profilį su pakopine skaitiklio{0}}gręžimo geometrija.

· Mašinų dirbtuvėse turi būti naudojami ploni{0}}susitraukiantys-laikikliai, kurie turi mažesnį suspaudimo momentą ir reikalauja lengvesnių pjūvių.

· Projektuotojas turi pritaikyti 1–3 laipsnių grimzlės kampą ertmės šoninėse sienelėse, kad pjaustytuvui nusileidžiant būtų užtikrintas laipsniškas tarpas.

Vidinio kampo spindulio parinkimas ir įrankio kelio kinematika

Pjovimo įrankių sujungimo smaigai vidiniuose kampuose

Vidinės vertikalės pasirinkimasCNC kišenės kampo spindulystiesiogiai valdo mašinos pagreitį, radialinius sujungimo kampus ir struktūrinių plepėjimo žymių atsiradimą.

Kai galinis frezas juda tiesia šonine sienele, radialinis sujungimo kampas paprastai yra mažas, vidutiniškai 30–60 laipsnių. Kai pjoviklis patenka į aštrų 90 laipsnių vidinį kampą, kur kišenės spindulys tiksliai atitinka įrankio spindulį, įrankis susiliečia su medžiaga 180 laipsnių lanku.

Šis staigus radialinio įsijungimo padidėjimas sukelia:

· Momentinis radialinio pjovimo slėgio padidėjimas, priverčiantis įrankio galiuką atitraukti nuo kampo.

· Stiprūs aukšto{0}}dažnio plepėjimo ženklai abiejose susikertančiose šoninėse sienelėse, pažeidžiantys standartąfrezuotų kišenių paviršiaus šiurkštumo specifikacijos.

· Mikro{0}}smulkinimas išilgai karbido pjovimo briaunų, pagreitinantis įrankių susidėvėjimą.

· Ašies lėtėjimas iki beveik{0}}nulinio tiekimo, dėl kurio atsiranda išlikimo žymių ir padidėja šilumos kiekis.

15 % kampo spindulio per didelio{1}}greičio frezavimo taisyklė

Norint išlaikyti nenutrūkstamą įrankio judėjimą ir leisti didelius{0}}trochoidinius posūkių kelius, užprogramuotas vidinio kampo spindulys visada turi būti didesnis už pjovimo įrankio spindulį. Laikantisvidinio kampo spindulio sąnaudų optimizavimasprincipai išlaiko pastovius mašinos pastūmos greičius ir išvengia įrankių užstrigimo.

Praktinė vidinių kampų spindulių taisyklė nurodo, kad užprogramuotas kampo spindulys turi būti lygus 1,15 karto arba didesnis už pjovimo įrankio spindulį.

Norint nurodyti visiškai aštrų apatinį kampą, kur šoninė sienelė susilieja su grindimis, reikalingas galinis frezas kvadratiniais kampais. Kvadratiniai-galiniai įrankiai sutelkia pjovimo įtampą ties aštriais galiukais, todėl įrankis gali įskilti esant didelei drožlių apkrovai. Pridėjus grindų-prie-sienos mišinio filė spindulį nuo 0,5 mm iki 2,0 mm, galima naudoti bulk-galinius frezus, paskirstančius pjovimo slėgį per spindulį ir pailginančius įrankio tarnavimo laiką daugiau nei tris kartus.

Grindų storis, liekamieji įtempiai ir deformacijos kontrolė

Aliejus-Konservų sulenkimas ir vakuuminis tvirtinimas

Nurodant pernelyg plonąCNC kišenės grindų storissukelia konstrukcinį nestabilumą pjovimo metu ir geometrinius iškraipymus po dalies atspaudimo. Didelio greičio{1}}frezavimo metu žaliavos ruošiniai turi vidinių likutinių įtempių, atsirandančių dėl grūdinimo ir tempimo operacijų, nebent inžinieriaipasirinkite įtempių{0}}neįtemptų aliuminio medžiagų klasespvz., Al6061-T651. Kai įrankis pašalina 80–90 % neapdoroto bloko ir suformuoja gilią ertmę, vidiniai įtempimai vėl išsibalansuoja, todėl plonos grindys nusilenkia.

