Các bộ phận gia công CNC: Hướng dẫn của kỹ sư thiết kế về vật liệu, dung sai và ghép nối quy trình

Các bộ phận gia công CNC: Hướng dẫn dành cho kỹ sư thiết kế về vật liệu, dung sai và ghép nối quy trình

Phản hồi DFM của bạn vừa quay trở lại. Bức tường 0,4mm trên ống bọc 6061-T6 - mà cửa hàng nói rằng nó sẽ kêu lạch cạch và đàn hồi trở lại sau khi tháo kẹp. Chú thích hình trụ ±0,01mm trên lỗ khoan? Có thể đạt được, nhưng không thiết lập giống như cấu hình OD trừ khi bạn muốn chịu chi phí cố định lại. Nghe có vẻ quen thuộc?

Hầu hếtBộ phận gia công CNCcác sai sót bắt nguồn từ ba quyết định tương tự được đưa ra quá sớm trong chu trình thiết kế: vật liệu bị khóa trước khi xem xét quy trình, dung sai được sao chép từ bản vẽ trước đó mà không xem xét chức năng và các giả định về quy trình được đưa ra mà không biết giới hạn khả năng thực tế của máy. Hướng dẫn này hoạt động thông qua cả ba - không phải từ tài liệu quảng cáo bán hàng mà từ phản hồi DFM mà chúng tôi viết hàng tuần.

Tại sao sự lựa chọn vật liệu lại mang lại nhiều lợi ích hơn chỉ là chi phí

Bản năng yêu cầu thông số kỹ thuật 6061-T6 cho mọi thứ bằng nhôm là hợp lý - nó rẻ, gia công nhanh và cửa hàng nào cũng có. Nhưng trên bức tường mỏngbộ phận gia công cnc, các bộ phận gia công bằng nhôm cnc hình học thành mỏng tạo ra một vấn đề cụ thể mà chỉ riêng việc lựa chọn vật liệu không thể khắc phục được: ứng suất dư.

Cán nóng-và thậm chí một số loại tấm có độ dốc ứng suất bên trong. Khi bạn loại bỏ vật liệu một cách không đối xứng - gia công một mặt của bức tường 0,5mm trước mặt kia -, bạn đang giải phóng ứng suất đó một cách không đồng đều. Bộ phận di chuyển. Không rõ ràng trong quá trình cắt, nhưng có thể đo lường được khi kiểm tra: mặt phẳng đọc trên máy ghi 0,03–0,08mm sau ba mươi phút ở nhiệt độ phòng.

Hai cách tiếp cận có hiệu quả. Trước tiên, hãy chỉ định tấm ứng suất-được giảm bớt hoặc đã được kéo dãn trước (7075-T651 thay vì 7075-T6 nếu độ bền là yếu tố thúc đẩy; tấm dụng cụ đúc MIC-6 để cố định và giá đỡ kết cấu nơi độ phẳng là rất quan trọng). Thứ hai, sắp xếp trình tự các thao tác: thô trong phạm vi 0,5 mm so với kích thước cuối cùng, lý tưởng nhất là để bộ phận đó qua đêm - sau đó kết thúc. Đường chuyền thứ hai đó, được thực hiện ở độ sâu nhẹ, cắt thành vật liệu đã được thư giãn. Lò xo hồi phục đã biến mất do nguồn dự trữ ứng suất đã cạn kiệt trong giai đoạn gia công thô.

Vìbộ phận gia công cnc chính xác cho hàng không vũ trụcác ứng dụng trong đó cả độ bền và độ ổn định kích thước đều quan trọng, Ti-6Al-4V đưa ra bộ ràng buộc riêng. Độ dẫn nhiệt thấp của titan có nghĩa là nhiệt tập trung ở đầu dụng cụ thay vì thoát ra ngoài theo chip. Điều đó thay đổi mọi thứ về cách bạn viết quy trình:

Tốc độ cắt: 40–60 m/phút đối với cacbit không phủ, lên tới 80 m/phút với dụng cụ được phủ TiAlN-

Bước tiến trên mỗi răng: 0,05–0,12 mm - ở trong cửa sổ này; chà xát quá nhẹ thay vì cắt và làm việc-làm cứng bề mặt

