Смернице за дизајн ЦНЦ џепова: Водич за дубину, радијус и цену

Оптимизирањеџеп дизајн цнцконфигурације захтевају домет алата за балансирање, радијусе унутрашњег угла и крутост радног комада у односу на физику сечења. Трошкови обраде расту не-линеарно када дубина шупљине пређе 3 до 4 пута пречник резача због скалирања угиба алата са коцком дужине и обрнуто са четвртом степеном пречника. Да би спречили клештање, ломљење алата и сужење зида, дизајнери морају одредити унутрашње радијусе углова најмање 15% веће од полупречника алата, узети у обзир зазоре држача алата у степенастим џеповима и одржавати минималну дебљину пода од 2,0 мм како би се избегло савијање заосталог напрезања.

ЦАД геометрија у односу на физичка ограничења ЦНЦ обраде

Замка визуелног екструзије у 3Д ЦАД моделирању

У ЦАД софтверу, прављење правоугаоног џепа или џепа слободног облика захтева једну операцију{0}}екструдирања. У физичкој производњи, та иста карактеристика диктира кинематику машине, крутост резног алата, ограничења оптерећења вретена, путање за чишћење струготине и времена циклуса. Функција којој је потребно три секунде за моделирање може умножити коначни резултатЦена ЦНЦ џепне обрадезначајно ако димензије унутрашње шупљине нарушавају физику алата токомвисоко{0}}прецизне ЦНЦ операције глодања.

Када тимови за набавку и машински инжењери пошаљу цртеже делова у спољне машинске радње, дубоки затворени џепови представљају примарни покретач налога за инжењерске промене, одложених рокова испоруке и одбијања понуде. До слома долази зато што 3Д чврсти модели приказују геометрију као круте, непопустљиве запремине. Они изостављају динамичке силе резања, ограничења досега вретена и вибрациону резонанцу до којих долази када завршни млин уђе у сирови материјал.

Студија случаја: Ал6061 производња оптичких шупљина

У производном погону Ксиамен Дазао Мацхинери, наш инжењерски тим је прегледао производни циклус од 120 кућишта оптичких сензора израђених од Ал6061-Т6. Оригинални модел купца је имао унутрашњи џеп 85 мм дубине и 30 мм ширине, са оштрим унутрашњим вертикалним угловима Р1,5 мм и неојачаном дебљином пода од 1,2 мм. Нацрт купца наводи стандардну линеарну толеранцију од ±0,05 мм, равност пода од 0,03 мм и захтев за завршну обраду површине Ра 0,8 µм.

Извођење ове карактеристике као што је првобитно нацртано захтева микро-глодалицу пречника 3 мм са односом препуста-према-пречника већим од 28 према 1 да би се углови очистили. Резултирајућа поставка је изазвала моментално клепетање алата, јако сужење зида, шиљке храпавости површине изнад Ра 3,2 µм и три сломљена алата од чврстог карбида унутар прва два комада за подешавање. Након нашег прегледа подДФМ смернице за машинску обраду алуминијума, редизајнирање дела са степенастим{0}}угловима промаја, повећан радијус унутрашњег угла од Р4,0 мм и дебљина пода од 2,5 мм смањили су време циклуса обраде по јединици са 48 минута на 11 минута уз одржавање свих функционалних интерфејса оптичких сензора.

Дубина шупљине, физика препуста и отклон алата

Закон о скретању кубног алата у дубоким шупљинама

Примарно физичко ограничење уЦНЦ обрада дубоког џепаје отклон алата. Када крајња глодалица захвати материјал, радијалне силе сечења гурају врх алата даље од програмиране путање алата.

Према принципима механике греде, физички отклон цилиндричног резног алата је директно пропорционалан сили резања помноженој са коцком дужине препуста алата. Штавише, отклон је обрнуто пропорционалан модулу еластичности материјала алата помноженом са четвртим степеном пречника алата.