Taikant plokščių lenkimo mechaniką, grindų įlinkis, veikiant ašinėms įrankio apkrovoms, yra atvirkščiai proporcingas grindų storio kubui. Sumažinus grindų storį nuo 3,0 mm iki 1,0 mm, grindų lenkimas pjovimo metu padidėja 27 kartus.

Kai grindų storis nukrenta žemiau 2,0 mm per kišenę, platesnę nei 50 mm x 50 mm, apatinė plokštė demonstruoja alyvos -konservavimo elgseną ir lengvai nykščiu spaudžiant fiksuojasi tarp įgaubtų ir išgaubtų formų.

Apdirbimo metu darbo jėgos jėgos dažnai slepia šį nestabilumą:

· Vakuuminio tvirtinimo iškraipymas:Vakuuminis griebtuvas pritraukia plonas grindis prie pagrindo plokštės, o apatinis apdailos galinis frezas lygiai nupjauna paviršių. Išleidus vakuumą, elastingas atsistatymas pakelia grindis aukštyn, sudarydamas vainikuotą centrą, kuris pažeidžiapasiekiamos aliuminio apdirbimo tolerancijos.

· Mechaninis suspaudimo įtempis:Suspaudžiant mechaninius spaustukų nasrus, suspaudžiamas ruošinio perimetras. Iškišus kišenės vidurį, susilpnėjęs dugnas užsisega, veikiant likutiniam suspaudimo įtempimui.

Įtempimo-Palengvinimo protokolai ir struktūrinių briaunų integravimas

Išlaikyti grindų lygumą ±0,020 mm giliose ertmėse, laikantisminimalaus sienelės storio inžinerinės taisyklės, „Dazao“ taiko šiuos parduotuvės{0}}grindų metodus:

· Dviejų-įtempimo{1}}etapų:Išlyginkite pagrindinę ertmę, palikdami 1,0 mm nuosėdų ant grindų ir sienų, visiškai atleiskite dalį nuo spaustuko, kad atsipalaiduotų įtampa, tada lengvai priveržkite kalibruotu sukimo momentu (5–8 Nm), kad užbaigtumėte važiavimus.

· Integruoti standumo briaunos:Užuot apdirbę plačias 1,5 mm plokščias grindis, per grindis įdėkite susikertančias 3,0 mm pločio ir 4,0 mm aukščio armavimo briaunas. Tai padidina struktūrinį sekcijos modulį daugiau nei 400%, tuo pačiu pasiekiant užsibrėžtus svorio mažinimo tikslus.

Skiedrų pakavimas, evakuacijos dinamika ir terminis suvirinimas

Pjovimo mechanika ir įmontuotos{0}}aukštyninės kišenės

Atliekant operacijas su gilia ertme, drožlių klirensas lemia įrankio išlikimą. Kai ertmės gylis viršija 3 kartus įrankio skersmenį, dėl oro turbulencijos ir gravitacijos drožlės sunkiai ištrūksta iš kišenės angos.

Frezuojant aliuminio lydinius periferiniu pjovimo greičiu nuo 300 iki 800 m/min.aliuminio lydinio CNC apdirbimo charakteristikos:

· Standartiniai užliejamo aušinimo skysčio purkštukai sukuria hidraulinį priešslėgį ir skysčio sūkurius prie kišenės angos, nepatenka į apatinę pjovimo zoną.

· Išsiurbusios drožlės praranda greitį aukštyn, patenka atgal į pjovimo kelią ir įstringa tarp įrankio griovelių ir kišenės šoninių sienelių.

· Pjovimo briaunos perpjauna šias laisvas drožles, sukurdamos vietinę trinties temperatūrą, viršijančią 450 laipsnių.

Dėl šio ypatingo šiluminio smaigalio plastiški aliuminio lydiniai, tokie kaip Al6061-T6, plastifikuojasi ir trinties-privirina tiesiai ant karbido įrankio griovelių, sudarydami destruktyvią briauną. Kai rievės užsikemša suvirintomis aliuminio drožlėmis, pjovimas sustoja ir įrankio kotai akimirksniu užsifiksuoja.

