CNC-koneistuksen jyrsintä: Työstöratastrategia, materiaaliparametrit ja kiinnityspäätökset, jotka määrittävät, toimitetaanko osasi spesifikaatioiden mukaisesti
Taskun syvyys on 18 mm. Leveys on 4mm. Pitkän sivun seinä on 1,1 mm. Materiaali on 7075-T651. DFM-arvostelusi palasi yhdellä lipulla: "Aikojen suhteet vaativat pienennettyä syöttöä ja lisäämään kulkua – suosittelemme tarkistamaan, onko seinän geometria toiminnallisesti rajoitettu."
Tämä lippu kannattaa ymmärtää ennen kuin painat sen takaisin. 4 mm:n leveys pakottaa päätyjyrsintähalkaisijan 3,2 mm:n maksimihalkaisijaan säilyttämään valitsemasi kulman säteen. 3,2 mm:n päätyjyrsintä 18 mm:n syvyydessä pyörii pituuden---halkaisijasuhteella 5,6:1. Tällä suhteella työkalu taipuu sivu{10}}kuormituksen alaisena, eikä taipuma ole tasainen, - se on suurempi taskun alaosassa kuin yläosassa, mikä muodostaa kapenevan seinämän. Kartio voi olla yhdensuuntaisuustoleranssisi sisällä; se ei ehkä. Joka tapauksessa sykliaika kaksinkertaistuu, koska syöttönopeuden on laskettava taipuman säätelemiseksi.
Tämä on geometria{0}}prosessisuhde, jokaCNC-koneistus jyrsintäpäätökset käynnistyvät. Ei se, voiko kone saavuttaa ominaisuuden - se voi -, vaan voiko työstöratastrategia, työkalun valinta ja kiinnitys pitää huomiosi kustannuksilla, jotka tekevät osan valmistettavan.
Työstöratastrategia: Kun trokoidinen jyrsintä toimii paremmin kuin perinteinen ura
CNC-jyrsintä trokoidinen vs. perinteinen työstörataei ole abstrakti optimointikysymys. Sillä on täsmällinen vastaus ominaisuuden geometriaan ja materiaaliin.
Perinteinen ura - täysleveän päätyjyrsimen upottaminen taskuun ja poikki - pitää työkalun jatkuvassa kosketuksessa työkappaleeseen. Alumiinilla kohtalaisella syvyydellä tämä toimii. Ongelma alkaa, kun ura on kapeampi kuin 1,5x leikkurin halkaisija tai kun syvyys---leveyssuhde ylittää 3:1. Siinä vaiheessa lastunpoisto heikkenee, leikkuulämpö keskittyy raon pohjalle ja työkalu taipuu, koska säteittäinen tartunta on liian korkea työkalun jäykkyyteen nähden kyseisellä ylityspituudella.
Trokoidinen jyrsintä - ympyränkaaren työstöradat, jotka rajoittavat säteittäisen kytkennän 10–20 prosenttiin terän halkaisijasta riippumatta uran leveydestä -, ratkaisevat kaikki kolme ongelmaa samanaikaisesti. Lastukuorma hammasta kohti pysyy vakiona, koska kytkentäkaari pysyy vakiona. Lämpö poistuu, koska työkalu poistuu leikkauksesta jokaisella kaarella. Taipuma pienenee, koska säteittäinen voima on murto-osa tavanomaisesta urasta. Kompromissi-on työstöradan pituus: trokoidinen ohjelma kulkee pidemmän matkan poistaakseen saman tilavuuden. Mutta 7075-T651:ssä trochoidal mahdollistaa täyssyvyiset siirrot uran kokonaissyvyydellä yhdellä toimenpiteellä, jossa perinteinen ura vaatii useita syvyyslisäyksiä ja 30–40 % pienempää syöttöä.
Käytännöllinen risteyskohta: käytä trochoidaalista, kun uran syvyys---leveyssuhde ylittää 2,5:1 tai kun raon leveys on välillä 1,0 × 1,5 × leikkurin halkaisija. Alle 2,5:1 syvyys---leveys avoimessa alumiiniurassa, perinteiset työstöradat ovat nopeampia. Sen yläpuolella trochoidal säästää sykliaikaa ja tuottaa paremman seinänlaadun -, millä on väliä, jos paikan seinillä on yhdensuuntaisuus tai suoruus.
Upotusjyrsintä (插铣) on kolmas vaihtoehto, ja sillä on erityinen käyttötapaus: suuren tilavuuden rouhinta syvissä onteloissa, joissa ensisijainen rajoite on materiaalin poistonopeus, ei seinän laatu. Upotusjyrsintä ohjaa lastuamisvoimat aksiaalisesti pikemminkin kuin radiaalisesti, mikä tarkoittaa, että työkalu pystyy käsittelemään paljon suurempia syvyyksiä ilman taipumaa. Pinnan viimeistely on huono ja vaatii viimeistelyä, mutta 30 mm-syvässä kotelotaskussa mallissa 7075-T651, jossa poistetaan 80 % tilavuudesta karkealla työllä, uppojyrsintä lyhentää rouhintaaikaa 35–50 % trokoidiseen jyrsintään verrattuna. Päätössääntö: jos tarvitset seinän laatua syvälle piirteelle, trokoidinen. Jos tarvitset materiaalin poistonopeutta leveässä syvässä ontelossa ja jyrsitään joka tapauksessa, syötä.
Materiaali-Tietyt jyrsintäparametrit: mikä todellisuudessa toimii tuotannossa
Alla oleva taulukko kuvaa tuotantoparametrejacnc-jyrsintäprosessin parametrit alumiinija muut materiaalit, joita käytämme säännöllisestiCNC-koneistus jyrsintätoiminnot. Nämä eivät ole luetteloarvoja -, ne kuvastavat sitä, mitä käytämme hyvin-huolletuissa 5-- ja 3-akselisissa työstökeskuksissa, joissa on karan läpi kulkeva jäähdytysneste.
| Materiaali | Leikkausnopeus (m/min) | Syöttö per hammas (mm) | Radiaalinen DOC - Rouhinta | Radial DOC - Viimeistely | Jäähdytysnestestrategia |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 400–600 | 0.05–0.12 | 40–60 % tasavirtaa | 5–10 % tasavirtaa | Tulva tai sumu; paineilma syviin taskuihin |
| 7075-T651 | 350–500 | 0.05–0.10 | 30–50 % tasavirtaa | 5–8 % tasavirtaa | Tulva; sumu hyväksyttävää avoimissa ominaisuuksissa |
| Ti-6Al-4V | 50–80 | 0.05–0.10 | 10–20 % tasavirtaa (trokoidinen) | 3–5 % tasavirtaa | Läpi-karan HPC Yli tai yhtä suuri kuin 70 baaria pakollinen |
| 303 ruostumaton | 80–120 | 0.04–0.08 | 20–30 % tasavirtaa | 5–8 % tasavirtaa | Tulva; vältä kuivaleikkausta |
| 316L ruostumaton | 60–100 | 0.03–0.07 | 15–25 % tasavirtaa | 3–5 % tasavirtaa | Korkeapaine{0}}tulva; työ-kovettuu nopeasti |
| Inconel 718 | 25–45 | 0.03–0.06 | 5–10 % tasavirtaa | 2–3 % tasavirtaa | kautta-karan HPC; keraamiset työkalut rouhintaan |
| POM (Delrin) | 200–400 | 0.05–0.15 | 30–50 % tasavirtaa | 10–15 % tasavirtaa | Paineilma; vältä jäähdytysnesteen tulvimista |
| KURKISTAA | 150–300 | 0.04–0.10 | 20–40 % tasavirtaa | 5–10 % tasavirtaa | Paineilma; hallita lastunpoistoa huolellisesti |
Dc=leikkurin halkaisija. Parametrit edellyttävät terävää, pinnoittamatonta kovametallia alumiinilla ja muovilla; TiAlN-pinnoitettu teräkselle ja titaanille; keramiikka Inconel rouhintaan.
Yksi parametri, joka esiintyy harvoin luettelotiedoissa, mutta jolla on merkitystä tuotannossa: karan nopeuden ja osan ominaistaajuuden välinen suhde ohutseinämäisissä{0}}piirteissä. Jos jyrsit 0,8 mm:n alumiiniseinää suurella karan nopeudella ja seinä halkeilee tai siinä on tärinäjälkiä, korjaus ei aina ole hidastaa. Joskus hidastuminen asettaa karan seinän värähtelytilan harmoniselle taajuudelle. Karan nopeuden muuttaminen ±15 % - kumpaankin suuntaan - voi poistaa tärinän nopeammin kuin syöttönopeuden muuttaminen. Tämä ei ole teoriaa; se on säätö, jonka teemme ohutseinäisille-alumiinisille koteloille, kun puhetta esiintyy ohjelman{10}}välissä.