Пошто се отклон мења са коцком дужине алата и обрнуто са четвртом степеном пречника алата, удвостручавање домета алата без промене његовог пречника повећава отклон за фактор 8. Насупрот томе, преполовљење пречника алата при фиксном препусту повећава сеОтклон ЦНЦ џепног алатаса фактором 16.

Односи дубине-на-ширине и размак коверте држача алата

По стандардуСмернице за дизајн ЦНЦ џепова, дубина шупљине би у идеалном случају требало да буде 3 до 4 пута већа од пречника резног алата. Одређивање сефаЦНЦ пречник алата дубине џепалимит обезбеђује стабилно оптерећење чипа без клепетања. За општу геометрију шупљина,ЦНЦ однос дубине и ширине џепане би требало да пређе 3 према 1 за стандардна подешавања са 3 осе.

Приликом оцењивањаколико дубок може бити ЦНЦ џеп, обрадни центри могу да изведу џепове до 8 до 10 пута пречника алата, али то помера процес са стандардне динамичке грубе обраде на специјализовану,-производњу са високим трошковима.

Уобичајени превид у дизајну уЦНЦ дизајн дубоког џепапроверава само дужину жлеба алата док занемарује физички омотач држача алата, као што је ЕР32 стезна стезна глава, хидраулична стезна глава или термоскупљајући држач. Када џеп прелази дубину од 50 мм, глодало не може једноставно да вири 60 мм из стезне чахуре без озбиљног отклона. Тело држача алата има значајан пречник; на пример, ЕР32 навртка има спољни пречник од 50 мм. Ако је џепни отвор широк 40 мм и дубок 60 мм, навртка са стезном стезном чахуре ће се физички сударити са горњим периметром радног комада пре него што алат дође до доњег пода.

За обраду таквих карактеристика без судара држача:

· Пројектант треба да отвори горњи профил шупљине са степенастом -пробушеном геометријом.

· Машинска радионица мора да примени танке-скупљајуће{1}}држаче, који носе мањи момент стезања и захтевају лакше резове.

· Дизајнер треба да примени угао промаја од 1 до 3 степена на бочним зидовима шупљине, обезбеђујући прогресивни зазор како секач спушта.

Избор радијуса унутрашњег угла и кинематика путање алата

Шиљци за захватање резног алата на унутрашњим угловима

Избор унутрашње вертикалеЦНЦ радијус џепног угладиректно управља убрзањем машине, радијалним угловима захвата и појавом структурних трагова клепетања.

Када се глодало креће дуж правог бочног зида, радијални угао захвата је обично низак, у просеку од 30 до 60 степени. Како резач улази у оштар унутрашњи угао од 90 степени где се радијус џепа тачно поклапа са радијусом алата, алат долази у контакт са материјалом преко лука захвата од 180 степени.

Овај нагли пораст радијалног захвата изазива:

· Тренутачно повећање радијалног притиска резања, терајући врх алата даље од угла.

· Озбиљни{0}}огласи високе фреквенције на оба бочна зида која се укрштају, кршећи стандардспецификације храпавости површине за глодане џепове.

· Микро{0}}сечење дуж резних ивица од тврдог метала, убрзава хабање алата.

· Успоравање осовине на скоро-нулти помак, што узрокује трагове задржавања и нагомилавање топлоте.

Правило превелике величине радијуса угла од 15% за{1}}брзо глодање

Да би се одржало континуирано кретање алата и омогућиле-брзине трохоидних путања у кривинама, програмирани радијус унутрашњег угла увек мора бити већи од полупречника алата за сечење. Придржавајући сеоптимизација трошкова радијуса унутрашњег углапринципи одржавају стабилне брзине помака машине и избегавају застој алата.

Практично правило за унутрашње радијусе угла наводи да програмирани радијус угла мора бити једнак или већи од 1,15 пута радијуса резног алата.

