Prelucrarea CNC a pieselor metalice: Ce ar trebui să știe fiecare inginer înainte de a scrie o imprimare

Prelucrarea CNC a pieselor metalice: Ce ar trebui să știe fiecare inginer înainte de a scrie o imprimare

Majoritatea problemelor dimensionale ale pieselor prelucrate CNC nu încep la atelier -, ci încep din desen. O toleranță mai strânsă decât o poate menține procesul, o grosime a peretelui care provoacă zvâcnire, un text de fir care lipsește clasa de toleranță. În momentul în care piesele ajung și eșuează inspecția, cauza principală este deja de trei săptămâni în trecut și se află într-un PDF.

Acest articol vă oferă cunoștințe practice despre cumPrelucrare CNC a pieselor metalicede fapt funcționează - ce poate și nu poate face procesul, cum alegerea materialului afectează totul în aval și cum să scrieți o imprimare care să vă aducă piese bune la prima tiraj. Nicio teorie de dragul ei. Totul aici se leagă de deciziile pe care le vei lua într-un loc de muncă real.

Ce este prelucrarea CNC, de fapt?

CNC înseamnă Control numeric computerizat. Aparatul citește un program - generat de obicei din modelul dvs. CAD - și deplasează o unealtă de tăiere pe trasee precise pentru a îndepărta materialul dintr-un semifabricat metalic. Operatorul setează mașina, încarcă programul și monitorizează rularea. Mașina execută geometria.

Asta e varianta simplă. Partea care contează pentru munca ta este aceasta:Prelucrarea CNC este un proces subtractiv. Începi cu mai mult material decât ai nevoie și tăiați tot ce nu este piesa. Acest lucru este fundamental diferit de turnare, forjare sau fabricație aditivă (imprimare 3D) și are implicații pentru ce geometrii sunt fezabile, ce toleranțe sunt realizabile și cum arată structura costurilor.

Gândește-te la asta ca la sculptura unei figuri dintr-un bloc de lemn. Instrumentele sculptorului determină cât de fin poate fi detaliul. Lemnul însuși - granul său, duritatea, modul în care răspunde la tăiere - determină dacă aceste detalii își păstrează forma. ÎnProcese CNC de fabricare a pieselor metalice, mașina este sculptorul și materialul este lemnul. Ambele contează.

Cele mai comune trei operațiuni CNC pe care le veți întâlni:

Frezare CNC- unealta de tăiere se rotește și se mișcă peste piesa de prelucrat staționară. Folosit pentru suprafețe plane, buzunare, fante, contururi 3D complexe. Dacă piesa dvs. are caracteristici care arată ca și cum ar fi fost sculptate dintr-un bloc, probabil că a fost frezată.

Strunjire CNC- piesa de prelucrat se rotește în timp ce unealta de tăiere rămâne relativ fixă. Folosit pentru piese cilindrice: arbori, bucșe, duze, componente filetate. Dacă partea ta este rotundă și simetrică față de o axă, probabil că a fost întoarsă.

Strunjire CNC elvețiană- o formă specializată de strunjire în care piesa de prelucrat este susținută foarte aproape de zona de tăiere, permițând prelucrarea pieselor lungi și subțiri la toleranțe strânse fără deformare. Standard pentru pini medicali, conectori miniaturali, componente de ceas și orice piesă de precizie cu un raport mare lungime-la-diametru.

Multe piese reale necesită mai mult de o operațiune - un arbore turnat cu o canelură frezată, de exemplu, sau o carcasă frezată cu alezaje rotite și filetate.

Cum afectează alegerea materialului piesele metalice prelucrate CNC?

Aceasta este întrebarea pe care noii ingineri o subestimează cel mai mult. Materialul pe care îl specificați nu determină doar sfârșitul-proprietățile de utilizare a piesei -, ci determină cât de ușor sau dificil este de prelucrat piesa, ceea ce afectează direct costul, toleranțele realizabile și finisajul suprafeței.

Iată o referință practică pentru metalele în care te vei întâlni cel mai desComparația materialelor pieselor metalice de prelucrare CNC:

Câteva lucruri pe care acest tabel nu vă va spune direct. Mașinile din aluminiu sunt rapide și țin cu ușurință toleranțe strânse - este alegerea implicită atunci când greutatea și costul contează mai mult decât rezistența maximă. Lucrările din oțel inoxidabil-se întăresc pe măsură ce o tăiați, ceea ce înseamnă că o sculă tocită sau o viteză de avans greșită poate modifica proprietățile materialului la suprafața la mijlocul-tăierii. Titanul este cel mai greu metal aerospațial de prelucrat: generează căldură extremă, are conductivitate termică scăzută și va distruge sculele mai repede decât orice alt material din această listă. Dacă imprimarea dvs. scrie titan, așteptați-vă ca costul și timpul de livrare să o reflecte.

Ce toleranțe poate suporta de fapt prelucrarea CNC?

Aici majoritatea începătorilor scriu tipărituri care provoacă probleme. Înţelegerepiese prelucrate CNC cu toleranță strânsăîncepe cu înțelegerea a ceea ce înseamnă „standard”.

Toleranța standard de prelucrare CNC este de obicei de ± 0,05 mm (± 0,002") pentru majoritatea caracteristicilor metalice - găuri, fețe, dimensiuni generale. Acest lucru este realizabil pe orice mașină CNC modernă fără setare specială și este adecvat pentru majoritatea caracteristicilor funcționale ale unei piese mecanice tipice.

În cazul în care inginerii au probleme este specificarea ±0,005 mm pentru fiecare dimensiune de pe desen, indiferent dacă acele dimensiuni necesită acest lucru din punct de vedere funcțional. Toleranțe mai strânse înseamnă timpi de ciclu mai lungi, schimbări mai frecvente de scule, medii cu temperatură-controlată și inspecție 100% CMM pe dimensiuni critice. Fiecare pas mai strict costă mult mai mult. Dacă nu ai nevoie, nu-l suni.

Iată o referință practică pentru ceea ce înseamnă de fapt diferitele benzi de toleranță în producție:

Decalajul de cunoștințe care provoacă noi ingineri:toleranța și finisarea suprafeței nu sunt același lucru, iar chemarea unuia nu îl controlează pe celălalt.Un orificiu poate fi dimensional de ± 0,005 mm, dar are o rugozitate a suprafeței de Ra 1,6 µm -, care poate fi perfect fin pentru o fixare prin presare, dar complet greșit pentru o etanșare glisantă. Specificați întotdeauna atât Ra (rugozitatea suprafeței) cât și toleranța dimensională pentru caracteristicile în care ambele contează. Dacă imprimarea dvs. are doar una, un magazin bun vă va întreba. Un magazin mai puțin atent îl va prelucra doar la implicit.

Când este prelucrarea CNC procesul potrivit - și când nu este?

Prelucrarea CNC nu este întotdeauna cel mai bun răspuns. Pentru noii ingineri care evaluează o rută a procesului, iată cum să o gândească:

Procesul de fabricare a pieselor metalice CNC strălucește în spațiul de-volum mediu, de-complexitate ridicată și de toleranță-strânsă. Este singura metodă practică de producere a unui suport aerospațial de titan cu unghiuri compuse și o gaură de ± 0,01 mm la un prim articol în decurs de două săptămâni. Nu este răspunsul potrivit pentru a produce un milion de suporturi identice din oțel care ar putea fi ștanțate într-o fracțiune de timp.

Greșeala începătorului care costă cel mai mult: grosimea peretelui

Întrebați orice mașinist cu experiență ce vede cel mai des la prima-tipărire de inginerie, iar răspunsul este de obicei același: grosimea peretelui care este prea subțire pentru material și proces.

Iată de ce contează. Când o unealtă de tăiere îndepărtează material de pe un perete subțire, forțele de tăiere pot devia peretele în loc să-l taie curat. Piesa se îndoaie sub unealtă, se întoarce înapoi, iar dimensiunea rezultată este mai mare decât programul prevăzut. Obțineți pereți care sunt 0,1–0,3 mm în afara specificațiilor și nu există nicio ajustare a procesului care să o rezolve - geometria este problema.

Îndrumări generale pentru piesele CNC din metal:

Pentru aluminiu, mențineți grosimea minimă a peretelui de 0,8 mm pe caracteristicile prelucrate. Pentru oțel și inox, 1,0 mm. Pentru titan, 1,5 mm sau mai mult, cu excepția cazului în care piesa este proiectată în mod special cu garnituri sau elemente de sprijin care rigidizează secțiunea în timpul prelucrării. Acestea nu sunt limite stricte - mașinistii cu experiență pot fi mai subțiri cu dispozitivele de fixare și traseele corecte -, dar dacă piesa dvs. are pereți sub aceste numere, semnalați-o în mod explicit când trimiteți imprimarea. Un magazin bun vă va spune cum intenționează să se ocupe de asta. Un magazin care îl citează fără comentarii fie nu a citit cu atenție desenul, fie plănuiește să încerce să vadă ce se întâmplă.

5 axe vs 3 axe: ce înseamnă numerele pentru partea ta

Veți vedea magazinele promovând „prelucrarea CNC cu 5 axe” ca o capacitate premium. Iată ce înseamnă de fapt asta pentru partea ta și când contează.

O mașină cu 3-axe se mișcă în X, Y și Z. Poate atinge partea superioară și patru laturi ale unei piese, dar necesită repoziționare (re-fixare) pentru a prelucra fețe suplimentare. Fiecare reinstalare introduce o potențială eroare de aliniere și adaugă timp de configurare.

O mașină cu 5-axe adaugă rotație în jurul a două axe suplimentare, ceea ce înseamnă că unealta de tăiere se poate apropia de piesa de prelucrat din aproape orice direcție fără a fi fixată din nou. Din partea dvs., acest lucru are două implicații practice:

Geometrie complexă într-o singură configurație.Caracteristicile de pe mai multe fețe, unghiuri compuse, subtăieri și pereți conici pot fi prelucrate într-o singură configurație. Pe o mașină cu 3-axe, acestea pot necesita trei sau patru setări - fiecare adăugând costuri și eroare de aliniere cumulativă.

Toleranță mai bună pe părți multiple-față.Atunci când toate caracteristicile critice sunt prelucrate într-o singură configurație în raport cu o singură dată, relațiile geometrice dintre aceste caracteristici sunt mai precise decât dacă sunt prelucrate pe mai multe re-fixare. Pentrupiese prelucrate CNC cu toleranță strânsăunde, de exemplu, o gaură pe o față trebuie să fie precis concentrică cu o caracteristică pe o față adiacentă, 5 axe este adesea răspunsul corect.

Nu fiecare parte are nevoie de 5 axe. Un suport simplu cu caracteristici doar pe una sau două fețe mașinile perfect bine pe 3 axe. Actualizarea are sens doar atunci când geometria pieselor o cere cu adevărat.

Dacă specificați piese metalice de precizie - Iată cum vă poate ajuta MID Precision

Dacă specificați o piesă care necesită toleranțe sub ± 0,02 mm, materiale precum titanul sau inoxidabilul de calitate medicală-sau geometrie complexă cu mai multe-fațe care necesită lucru pe 5 axe, acestea sunt exact lucrările pe care echipa noastră le execută zilnic.

NoastreCapacitate de prelucrare CNCfrezare pe 3-axe, 4-axe și 5 axe, strunjire CNC, strunjire CNC elvețiană pentru piese de precizie cu diametru mic și prelucrare din tablă. Menținem toleranță la ±0,002 mm pe caracteristicile de calificare și rugozitatea suprafeței la Ra 0,02 µm. Gama noastră de materiale acoperă aliaje de aluminiu, oțel inoxidabil, titan, cupru, alamă și materiale plastice de inginerie - toate cu trasabilitate completă a materialului de la certificatul de stoc brut până la raportul final de inspecție.

Pentru inginerii începători în aprovizionarepiese metalice prelucrate CNC de precizie din China, oferim o revizuire DFM gratuită cu fiecare cotație. Aceasta înseamnă că, înainte de a tăia ceva, vă vom examina desenul pentru probleme legate de grosimea peretelui, indicații de toleranță care nu se potrivesc cu capacitatea de proces, specificațiile filetului care necesită clarificări și orice caracteristici care ar beneficia de o ajustare a designului. Îl semnalăm în scris -, dvs. decideți dacă îl schimbați.

Dacă partea dvs. se îndreaptă într-un produs finit reglementat - dispozitiv medical, ansamblu aerospațial, echipament semiconductor - sistemul nostru de calitate conform ISO 13485-produce documentația de care echipa dvs. de conformitate are nevoie: rapoarte de inspecție pentru primul articol, certificate de materiale, rapoarte dimensionale CMM și înregistrări ale acțiunilor corective, dacă ceva nu este conform.

Trimite-ne desenul tăuși vom reveni cu o cotație și note DFM în 24 de ore. Dacă sunteți încă în faza de proiectare și doriți o intrare de proces înainte ca imprimarea să fie finalizată,obțineți o recenzie gratuită a designului-, de obicei, putem identifica punctele de risc de cost și calitate dintr-un desen în decurs de o oră.

FAQ

Î: Desenul meu spune „± 0,01 mm pe toate dimensiunile”. Este realist?

Realizabil din punct de vedere tehnic -, dar nu practic sau rentabil-ca înștiințări generale. ±0,01 mm pe fiecare dimensiune a unei piese conduce timpul de inspecție și timpul ciclului de prelucrare semnificativ mai mare decât este necesar. Abordarea corectă este să specificați ±0,01 mm numai pentru dimensiunile care o necesită funcțional -, de obicei, găuri pentru rulmenți, suprafețe de etanșare, interfețe de îmbinare - și să utilizați un bloc de toleranță general (ISO 2768-m sau similar) pentru orice altceva. Acest lucru reduce costurile și face caracteristicile critice clare pentru mașinist.

Î: Cum știu dacă piesa mea are nevoie de prelucrare cu 3 axe sau 5 axe?

Dacă toate caracteristicile necesare piesei dvs. pot fi accesate din partea de sus și din cele patru laturi ale unui bloc fără rotație, 3-axe sunt de obicei suficiente. Dacă aveți unghiuri compuse, caracteristici de pe mai mult de două fețe care trebuie menținute într-o relație geometrică precisă sau decupări la care nu se poate ajunge cu o cale dreaptă a sculei, merită discutată axa 5-. Dacă aveți îndoieli, distribuiți fișierul dvs. CAD unui magazin și cereți-i să vă sfătuiască - că este o întrebare de cinci minute care economisește o mulțime de costuri de reinstalare.

Î: Care este diferența dintre rugozitatea suprafeței Ra 0,8 și Ra 3.2 - și contează pentru mine?

Ra este rugozitatea medie a suprafeței - un număr mai mic înseamnă mai netedă. Ra 3,2 µm este un finisaj standard-prelucrat. Ra 0,8µm necesită o trecere ușoară de finisare sau lustruire. Ra 0,4 µm și mai mici necesită de obicei operații de finisare dedicate. Pentru majoritatea caracteristicilor structurale, Ra 3,2µm este bine. Pentru suprafețele de etanșare, potriviri de alunecare și orice suprafață în contact cu țesutul biologic sau fluidul, este necesar de obicei Ra 0,8 µm sau mai mult. Specificați-l în mod explicit pe acele caracteristici - nu presupuneți că magazinul va avea un finisaj mai fin, cu excepția cazului în care imprimarea o cere.

Î: Prelucrarea CNC poate produce aceeași geometrie a piesei ca și turnarea?

De multe ori da, dar nu întotdeauna. Prelucrarea CNC poate produce majoritatea geometriilor pe care le poate produce turnarea, plus caracteristici pe care turnarea nu le poate -, cum ar fi găuri oarbe adânci, colțuri interioare ascuțite și găuri filetate precise. Compensația este volumul: turnarea are costuri ridicate pentru scule, dar costuri reduse pe-piesă la volume mari. CNC are un cost de configurare scăzut, dar un cost pe-piesă mai mare. Pentru volume sub câteva mii de bucăți, CNC este de obicei mai economic. Peste aceasta, pragul de rentabilitate-depinde de complexitatea piesei și de material.