Chất làm mát:-áp suất cao qua-trục xoay (tối thiểu 70 bar) hướng vào vùng cắt, không làm ngập chất làm mát nhắm vào thân bộ phận

Tuổi thọ dụng cụ: khoảng thời gian thay đổi linh hoạt; một dụng cụ bị mòn trên titan tạo ra nhiều nhiệt hơn chứ không ít hơn

Việc thay thế "chất làm mát ngập nước và làm chậm" cho các thông số đó là cách các công việc titan kết thúc với các bề mặt -được làm cứng và các lỗ khoan-vượt quá{2}}khả năng chịu đựng.

Chỉ số khả năng gia công liên quan đến 6061-T6=100%; số liệu dung sai thể hiện giá trị sản xuất đáng tin cậy trên các trung tâm gia công được bảo trì tốt mà không cần mài.

Xây dựng ngân sách dung sai thực tế cho các bộ phận gia công CNC

Dòng đắt nhất trên báo giá thường là dung sai mà không ai có thể đo lường được trên thực tế. Trước khi phát hành bản vẽ, hãy chạy quaxếp chồng dung sai các bộ phận gia công cnc-lênđối với mọi chú thích chặt chẽ: nó bảo vệ chức năng lắp ráp nào và điều gì xảy ra ở ranh giới MMC/LMC?

Một số điểm tham khảo từ dữ liệu kiểm tra của chúng tôi:

Có thể đạt được bộ phận nhôm 100mm được giữ ở mức ±0,005mm trên đường kính lỗ quan trọng mà không cần mài - nhưng nó cần có bước hoàn thiện chuyên dụng, môi trường đo lường ổn định nhiệt độ-(chúng tôi sử dụng 20 độ ±0,5 độ) và kiểm tra 100% CMM. Thời gian chu kỳ tăng khoảng 40% so với chú thích ±0,02mm trên cùng một tính năng. Nếu lỗ khoan kết hợp với ổ trục có khe hở đường kính 0,015mm thì chú thích chặt chẽ hơn sẽ không có tác dụng gì và làm tăng thêm chi phí thực tế.

Quá trình mài sẽ được áp dụng khi bạn cần độ chính xác cao hơn ±0,005 mm trên một bộ phận đã được làm cứng hoặc khi cần Ra dưới 0,1μm để bịt kín các bề mặt tiếp xúc hoặc gắn quang học. Quá trình mài bề mặt của chúng tôi có thể giữ ±0,002mm với Ra 0,02μm - nhưng đó không phải là số CNC mặc định, chúng đang hoàn thiện các hoạt động trên CNC và chúng chỉ thuộc về bản vẽ khi ứng dụng thực sự yêu cầu chúng.

Cây quyết định thực tế:

±0,1mm hoặc thô hơn: gia công tiêu chuẩn, không kiểm tra đặc biệt, mặc định ISO 2768-m

±0,05mm đến ±0,02mm: vượt qua đích có kiểm soát, kiểm tra CMM tại chỗ

±0,01mm đến ±0,005mm: vận hành hoàn thiện chuyên dụng, CMM đầy đủ về các tính năng quan trọng, quản lý nhiệt độ

± 0,002mm: mài hoặc mài, kiểm tra 100%, lên kế hoạch cho thời gian thực hiện lâu hơn

Một chú thích hình học đáng để kiểm tra cụ thể: hết các tính năng đã bật. Tổng chú thích lệch tâm là 0,01mm trên đường kính ngoài của trục so với mốc chuẩn lỗ khoan sẽ chặt hơn hầu hết các bảo đảm về độ hở vòng bi và nó buộc xưởng phải mài sau khi quay. Nếu ứng dụng của bạn cho phép 0,025 mm, hãy nói như vậy - và nhận được chi tiết nhanh hơn, rẻ hơn đáng kể.

Ghép nối quy trình: Kết hợp phần cắt với tính năng

Không phải mọibộ phận gia công cnccông việc thuộc về trung tâm gia công 5 trục. Sự kết hợp phù hợp giữa loại tính năng và quy trình là điểm khác biệt giữa chu kỳ 40 phút và chu kỳ 4 giờ.

Túi và đường viền mở: Phay 3-trục bao gồm phần lớn các tính năng lăng trụ. Câu hỏi xác định xem bạn có cần trục 5- không phải là "hình học có phức tạp không?" - đó là "3-trục cần bao nhiêu thiết lập?" Một bộ phận có các tính năng trên năm mặt yêu cầu bốn lần cố định lại thường sẽ rẻ hơn và chính xác hơn trên máy 5 trục trong một thiết lập duy nhất, bởi vì mỗi lần cố định lại sẽ gây ra một lỗi truyền dữ liệu nhỏ.

Trục mảnh dài: Tiện Thụy Sĩ với ống lót dẫn hướng là câu trả lời chính xác cho mọi thứ có chiều dài từ{0}}đến-đường kính > 12:1. Việc xoay tiêu chuẩn làm cho thanh nhô ra ngoài mâm cặp mà không được đỡ và độ lệch dưới lực cắt khiến cho việc kiểm soát độ đồng tâm và đường kính không đáng tin cậy. Ống lót theo kiểu tiện Thụy Sĩ hỗ trợ phôi trong phạm vi milimet của vùng cắt, độ lệch - về cơ bản biến mất. Vìbộ phận gia công cnc chính xác cho hàng không vũ trụGiống như thân van thủy lực và chốt hệ thống nhiên liệu, tiện Thụy Sĩ thường là quy trình khả thi duy nhất để đạt được độ đồng tâm ±0,003mm trên chi tiết 150mm ở đường kính 6 mm.

Khe hẹp sâu: Nếu chiều sâu khe-đến-chiều rộng vượt quá 4:1, dao phay ngón tiêu chuẩn bắt đầu lệch và rung lắc. Hai lựa chọn thay thế: phay trochoidal nếu khe mở ở cả hai đầu hoặc phay nhấn nếu bạn đang loại bỏ một khối lượng lớn và khả năng tiếp cận cho phép. Sự giao nhau thực tế: phay trochoidal vượt trội hơn phay nhấn khi chiều rộng rãnh nhỏ hơn 1,5× đường kính dao cắt; phay chìm nhanh hơn đối với các túi rộng, sâu trong đó hạn chế chính là tốc độ loại bỏ vật liệu hơn là chất lượng thành. Việc đưa ra quyết định sai này không phải lúc nào cũng tạo ra một bộ phận bị loại bỏ - nó tạo ra một bộ phận đã qua kiểm tra nhưng có giá gấp đôi những gì đáng ra phải có.

MID Precision phù hợp với chu trình thiết kế của bạn ở đâu

Chúng tôi xem xét các tập tin STEP trước khi trích dẫn. Đó không phải là một dòng bán hàng - mà là cách chúng tôi nắm bắt các tính năng sẽ giúp chi phí mỗi bộ phận của bạn- tăng gấp ba lần hoặc đẩy việc phân phối vượt quá cột mốc chương trình của bạn.

Các cờ phổ biến trong hàng đợi DFM của chúng tôi năm nay: bán kính góc trong 0,2mm trên các hốc sâu 15mm-(buộc máy nghiền ngón 0,4mm chạy ở tốc độ-không hiệu quả), độ sâu ren ở đường kính danh nghĩa 3× trong 316L (rủi ro vỡ taro được tích hợp trong bản vẽ) và chú thích song phương ±0,005mm được áp dụng chung cho các mặt không{{8} ăn khớp vì khối dung sai đã được sao chép từ bản sửa đổi trước.

Chúng tôi chạygia công CNCtrên 5-trục, máy tiện Thụy Sĩ, máy phay tiện- và dây EDM - tất cả dưới một mái nhà, với quản lý chất lượng tuân thủ ISO 13485 và truy xuất nguồn gốc kỹ thuật số trong mọi hoạt động. Vìcác bộ phận gia công CNC chính xácliên quan đến chuỗi cung ứng hàng không vũ trụ, y tế hoặc chất bán dẫn, chúng tôi cung cấp tài liệu FAI và báo cáo CMM đầy đủ theo tiêu chuẩn trên các bài viết đầu tiên.

Nếu bạn đang ở giai đoạn DFM, hãy gửi cho chúng tôi tệp STEP. Chúng tôi sẽ trả lại báo cáo DFM bằng văn bản trong vòng 24 giờ - mà không cần cam kết. Nếu bạn tiến xa hơn và cần thảo luận về ngân sách dung sai hoặc lựa chọn quy trình, chúng tôiđội kỹ thuật xử lýlà điểm khởi đầu đúng đắn. Hãy liên hệ với chúng tôi tại bishenprecision.com để bắt đầu cuộc trò chuyện.

Câu hỏi thường gặp

Tôi nên chỉ định bán kính góc nào để tránh các thao tác sử dụng công cụ nhỏ-đắt tiền?

Đối với độ sâu hốc D, hãy chỉ định bán kính góc trong tối thiểu là D/4 - và không bao giờ dưới 0,5 mm trừ khi tính năng này được điều khiển theo chức năng. Túi sâu 12 mm-cần có ít nhất R3 để được cắt bằng công cụ chạy ở tốc độ hiệu quả và thực hiện được công việc. Bất cứ thứ gì chặt hơn sẽ buộc máy nghiền ngón tay có đường kính-nhỏ: chậm hơn, độ lệch lớn hơn, xác suất gãy cao hơn. Nếu hình dạng góc không có chức năng khớp, hãy tăng bán kính và tiết kiệm thời gian chu trình.

Bạn có thể giữ ±0,005mm trên phần nhôm 100mm mà không cần mài không?

Có - đối với tính năng lỗ khoan hoặc OD, với trình tự phù hợp. Chúng tôi thường xuyên giữ ±0,005mm trên các lỗ nhôm lên đến 100mm bằng cách sử dụng đường móc lỗ hoàn thiện chuyên dụng trong môi trường-được kiểm soát nhiệt độ, sau đó là xác minh CMM. Hạn chế là về nhiệt: nhôm giãn nở khoảng 23μm mỗi độ trên 100mm chiều dài, vì vậy, nếu sàn nhà xưởng cao hơn 5 độ so với nhiệt độ tham chiếu 20 độ và bộ phận không được ổn định trước khi đo thì số kiểm tra sẽ sai bất kể máy cắt tốt đến đâu. Để ổn định nhiệt trong 30–60 phút trước khi đo lần cuối.

Khi nào thì mức dung sai của bộ phận gia công cnc-tăng lên sẽ đảm bảo cho việc-tái dung sai bản vẽ?

Khi tổng dung sai của từng tính năng trên một cụm lắp ráp vượt quá khoảng trống chức năng tại giao diện ghép nối. Trước tiên, hãy chạy số học trong trường hợp xấu nhất: nếu tất cả các tính năng đều đạt đến giới hạn đồng thời thì tập hợp vẫn hoạt động phải không? Nếu câu trả lời là không, hãy thắt chặt các dung sai đóng góp nhiều nhất vào ngăn xếp (thường là các đặc điểm chuẩn và đường kính tiếp giáp chính). Nếu câu trả lời là có kèm theo tiền ký quỹ, bạn có thể-quá mức chấp nhận -, điều này sẽ tốn tiền nếu không có chức năng mua.

Tôi nên chỉ định lớp hoàn thiện bề mặt nào trên bề mặt bịt kín cho rãnh vòng chữ O{0}}?

Ra 0,8μm là tiêu chuẩn cho các mặt bịt kín vòng O{1}} tĩnh; Ra 0,4μm đối với phớt động. Cả hai đều có thể đạt được nhờ quá trình phay hoàn thiện được kiểm soát - mà không cần mài. Việc chỉ định Ra 0,2μm hoặc cao hơn trên rãnh bịt kín sẽ đẩy bạn vào phạm vi mài hoặc mài và làm tăng đáng kể chi phí. Nếu hướng dẫn cài đặt của nhà sản xuất vòng chữ O{8}}của bạn đưa ra yêu cầu về độ hoàn thiện, hãy sử dụng trực tiếp số đó; nếu không, Ra 0,8μm có thể bảo vệ được cho các ứng dụng tĩnh.