Одређивање потпуно оштрог доњег угла где се бочни зид сусреће са подом захтева завршну глодалицу са квадратним угловима. Алат са квадратним-крајом концентрише напон сечења на оштрим врховима, чинећи алат склоним ломљењу под великим оптерећењем струготине. Додавање полупречника споја од пода-на-од 0,5 мм до 2,0 мм омогућава употребу глодала са великим{7}}главим носом, расподелу притиска резања по радијусу и продужење века трајања алата за више од три пута.

Дебљина пода, заостала напрезања и контрола савијања

Погрешке у вези са-извијањем конзерви и вакуумским фиксирањем

Одређивање претерано танкогЦНЦ џепна дебљина подауноси структурну нестабилност током сечења и геометријско изобличење након отпуштања дела. У-брзином млевења, сирове гредице садрже унутрашње преостале напоне од операција гашења и истезања осим ако инжењериизаберите разреде алуминијума са{0}}ослобођеним напрезањемкао што је Ал6061-Т651. Када алат уклони 80% до 90% сировог блока да би се формирала дубока шупљина, унутрашњи напони се поново уравнотежују, узрокујући повијање танких подова.

Под механиком савијања плоча, отклон пода при аксијалним оптерећењима понирања алата је обрнуто пропорционалан коцки дебљине пода. Смањење дебљине пода са 3,0 мм на 1,0 мм повећава савијање пода током пролаза сечења за 27 пута.

Када дебљина пода падне испод 2,0 мм преко џепа ширег од 50 мм к 50 мм, доња плоча показује понашање-у конзервирању уља, клацкајући између конкавних и конвексних облика под лаганим притиском палца.

Током обраде, силе држања рада често прикривају ову нестабилност:

· Изобличење вакуумског фиксирања:Вакумска стезна глава повлачи танак под равно уз основну плочу, док доња завршна глодалица сече површину равно. Када се вакуум ослободи, еластични опоравак подиже под нагоре, стварајући крунисани центар који кршиоствариве толеранције обраде алуминијума.

· Механичко стезање:Затезањем механичких чељусти стеге сабијају периметар радног предмета. Када се средиште џепа извуче, ослабљено дно се копча под заосталим напрезањем стезања.

Протоколи за ублажавање стреса- и интеграција структурних ребара

За одржавање равности пода унутар ±0,020 мм на дубоким шупљинама уз поштовањеминимална дебљина зида инжењерска правила, Дазао примењује следеће{0}}технике:

· Два-де-степена де-напрезања груба обрада:Загрубите главну шупљину остављајући 1,0 мм материјала на поду и зидовима, потпуно ослободите део од шкрипца да бисте омогућили опуштање напрезања, а затим лагано поново затегните калибрисаним обртним моментом (5 до 8 Нм) за завршне пролазе.

· Интегрисана ребра за учвршћивање:Уместо машинске обраде великог равног пода од 1,5 мм, уградите ребра за ојачање ширине 3,0 мм и висине 4,0 мм преко пода. Ово повећава модул структуралног пресека за преко 400% уз постизање циљаних циљева смањења тежине.

Паковање чипова, динамика евакуације и термичко заваривање

Механика поновног сечења и уграђена{0}}ивица у слепим џеповима

У операцијама са дубоким шупљинама, чишћење струготине диктира опстанак алата. Када дубина шупљине пређе 3 пута пречник алата, струготине се боре да побегну из отвора џепа због турбуленције ваздуха и гравитације.

Приликом глодања алуминијумских легура при периферним брзинама резања од 300 до 800 м/мин премакарактеристике ЦНЦ обраде од легуре алуминијума:

· Стандардне млазнице расхладне течности стварају хидраулички противпритисак и ковитлају течност на отвору џепа, не успевајући да продре у доњу зону сечења.

· Евакуисана струготина губи брзину нагоре, пада назад на путању сечења и бива ухваћена између жлебова алата и бочних зидова џепова.

· Резне ивице поново секу ове лабаве струготине, стварајући локализоване температуре трења које прелазе 450 степени.