Kiinnityslogiikka: Asennuspäätös, joka määrittää tasaisuuden ja paikannustarkkuuden
CNC-koneistus jyrsintämonimutkaisten osien toleransseja ei rajoita koneen paikannustarkkuus - nykyaikaiset työstökeskukset pitävät ±0,003 mm:n paikannustoistettavuuden valvotuissa olosuhteissa. Tuotannossa saavutettavaa toleranssia rajoittaa kiinnitys: kuinka jäykästi kappaletta pidetään, kuinka johdonmukaisesti kosketetaan peruspisteen pintoja ja aiheuttavatko puristusvoimat taipuman, joka vapautuu puristamisen jälkeen.
Prismaattisissa osissa, joissa on koneistettuja ominaisuuksia useilla pinnoilla, kiinnitysjärjestys on yhtä tärkeä kuin kiinnitysmenetelmä. Ensimmäisessä asetuksessa tulee työstää peruspistepinnat - pinnat, jotka paikantavat osan kaikissa myöhemmissä toiminnoissa. Jos peruspistepinnat eivät ole tasaisia ja yhdensuuntaisia toistensa kanssa alavirran ominaisuuksien vaaditun toleranssin sisällä, jokainen myöhempi asetus perii tämän virheen.
Erityinen kiinnitysvikatila, jonka näemme useimmiten päälläCNC-jyrsintätyöt ensimmäisessä artikkelissa: kiinnitysmerkit peruspisteissä, jotka on koneistettu aikaisemmassa työssä. Kun puristin nojaa suoraan valmiille pinnalle, paikallinen kosketusjännitys muuttaa pintaa elastisesti - osa joustaa takaisin puristuksen irrottamisen jälkeen, mutta leikkauksen aikana tapahtuva muodonmuutos tarkoittaa, että siinä asetelmassa työstettävä piirre oli asetettu siirtyneeseen peruspisteeseen. Tuloksena on sijaintivirhe, joka näyttää konevirheeltä, mutta on itse asiassa kiinnitysvirhe. Korjaus on kiinnittää alustaan, raakapintoihin tai esi-koneistettuihin uhraustyynyihin valmiiden peruspintojen sijaan.
Osien, joissa kaikki pinnat ovat toimivia - ei raakapintaa käytettävissä kiinnitystä varten -, vaihtoehdot ovat pehmeät leuat, jotka on koneistettu osan profiiliin, tyhjiökiinnitys ensisijaiseen peruspintaan tai ali-levy kierteitetyillä lisäkkeillä, jotka on koneistettu kappaleen runkoon ja poistetaan myöhemmin. Jokaisella lähestymistavalla on hintansa; mikään niistä ei ole ilmainen. Oikea valinta riippuu erän koosta ja toleranssivaatimuksista.
Pintakäsittely: Ra:n määrittäminen ilman yli{0}}toleranssia
CNC-jyrsintäpinnan viimeistely Ra spesifikaatioon koneistetuissa osissa yleisimmin yli{0}}kiristetty huomioteksti. Ra 0,8 µm on saavutettavissa kontrolloidulla viimeistelyjyrsinnällä ja se soveltuu useimmille liitospinnoille, tiivistysurille ja yleisille teknisille pinnoille. Ra 0,4 µm:n määrittäminen lisää erillisen viimeistelykierron pienemmällä syötöllä. Ra-arvon määrittäminen 0,2 µm tai sitä paremmaksi vaatii joko läppäyksen tai tarkkuushiontatoiminnon jyrsinnän päälle - erillisen prosessin, jolla on erillinen kustannus- ja toimitusaikavaikutus.
Jyrsintäoperaation Ra-arvo on suunnattu: pinta on tasaisempi kohtisuorassa syöttösuuntaan nähden kuin sen suuntaisesti, koska syöttömerkit suuntautuvat syöttösuuntaa pitkin. Jos osassasi on tiivistepinta, joka koskettaa tiivistettä, vastaava Ra on syöttösuunnan poikki, ei sitä pitkin. Jotta CMM-raportoidut Ra-arvot olisivat merkityksellisiä, mittaussuunnan on vastattava toiminnallista kosketussuuntaa -, joka tulee määrittää piirustuksessa tai vahvistaa liikkeessä.
| Ra Target | Saavutettavissa oleva prosessi | Tyypillinen syöttönopeuden vähennys vs Ra 3,2 µm | Huomautuksia |
|---|---|---|---|
| Ra 3,2 µm | Normaali maalipassi | - (perustaso) | Yleiset ei-{0}}vastaavat pinnat |
| Ra 1,6 µm | Maaliläpäisy, kontrolloidut parametrit | 20-30 % alennus | Useimmat tekniset pariutuvat kasvot |
| Ra 0,8 um | Omistettu viimeistely, terävä työkalu | 40-50 % alennus | Tiivistyspinnat, optinen asennus, liukuvat liittimet |
| Ra 0,4 um | Hidas lopetus tai lento-leikkaus | 60-70 % alennus | Tarkka{0}}tiivistys, CMM-datumat |
| Ra 0,2 um | Hionta tai läppäily vaaditaan | Ei saavuteta pelkällä jauhamalla | Peilaa{0}}laadukkaita optisia tai tiivistäviä pintoja |
| Ra 0,02 um | Tarkkuuslippaus, MID-katto | Ammattimainen viimeistelyoperaatio | Ultra{0}}tarkkuusmetrologiset pinnat |
Yksi yksityiskohta, joka vaikuttaa alumiinin Ra-lukemiin: terän kärjen säde tai päätyjyrsinpään geometria. Suurempi kulmasäde viimeistelytyökalussa tuottaa tasaisemman pinnan samalla syöttönopeudella, koska kampasimpukkakorkeus - vierekkäisten kulmien väliin jäävät piikit - on pienempi. Kuula-nokkajyrsimen, joka viimeistelee muotoiltua pintaa, Ra on suoraan verrannollinen neliöön, jossa askel-jaettuna pallon säteellä. Askeleen puolittaminen-vähentää kampasimpun korkeutta neljä kertaa. Tästä syystä alumiinikoteloiden muotoiltu pinnan viimeistely kestää usein kauemmin kuin tasapinnan viimeistely samalla Ra-spesifikaatiolla.
MID:n jyrsintäominaisuus ja DFM-prosessi
MeidänCNC-koneistus jyrsintäohjelmat toimivat 3-- ja 5--akselisilla työstökeskuksilla, joissa työstöratastrategiat on valittu piirretyypin mukaan - trokoidinen syvälle kapeille uralle, upporouhinta suuritilavuuksisille onteloille, samanaikainen 5-akselinen muotoilluille pinnoille. Emme käytä yhtä työstöratamallia kaikkiin töihin; strategia kirjoitetaan STEP-tiedostoa kohden operaatiota kohti.
vartenCNC-jyrsintäalumiinin ulkopuolisille materiaaleille - titaani, ruostumaton, Inconel, PEEK - prosessisuunnitelma sisältää työkalun vaihtovälit,-prosessin mittauspisteet ja lämpöstabilointivaatimukset ennen viimeistelyä. vartentarkkuusjyrsityt osat±0,01 mm:n tiukemmilla toleransseilla tarkastussuunnitelma kirjoitetaan ennen ensimmäisen kappaleen leikkaamista, ei sen jälkeen.
Lähetä STEP-tiedostosi meille prosessisuunnittelutiimikirjallista DFM-arvostelua varten. Merkitsemme geometriaristiriidat, työkalujen käyttöongelmat ja toleranssiriskit ennen kuin ohjelma julkaistaan - palautetaan 24 tunnin kuluessa, sitoutumista ei vaadita. Voimme tarkistaa olemassa olevan prosessisuunnitelman ja tunnistaa perimmäisen syyn muualla tuotannossa oleville osille, jotka aiheuttavat poikkeamia. Aloita osoitteesta bishenprecision.com.
FAQ
Mikä kulman säde minun tulisi määrittää syvälle jyrsitylle taskulle, jotta vältytään{0}}pieniltä työkaluoperaatioilta ja pidentyneiltä jaksoiltaan?
Määritä taskun syvyydelle D vähimmäissisäkulman säde D/4 - ja jos suunnittelu sallii, siirry kohtaan D/3. 15 mm-syvässä taskussa vähintään R3,75; R5 on parempi. Kulman säde on yhtä suuri kuin pienimmän työkalun säde, joka voi työstää sen. Pienemmät työkalut käyvät hitaammin, taipuvat enemmän ja rikkoutuvat useammin, erityisesti materiaaleissa, joissa on suuria leikkausvoimia. R2-kulma 15 mm:n taskussa pakottaa 4 mm:n päätyjyrsintään pienemmillä parametreilla - lisää 25–40 % kiertoaikaan pelkästään näillä kulmilla. Jos kulman geometrialla ei ole toiminnallisia rajoituksia, säteen kasvattaminen arvoon R5 ei maksa mitään piirustuksessa ja poistaa pienen{17}}työkaluongelman kokonaan.
Pystytkö pitämään ±0,005 mm 150 mm:n alumiinipinnassa ilman hiontaa?
Tasaisuushuomautuksessa kyllä - viimeistelyleikkauksella-ja lämpöstabilointi ennen mittausta. Kahden pinnan välisessä rinnakkaiskuvauksessa kyllä -, jos molemmat pinnat on koneistettu samassa asetelmassa samasta peruspisteestä, joten yhdensuuntaisuus määräytyy koneen akselin geometrian avulla eikä uudelleen-kiinnityksellä. Paksuushuomautuksessa ±0,005 mm poikki 150 mm vastaus riippuu massan tasaisuudesta ennen koneistusta ja lämpötilasta mittauksen aikana. Alumiini laajenee 23 µm per 100 mm per aste - 150 mm:n osa mitattuna 2 astetta vertailulämpötilan yläpuolella on 0,007 mm paksumpi kuin se todellisuudessa on. Koneistus on saavutettavissa; mittausolosuhteissa ±0,005 mm on vaikea todentaa johdonmukaisesti.
Milloin minun pitäisi vaihtaa 3-akselista 5-akseliseen jyrsintään monimutkaisessa kappaleessa?
Kun ominaisuusjoukko vaatii enemmän kuin kaksi asetusta 3-akselisella koneella ja näihin asetuksiin kuuluu uudelleen-kiinnitys valmiilta tai puolivalmiilta peruspistepinnalta. Jokainen uudelleen-kiinnike aiheuttaa datam-siirtovirheen -, joka on tyypillisesti 0,005–0,015 mm kiinnikkeen suunnittelusta ja toistettavuudesta riippuen. Osassa, jonka sijaintitoleranssi on ±0,01 mm eri pintojen ominaisuuksien välillä, kolme uudelleen{13}}kiinnitystä keräävät tarpeeksi virhettä uhatakseen toleranssibudjetin ennen karan käynnistymistä. Viiden-akselin samanaikainen työstö eliminoi uudelleen{15}}kiinnikkeet saavuttamalla yhdistetty-kulmaominaisuudet yhdellä asetuksella. Kustannuspalkkio 5-akselista - tyypillisesti 25–40 % korkeampi tuntitaksa kuin 3-akselisella - saadaan usein takaisin asennusajassa ja vähentää romua osissa, joissa geometria muutoin vaatisi neljä tai useampia 3-akselisia asetuksia.
Mikä on oikea lähestymistapa, kun jyrsitty pinta näyttää tärinäjälkiä ohuessa{0}}seinämäisessä alumiiniosassa?
Sulje ensin pois kiinnitys: tarkista, näkyykö tärinä vain kiinnityskohtien vieressä, mikä viittaa siihen, että puristin jännittää osan resonanssia työkalun sijaan. Jos tärinä on tasaista koko pinnalla, ongelma on työkalun-työkappaleen dynamiikassa. Kokeile muuttaa karan nopeutta ±10–15 % ennen kuin muutat syöttönopeutta -. Karan asettaminen nopeudelle, joka välttää seinän resonanssitaajuuden, on usein nopeampaa kuin syötön vähentäminen. Jos tärinä jatkuu, lisää viimeistelytyökalun urien määrää (4-uilua 2-alumiinin sijaan tässä sovelluksessa) lisätäksesi vaimennusta leikkausalueella. Jos mikään näistä ei toimi, seinä tarvitsee lisäkiinnitystukea - joko taustakiinnikkeen tai täytettyyn onteloon perustuvaa lähestymistapaa, jossa tasku täytetään vahalla ennen ohutseinämäistä viimeistelyä.
