Części do obróbki CNC: przewodnik inżyniera projektanta po materiałach, tolerancji i parowaniu procesów

Części do obróbki CNC: przewodnik inżyniera projektanta po materiałach, tolerancji i parowaniu procesów

Właśnie otrzymaliśmy Twoją opinię na temat DFM. Ścianka o grubości 0,4 mm w tulei 6061-T6 - w sklepie mówią, że będzie drgać i odskoczy po zwolnieniu. Oznaczenie walcowości ± 0,01 mm na otworze? Osiągalne, ale nie w tej samej konfiguracji co profil OD, chyba że chcesz zjeść koszt ponownego mocowania. Brzmi znajomo?

BardzoCzęści do obróbki CNCawarie wynikają z tych samych trzech decyzji podjętych zbyt wcześnie w cyklu projektowym: materiał zablokowany przed rozważeniem procesu, tolerancje skopiowane z poprzedniego rysunku bez sprawdzenia funkcji oraz założenia procesu przyjęte bez znajomości rzeczywistych możliwości maszyny. Ten przewodnik omawia wszystkie trzy - i nie pochodzi z broszury sprzedażowej, ale z opinii DFM, które piszemy co tydzień.

Dlaczego wybór materiału oznacza coś więcej niż tylko koszt

Instynkt specyfikacji 6061-T6 dla wszystkiego, co dotyczy aluminium, jest rozsądny. - jest tani, obrabia się szybko i ma go każdy warsztat. Ale na cienkościennychczęści do obróbki CNC, aluminiowe części do obróbki cnc Geometria cienkich ścian stwarza specyficzny problem, którego sam dobór materiału nie może rozwiązać: naprężenia szczątkowe.

Walcowane na gorąco, a nawet niektóre blachy przenoszą wewnętrzne gradienty naprężeń. Kiedy usuwasz materiał asymetrycznie - obrabiając jedną stronę ściany o grubości 0,5 mm przed drugą -, naprężenia są uwalniane nierównomiernie. Część się porusza. Niewidocznie podczas cięcia, ale mierzalnie podczas kontroli: powierzchnia, która jest płaska na maszynie, wskazuje 0,03–0,08 mm wygiętą trzydzieści minut później w temperaturze pokojowej.

Działają dwa podejścia. Najpierw określ blachę-odciążoną lub-rozciągniętą wstępnie (7075-T651 zamiast 7075-T6, jeśli siła jest czynnikiem decydującym; MIC-6 odlewana płyta narzędziowa do mocowania i wsporników konstrukcyjnych, gdzie płaskość ma kluczowe znaczenie). Po drugie, wykonaj sekwencję operacji: zgrubnie z dokładnością do 0,5 mm od ostatecznego wymiaru, pozostaw część w stanie idealnym na noc, a następnie zakończ. Drugie przejście, wykonane na małej głębokości, wcina się w już rozluźniony materiał. Sprężynowanie zniknęło, ponieważ zbiornik naprężeń został opróżniony na etapie obróbki zgrubnej.

Dlaprecyzyjne części do obróbki cnc dla przemysłu lotniczegow zastosowaniach, w których liczy się zarówno wytrzymałość, jak i stabilność wymiarowa, Ti-6Al-4V wprowadza własny zestaw ograniczeń. Niska przewodność cieplna tytanu oznacza, że ​​ciepło koncentruje się na końcówce narzędzia, a nie jest odprowadzane wraz z wiórem. To zmienia wszystko w sposobie pisania procesu:

Prędkość skrawania: 40–60 m/min w przypadku węglika niepowlekanego, do 80 m/min w przypadku narzędzi powlekanych TiAlN-

Posuw na ząb: 0,05–0,12 mm - pozostań w tym oknie; zbyt lekkie tarcie, a nie przecięcie i praca-utwardza ​​powierzchnię

Chłodziwo: wysokie-ciśnienie-przez wrzeciono (minimum 70 barów) skierowane na strefę skrawania, a nie zalewające chłodziwo skierowane na korpus części

Trwałość narzędzia: agresywne interwały wymiany; zużyte narzędzie na tytanie wytwarza więcej ciepła, a nie mniej

Zastąpienie tych parametrów „zalaniem chłodziwa i zwolnieniem” powoduje, że w przypadku obróbki tytanu powstają-utwardzone powierzchnie i-otwory-poza{2}}tolerancją.

Wskaźnik obrabialności w stosunku do 6061-T6=100%; wartości tolerancji reprezentują niezawodne wartości produkcyjne w dobrze utrzymanych centrach obróbczych bez szlifowania.

Budowanie realistycznego budżetu tolerancji dla części obrabianych CNC

Najdroższą linijką w wycenie jest często tolerancja, której nikt nigdy nie zmierzy w terenie. Przed zwolnieniem rysunku przejrzyj plikStos tolerancji części do obróbki CNC-w górędla każdego ciasnego objaśnienia: jaką funkcję montażu chroni i co dzieje się na granicy MMC/LMC?

Kilka punktów odniesienia z naszych danych z kontroli:

Część aluminiową o średnicy 100 mm, utrzymywaną w zakresie ±0,005 mm przy krytycznej średnicy otworu, można uzyskać bez szlifowania -, ale wymaga to dedykowanego przejścia wykańczającego, środowiska pomiarowego-o stabilnej temperaturze (używamy temperatury 20 stopni ±0,5 stopnia) i 100% kontroli CMM. Czas cyklu zwiększa się o około 40% w porównaniu z objaśnieniem ± 0,02 mm w przypadku tej samej funkcji. Jeśli otwór pasuje do łożyska, które i tak ma luz średnicowy 0,015 mm, węższe objaśnienie nie spełnia żadnej funkcji i zwiększa rzeczywiste koszty.

Szlifowanie pojawia się, gdy wymagana jest wartość lepsza niż ± 0,005 mm na hartowanej części lub gdy do uszczelnienia powierzchni stykowych lub optycznych powierzchni montażowych wymagana jest Ra poniżej 0,1 μm. Nasze szlifowanie powierzchni może wytrzymać ±0,002 mm przy Ra 0,02 μm -, ale nie są to domyślne numery CNC, to operacje wykańczające na CNC i pojawiają się na rysunku tylko wtedy, gdy aplikacja naprawdę tego wymaga.

Praktyczne drzewo decyzyjne:

±0,1 mm lub grubsze: obróbka standardowa, bez specjalnej kontroli, domyślna norma ISO 2768-m

±0,05 mm do ±0,02 mm: kontrolowane przejście na metę, punktowa kontrola CMM

±0,01 mm do ±0,005 mm: dedykowana operacja wykańczania, pełna CMM w zakresie krytycznych funkcji, zarządzanie temperaturą

±0,002 mm: szlifowanie lub docieranie, 100% kontrola, zaplanuj dłuższy czas realizacji

Jedno objaśnienie geometryczne warte szczególnej kontroli: bicie w elementach toczonych. Całkowite bicie wynoszące 0,01 mm na średnicy zewnętrznej wału w stosunku do punktu odniesienia otworu jest mniejsze, niż gwarantuje to większość luzów łożysk, i zmusza warsztat do szlifowania po toczeniu. Jeśli Twoje zastosowanie toleruje grubość 0,025 mm, powiedz to - i zdobądź znacznie szybszą i tańszą część.

Parowanie procesów: dopasowywanie cięcia do cechy

Nie każdyczęści do obróbki CNCpraca należy do 5-osiowego centrum obróbczego. Właściwe połączenie typu funkcji i procesu oddziela cykl 40-minutowy od 4-godzinnego.

Kieszenie i otwarte kontury: Frezowanie 3-osiowe obejmuje większość elementów pryzmatycznych. Pytaniem decydującym o tym, czy potrzebujesz 5-osi, nie jest „czy geometria jest złożona?” - to „ile ustawień wymaga 3-oś?” Część z elementami na pięciu ścianach, która wymaga czterech ponownych zamocowań, często będzie tańsza i dokładniejsza na maszynie 5-osiowej w jednym ustawieniu, ponieważ każde ponowne zamocowanie wprowadza niewielki błąd przeniesienia punktu odniesienia, który się składa.

Długie smukłe trzonki: Toczenie szwajcarskie z tuleją prowadzącą to właściwa odpowiedź w przypadku wszystkich elementów, których długość-do-średnicy > 12:1. Dzięki standardowemu toczeniu pręt wystaje bez podparcia poza uchwyt, a ugięcie pod wpływem sił skrawania powoduje, że kontrola koncentryczności i średnicy jest zawodna. Tuleja przy toczeniu szwajcarskim podtrzymuje przedmiot obrabiany w promieniu milimetrów od strefy skrawania. - ugięcie w zasadzie zanika. Dlaprecyzyjne części do obróbki cnc dla przemysłu lotniczegopodobnie jak trzonki zaworów hydraulicznych i sworznie układu paliwowego, toczenie szwajcarskie jest często jedynym realnym procesem pozwalającym uzyskać współśrodkowość ±0,003 mm na części o średnicy 150 mm i średnicy 6 mm.

Głębokie wąskie szczeliny: Jeśli głębokość-do- rowka przekracza 4:1, standardowe frezy trzpieniowe zaczynają się uginać i drgać. Dwie możliwości: frezowanie trochoidalne, jeśli szczelina jest otwarta z obu stron, lub frezowanie wgłębne, jeśli usuwasz dużą objętość i umożliwiasz dostęp. Praktyczny crossover: trochoidalny przewyższa frezowanie wgłębne, gdy szerokość rowka jest mniejsza niż 1,5 x średnica frezu; frezowanie wgłębne jest szybsze w przypadku szerokich, głębokich kieszeni, gdzie głównym ograniczeniem jest szybkość usuwania materiału, a nie jakość ściany. Podjęcie błędnej decyzji nie zawsze skutkuje złomowaniem części -. W rezultacie powstaje część, która przechodzi kontrolę, ale kosztuje dwa razy więcej niż powinna.

Gdzie MID Precision pasuje do Twojego cyklu projektowego

Przed wyceną przeglądamy pliki STEP. To nie jest linia sprzedaży, - to sposób, w jaki wychwytujemy funkcje, które potroją koszt-części lub przesuwają dostawę poza kamień milowy programu.

Typowe flagi z naszej tegorocznej kolejki DFM: promień naroża wewnętrznego 0,2 mm w kieszeniach-o głębokości 15 mm (wymusza pracę freza walcowo-czołowego o średnicy 0,4 mm z-produktywnymi prędkościami), głębokości gwintu przy 3× średnicy nominalnej w 316L (ryzyko złamania gwintownika wbudowane w rysunek) i dwustronne objaśnienia ±0,005 mm zastosowane globalnie do-niepasujących powierzchni, ponieważ blok tolerancji został skopiowany z poprzedniego rewizja.

BiegniemyObróbka CNCw 5-osiach, szwajcarska tokarka,-maszyna tokarsko-frezarska i elektroerozja drutowa – wszystko pod jednym dachem, z zarządzaniem jakością zgodnym z normą ISO 13485 i cyfrową identyfikowalnością każdej operacji. Dlaprecyzyjne części obrabiane CNCktóre dotyczą łańcuchów dostaw branży lotniczej, medycznej lub półprzewodników, zapewniamy dokumentację FAI i pełne raporty CMM w standardzie w przypadku pierwszych artykułów.

Jeżeli jesteś na etapie DFM prześlij nam plik STEP. W ciągu 24 godzin wyślemy pisemny raport DFM - bez żadnych zobowiązań. Jeśli jesteś dalej i chcesz omówić budżet tolerancji lub wybór procesu, naszezespół inżynierii procesowejto właściwy punkt wyjścia. Skontaktuj się z nami pod adresem bishenprecision.com, aby rozpocząć rozmowę.

Często zadawane pytania

Jaki promień narożnika powinienem określić, aby uniknąć kosztownych operacji-narzędziami?

W przypadku kieszeni o głębokości D określ minimalny promień naroża wewnętrznego D/4 - i nigdy nie mniejszy niż 0,5 mm, chyba że element jest uwarunkowany funkcjonalnie. Kieszeń o głębokości-12 mm wymaga wycięcia co najmniej R3 za pomocą narzędzia, które pracuje z produktywną prędkością i jest w stanie wytrzymać tę pracę. Wszystko, co jest ciaśniejsze, wymusza frez palcowy-o małej średnicy: wolniejszy, większe ugięcie, większe prawdopodobieństwo złamania. Jeśli geometria narożnika nie ma funkcji łączenia, zwiększ promień i oszczędzaj czas cyklu.

Czy możesz utrzymać ± 0,005 mm na aluminiowej części o średnicy 100 mm bez szlifowania?

Tak - w przypadku otworu lub średnicy zewnętrznej, w odpowiedniej kolejności. Rutynowo utrzymujemy ± 0,005 mm w otworach aluminiowych o średnicy do 100 mm, korzystając z dedykowanego przejścia wytaczającego wykańczającego w-środowisku o kontrolowanej temperaturze, po którym następuje weryfikacja CMM. Ograniczenie ma charakter termiczny: aluminium rozszerza się w przybliżeniu o 23 μm na stopień na 100 mm długości, więc jeśli w hali produkcyjnej znajduje się 5 stopni powyżej temperatury odniesienia wynoszącej 20 stopni, a część nie jest ustabilizowana przed pomiarem, liczba kontroli jest błędna niezależnie od tego, jak dobrze maszyna cięła. Przed ostatecznym pomiarem należy odczekać 30–60 minut na stabilizację termiczną.

Kiedy zwiększenie tolerancji części w obróbce CNC-usprawiedliwia-ponowną tolerancję dla rysunku?

Gdy suma tolerancji poszczególnych cech w stosie montażowym przekracza luz funkcjonalny na współpracującym interfejsie. Najpierw wykonaj arytmetykę w najgorszym-przypadku: jeśli wszystkie funkcje osiągną jednocześnie swój limit, czy złożenie nadal będzie działać? Jeśli odpowiedź brzmi nie, zaostrz tolerancje, które mają największy wpływ na stos (zwykle elementy odniesienia i główna średnica łączenia). Jeśli odpowiedź brzmi „tak” z marżą, możesz być zbyt-tolerancyjny -, co wiąże się z kosztami bez funkcji kupowania.

Jakie wykończenie powierzchni powinienem określić na powierzchni uszczelniającej rowka-pod pierścień uszczelniający?

Ra 0,8 μm to standard dla statycznych powierzchni uszczelniających-ringów; Ra 0,4μm dla uszczelnień dynamicznych. Obydwa są możliwe do osiągnięcia dzięki kontrolowanemu przejściu frezowania wykańczającego - bez konieczności szlifowania. Określenie Ra 0,2 μm lub lepszego na rowku uszczelniającym popycha Cię w stronę szlifowania lub docierania i znacznie zwiększa koszty. Jeśli instrukcja montażu producenta pierścienia uszczelniającego-określa wymagania dotyczące wykończenia, użyj bezpośrednio tego numeru; jeśli tak nie jest, Ra 0,8 μm można obronić w zastosowaniach statycznych.