Per-verpstės oro srautą ir dugno atlaisvinimo angas

Norėdami išlaikyti pastovų drožlių pašalinimą nerizikuojant supakuoti drožles:

Kai sandaraus gaubto reikalavimai nėra privalomi, įtraukiantstandartinė skylių gręžimo ir ventiliacijos praktikaapatiniuose kampuose įdėjus 3,0–6,0 mm reljefines drenažo angas, aklinos kišenės paverčiamos atvirais srauto kanalais. Tai leidžia gravitacijai, aušinimo skysčiui ir drožlėms laisvai išeiti per armatūros apačią.

Išsamus-kišeninio apdirbimo išlaidų modelis

Įrankių nusidėvėjimo ir metalo pašalinimo normos baudos

Kišeninių funkcijų apdirbimo išlaidos didėja ne{0}}tiesiškai, kai ertmės gylis viršija standartinius katalogo įrankių ilgius. Dizaineriai gali kreiptisaliuminio apdirbimo išlaidų mažinimo strategijoskad būtų kontroliuojamas įrankių biudžetas.

Bendra ertmės apdirbimo ciklo trukmė maždaug padidėja faktinio gylio ir tris kartus didesnio įrankio skersmens santykio kvadratu.

Šią išlaidų kreivę lemia trys pagrindiniai veiksniai:

· Įrankių pirkimas ir dėvėjimas:Standartinis 10 mm 3-griovelių galinis frezas kainuoja apie 30 USD. Išplėstinio-10 mm antivibracinis įrankis su DLC danga kainuoja 160–240 USD, o esant didelei drožlių apkrovai ištveria tik dalį standartinio įrankio naudojimo laiko.

· Metalo pašalinimo greičio sumažinimas:Kad deformacija būtų mažesnė nei 0,02 mm, programuotojai turi sumažinti radialinį sukibimą nuo 40 % iki 5 % ir sumažinti pastūmą vienam dantukui daugiau nei 60 %.

· Nuosekliojo poilsio{0}}frezavimo praėjimai:Gilios kišenės su siaurais kampų spinduliais reikalauja kelių tarpinių žingsnių{0}}žemyn, naudojant palaipsniui mažesnes galines frezas, dauginant ciklo laiką ir įrankio keitimo dažnį.

Monolitinis giluminis frezavimas prieš{0}}ašies indeksavimą ir padalintus mazgus

Nagrinėjant detalių gamybos ekonomiką, vertinant3-ašių ir 5 ašių mašinos pasirinkimo kompromisaiatskleidžia aiškias gilios kišenės geometrijos sąnaudų ribas.

DFM patikros kontrolinis sąrašas ir alternatyvi gamyba

Inžinerinės savitikros{0}}darbo eiga

Prieš pateikdami CAD modelius „Dazao“, kad jie būtų pateikti gamyboje, patikrinkite savo kišenės geometriją pagal toliau pateiktą{0}}po-žingsnio kontrolinį sąrašą:

1. Patikrinkite kišenės gylį, palyginti su įrankio skersmeniu:Užtikrinkite, kad standartinis kišenės gylis neviršytų 3–4 kartų didžiausio leistino pjaustytuvo skersmens, atsižvelgiant į kampo spindulius.

2. Taikykite 15 % kampo spindulio taisyklę:Patikrinkite, ar visi vertikalūs vidinio kampo spinduliai yra bent 1,15 karto didesni už numatyto frezavimo įrankio vardinį spindulį.

3. Patvirtinkite grindų-su-sienos derinio spindulius:Išilgai grindų perimetro pridėkite 0,5–2,0 mm pereinamąją filė, kad galėtumėte naudoti standžias nosies pjaustyklas.

4. Patvirtinkite apatinių grindų storį:Grindų storis turi būti bent 2,0 mm, kai tarpatramiai mažesnis nei 100 mm, ir 3,5 mm ar daugiau naudojant konstrukcines briaunas didesniuose plotuose.

5. Patikrinkite įrankių laikiklio tarpus:Patikrinkite, ar viršutinė ertmės anga atitinka standartinį griebtuvo skersmenį be kūno susidūrimų.

Sinker EDM, Wire EDM ir hibridinių priedų strategijos

Kai funkcinės specifikacijos reikalauja gilių funkcijų, viršijančių įprastas frezavimo ribas, „Dazao“ integruoja alternatyvius ne{0}}tradicinius apdirbimo procesus: