CNC sienos storis: minimalios ribos ir DFM taisyklės

Tiesos nustatymasminimalus sienelės storis CNC apdirbimuireikia įvertinti medžiagos modulį, neparemtą aukštį ir įrankių sujungimą, o ne pasikliauti statinėmis 2D projektavimo diagramomis. Vardinisminimalus CNC aliuminio sienelės storisyra 0,8 mm, kai kraštinių santykis yra mažas, kai aukščio -ir -storio santykis mažesnis nei 3:1, tačiau gilioms ertmėms reikia nuo 1,5 mm iki 3,0 mm, kad būtų išvengta deformacijos. Vertinantkokio storio turi būti CNC sienainžineriniams plastikams prižiūrėti aCNC minimalus plastiko sienelės storis1,5 mm POM ir PEEK ir mažiausiai 2,5 mm nesutvirtintam nailonui. Viršijus 10:1 aukščio{5}}ir

Praktinės ribos prieš teoriją: kodėl nepavyksta bendrosios CNC sienų storio diagramos?

Standartiniuose inžinerijos vadovuose dažnai teigiama, kad bazinės sienelės storio ribos yra 0,8 mm metalams ir 1,5 mm polimerams. Šie antklodės skaičiai lemia konstrukcijų gedimus parduotuvės aukšte, nes jie išskiria sienos storį nuo jos geometrinio konteksto: ertmės gylio, nepalaikomo ilgio, pjaustytuvo žingsnio-ir liekamojo ruošinio įtempio.

Fizikinėje konstrukcijų mechanikoje konsolės sienelės lenkimo standumas tiesiogiai priklauso nuo medžiagos tamprumo modulio ir jos storio trečiosios laipsnio, o yra atvirkščiai proporcingas dvylika kartų vienetui atėmus Puasono santykio kvadratą. Kadangi konstrukcijos standumas priklauso nuo storio kubo, sienelės sumažinimas nuo 1,6 mm iki 0,8 mm sumažina jos mechaninį standumą aštuonis kartus. Kai ilgo-galio freza susiliečia su susilpnėjusia geometrija, pjovimo jėgos sukuria momentinį deformaciją, dėl kurios atsiranda trūkčiojimų, matmenų nusmailėjimas arba katastrofiškas sienos pagrindo lūžis.

0,8 mm gaudyklė: kišenės gylis ir įrankio deformacijos realybė

Ankstyvojo{0}}prototipo gamybos Dazao metu klientas pateikė reikalingą optinį korpusąprecizinio CNC apdirbimo paslaugos. Konstrukcijoje nurodytos vertikalios 0,5 mm storio vidinės pertvaros 45 mm gylyje, atitinkančios ekstremalų 90:1 kraštinių santykį. 3D CAD modelis išlaikė pagrindinius tūrinio tarpo patikrinimus. Tačiau tiesioginio vykdymo metu 5 ašių vertikaliame apdirbimo centre:

· Norint pasiekti kišenės grindis, reikėjo 4,0 mm skersmens ilgio-karbido galinio frezavimo su 50 mm koto ilgintuvu.

· Radialinis įrankio spaudimas priešingomis kryptimis pastūmėjo lankstų pjoviklio kotą 0,035 mm, o ploną aliuminio sienelę 0,120 mm.

· Pjaustyklė trynė į darbinį paviršių, o ne kirpo švarias drožles, sukeldama aukšto{0}}dažnio harmoninį rezonansą esant 3,2 kHz.

· Rezultatas: per 12 sekundžių nuo įrankio įsijungimo plonas šonkaulis mikro{0}}lūžta išilgai apatinio perėjimo spindulio.

Siekdami išsaugoti dizainą nekeičiant išorinių pakuotės matmenų, „Dazao“ inžinieriai padidino pagrindo storį iki 1,8 mm, pridėjo 1,5 laipsnio konstrukcinį grimzlės kampą ir integravo du 2,0 mm šoninius įdubimus. Tai padidino nepalaikomą intervalą ir sumažino gamybos ciklo laiką nuo 58 minučių vienam vienetui iki 14 minučių.

Bendra dinaminė deformacija tokiose sąrankose yra tiesioginė įrankio koto įlinkio ir ruošinio šaknies įlinkio suma. Tiek pjaustytuvas, tiek plona sienelė elgiasi kaip gembinės sijos, kur įlinkis didėja didėjant jų neatraminio ilgio kubui ir mažėja atitinkamai jų plotui esant inercijos momentams.

CAD standumas ir dinaminė parduotuvė{1}}Grindų apdirbimo mechanika

Standartinėse 3D CAD modeliavimo aplinkose dalys traktuojamos kaip be galo standūs kūnai, kuriems nedaro įtakos šiluminis plėtimasis, įrankio slėgis ar medžiagos suspaudimo jėgos. Tikruoju dideliu-greičiukelių{0}}ašių CNC frezavimasprocesų metu neapdoroti ruošiniai patiria vidinius valcavimo įtempius, pjovimo zonos patiria vietinę temperatūrą, viršijančią 300 laipsnių, o didelės radialinės jėgos nuolat stumia lanksčias sienas nuo užprogramuoto kelio.

Medžiagos ir kraštinių santykio matrica: minimalus storis ir aukščio ribos

Medžiagos pasirinkimas diktuoja leistinąCNC apdirbimo sienelės storis. Didelio-modulio metalai atlaiko pjovimo apkrovas esant mažesniam storiui, o mažo-modulio polimerams reikia didelės masės, kad atsispirtų pjovimo briaunos atstūmimo-jėgoms. Kraštinių santykis, apibrėžiamas kaip nepalaikomo elemento aukščio ir vardinio sienelės storio santykis, yra pagrindinis apdirbimo stabilumo įvertinimo metrika.

Metalo apdirbimas: aliuminio lydiniai, nerūdijantis plienas ir titanas

Remdamiesi praktinėmis taisyklėmis mūsųaliuminio CNC apdirbimo vadovas, skirtingiems lydiniams reikia specialių pjovimo strategijų:

· Al6061-T6, kurio tamprumo modulis yra apie 68,9 GPa, yra universalus lydinys, tačiau atsparus vidiniam įtempimui, kai kišamas kišenes. Neremiamų sienų storis turi būti 1,0 mm arba didesnis, kai aukštis iki 10 mm.

· Al7075-T6, kurio modulis yra 71,7 GPa, išnaudoja didelio stiprumo galimybes7075 aliuminio CNC apdirbimasužtikrinti puikų takumo ribą, leidžiančią stabilioms sienoms iki 0,7 mm trumpų elementų, nors šaknų įpjovos jautrumas padidėja.

· Nerūdijantis plienas 304 ir 316L, kurių tamprumo modulis yra 193 GPa, sukuria didelį sukietėjimą ir dideles radialines jėgas. Sienelės storis turi būti ne mažesnis kaip 1,2 mm, kad kraštai nepraplyštų{5}}.

· Titano Ti-6Al-4V, kurio modulis yra 114 GPa, šilumos laidumas yra labai prastas, todėl pjovimo šiluma sulaiko ploną briauną ir reikalaujama, kad pradinis storis būtų bent 1,5 mm, kad būtų išvengta geometrinių šiluminių iškraipymų.

Inžineriniai plastikai: POM, PEEK, ABS ir nailono deformacijos rizika

Ne{0}}metaliniams komponentams šiluminio plėtimosi valdymastikslus plastiko CNC apdirbimasreguliuoja konstrukcijos stabilumą:

· POM (Acetal ir Delrin) ir ABS moduliai yra žemi nuo 2,3 iki 3,1 GPa. Didelis jų elastingumas sumažina deformaciją, todėl sienelės storis turi būti nuo 1,5 mm iki 2,0 mm.

· PEEK palaiko 1,0 mm sieneles neužpildytas, kai frezuojamas esant mažam padavimo greičiui, o 30 procentų stiklu užpildytas PEEK padidina standumą iki 6,3 GPa ir pagerina briaunų standumą.

· PTFE ir poliamidas (nailonas PA66) yra labai jautrūs medžiagai šliaužti ir sugeria drėgmę, todėl sienoms reikia mažiausiai 2,5 mm storio.

Kraštinių santykio taisyklė: saugus ir didelės-rizikos aukštis-iki-storio ribos

Paslėpti gedimų režimai plonų{0}}sienos CNC frezavimo metu (ir kaip jų išvengti)

Standartiniai projektavimo ištekliai paprastai nepaiso tolesnių operacijų. Šie gedimo režimai sudaro daugiau nei 65 % plonasienių atmetimų tikslios gamybos aplinkoje.

Darbo laikymo atpalaidavimo spyruoklė ir liekamojo streso perskirstymas

Plonų ypatybių komponentai dažnai praeina{0}}proceso patikrinimus, kai jie yra įspausti į hidraulinius spaustukus ar įtaisus, o atspaudus nepavyksta patikrinti. Suprasti liekamąjį streso elgesį6061 aliuminio CNC apdirbimaspaaiškina šį reiškinį.

Neapdorotos valcuotos plokštės turi subalansuotus vidinius įtempių profilius su gniuždymo įtempiais šalia išorinių paviršių ir tempimo įtempiais šerdyje. Asimetriškas kišeninis frezavimas pašalina išorinius medžiagos sluoksnius, išbalansuoja vidinius lenkimo momentus. Gautos dalies kreivio spindulys yra proporcingas medžiagos moduliui ir inercijos momentui, padalintam iš šio vidinio liekamojo momento.

Hidrauliniai spaustukai išlaiko dalį plokščią atliekant apdailos darbus. Atleidus žandikaulį, vidiniai įtempimai akimirksniu persiskirsto, todėl atsirandaplonasienės CNC apdirbimo deformacija. „Dazao“ tai sumažina atlikdama grublėtą visų paviršių grubumą iki teigiamos 0,8 mm atsargos prielaidos, taikydama antrinį šiluminio įtempio sumažinimą arba kriogeninį stabilizavimą ir pakartotinį sukimą su kalibruotais sukimo momento veržliarakčiais, kai laikymo slėgis yra mažesnis nei 5 Nm, arba galutinei apdailai naudojant vakuuminius griebtuvus.

Apdorojimo rizika po-: medijos sprogdinimo deformacijos ir anodavimo gedimo praradimas

Dizaineriai dažnai apibrėžia sienelių storį, atsižvelgdami į pradines apdirbimo galimybes, nepaisydami paviršiaus{0}}apdailos medžiagų pašalinimo ir mechaninio poveikio. Cheminio ėsdinimo parametrų integravimas mūsųpaviršiaus apdailos paslaugosyra privalomas ankstyvojo DFM metu.

Galutinis funkcinis sienelės storis lygus{0}}apdirbamajam storiui atėmus du kartus cheminio ėsdinimo ir pūtimo terpės erozijos gylį ir du kartus didesnį anodinės dangos sluoksnio augimą.

· Žiniasklaidos sprogdinimas:Plonų briaunų pūtimas abrazyvinėmis terpėmis, esant 4–6 barų slėgiui, sukuria vienpusius gniuždymo įtempius, 0,5 mm sieneles į vidų išlenkiant iki 0,3 mm.

· Cheminis ėsdinimo praradimas:Šarminis ėsdinimas prieš II ir III tipo anodavimą viename paviršiuje ištirpina 0,015–0,025 mm metalo. Ant 0,70 mm sienelės su griežtomis ribomis cheminis tirpimas sunaudoja iki 50 % tolerancijos juostos.

Dvigubas-nukreipimas-išjungtas: kūgio ir smėlio laikrodžio klaidų prevencija

VykdantCNC plonasienių apdirbimas, įrankio įlinkis ir ruošinio įlinkis sąveikauja dinamiškai, atsižvelgiant į pjovimo orientaciją ir gylį. Bendras momentinis įlinkio tarpas yra nulemtas radialinių jėgų, veikiančių tiek neatremiamą pjovimo ilgį, tiek neatremiamą ruošinio aukštį.

Atliekant klasikinį vienos{0}}sienos periferinį praėjimą, pjoviklis atsilenkia nuo pagrindo šalia viršaus, o ruošinys pasilenkia šalia laisvo viršutinio krašto. Taip sukuriamas smėlio laikrodis arba smailėjantis sienos profilis. Dazao tai išsprendžia subalansuotu vaterlinijos frezavimu, kintamu gylio žingsniu nuleidžiant priešingas puses, kai pjovimo gylis išlieka mažesnis nei pusė vardinio sienelės storio.

Dinaminės pjovimo jėgos: triukšmo, vibracijos ir įrankio stūmimo valdymas{0}}Išjungti

Frezuojant plonas sienas, atsiranda dinaminis nestabilumas, kai įrankio sužadinimo dažniai sutampa su plonėjančio ruošinio kintančiu natūraliu dažniu. Pagrindinis natūralusis konsolės sienos dažnis greitai krenta proporcingai storio kvadratinei šaknis, padalijus iš aukščio iki ketvirtosios laipsnio. Didėjant aukščiui arba mažėjant storiui, siena tampa labai jautri žemo -dažnio vibracijai.

Harmoninio rezonanso ir regeneraciniai plepėjimo mechanizmai

Atkuriamieji burbuliukai atsiranda, kai įrankių rievės supjaustomos į banguotus paviršius, kuriuos paliko ankstesnės rievės. Jei fazės poslinkis nukrenta nuo 0 iki 180 laipsnių, pjovimo energija sustiprina ruošinio vibracijos režimus. Dantų pratekėjimo dažnis, apskaičiuojamas padauginus suklio apsisukimus per minutę iš įrankio rievės skaičiaus ir padalijus iš šešiasdešimties, turi vengti atitikties sienelės rezonansiniam struktūriniam dažniui.

Kai radialinis pjovimo gylis nukrenta žemiau pjovimo briaunos spindulio, mechanizmas pereina nuo švarios medžiagos kirpimo prie mikro{0}}arimo. Tai trina metalą, padidina vietinę temperatūrą ir išstumia plonas sienas.

Įrankių pasirinkimas ir{0}}mažinimo strategijos

PasiektiPlonų sienų CNC apdirbimas be deformacijųreikia optimizuotų įrankių ir mašinų kinematinių pasirinkimų:

1. Įrankio geometrija:Norėdami sutrikdyti harmonikų periodiškumą, naudokite 35-laipsnių ir 38 laipsnių kintamos spiralės galinius frezus.

2. Įrankio įtraukimas:Naudokite aukštėjimo frezavimą, kai radialinis sujungimas yra mažesnis nei 10 procentų įrankio skersmens ir maksimaliai padidina ašinį gylį.

3. Mašinos kinematika:Lyginamoji analizė3 ašių ir 5 ašių CNC apdirbimasparodo, kad 5-ašių vienalaikė įrankio orientacija leidžia trumpesnes įrankio iškyšas, kurių ilgio-ir skersmens santykis yra mažesnis nei 3:1, o tai žymiai sumažina vibraciją, palyginti su išplėstomis 3 ašių sąrankomis.

DFM gairės: plonų sienelių stiprinimas nepridedant svorio

Po nustatytaCNC sienelės storio projektavimo gairėsleidžia išlaikyti konstrukcijos tvirtumą naudojant geometrinį dizainą, o ne neapdorotą sienų masę.

Geometrija-Varomas standumas: briaunos, įdubos ir pagrindo filė

Kaip išsamiai aprašyta mūsų skirtamealiuminio CNC apdirbimo projektavimo vadovas, vietinės geometrijos modifikacijos suteikia didelę struktūrinę naudą:

Pridėjus trikampius įtvarus, efektyvus sienos standumas padauginamas, nes sutvirtinama konstrukcija pagal įdubos aukščio ir sienos aukščio santykį.

· Šoniniai įdubimai:Trikampius įdubimus pastatykite aštuonis kartus didesniais už sienos storį arba arčiau.

· Grindų filė:Aštrius 90 laipsnių kampus pakeitus 1,0–1,5 mm grindų sluoksniais, įtempių koncentracijos koeficientai sumažėja iki 65 proc., nes šaknų įtempių koncentracijos skalė yra kvadratinė sienos aukščio šaknis, padalyta iš filė spindulio.

Vidinio kampo spinduliai ir pjoviklio skersmens įjungimas

Kai įrankis kerta aštrų vidinį 90 laipsnių kišenės kampą, įrankio įsijungimas šokinėja iš seklios kampo išilgai tiesios sienos iki visiško 180 laipsnių sujungimo viršūnėje, sukeldamas pjovimo slėgio šuolius ir sienos deformaciją.

DFM taisyklė: nurodykite vidinius kampo spindulį, kad kampo spindulys būtų bent 15 procentų didesnis už pjovimo spindulį. Tai leidžia nenutrūkstamą įrankio greitį be radialinės perkrovos.

Sąnaudų, tolerancijos ir pajamingumo analizė priimant sprendimus dėl pirkimų

Nurodius per ploną sienelę, dėl ciklo trukmės pailgėjimo, armatūros sudėtingumo ir didesnių tikrinimo išlaidų kyla ne{0}}tiesinis gamybos sąnaudų padidėjimas.

Ciklo laiko mastelio keitimas ir eksponentinės apdirbimo sąnaudų kreivės

Išsamus suskirstymasaliuminio CNC apdirbimo išlaidų veiksniaiatskleidžia, kaip plonos savybės didina vieneto kainodarą. Apdirbimo ciklo trukmė keičiasi ne-tiesiškai, kai sienos aukščio ir sienelės storio santykis padidinamas iki maždaug 2,3 eksponento.

Realistiškos tolerancijos juostos plonoms metalo ir polimero sienoms

Brėžinio reikalavimų suderinimas su standartiniais parametrais mūsųaliuminio CNC apdirbimo tolerancijos vadovasapsaugo nuo netinkamo derliaus nukritimo.

Šiluminis plėtimasis keičia matmenų išvestį vardinio storio, medžiagos linijinio šiluminio plėtimosi koeficiento ir temperatūros svyravimų pjovimo metu sandauga. Reikalaujantis griežtasCNC sienelės storio tolerancijaplius arba minus 0,02 mm ant 0,8 mm polimerinės sienelės yra nepraktiška; 15 laipsnių aplinkos poslinkiai viršija visą tolerancijos juostą.

Inžinerijos kontrolinis sąrašas ir Dazao tikslios gamybos galimybės

Plonas{0}}sienos DFM tikrinimo sąrašas prieš CAD užšalimą

· Kraštinių santykis:Sienelės aukščio-ir-storio santykis yra 4:1 arba mažesnis metalams arba 2:1 ar mažesnis plastikams.

· Ertmės siekis:Kišenės gylis leidžia pasiekti įrankį, kai ilgio -ir-skersmens santykis yra mažesnis nei 4:1.

· Vidiniai kampai:Vidiniai kampų spinduliai yra bent 15 procentų didesni už pjovimo spindulį.

· Šaknų filė:Grindų perėjimo spindulys yra nuo 0,5 mm iki 1,5 mm, kad būtų išvengta įpjovų koncentracijos.

· Apdailos išmoka:Cheminiam ėsdinimui arba apdirbimui pūtimu įtraukta nuo 0,03 mm iki 0,05 mm matmenų nuolaida.

· Užveržimo paviršiai:Egzistuoja standžios išorinės atskaitos plokštumos, skirtos gnybtų suspaudimui nesuspaudžiant vidinių briaunų.

· Sustiprinimai:Vietoj ištisinių plonų tarpatramių yra integruoti skersiniai šonkauliai arba įdubos.

· Tolerancijos juosta:Sienų, kurių dydis mažesnis nei 1,0 mm, dvišaliai leistini nuokrypiai nustatomi mažiausiai plius arba minus 0,050 mm.

Prototipo patvirtinimas ir individualūs darbo laikymo sprendimai Dazao

Įkurta 2000 m. ir veikianti pagal ISO9001:2015 ir IATF16949:2016 sertifikatus, Xiamen Dazao Machinery naudoja daugiau nei 60 didelio{6}} tikslumo CNC staklių. Siekdama sudėtingų plonų{8}}sienių komponentų, „Dazao“ siūlo:

· FEA įrankio trajektorijos deformacijos modeliavimas, kad būtų galima numatyti ir išvengti vibracijos dažnių.

· Pritaikytas vakuuminis, kriogeninis ir mažai-lydančio lydinio kapsuliavimo laikiklis.

· Griežtas matmenų patikrinimas naudojant optinį nuskaitymą mūsų svetainėjekokybės kontrolė ir CMM patikralaboratorija, užtikrinanti visišką GD&T atitiktį.