Овај екстремни термички шиљак узрокује да се дуктилне легуре алуминијума као што је Ал6061-Т6 пластификују и трењем-заварују директно на жлебове карбидних алата, формирајући деструктивну ивицу. Када се жлебови зачепе завареним алуминијумским струготинама, сечење престаје и дршке алата моментално пуцају.

Кроз-раздувавање вретена и доње отворе за отпуштање

Да бисте одржали стабилну евакуацију струготине без ризика од паковања струготине:

Тамо где захтеви за запечаћено кућиште нису обавезни, уграђивањестандардне праксе бушења рупа и вентилацијепостављањем рељефних дренажних рупа од 3,0 мм до 6,0 мм на доњим угловима претвара слепе џепове у отворене канале за проток. Ово омогућава гравитацији, расхладној течности и струготинама да слободно излазе кроз дно уређаја.

Ин-Модел трошкова дубинске џепне обраде

Казне за амортизацију алата и стопа уклањања метала

Трошкови обраде џепних функција расту не-линеарно када дубина шупљине премаши стандардне каталошке дужине алата. Дизајнери се могу пријавитистратегије смањења трошкова за машинску обраду алуминијумада се буџети алата држе под контролом.

Укупно време циклуса обраде за шупљину расте отприлике са квадратом односа између стварне дубине и три пута пречника алата.

Три главна фактора утичу на ову криву трошкова:

· Куповина и хабање алата:Стандардна глодалица за флауту од 10 мм 3- кошта приближно 30 УСД. Алат за заштиту од вибрација-са продуженим дометом од 10 мм са ДЛЦ премазом кошта 160 до 240 УСД, док издржава само делић стандардног века трајања алата под великим оптерећењем струготине.

· Смањење стопе уклањања метала:Да би задржали отклон испод 0,02 мм, програмери морају да смање радијални захват са 40% на 5% и да смање помак по зубу за преко 60%.

· Узастопни одмор{0}}Пролази за глодање:Дубоки џепови са уским радијусима углова захтевају вишеструке операције средњег корака{0}}надоле коришћењем прогресивно мањих крајњих глодала, множења времена циклуса и учесталости промене алата.

Монолитно дубоко глодање наспрам{0}}индексирања осовине наспрам подељених склопова

Приликом анализе економије производње дела, оцењивање3-осне у односу на 5-осни избор машинаоткрива јасне границе трошкова за геометрију дубоког џепа.

ДФМ контролна листа за проверу и алтернативна производња

Инжењерски{0}}Ток рада самоинспекције

Пре него што поднесете ЦАД моделе Дазао-у ради цитирања производње, проверите геометрију џепа у складу са следећом контролном листом корак по{0}}по{1}}:

1. Проверите дубину џепа у односу на пречник алата:Уверите се да стандардна дубина џепа не прелази 3 до 4 пута максималног дозвољеног пречника резача на основу радијуса углова.

2. Примените правило радијуса угла од 15%:Проверите да ли сви вертикални радијуси унутрашњег угла мере најмање 1,15 пута номинални радијус предвиђеног алата за глодање.

3. Проверите полупречнике мешања пода-до-зида:Додајте прелазни угао од 0,5 мм до 2,0 мм дуж периметра пода да бисте омогућили употребу крутих-секача.

4. Потврдите дебљину доњег пода:Одржавајте дебљину пода од најмање 2,0 мм за распоне испод 100 мм и 3,5 мм или више са структуралним ребрима за веће површине.

5. Прегледајте зазоре држача алата:Проверите да ли горњи отвор у шупљини одговара стандардним пречникима стезне чауре без судара тела.

Синкер ЕДМ, Вире ЕДМ и стратегије хибридних адитива

Када функционалне спецификације захтевају дубоке карактеристике које превазилазе конвенционална ограничења глодања, Дазао интегрише алтернативне не-традиционалне процесе обраде: