CNC-työstöosat: Suunnitteluinsinöörin opas materiaalien, toleranssien ja prosessien yhdistämiseen
DFM-palautteesi tuli juuri takaisin. 0,4 mm:n seinä tuossa 6061-T6-holkissa - kaupassa sanoo, että se tärisee ja ponnahtaa takaisin puristamisen jälkeen. ±0,01 mm:n sylinterimäisyysmerkintä porauksessa? Saavutettavissa, mutta ei samalla asetuksella kuin OD-profiili, ellet halua syödä uudelleen kiinnityskustannuksia. Kuulostaako tutulta?
UseimmatCNC-työstöosatviat juontavat juurensa samoihin kolmeen liian aikaisessa suunnittelusyklissä tehtyyn päätökseen: materiaali, joka on lukittu ennen prosessin huomioon ottamista, toleranssit, jotka on kopioitu edellisestä piirroksesta ilman toimintojen tarkistusta, ja prosessioletukset, jotka on tehty tuntematta koneen todellista suorituskykyä. Tämä opas käy läpi kaikki kolme - ei myyntiesitteestä, vaan joka viikko kirjoittamamme DFM-palautteen perusteella.
Miksi materiaalivalinta tuottaa enemmän kuin vain kustannuksia
Vaisto määrittää 6061-T6 kaikelle alumiinille on kohtuullinen - se on halpa, koneistaa nopeasti ja joka kaupassa on sitä. Mutta ohuella seinälläcnc-työstöosat, alumiinin cnc-työstöosien ohutseinämägeometria luo erityisen ongelman, jota materiaalin valinta ei yksin pysty korjaamaan: jäännösjännitys.
Kuumavalssattu-ja jopa jotkin levymateriaalit sisältävät sisäisiä jännitysgradientteja. Kun poistat materiaalia epäsymmetrisesti - työstäen 0,5 mm seinän toista puolta ennen toista -, tämä jännitys vapautuu epätasaisesti. Osa liikkuu. Ei näkyvästi leikkauksen aikana, mutta mitattavissa tarkastuksessa: koneesta litteästi lukeva kasvo on 0,03–0,08 mm taipunut 30 minuuttia myöhemmin huoneenlämmössä.
Kaksi lähestymistapaa toimii. Määritä ensin jännitys-poistettu tai esivenytetty levy (7075-T651 mieluummin kuin 7075-T6, jos lujuus ratkaisee; MIC-6 valettu työkalulevy kiinnitykseen ja rakenteellisiin kiinnikkeisiin, joissa tasaisuus on kriittinen). Järjestä toiseksi toiminnot: karkea 0,5 mm:n tarkkuudella lopullisesta mittasuhteesta, anna osan istua - mieluiten yön yli - viimeistele sitten. Tämä toinen ajo, joka on otettu kevyellä syvyydellä, leikkaa jo rentoon materiaaliin. Takaisinjousi on poissa, koska jännityssäiliö tyhjennettiin rouhintavaiheessa.
vartentarkkuus cnc-työstöosat ilmailu- ja avaruuskäyttöönsovelluksissa, joissa sekä lujuus että mittastabiilisuus ovat tärkeitä, Ti-6Al-4V esittelee omat rajoitteensa. Titaanin alhainen lämmönjohtavuus tarkoittaa, että lämpö keskittyy työkalun kärkeen sen sijaan, että se poistuu lastun mukana. Tämä muuttaa kaiken prosessin kirjoittamisessa:
Leikkausnopeus: 40–60 m/min päällystämättömällä kovametallilla, jopa 80 m/min TiAlN-pinnoitetuilla työkaluilla
Syöttö per hammas: 0,05–0,12 mm - pysyä tässä ikkunassa; liian kevyesti hankaavia mieluummin kuin leikkauksia ja työstöä-kovettaa pintaa
Jäähdytysneste: korkea{0}}paine-karan läpi (vähintään 70 bar) suunnattu leikkausalueelle, ei tulvi jäähdytysnestettä osan runkoon
Työkalun käyttöikä: aggressiiviset vaihtovälit; kulunut työkalu titaanilla tuottaa enemmän lämpöä, ei vähemmän
Näiden parametrien korvaaminen ilmauksella "tulviva jäähdytysneste ja hidasta" tarkoittaa, että titaanityöt päätyvät työstettyihin-karkaistuihin pintoihin ja--toleranssin ulkopuolelle jääviin reikiin.
| Materiaali | Koneistettavuusindeksi | Tyypillinen saavutettava toleranssi | Tarvitaanko stressin lievitystä? | Huomautuksia |
|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | Erinomainen (100 % viite) | ±0,01 mm rutiini | Seinille < 1,5 mm | Oletusvalinta; katso ohuita seiniä |
| 7075-T651 | hyvä (70 %) | ±0,008 mm huolellisesti | Esi-venytetty - pienempi riski | Korkeampi lujuus; vaikeampi hitsata |
| Ti-6Al-4V | Vaikea (20 %) | ±0,01 mm tiukassa prosessissa | Ei sovellu | Lämmönhallinta on kaikki kaikessa |
| 303 ruostumaton | kohtalainen (50 %) | ±0,015 mm rutiini | Ei | Ilmainen{0}}koneistus; vältä kasvojen tiivistämisestä |
| 316L ruostumaton | Vaikea (40 %) | ±0,02 mm rutiini | Ei | Työ{0}}kovettuu; hitaammat ruoat pakolliset |
| Inconel 718 | Erittäin vaikea (10 %) | ±0,015 mm hiomalla | Ei | Keraamiset tai CBN-työkalut viimeistelyyn |
Koneistettavuusindeksi suhteessa 6061-T6=100%; toleranssiluvut edustavat luotettavia tuotantoarvoja hyvin hoidetuissa koneistuskeskuksissa ilman hiontaa.
Luo realistinen toleranssibudjetti CNC-työstöosille
Tarjouksen kallein rivi on usein toleranssi, jota kukaan ei koskaan mittaa kentällä. Ennen kuin julkaiset piirustuksen, käy läpicnc-koneistuksen osien toleranssipino-ylösjokaiselle tiukalle huomautukselle: mitä kokoonpanotoimintoa se suojaa, ja mitä tapahtuu MMC/LMC-rajalla?
Muutamia viitekohtia tarkastustiedoistamme:
100 mm:n alumiiniosa, joka pysyy ±0,005 mm:ssä kriittisellä reiän halkaisijalla, on saavutettavissa ilman hiontaa -, mutta se vaatii erillisen viimeistelyn, lämpötilan-stabiloidun mittausympäristön (käytämme 20 astetta ±0,5 astetta) ja 100-prosenttista CMM-tarkastusta. Jaksoaika kasvaa noin 40 % verrattuna ±0,02 mm:n huomiotekstiin samassa ominaisuudessa. Jos poraus liittyy laakeriin, jonka halkaisijavälys on joka tapauksessa 0,015 mm, tiukempi kuvake ei toimi ja lisää todellisia kustannuksia.
Hionta tulee kuvaan, kun tarvitset parempaa kuin ±0,005 mm karkaistuun osaan tai kun Ra vaaditaan alle 0,1 μm kontakti- tai optisten asennuspintojen tiivistämiseen. Pintahiontaomme mahtuu ±0,002 mm Ra 0,02 μm -, mutta ne eivät ole CNC-oletusnumeroita, ne ovat CNC:n päällä suoritettavia viimeistelyoperaatioita, ja ne kuuluvat piirustukseen vain, kun sovellus sitä todella vaatii.
Käytännön päätöspuu:
±0,1 mm tai karkeampi: vakiotyöstö, ei erikoistarkastusta, ISO 2768-m oletusarvo
±0,05 mm - ±0,02 mm: valvottu maalisyötö, paikalla CMM-tarkastus
±0,01 mm - ±0,005 mm: omistettu viimeistelytoiminto, täydellinen CMM kriittisille ominaisuuksille, lämpötilan hallinta
±0,002 mm: hionta tai läppäily, 100 % tarkastus, pidempi toimitusaika
Yksi geometrinen huomioteksti, jota kannattaa tarkastaa erityisesti: käännettyjen ominaisuuksien loppuminen. Akselin ulkohalkaisijan 0,01 mm:n kokonaispoistomerkintä suhteessa porauspisteeseen on tiukempi kuin useimmat laakerinvälykset edellyttävät, ja se pakottaa koneen hiomaan sorvauksen jälkeen. Jos sovelluksesi kestää 0,025 mm, sano niin - ja saat huomattavasti nopeamman ja halvemman osan.
