CNC-työstömateriaalit: kuinka materiaalivalintasi ohjaa toleransseja, työkalun käyttöikää ja osakustannuksia
Olet määrittänyt 6061-T6:n, piirtänyt taskun lattiaan 0,6 mm:n seinän ja ilmoittanut tasaisuuden 0,05 mm:n kohdalla. DFM tulee takaisin:stressin lievitys vaaditaan ennen maaliin pääsyä; seinä saattaa liikkua puristusvapautuksen yhteydessä.Materiaali ei aiheuttanut näitä ongelmia yksin,{0}}mutta se asetti rajaehdot, jotka tekivät niistä väistämättömiä.
Se on mitäcnc-työstömateriaalitValinta itse asiassa on: et valitse teknistä arkkia, valitset rajoitusjoukon, joka seuraa osaa jokaisen asennuksen, jokaisen työkalun vaihdon ja tarkastusraportin jokaisen rivin läpi. Hanki se ajoissa, ja osa koneeutuu melkein itsestään. Ymmärrät sen väärin ja hinnoittelet uudelleen puolivälissä{2}}.
Näin ajattelemme materiaalivalintaaMID Precision-kaikilla alumiiniseoksilla, titaanilaaduilla, ruostumattoman teräksen tuoteperheillä ja teknisillä muoveilla, jotka liikkuvat myymälässämme päivittäin.
Viisi CNC-työstömateriaaliperhettä saavuttaa ensimmäisenä
Koneistettavuusluokituksia on taajuudella, samoin kuin kustannukset. Alla olevassa taulukossa on kartoitettu perheet, joita koneistamme useimmiten piirustuksessasi olevilla muuttujilla.
| Materiaali | Koneistettavuusindeksi | Toleranssikerros (jyrsintä) | Ra saavutettavissa | Työkalujen suhteellinen kuluminen | Tyypilliset sektorit |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | ±0,005 mm (±0,002 mm w/ jigin reikä) | 0,4 µm (0,1 µm lentää-) | Matala | Puolijohde, teollisuusautomaatio |
| Al 7075-T651 | ~70% | ±0,005 mm | 0.4µm | Matala – Keskitaso | Ilmailu- ja avaruusrungot,{0}}kantavien varret |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0,008mm (±0,005mm w/hoito) | 0,8 µm (0,4 µm mahdollista) | Korkea | Aerorakenne-, lääketieteelliset implantit |
| 316L ruostumaton | ~45% | ±0,008 mm | 0.4µm | Keski-korkea | Nesteputkistot, kirurgiset instrumentit |
| 17-4PH H900 | ~38% | ±0,008 mm | 0.4µm | Korkea | Ilmailuvarusteet, lujat{0}}akselit |
| KURKISTAA | ~75% | ±0,02 mm (kosteudesta{1}}riippuvainen) | 0.8µm | Matala | Lääketieteellinen, puolijohde, kemiallinen |
Työstettävyysindeksi viitataan 160 HB vapaan-teräksen=100%.
Yksi ero taulukosta ei näy: "saavutettavissa oleva" ja "toistettavissa erässä" eivät ole sama luku. ±0,002 mm:n lyöminen yhteen alumiiniosaan on yksinkertaista oikeassa ympäristössä. Sen pitäminen 80 kappaleen poikki vakiokiinnitysten ja ympäristön lämpötilan vaihteluiden avulla on prosessin suunnitteluongelma, ei kapasiteettivaje.
Alumiinin ja titaanin CNC-työstö: missä vaihto{0}}todellisuudessa elää
Yleisincnc-työstömateriaalin valintaPäätös, jonka näemme ilmailu- ja lääketieteen asiakkailta, on tämä. Insinöörit vertailevat vaistomaisesti vetolujuuslukuja, mutta kustannusero ei ole siinä.
Alumiini vs titaani cnc-työstöjohtuu kolmesta toisiinsa liittyvästä tekijästä: leikkausnopeus, lämmönhallinta ja työkalujen käyttöstrategia.
6061-T6:lla tai 7075-T651:llä käytät karan nopeudet yli 10 000 rpm, suoritat aggressiivisia säteittäisiä kytkentöjä ja huuhtelet lastut nopeasti ilmalla tai jäähdytysnesteellä. Materiaali ei pidä lämpöä leikkausalueella.
Ti-6Al-4V:lla teet päinvastoin. Pintanopeudet laskeutuvat tyypillisesti välillä 40–80 m/min – noin viidennes 6061:llä ajamastasi. Syy ei ole pelkkä kovuus; se on lämmönjohtavuus. Titaani johtaa lämpöä noin 7 W/m·K verrattuna alumiinin 167 W/m·K. Lämpö pysyy leikkuureunassa, ei lastussa. Se hajottaa kovametallia nopeasti, jos parametrisi tai jäähdytysnesteen paine on kalibroitu väärin.
Näin asetamme puskuoperaatioiden trokoidaalinen vs. upotus-jyrsintäpäätöksen-arvion, joka näkyy harvoin teknisissä arkeissa, mutta vaikuttaa suoraan työkierron aikaan ja työkalun käyttöikään vaikeissa kohteissacnc-työstömateriaalit:
Trokoidaalinen (korkea{0}}tehokkuus) jyrsintäon suositeltava titaanitaskuille, jotka ovat leveitä yli ~15 mm. Säteittäinen tartunta toimii 10–15 %:lla työkalun halkaisijasta suurella aksiaalisyvyydellä ja 60+ tankon jäähdytysnesteellä. Tasainen tartuntakaari estää hankausta ja{6}}muodostunutta reunaa, joka tappaa kovametalliterät.
Upotusjyrsintäottaa haltuunsa, kun taskun syvyys--leveyssuhde ylittää noin 3:1 tai kun osan jäykkyys ei ole riittävä. Aksiaaliset leikkausvoimat ovat pienempiä kuin säteittäiset{5}}tämä on tärkeää, kun olet 40 mm syvällä ja osa on jo taipumassa kiinnikkeessä.
Sinuncnc-työstömateriaalin valinta: jos titaaniominaisuus yhdistää yli 25 mm syvemmät taskut ja yli 3 mm ohuet seinät, merkitse se ennen mallin jäädyttämistä. Nämä yhdistelmät vaativat uudelleen-sekvensoituja operaatioita ja välivaiheita jännityksenpoistovaiheisiin, jotka eivät näy tavallisessa syklin aikaarviossa.
Toleranssikyky materiaalin mukaan: mitä numerot todellisuudessa tarkoittavat
| Asetustyyppi | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316L / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Vakiojyrsintä, yksittäinen asennus | ±0,010 mm | ±0,015 mm | ±0,012 mm |
| 5-akselinen tarkkuuskiinnitys | ±0,005 mm | ±0,008 mm | ±0,008 mm |
| Kriittiset poraukset (poraus/kalvaus) | ±0,003 mm | ±0,005 mm | ±0,005 mm |
| Tarkkuusoperaatiot (Sveitsin{0}}käännös, jigireikä) | ±0,002 mm | ±0,003 mm | ±0,003 mm |
| Maapinnat | ±0,001 mm | ±0,002 mm | ±0,001 mm |
Yllätys monille suunnittelijoille:alumiinia on vaikeampi pitää kiinni tiukoista toleransseista kuin sen työstettävyysluokitus antaa ymmärtää, koska se koneistuu niin nopeasti ja laajenee niin vapaasti. Alumiinin CTE kulkee noin 23,6 µm/m·K. 100 mm:n osassa, jossa on 10 asteen heilahdus ympäristössä pitkän käytön aikana, se on noin 24 µm mittapoikkeamaa-jo 5 × ±0,005 mm:n toleranssibudjetti pelkästään lämpötilasta.
Vakiotyönkulkumme yli ±0,005 mm:n tiukemmille alumiiniosille: karkea → lämpötilan stabilointi (20–30 min kontrolloidulla alueella) → puoli-viimeistely → vakautus uudelleen → viimeistely. Karkean ja puoliviimeistelyn välinen pito on paikka, jossa aikaisemmasta levyn valssauksesta aiheutuva jäännösjännitys alkaa lievittyä. Ohita se aikataulupaineessa, niin saat osan, joka mittaa oikein CMM:ssä ja ponnahtaa sitten toleranssista tunnin kuluttua jäähtymisestä.
Tämä vakautusvaihe karkean ja puoliviimeistelyn välillä-ei leikkausparametreja-on yleisin syy alumiinin uudelleenkäsittelyyn tiukoissa-toleranssitöissä.
Pitkille ohuille akseleille, joiden L/D > 20 ruostumatonta tai titaania, sveitsiläisissä-kääntökennoissamme on ohjausholkki välittömästi leikkausvyöhykkeen takana, ja pääkara ja seuraavat{2}}tuki on koordinoitu 0,005 mm:n etäisyydellä toisistaan. Ilman tätä suhdetta osa taipuu tukemattomassa jännevälissä leikkauspaineen alaisena ja menetät pyöreyden ja sylinterimäisyyden ennen kuin olet puolivälissä.
Ruostumattoman teräksen CNC-työstö: pinnan viimeistely ja työkalujen hallinta
Ruostumattomasta teräksestä valmistettu cnc-työstöpintavaatimukset sanelevat usein prosessin järjestyksen enemmän kuin mittatoleranssit. 316L-kirurgisissa instrumenteissa on Ra Less tai yhtä suuri kuin 0,4 µm huomiotekstit, joissa ei ole-purseetta. 17-4PH-ilmailuvarusteet tarvitsevat tiukat toleranssitjaerityinen pintarakenne, joka tukee PVD- tai kova-anodisoitua tarttuvuutta.
Ruostumattomasta teräksestä vaikeuttava käyttäytyminen on työkarkaisu. 316L kovettuu nopeasti, jos työkalu pysyy paikallaan, syöttönopeus putoaa kynnyksen alapuolelle tai terä on kulunut. Kun pinta kovettuu, seuraavat siirrot tarttuvat materiaaliin korkeammalla kovuudella kuin aloitit. Tämä kaskadee työkalun rikkoutumiseen ja aruostumattoman teräksen cnc-työstöpinnan viimeistelyse on lähes mahdotonta palauttaa lisäämättä suunnittelematonta passia.
Prosessiohjauksemme ruostumattomille tarkkuuskomponenteille:
Säilytä positiivinen harava viimeistelyterissä -negatiivinen karhotus kuluneissa työkaluissa aiheuttaa hankausta ennen leikkaamista. Älä koskaan pysäytä pyörivää työkalua koskettaessaan ruostumatonta pintaa. Käytä PVD--pinnoitettua submikronista karbidia viimeistelyyn; pinnoittamaton karkealle 17-4PH H900:lle reunageometrian säilyttämiseksi. Jos Ra on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 µm, lisää mikroviimeistelyaukko enintään 0,05 mm:n aksiaalisyvyydellä jäähdytysnesteen huuhtelulla.
Yksi seurannan arvoinen loppupään riippuvuus: monet lääketieteelliset ruostumattomat komponentit menevät sähkökiillotukseen koneistuksen jälkeen. Jos esi-EP-pinta on yli Ra 0,8 µm, sähkökiillotus ei tyypillisesti tuota sitä Ra 0,1 µm:n spesifikaatioon-, kemia poistaa materiaalia tasaisesti, se ei täytä huippuja. Theruostumattoman teräksen cnc-työstöpinnan viimeistelyon oltava lähellä ennen kuin osa lähtee koneesta.
Mitä DFM-arvostelut huomaavat, mitä materiaalitiedot eivät ymmärrä
Materiaalitiedot kertovat, mistä materiaalista on kyseon. DFM-arvostelu kertoo, mitä tapahtuu, kun yrität leikata sen haluamaasi geometriaan erityisillä huomioteksteilläsi.
kloMID Precision, materiaali on ensimmäinen suodatin kaikissa STEP-tiedostojen tarkasteluissa-mutta se luetaan aina geometriaa ja toleranssipinoa vastaan. Tiukka-toleranssireikä alumiinissa on rutiinia. Sama poraus, jonka toisella puolella on 0,8 mm seinä, on erilainen kiinnitys- ja järjestysongelma.
Useimmin esiin tulevat DFM-liputcnc-työstömateriaalit:
Kulman säteet alimitoitettu taskusyvyyden vuoksi.10 mm syvä tasku, jonka sisäsäde on 0,3 mm, vaatii työkalun, jonka halkaisija on alle 0,6 mm. Nämä työkalut toimivat hitaasti, rikkoutuvat helposti ja lisäävät sykliaikaa suhteessa taskualueeseen. Lisääminen arvoon R1mm-tai säteen sovittaminen 55–65 prosenttiin taskun syvyydestä-leventää työkalukustannuksia merkittävästi. Jos säde on olemassa vain välystä varten, avaa se.
Seinän paksuus ei vastaa materiaalin jäykkyyttä.Titaanin moduuli (≈114 GPa) antaa ohuemmille seinille enemmän vastustuskykyä leikkausvoiman taipumiselle kuin 6061 (≈69 GPa). Titaanin lämpökäyttäytyminen kuitenkin rajoittaa sitä, kuinka aggressiivisesti voit työntää työkalua lähelle ohutta seinää. Nämä kaksi tekijää eivät yksinkertaisesti kumoa.
Kierteen syvyyttä ei ole säädetty massalujuudelle.1,5× nimellishalkaisija on vakiooletus. PEEK:ssä tai pehmeässä alumiinissa 2× on halpa vakuutus ulosvetoa vastaan,{3}}joka ei maksa juuri mitään sykliajassa.
5-akselinen koneistuseliminoi asetukset, jotka muutoin pakottaisivat sinut tinkimään geometriasta. Ominaisuuksiin, joihin ei pääse käsiksi 3-akselisuunnassa, säteitä suunnitellaan tarpeettomasti uudelleen-, poistetaan alaleikkauksia ja lisätään jakoviivoja. Lähetä meille STEP ennen kuin yksinkertaistat osaa.
FAQ
Mitä kulmasädettä minun tulisi käyttää, jotta työkalukustannukset pysyvät kohtuullisina?
Kohdista sisäiset säteet vähintään 55 % taskun syvyydestä tai kiinnitä standardipäätyjyrsintäkokoihin (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6mm). Alle R0,5mm missä tahansacnc-työstömateriaalikovempi kuin alumiini, olet mikro{0}}työkalualueella-erillisessä asennuksessa, hitaammassa nopeudessa, erityisessä tarkastuksessa. Tämä kustannusten askelmuutos on suhteeton leikattavaan pinta-alaan nähden. Jos tiukka säde on vapaata tilaa varten eikä toimi, vaihda sitä.
Pystytkö pitämään ±0,005 mm 100 mm:n alumiiniosaan ilman hiontaa?
Kyllä, lämpötilastabiloidulla-rouhinnalla, oikealla kiinnityssuunnittelulla ja yllä kuvatulla stabilointijärjestyksellä. Hiontaa ei tarvita useimpiin ±0,005 mm alumiinitöihin. Alle ±0,003 mm kriittisillä pinnoilla lisäämme jig-porauksen tai tarkkuuden-porauksen. Alle ±0,001 mm hionta siirtyy prosessiin.
Onko 7075-T651 aina parempi valinta lujuuskriittisiin osiin verrattuna 6061-T6:een?
Ei automaattisesti. 7075:lla on suurempi vetolujuus, mutta pienempi korroosionkestävyys, anodisoituu vähemmän tasaisesti eikä se yleensä ole hitsattavissa. Osien, joissa yhdistyvät tiukat toleranssit, kova anodisointi ja kokoonpanohitsaus, 6061-T6 on usein oikea.cnc-työstömateriaalin valintavaikka FEA on marginaalinen,{0}}seinämän paksuusisku maksaa vähemmän kuin pinnoitteen tartuntahäiriö kentällä.
Mikä on pienin seinämänpaksuus, jonka voit luotettavasti työstää Ti-6Al-4V:ssä?
Tuotanto-ilmailutyössä 0,8 mm seinät Ti-6Al-4V:ssä ovat saavutettavissatarkkuus CNC-työstökun kiinnikkeen suunnittelu ottaa huomioon tärinän ja työkalun rata pitää koko ajan alhaisen säteittäisen kytkeytymisen. Alle 0,5 mm:n titaanin lämmönjohtavuudesta tulee aktiivinen ongelma-lämpöä kerääntyy seinään, seinä taipuu ja mittavakaus hajoaa leikkauksen läpi. Jos suunnittelusi kohdistuu alle 0,5 mm:n titaaniseiniin, ota meidät mukaan keskusteluun ennen kuin piirustus on viimeistelty.
Materiaalihuomautesi on myös prosessisuunnitelma. Tarvitsemasi toleranssit, määrittämäsi pinnan viimeistelyt ja piirtämäsi geometria ovat vuorovaikutuksessa materiaalin kanssa tavoilla, joita ei näy missään tietolomakkeessa.
Lähetä meille STEP-tiedostosi DFM-arviointia varten-prosessisuunnittelijamme lukevat materiaalisi, geometriasi ja toleranssipinosi yhdessä ja lähettävät tarjouksenjavalmistustiedot missä sillä on merkitystä.
