Frezare prin prelucrare CNC: Strategia traseului sculei, parametrii materialelor și deciziile de fixare care determină dacă piesele dvs. sunt livrate conform specificațiilor

Frezare cu prelucrare CNC: Strategia traseului sculei, parametrii materialelor și deciziile de fixare care determină dacă piesa dvs. este expediată conform specificațiilor

Adâncimea buzunarului este de 18 mm. Lățimea este de 4 mm. Peretele de pe partea lungă este de 1,1 mm. Materialul este 7075-T651. Revizuirea dvs. DFM a revenit cu un semnal: „proporțiile sloturilor vor necesita avans redus și treceri crescute - recomandăm să verificați dacă geometria peretelui este limitată din punct de vedere funcțional”.

Acel steag merită înțeles înainte să-l împingi. Lățimea de 4 mm forțează un diametru maxim al frezei de 3,2 mm pentru a menține raza colțului pe care ați chemat-o. O freză cu cap de 3,2 mm la o adâncime de 18 mm funcționează la un raport lungime-la-diametru de 5,6:1. La acest raport, unealta se îndoaie sub sarcina-laterală, iar deformarea nu este uniformă - este mai mare în partea de jos a buzunarului decât în ​​partea de sus, ceea ce produce un perete conic. Conicitatea poate fi în limitele toleranței dvs. de paralelism; poate nu. Oricum, timpul ciclului se dublează, deoarece viteza de avans trebuie să scadă pentru a controla deviația.

Aceasta este relația de proces-geometrie careFrezare cu prelucrare CNCdeciziile pornesc. Nu dacă mașina poate atinge caracteristica - poate -, ci dacă strategia traseului sculei, selecția sculei și fixarea vă pot păstra indicațiile la un cost care face piesa fabricabilă.

Strategia traseului sculei: atunci când frezarea trohoidală depășește performanța cantului convențional

Frezare CNC trocoidal vs. traseu convențional al sculeinu este o întrebare abstractă de optimizare. Are un răspuns specific bazat pe geometria caracteristicii și materialul.

Crestarea convențională - cufundarea unei freze cu capat-într-un buzunar și traversarea - menține scula în contact continuu cu piesa de prelucrat. Pe aluminiu la adâncimi moderate, aceasta funcționează. Problema începe atunci când fanta este mai îngustă de 1,5 × diametrul frezei sau când raportul adâncime-la-lățime depășește 3:1. În acel moment, evacuarea așchiilor se degradează, căldura de tăiere se concentrează în partea inferioară a fantei, iar unealta se deflectează deoarece angrenarea radială este prea mare pentru rigiditatea sculei la acea lungime de conexiune.

Frezare trohoidal - trasee de scule cu arc circular care limitează angajarea radială la 10–20% din diametrul frezei, indiferent de lățimea fantei - rezolvă toate cele trei probleme simultan. Sarcina de așchii pe dinte rămâne constantă deoarece arcul de angrenare rămâne constant. Căldura se evacuează deoarece unealta iese din tăietură la fiecare arc. Deviația scade deoarece forța radială este o fracțiune din carcasa convențională de crestare. Compartimentul-constă în lungimea traseului sculei: un program trohoidal parcurge mai multă distanță pentru a elimina același volum. Dar pe 7075-T651, trohoidal permite treceri la adâncimea completă la adâncimea totală a slotului într-o singură operațiune, în cazul în care slotarea convențională necesită mai multe incremente de adâncime și avans cu 30–40% mai mic.

Punctul practic de încrucișare: utilizați trohoidal atunci când raportul dintre adâncimea fantei{0}}la-lățime depășește 2,5:1 sau când lățimea fantei este între 1,0× și 1,5× diametrul tăietorului. Sub 2,5:1 adâncime-la-lațime pe o fantă deschisă din aluminiu, traseele convenționale pentru scule sunt mai rapide. Deasupra acestuia, trohoidal economisește timpul ciclului și produce o calitate mai bună a peretelui -, ceea ce contează dacă aveți o indicație de paralelism sau dreptate pe pereții fantelor.

Frezarea cu adâncime (插铣) este a treia opțiune și are un caz de utilizare specific: degroșare cu volum mare-pentru cavități adânci, unde constrângerea principală este rata de îndepărtare a materialului, nu calitatea peretelui. Frezarea cu plonjare direcționează forțele de tăiere mai degrabă axial decât radial, ceea ce înseamnă că unealta poate face față adâncimi mult mai mari fără deformare. Finisajul suprafeței este slab și necesită o trecere de finisare, dar pentru un buzunar al carcasei de 30 mm-adâncime în 7075-T651 în care eliminați 80% din volum în operațiunea brută, frezarea cu adâncime reduce timpul de degroșare cu 35–50% în comparație cu trohoidal. Regula de decizie: dacă aveți nevoie de calitate a peretelui pe o caracteristică profundă, trohoidal. Dacă aveți nevoie de o rată de îndepărtare a materialului pe o cavitate mare și adâncă și oricum veți termina de frezat, plonjați.

Material-Parametri specifici de frezare: ceea ce rulează de fapt în producție

Tabelul de mai jos reflectă parametrii de producție pentruparametrii procesului de frezare cnc aluminiuși celelalte materiale în care rulăm în mod regulatFrezare cu prelucrare CNCoperațiuni. Acestea nu sunt valori de catalog - ele reflectă ceea ce folosim în-centrele de prelucrare cu 5-axe și 3 axe bine întreținute cu lichid de răcire prin ax.

Dc=diametrul frezei. Parametrii presupun carbură ascuțită, neacoperită pe aluminiu și materiale plastice; TiAlN-acoperit pe oțel și titan; ceramica pe degrosare Inconel.

Un parametru care apare rar în datele de catalog, dar contează în producție: relația dintre viteza axului și frecvența naturală a piesei pe caracteristicile-peretelui subțire. Dacă frezați un perete de aluminiu de 0,8 mm la viteză mare a axului și peretele se ciobiște sau prezintă urme de zgomot, soluția nu este întotdeauna să încetiniți. Uneori, încetinirea pune axul la o frecvență armonică a modului de vibrație al peretelui. Modificarea vitezei axului cu ±15% - în orice direcție - poate elimina vibrațiile mai rapid decât schimbarea ratei de avans. Aceasta nu este teorie; este ajustarea pe care o facem pe carcasele-de aluminiu cu pereți subțiri, atunci când apar zgomote la mijlocul-programului.

Logica de fixare: Decizia de configurare care determină planeitatea și precizia pozițională

Frezare cu prelucrare CNCtoleranțele la piese complexe nu sunt limitate de precizia de poziționare a mașinii - centrele de prelucrare moderne au o repetabilitate de poziționare de ±0,003 mm în condiții controlate. Ceea ce limitează toleranța realizabilă în producție este fixarea: cât de rigid este ținută piesa, cât de constant sunt contactate suprafețele de referință și dacă forțele de strângere introduc o deformare care este eliberată după deblocare.

Pentru piesele prismatice cu caracteristici prelucrate pe mai multe fețe, succesiunea de fixare contează la fel de mult ca și metoda de fixare. Prima configurare ar trebui să prelucrați suprafețele de referință - fețele care vor localiza piesa pentru toate operațiunile ulterioare. Dacă suprafețele de referință nu sunt plane și paralele între ele în limitele toleranței necesare pentru caracteristicile din aval, fiecare configurare ulterioară moștenește acea eroare.

Modul specific de eroare a dispozitivului de fixare pe care îl vedem cel mai desfrezare CNClucrări la primul articol: semne de prindere pe fețele de referință care au fost prelucrate într-o operație anterioară. Când o clemă se sprijină direct pe o suprafață finită, efortul de contact local deformează elastic suprafața - piesa se întoarce înapoi după deblocare, dar deformarea în timpul tăierii înseamnă că caracteristica prelucrată în acea configurație a fost poziționată față de un datum deplasat. Rezultatul este o eroare de poziție care arată ca o eroare de mașină, dar este de fapt o eroare de fixare. Soluția este să fixați pe stoc, suprafețe brute sau plăcuțe de sacrificiu pre-prelucrate, mai degrabă decât fețele de referință finite.

Pentru piesele în care toate fețele sunt funcționale - nicio suprafață brută disponibilă pentru prindere - opțiunile sunt fălci moi prelucrate pe profilul piesei, fixare cu vid pe fața de referință primară sau o placă sub-cu inserții filetate prelucrate în corpul piesei și îndepărtate ulterior. Fiecare abordare are un cost; niciunul dintre ei nu este gratuit. Alegerea corectă depinde de dimensiunea lotului și de cerințele de toleranță.

Finisarea suprafeței: cum să specificați Ra fără supra{0}}toleranță

Finisajul suprafeței de frezare CNC Specificație Raeste cel mai frecvent-însemnare prea strânsă pe piesele prelucrate. Ra 0,8 µm este realizabil cu o trecere controlată de frezare de finisare și este potrivit pentru majoritatea fețelor de îmbinare, canelurilor de etanșare și suprafețelor generale de inginerie. Specificarea Ra 0,4µm adaugă o trecere de finisare dedicată la avans redus. Specificarea Ra 0,2µm sau mai bună necesită fie o operație de șlefuire, fie o operație de șlefuire de precizie pe lângă frezare - un proces separat cu un impact separat al costurilor și al timpului de livrare.

Valoarea Ra dintr-o operație de frezare este direcțională: suprafața este mai netedă perpendiculară pe direcția de avans decât paralelă pe aceasta, deoarece semnele de avans sunt orientate de-a lungul direcției de avans. Dacă piesa dvs. are o față de etanșare care intră în contact cu o garnitură, Ra relevantă se află peste direcția de alimentare, nu de-a lungul acesteia. Pentru ca valorile Ra raportate de CMM-să fie semnificative, direcția de măsurare trebuie să se potrivească cu direcția de contact funcțională - care ar trebui să fie specificată în desen sau confirmată de magazin.

Un detaliu care afectează citirile Ra pe aluminiu: raza vârfului plăcuței de tăiere sau geometria capătului frezei. O rază de colț mai mare pe instrumentul de finisare produce o suprafață mai netedă la aceeași viteză de avans, deoarece înălțimea festonului - vârfurile rămase între trecerile adiacente - este mai mică. Pentru o freză cu bile-care finisează o suprafață conturată, Ra este direct proporțional cu pătratul pasului-supra împărțit la raza bilei. Reducerea la jumătate a treptei-peste reduce înălțimea scoicii cu 4×. Acesta este motivul pentru care finisarea suprafețelor conturate pe carcasele din aluminiu durează adesea mai mult decât finisarea cu suprafață plană la aceeași specificație Ra.

Capacitatea de frezare a MID și procesul DFM

NoastreFrezare cu prelucrare CNCprograme rulează pe centre de prelucrare pe 3-axe și 5-axe, cu strategii de traseu ale sculei selectate în funcție de tipul de caracteristică - trohoidal pentru fante înguste adânci, degroșare cu adâncime pentru cavități de volum mare, simultan pe 5 axe pentru suprafețe conturate compuse. Nu aplicăm un singur șablon de traseu la toate lucrările; strategia este scrisă pe fișier STEP, pe operație.

Pentrufrezare CNCpe materialele din afara aluminiului - titan, inoxidabil, Inconel, PEEK - planul de proces include intervale de schimbare a sculei, în-punctele de măsurare a procesului și cerințele de stabilizare termică înainte de trecerile de finisare. Pentrupiese frezate cu preciziecu toleranțe mai strânse de ±0,01 mm, planul de inspecție este scris înainte de tăierea primei piese, nu după.

Trimiteți fișierul STEP la adresa noastră echipa de inginerie de procespentru o revizuire DFM scrisă. Semnalăm conflictele de geometrie, problemele de acces la instrumente și riscurile de toleranță înainte ca programul să fie cotat - returnat în 24 de ore, nu este necesar niciun angajament. Pentru piesele aflate deja în producție în altă parte care generează ne-conformități, putem revizui planul de proces existent și putem identifica cauza principală. Începeți la bishenprecision.com.

FAQ

Ce rază de colț ar trebui să precizez pe un buzunar frezat adânc pentru a evita operațiunile mici-unelte și timpii de ciclu prelungiți?

Pentru o adâncime de buzunar D, specificați o rază interioară minimă a colțului de D/4 - și, dacă designul permite, mergeți la D/3. Pe un buzunar adânc de 15 mm-, minim 3,75 R; R5 este mai bun. Raza colțului este egală cu raza celei mai mici scule care o poate prelucra. Uneltele mai mici funcționează mai lent, se deviază mai mult și se rup mai des, în special în materialele cu forțe de tăiere semnificative. Un colț R2 pe un buzunar de 15 mm forțează o freză de 4 mm la parametrii redusi - adaugă 25–40% la timpul ciclului numai pentru acele colțuri. Dacă geometria colțului nu are nicio constrângere funcțională, creșterea razei la R5 nu costă nimic în desen și elimină complet problema instrumentului mic-.

Puteți ține ±0,005 mm pe o față de aluminiu de 150 mm fără o operație de șlefuire?

În cazul unei înștiințări de planeitate, da - cu o trecere tăiată de finisare-și stabilizare termică înainte de măsurare. Pe o indicație de paralelism între două fețe, da - dacă ambele fețe sunt prelucrate în aceeași configurație din aceeași dată, astfel încât paralelismul este stabilit de geometria axei mașinii mai degrabă decât de re-fixare. La o grosime de ±0,005 mm pe 150 mm, răspunsul depinde de planeitatea materialului înainte de prelucrare și de starea termică la măsurare. Aluminiul se extinde cu 23 µm la 100 mm pe grad - o parte de 150 mm măsurată cu 2 grade peste temperatura de referință arată cu 0,007 mm mai groasă decât este în realitate. Prelucrarea este realizabilă; condițiile de măsurare sunt acolo unde ±0,005 mm devine dificil de verificat în mod constant.

Când ar trebui să trec de la frezarea pe 3 axe la 5 axe pe o piesă complexă?

Când setul de caracteristici necesită mai mult de două setări pe o mașină cu 3-axe, iar acele setări implică re-fijare de pe o suprafață de referință finită sau semi-finisată. Fiecare re-fixare introduce o eroare de-transfer de referință - de obicei 0,005–0,015 mm, în funcție de designul dispozitivului și de repetabilitate. Pe o piesă cu o toleranță de poziție de ±0,01 mm între caracteristicile de pe diferite fețe, trei re-dispozitive acumulează suficientă eroare pentru a amenința bugetul de toleranță înainte de pornirea axului. Prelucrarea simultană pe cinci-axe elimină re-fixările prin atingerea caracteristicilor cu unghi-compuse într-o singură configurație. Suprafața de cost pentru 5-axe - de obicei cu 25–40% mai mare tarif orar decât pe 3 axe - este adesea recuperată în timpul de configurare și deșeuri reduse pe piesele în care altfel geometria ar necesita patru sau mai multe setări pe 3 axe.

Care este abordarea corectă atunci când o suprafață frezată prezintă urme de zgomot pe o piesă de aluminiu-subțire?

În primul rând, excludeți fixarea: verificați dacă zgomotul apare numai pe elementele adiacente locațiilor clemei, ceea ce sugerează că clema excită rezonanța piesei mai degrabă decât instrumentul. Dacă vibrația este uniformă pe suprafață, problema este dinamica instrumentului-piesei de prelucrat. Încercați să modificați viteza axului cu ±10–15% înainte de a schimba viteza de avans -, punerea axului la o viteză care să evite frecvența de rezonanță a peretelui este adesea mai rapidă decât reducerea avansului. Dacă vibrațiile persistă, creșteți numărul de caneluri pe instrumentul de finisare (4-caneluri în loc de 2-caneluri pe aluminiu pentru această aplicație) pentru a crește amortizarea în zona de tăiere. Dacă niciuna dintre acestea nu funcționează, peretele are nevoie de un suport suplimentar de fixare - fie un suport de fixare, fie o abordare a cavității umplute în care buzunarul este umplut cu ceară înainte de trecerea de finisare a pereților subțiri.