Prosessin pariliitos: Leikkauksen sovittaminen ominaisuuteen
Ei jokaistacnc-työstöosattyö kuuluu 5-akseliseen koneistuskeskukseen. Ominaisuuden tyypin ja prosessin oikea pariliitos erottaa 40 minuutin jakson 4 tunnin jaksosta.
Taskut ja avoimet ääriviivat: 3-akselijyrsintä kattaa suurimman osan prismaominaisuuksista. Kysymys, joka määrittää, tarvitsetko 5-akselia, ei ole "onko geometria monimutkainen?" - se on "kuinka monta asetusta 3-akseli vaatii?" Osa, jossa on ominaisuuksia viidellä pinnalla ja vaatii neljä uudelleen kiinnitystä, tulee usein halvemmaksi ja tarkemmaksi 5-akselisella koneella yhdellä asennuksella, koska jokainen uudelleenkiinnitys aiheuttaa pienen datapisteen siirtovirheen, joka pahenee.
Pitkät kapeat varret: Sveitsin sorvaus ohjausholkilla on oikea vastaus kaikkeen, jonka pituus---halkaisija on > 12:1. Vakiosorvaus antaa tangon ulottua ilman tukea istukan ohi, ja leikkausvoimien aiheuttama taipuma tekee samankeskeisyydestä ja halkaisijan säädöstä epäluotettavaa. Sveitsisorvauksen holkki tukee työkappaletta millimetreillä leikkausvyöhykkeestä - taipuma olennaisesti katoaa. vartentarkkuus cnc-työstöosat ilmailu- ja avaruuskäyttöönKuten hydrauliventtiilin varret ja polttoainejärjestelmän tapit, sveitsiläinen sorvaus on usein ainoa käyttökelpoinen prosessi ±0,003 mm:n samankeskisyyden saavuttamiseksi 150 mm:n osassa halkaisijaltaan 6 mm.
Syvät kapeat kolot: Jos uran syvyys---leveys ylittää 4:1, tavalliset päätyjyrsimet alkavat taipua ja täristä. Kaksi vaihtoehtoa: trokoidinen jyrsintä, jos ura on molemmista päistä avoin, tai upotusjyrsintä, jos poistat suuren määrän ja pääsy sallii. Käytännöllinen risteys: trochoidal suoriutuu upotusjyrsinnästä paremmin, kun uran leveys on alle 1,5 × terän halkaisija; upotusjyrsintä on nopeampaa leveissä, syvissa taskuissa, joissa ensisijaisena rajoitteena on materiaalin poistonopeus seinän laadun sijaan. Päätöksen tekeminen väärin ei aina tuota romutettua osaa -, se tuottaa osan, joka läpäisee tarkastuksen, mutta maksaa kaksi kertaa enemmän kuin sen pitäisi.
| Ominaisuuden tyyppi | Ensimmäinen-valintaprosessi | Varaa / Milloin eskaloida |
|---|---|---|
| Prismaattiset taskut, reiät, raot | 3-akselinen jyrsintä | 5-akselinen, jos tarvitaan > 3 asetusta |
| Monimutkaiset muotoillut pinnat | 5-akselinen samanaikaisesti | - |
| Sylinterimäiset, akselit, holkit | CNC-sorvaus | Sveitsin käännös, jos L/D > 12:1 |
| Ohut tarkkuusakselit | Sveitsin kääntyminen | - |
| Karkaistuja piirteitä, terävät sisäkulmat | Wire EDM / Sinker EDM | - |
| Suuri{0}}tilavuus pyöreän tangon osat < 32 mm | Sveitsin kääntyminen | - |
| Tasaiset, maadoituspisteet | Pinnan hionta | CNC-jyrsintä, jos toleranssi > ±0,01 mm |
Missä MID Precision sopii suunnittelusykliisi
Tarkistamme STEP-tiedostot ennen lainaamista. Se ei ole myyntilinja -, vaan se, miten saamme kiinni ominaisuuksista, jotka kolminkertaistavat per-osakustannukset tai siirtävät toimituksen ohjelman virstanpylvään ohi.
Yleiset liput DFM-jonostamme tänä vuonna: 0,2 mm:n sisäkulmasäteet 15 mm-syvissä taskuissa (pakottaa 0,4 mm:n päätejyrsimen käymään ei--tuottavilla nopeuksilla), kierresyvyydet 3× nimellishalkaisijalla 316 litrassa (piirustukseen sisäänrakennettu hanan katkeamisriski) ja kaksipuolinen 5 mm:n ±0 ulkokutsu.{0} kasvot, koska toleranssilohko kopioitiin edellisestä versiosta.
JuoksemmeCNC-työstö5-akselilla, Sveitsin sorvaus, sorvaus-jyrsintä ja lanka EDM - kaikki saman katon alla, ISO 13485 -yhteensopiva laadunhallinta ja digitaalinen jäljitettävyys jokaisessa toiminnossa. vartentarkkuus CNC koneistetut osatjotka koskettavat ilmailu-, lääketieteen tai puolijohteiden toimitusketjuja, toimitamme FAI-dokumentaation ja täydelliset CMM-raportit vakiona ensimmäisissä artikkeleissa.
Jos olet DFM-vaiheessa, lähetä meille STEP-tiedosto. Palautamme kirjallisen DFM-raportin 24 tunnin kuluessa - sitoutumista ei vaadita. Jos olet pidemmällä ja haluat keskustella toleranssibudjetista tai prosessivalinnasta, ota yhteyttäprosessisuunnittelutiimion oikea lähtökohta. Ota yhteyttä osoitteessa bishenprecision.com aloittaaksesi keskustelun.
FAQ
Mikä kulman säde minun tulisi määrittää, jotta vältytään kalliilta pieniltä{0}}työkaluoperaatioilta?
Määritä taskun syvyydelle D vähimmäissisäkulman säde D/4 - eikä koskaan alle 0,5 mm, ellei ominaisuutta ohjata toiminnallisesti. 12 mm-syvä tasku tarvitsee vähintään R3:n, jotta se voidaan leikata työkalulla, joka toimii tuottavalla nopeudella ja kestää työn. Kaikki tiukempi pakottaa halkaisijaltaan pienen{7}}pääjyrsin: hitaampi, enemmän taipuma, suurempi murtumistodennäköisyys. Jos kulmageometrialla ei ole liitostoimintoa, lisää sädettä ja säästä syklin aikaa.
Pystytkö pitämään ±0,005 mm 100 mm:n alumiiniosaan ilman hiontaa?
Kyllä - poraus- tai ulkopinnan ominaisuudessa, oikealla järjestyksellä. Pidämme rutiininomaisesti ±0,005 mm alumiinirei'issä 100 mm:iin asti käyttämällä erityistä viimeistelyporausta lämpötilakontrolloidussa ympäristössä, minkä jälkeen suoritamme CMM-vahvistuksen. Rajoite on terminen: alumiini laajenee noin 23 μm per aste per 100 mm pituutta, joten jos liikkeen lattia on 5 astetta 20 asteen referenssilämpötilan yläpuolella ja osaa ei ole stabiloitu ennen mittausta, tarkastusnumero on väärä riippumatta siitä, kuinka hyvin kone leikkaa. Anna lämpöstabiloitua 30–60 minuuttia ennen lopullista mittausta.
Milloin cnc-työstön osien toleranssipino-aiheuttaa piirustuksen uudelleen-toleranssin?
Kun yksittäisten piirteiden toleranssien summa kokoonpanopinossa ylittää toiminnallisen välyksen liitosrajapinnassa. Suorita pahimman-tapauksen aritmetiikka ensin: jos kaikki ominaisuudet ovat yhtä aikaa käytössä, toimiiko kokoonpano silti? Jos vastaus on ei, kiristä toleransseja, jotka vaikuttavat eniten pinoon (yleensä peruspisteen ominaisuudet ja ensisijainen liitoshalkaisija). Jos vastaus on kyllä marginaalilla, saatat olla yli-toleranssi -, mikä maksaa rahaa ilman ostotoimintoa.
Mikä pinnan viimeistely minun tulee määrittää O--renkaan uran tiivistepinnalle?
Ra 0,8 μm on standardi staattisille O-rengastiivistepinnoille; Ra 0,4μm dynaamisille tiivisteille. Molemmat ovat saavutettavissa kontrolloidulla viimeistelyjyrsinnällä - ei vaadi hiontaa. Ra 0,2 μm tai parempi määrittäminen tiivisteuraan työntää sinut hionta- tai läppäysalueelle ja lisää merkittävästi kustannuksia. Jos O-renkaan valmistajan asennusoppaassa kehotetaan viimeistelemään, käytä kyseistä numeroa suoraan. jos ei, Ra 0,8μm on puolustettavissa staattisissa sovelluksissa.
