כרסום בעיבוד שבבי ב-CNC: אסטרטגיית נתיב כלים, פרמטרים של חומרים והחלטות הקיבוע שקובעות אם החלק שלך נשלח לפי מפרט
עומק הכיס שלך הוא 18 מ"מ. רוחב הוא 4 מ"מ. הקיר בצד הארוך הוא 1.1 מ"מ. החומר הוא 7075-T651. סקירת ה-DFM שלך חזרה עם דגל אחד: "פרופורציות החריצים ידרשו הזנה מופחתת והגדלת מעברים - ממליץ לבדוק אם גיאומטריית הקיר מוגבלת מבחינה תפקודית."
כדאי להבין את הדגל הזה לפני שדוחפים אותו בחזרה. הרוחב של 4 מ"מ מאלץ קוטר מרבי של כרסום קצה של 3.2 מ"מ כדי לשמור על רדיוס הפינות שקראת. כרסום קצה של 3.2 מ"מ בעומק 18 מ"מ פועל ביחס אורך-ל-קוטר של 5.6:1. ביחס זה, הכלי סוטה תחת עומס צד-, והסטייה אינה אחידה - היא גדולה יותר בתחתית הכיס מאשר בחלק העליון, מה שיוצר קיר מתחדד. ייתכן שהמתחדד נמצא בסובלנות המקבילה שלך; ייתכן שלא. כך או כך, זמן המחזור מוכפל מכיוון שקצב ההזנה חייב לרדת כדי לשלוט בסטייה.
זהו הקשר בין תהליך הגיאומטריה-כרסום בעיבוד CNCהחלטות נדלקות. לא אם המכונה יכולה להגיע לתכונה - היא יכולה - אלא אם אסטרטגיית נתיב הכלים, בחירת הכלים וההתאמת יכולים להחזיק את הסברים שלך במחיר שהופך את החלק לייצור.
אסטרטגיית נתיב כלים: כאשר כרסום טרוקואידי עולה בביצועים של חריצים קונבנציונליים
כרסום CNC טרוקואידי לעומת מסלול כלים קונבנציונליאינה שאלת אופטימיזציה מופשטת. יש לו תשובה ספציפית המבוססת על גיאומטריית התכונה והחומר.
חריץ קונבנציונלי - צלילה מלא של חריץ קצה ברוחב- לכיס ומעבר - שומר על הכלי במגע רציף עם חומר העבודה. על אלומיניום בעומקים מתונים, זה עובד. הבעיה מתחילה כאשר החריץ צר יותר מ-1.5× קוטר החותך, או כאשר יחס העומק-ל-רוחב עולה על 3:1. בשלב זה, פינוי שבבים מתדרדר, חום חיתוך מתרכז בתחתית החריץ, והכלי מתעקם מכיוון שהחיבור הרדיאלי גבוה מדי עבור קשיחות הכלי באורך התלוי הזה.
כרסום טרוקואידלי - מסלולי כלים מעגליים בקשת המגבילים את ההתקשרות הרדיאלית ל-10-20% מקוטר החותך ללא קשר לרוחב החריץ - פותר את כל שלוש הבעיות בו זמנית. עומס השבב לכל שן נשאר קבוע מכיוון שקשת החיבור נשארת קבועה. החום מתפנה מכיוון שהכלי יוצא מהחתך בכל קשת. הסטייה יורדת מכיוון שהכוח הרדיאלי הוא חלק ממארז החריצים המקובל. ההחלפה-ת היא אורך נתיב הכלים: תוכנית טרכואידית עוברת מרחק רב יותר כדי להסיר את אותו נפח. אבל ב-7075-T651, trochoidal מאפשר מעברים בעומק מלא בעומק הכולל של החריץ בפעולה אחת, כאשר חריץ קונבנציונלי דורש הגדלות עומק מרובות והזנה נמוכה יותר ב-30-40%.
נקודת ההצלבה המעשית: השתמש בטרוקואידי כאשר יחס עומק החריץ-ל-רוחב עולה על 2.5:1, או כאשר רוחב החריץ הוא בין 1.0× ל-1.5× קוטר החותך. מתחת לעומק של 2.5:1-לרוחב-על חריץ פתוח מאלומיניום, נתיבי כלים קונבנציונליים מהירים יותר. מעליו, trochoidal חוסך זמן מחזור ומייצר איכות קיר טובה יותר - מה שחשוב אם יש לך הסבר מקביליות או ישרות על קירות החריצים.
כרסום צלילה (插铣) היא האפשרות השלישית, ויש לה מקרה שימוש ספציפי: חיספוס בנפח גדול-על חללים עמוקים שבהם המגבלה העיקרית היא קצב הסרת החומר, לא איכות הקיר. כרסום צלילה מכוון את כוחות החיתוך בצורה צירית ולא רדיאלית, מה שאומר שהכלי יכול להתמודד עם עומקים הרבה יותר גדולים ללא סטיה. גימור פני השטח גרוע ודורש מעבר גימור, אבל עבור כיס דיור עמוק של 30 מ"מ- ב-7075-T651 שבו אתה מסיר 80% מהנפח בפעולת הגס, כרסום הצלילה חותך את זמן החיספוס ב-35-50% בהשוואה לטרוואיד. כלל ההחלטה: אם אתה צריך איכות קיר על תכונה עמוקה, טרכואידלי. אם אתה צריך קצב הסרת חומר על חלל עמוק רחב וממילא תסיים לטחון, צלל.
חומר-פרמטרי כרסום ספציפיים: מה פועל בפועל בייצור
הטבלה שלהלן משקפת פרמטרי ייצור עבורפרמטרי תהליך כרסום cnc אלומיניוםוהחומרים האחרים שאנו פועלים בהם באופן קבועכרסום בעיבוד CNCפעולות. אלה אינם ערכים קטלוגיים - הם משקפים את מה שאנו משתמשים במרכזי עיבוד 5- ו-3 צירים-מתוחזקים היטב עם נוזל קירור דרך הציר.
| חוֹמֶר | מהירות חיתוך (מ'/דקה) | הזנה לכל שן (מ"מ) | חיספוס של DOC רדיאלי - | DOC רדיאלי - סיום | אסטרטגיית נוזל קירור |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 400–600 | 0.05–0.12 | 40–60% Dc | 5-10% Dc | שיטפון או ערפל; אוויר דחוס לכיסים עמוקים |
| 7075-T651 | 350–500 | 0.05–0.10 | 30–50% Dc | 5–8% Dc | לְהַצִיף; ערפל מקובל על תכונות פתוחות |
| Ti-6Al-4V | 50–80 | 0.05–0.10 | 10-20% Dc (טרוכואידי) | 3-5% Dc | דרך-ציר HPC גדול או שווה ל-70 בר חובה |
| 303 נירוסטה | 80–120 | 0.04–0.08 | 20–30% Dc | 5–8% Dc | לְהַצִיף; להימנע מחיתוך יבש |
| 316L אל חלד | 60–100 | 0.03–0.07 | 15–25% Dc | 3-5% Dc | הצפה- בלחץ גבוה; העבודה-מתקשה במהירות |
| Inconel 718 | 25–45 | 0.03–0.06 | 5-10% Dc | 2–3% Dc | דרך-ציר HPC; כלי קרמי לעיבוד חיספוס |
| POM (דלרין) | 200–400 | 0.05–0.15 | 30–50% Dc | 10–15% Dc | אוויר דחוס; הימנע נוזל קירור הצפה |
| לְהָצִיץ | 150–300 | 0.04–0.10 | 20–40% Dc | 5-10% Dc | אוויר דחוס; לנהל את פינוי השבבים בזהירות |
קוטר חותך DC =. הפרמטרים מניחים קרביד חד ולא מצופה על אלומיניום ופלסטיק; TiAlN-מצופה על פלדה וטיטניום; קרמיקה על חיספוס Inconel.
פרמטר אחד שמופיע רק לעתים רחוקות בנתוני הקטלוג, אבל חשוב בייצור: הקשר בין מהירות הציר והתדר הטבעי של החלק על מאפייני קיר דק. אם אתה כרסום קיר אלומיניום בגודל 0.8 מ"מ במהירות ציר גבוהה והקיר מתבקע או מראה סימני פטפוט, התיקון הוא לא תמיד להאט. לפעמים האטה מעמידה את הציר בתדר הרמוני של מצב הרטט של הקיר. שינוי מהירות הציר ב-±15% - בכל כיוון - יכול לחסל פטפוטים מהר יותר מאשר שינוי קצב ההזנה. זו לא תיאוריה; זו ההתאמה שאנו מבצעים על בתי-אלומיניום דקים כאשר מופיעים פטפוטים באמצע{10}}התוכנית.
לוגיקה של פיקסציה: החלטת ההתקנה שקובעת את השטיחות והדיוק המיקום
כרסום בעיבוד CNCסובלנות על חלקים מורכבים אינם מוגבלים על ידי דיוק המיקום של המכונה - מרכזי עיבוד מודרניים מחזיקים בחזרה על מיקום של ±0.003 מ"מ בתנאים מבוקרים. מה שמגביל את הסובלנות הניתנת להשגה בייצור הוא הקיבוע: באיזו קשיחות החלק מוחזק, באיזו צורה עקבית מגע משטחי הדאטום, והאם כוחות ההידוק מכניסים סטיה המשתחררת לאחר ביטול ההידוק.
עבור חלקים מנסרים עם מאפיינים מעובדים על מספר פנים, רצף הקיבוע חשוב לא פחות משיטת הקיבוע. ההגדרה הראשונה צריכה לעבד את משטחי הדאטום - את הפרצופים שיאתרו את החלק עבור כל הפעולות הבאות. אם משטחי הדאטום אינם שטוחים ומקבילים זה לזה בתוך הסובלנות הנדרשת עבור תכונות במורד הזרם, כל הגדרה שלאחר מכן יורשת את השגיאה הזו.
מצב כשל הקיבוע הספציפי שאנו רואים בו לרובכרסום CNCעבודות במאמר הראשון: סימני הידוק על פני הנתונים שעובדו בפעולה קודמת. כאשר מהדק נישא ישירות על משטח מוגמר, מתח המגע המקומי מעוות את פני השטח בצורה אלסטית - החלק קופץ לאחור לאחר ביטול ההידוק, אך העיוות במהלך החיתוך פירושו שהתכונה המעובדת בהתקנה זו הייתה ממוקמת כנגד נתון שנעקר. התוצאה היא שגיאת מיקום שנראית כמו שגיאת מכונה אבל היא למעשה שגיאת קיבוע. התיקון הוא להדק על מלאי, משטחים גולמיים, או רפידות קורבן-מעובדות מראש ולא על פני נתונים מוגמרים.
עבור חלקים שבהם כל הפנים פונקציונליות - אין משטח גולמי זמין להידוק -, האפשרויות הן לסתות רכות המעובדות לפרופיל החלק, קיבוע ואקום על פני הנתון הראשי, או לוח משנה- עם תוספות מושחלות שהוכנסו לגוף החלק והוסרו מאוחר יותר. לכל גישה יש מחיר; אף אחד מהם אינו בחינם. הבחירה הנכונה תלויה בגודל האצווה ובדרישות הסובלנות.
גימור פני השטח: כיצד לציין Ra ללא יותר-סובלנות
גימור משטח כרסום CNC מפרט Raהוא ההסבר הנפוץ ביותר-בחלקים מעובדים. Ra 0.8 מיקרומטר ניתן להשגה עם מעבר כרסום בגימור מבוקר והוא מתאים לרוב הפנים ההזדווגות, חריצי איטום ומשטחים הנדסיים כלליים. ציון Ra 0.4µm מוסיף מעבר גימור ייעודי בהזנה מופחתת. ציון Ra 0.2µm או טוב יותר מצריך חיכוך או פעולת שחיקה מדויקת על גבי כרסום - תהליך נפרד עם השפעה נפרדת על עלות וזמן אספקה.
ערך Ra מפעולת כרסום הוא כיווני: המשטח חלק יותר בניצב לכיוון ההזנה מאשר מקביל לו, מכיוון שסימני ההזנה מכוונים לאורך כיוון ההזנה. אם לחלק שלך יש פנים איטום שמגע עם אטם, ה-Ra הרלוונטי נמצא מעבר לכיוון ההזנה, לא לאורכו. כדי שערכי Ra מדווחים ב-CMM- יהיו בעלי משמעות, כיוון המדידה צריך להתאים לכיוון המגע הפונקציונלי - שיש לציין בשרטוט או לאשר עם החנות.
| Ra Target | תהליך בר השגה | הפחתת קצב הזנה טיפוסית לעומת Ra 3.2 מיקרומטר | הערות |
|---|---|---|---|
| רא 3.2 מיקרומטר | מעבר גימור סטנדרטי | - (קו בסיס) | משטחים כלליים שאינם-מתואמים |
| רא 1.6 מיקרומטר | מעבר סיום, פרמטרים מבוקרים | הפחתה של 20-30%. | רוב פרצופים מזדווגים הנדסיים |
| רא 0.8 מיקרומטר | מעבר גימור ייעודי, כלי עבודה חדים | הפחתה של 40-50%. | איטום פנים, הרכבה אופטית, התאמות הזזה |
| רא 0.4 מיקרומטר | סיום איטי עובר או עף-חתוך | הפחתה של 60-70%. | איטום-בדיוק גבוה, נתוני CMM |
| רא 0.2 מיקרומטר | נדרשת שחיקה או חיכוך | לא ניתן להשגה על ידי כרסום בלבד | מראה-משטחים אופטיים או איטום באיכות |
| Ra 0.02 מיקרומטר | חיפוי מדויק, תקרת יכולת MID | מבצע גימור מומחה | משטחי מטרולוגיה-דיוק במיוחד |
פרט אחד שמשפיע על קריאות Ra על אלומיניום: רדיוס האף של תוספת החיתוך או גיאומטריית קצה הטחנה. רדיוס פינתי גדול יותר בכלי הגימור מייצר משטח חלק יותר באותו קצב הזנה מכיוון שגובה הסקלופ - הפסגות שנותרו בין מעברים סמוכים - נמוך יותר. עבור חרסית קצה של כדור-שמסיים משטח בעל קווי מתאר, Ra הוא פרופורציונלי ישר לריבוע המדרגה-מעל חלקי רדיוס הכדור. חציית המדרגה-מפחיתה את גובה הסקלופ ב-4×. זו הסיבה שגימור משטח בעל קווי מתאר על בתי אלומיניום לוקח לרוב יותר זמן מאשר גימור פנים שטוחים באותו מפרט Ra.
יכולת כרסום ותהליך DFM של MID
שֶׁלָנוּכרסום בעיבוד CNCתוכניות פועלות במרכזי עיבוד של 3-צירים ו-5-צירים, עם אסטרטגיות נתיבי כלים שנבחרו לפי סוג תכונה - טרכואידיאלי עבור חריצים צרים עמוקים, חיספוס עמוק עבור חללים בנפח גדול, 5 צירים בו-זמנית עבור משטחים בעלי קווי מתאר מורכבים. אנחנו לא מיישמים תבנית נתיב כלים אחת על כל העבודות; האסטרטגיה נכתבת לפי קובץ STEP, לכל פעולה.
עֲבוּרכרסום CNCעל חומרים מחוץ לאלומיניום - טיטניום, אל חלד, Inconel, PEEK - תוכנית התהליך כוללת מרווחי החלפת כלים, -נקודות מדידה בתהליך ודרישות ייצוב תרמי לפני סיום מעברים. עֲבוּרחלקי כרסום דיוקעם סובלנות הדוקה יותר מ-±0.01 מ"מ, תוכנית הבדיקה נכתבת לפני החתיכה הראשונה, לא אחריה.
שלח את קובץ ה-STEP שלך אלינו צוות הנדסת תהליכיםלסקירת DFM כתובה. אנו מסמנים התנגשויות בגיאומטריה, בעיות בגישה לכלים וסיכוני סובלנות לפני שהתוכנית מצוטטת - הוחזרה תוך 24 שעות, ללא התחייבות. עבור חלקים שכבר נמצאים בייצור במקומות אחרים שיוצרים אי-התאמות, נוכל לסקור את תוכנית התהליך הקיימת ולזהות את סיבת השורש. התחל ב-bishenprecision.com.
שאלות נפוצות
איזה רדיוס פינתי עלי לציין בכיס כרסום עמוק כדי להימנע מפעולות-קטנות בכלי וזמני מחזור ממושכים?
עבור עומק כיס D, ציין רדיוס פינתי מינימלי של D/4 - ואם העיצוב מאפשר, עבור אל D/3. בכיס עמוק -15 מ"מ, R3.75 לפחות; R5 יותר טוב. רדיוס הפינה שווה לרדיוס של הכלי הקטן ביותר שיכול לעבד אותו. כלים קטנים יותר פועלים לאט יותר, מסוטים יותר ונשברים לעתים קרובות יותר, במיוחד בחומרים בעלי כוחות חיתוך משמעותיים. פינת R2 על כיס של 15 מ"מ מאלצת כרסום קצה של 4 מ"מ בפרמטרים מופחתים - מוסיפים 25-40% לזמן המחזור עבור הפינות הללו בלבד. אם לגיאומטריית הפינה אין אילוץ פונקציונלי, הגדלת הרדיוס ל-R5 אינה עולה דבר בשרטוט ומסירה לחלוטין את בעיית הכלי הקטן.{17}
האם אתה יכול להחזיק ±0.005 מ"מ על פני אלומיניום 150 מ"מ ללא פעולת שחיקה?
על הסבר שטוח, כן - עם מעבר לגימור-חתך וייצוב תרמי לפני המדידה. בהסבר מקביליות בין שני פנים, כן - אם שני הפרצופים מעובדים באותה הגדרה מאותו נתון, כך שההקבלה נקבעת על ידי גיאומטריית הציר של המכונה ולא על ידי קיבוע מחדש.- בעובי של ±0.005 מ"מ על פני 150 מ"מ, התשובה תלויה בשטיחות המניה לפני העיבוד ובמצב התרמי במדידה. אלומיניום מתרחב ב-23 מיקרומטר לכל 100 מ"מ לכל מעלה - חלק של 150 מ"מ שנמדד 2 מעלות מעל טמפרטורת הייחוס מראה בעובי של 0.007 מ"מ ממה שהוא בפועל. העיבוד הוא בר השגה; תנאי המדידה הם המקום שבו ±0.005 מ"מ הופך להיות קשה לאימות באופן עקבי.
מתי עלי לעבור מכרסום 3 צירים לכרסום 5 צירים על חלק מורכב?
כאשר ערכת התכונות דורשת יותר משתי הגדרות במכונה בעלת 3-צירים, וההגדרות הללו כוללות-קיבוע מחדש ממשטח דאטום מוגמר או-למחצה. כל -מתקן מחדש מציג שגיאת העברה-נתון - בדרך כלל 0.005-0.015 מ"מ בהתאם לעיצוב המתקן ולחזרה. בחלק עם סובלנות מיקום של ±0.01 מ"מ בין תכונות על פניים שונים, שלושה מתקנים מחדש צוברים מספיק שגיאות כדי לאיים על תקציב הסובלנות לפני שהציר מתחיל. עיבוד של חמישה-צירים בו-זמנית מבטל את ה-התקנים מחדש על ידי הגעה לתכונות זווית מורכבות- בהגדרה אחת. פרמיית העלות עבור 5-צירים - בדרך כלל תעריף שעתי גבוה יותר ב-25%-40% מאשר 3-צירים - מוחזרת לעתים קרובות בזמן ההגדרה וצמצום גרוטאות בחלקים שבהם הגיאומטריה הייתה דורשת ארבע או יותר הגדרות של 3 צירים.
מהי הגישה הנכונה כאשר משטח כרסום מציג סימני פטפוט על חלק-דק מאלומיניום בקיר?
ראשית, שלל חיבור: בדוק אם הפטפוט מופיע רק במאפיינים הסמוכים למיקומי המהדק, מה שמרמז שהמהדק מלהיב את התהודה של החלק ולא את הכלי. אם הפטפוט אחיד על פני השטח, הבעיה היא דינמיקת כלי העבודה-. נסה לשנות את מהירות הציר ב-±10-15% לפני שינוי קצב ההזנה -. הצבת הציר במהירות הנמנעת מתדירות התהודה של הקיר היא לרוב מהירה יותר מאשר הפחתת הזנה. אם הפטפוט נמשך, הגדל את מספר החילים בכלי הגימור (4-חלילים במקום 2-חלילים על אלומיניום עבור יישום זה) כדי להגביר את השיכוך באזור החיתוך. אם אף אחד מאלה לא עובד, הקיר זקוק לתמיכה נוספת בקיבוע - או מתקן גיבוי או גישת חלל מלא שבו הכיס ארוז בשעווה לפני מעבר הגימור של הקיר הדק.
