CNC машинно фрезоване: Стратегия за траектория на инструмента, параметри на материала и решения за закрепване, които определят дали вашата част се доставя по спецификация
Дълбочината на джоба ви е 18 мм. Ширината е 4 мм. Стената по дългата страна е 1.1мм. Материалът е 7075-T651. Вашият преглед на DFM се върна с един флаг: „пропорциите на слотовете ще изискват намалено подаване и увеличени пропуски – препоръчваме преглед, ако геометрията на стената е функционално ограничена.“
Струва си да разберете този флаг, преди да го отблъснете. Ширината от 4 мм налага максимален диаметър на крайната фреза от 3,2 мм, за да се поддържа радиусът на ъгъла, който сте извикали. Челна фреза 3,2 mm на дълбочина 18 mm работи при съотношение дължина-към-диаметър 5,6:1. При това съотношение инструментът се отклонява под странично-натоварване и отклонението не е равномерно - то е по-голямо в долната част на гнездото, отколкото в горната част, което води до заострена стена. Скосяването може да е в рамките на вашия толеранс за успоредност; може и да не е така. Така или иначе, времето на цикъла се удвоява, защото скоростта на подаване трябва да спадне, за да се контролира отклонението.
Това е връзката-геометричен процес, коятоCNC машинно фрезованерешенията се включват. Не дали машината може да достигне характеристиката -, тя може -, а дали стратегията за траектория на инструмента, изборът на инструмент и фиксирането могат да задържат допълнителните ви части на цена, която прави частта годна за производство.
Стратегия за траектория на инструмента: Когато трохоидалното фрезоване превъзхожда конвенционалното шлициране
CNC фрезоване трохоидално срещу конвенционална траектория на инструментане е абстрактен въпрос за оптимизация. Той има конкретен отговор въз основа на геометрията на характеристиките и материала.
Конвенционалното прорязване -, което потапя фреза с пълна{1}}широчина в джоб и преминава -, поддържа инструмента в непрекъснат контакт с детайла. При алуминий на средна дълбочина това работи. Проблемът започва, когато процепът е по-тесен от 1,5 пъти диаметъра на фрезата или когато съотношението на дълбочината-към-широчината надвиши 3:1. В този момент евакуацията на стружки се влошава, топлината на рязане се концентрира в долната част на слота и инструментът се отклонява, защото радиалното зацепване е твърде високо за твърдостта на инструмента при тази дължина на надвеса.
Трохоидалното фрезоване - траектории на инструмента с кръгла дъга, които ограничават радиалното зацепване до 10–20% от диаметъра на фрезата, независимо от ширината на процепа - решава и трите проблема едновременно. Натоварването на чипа на зъб остава постоянно, тъй като дъгата на зацепване остава постоянна. Топлината се евакуира, защото инструментът излиза от среза при всяка дъга. Деформацията намалява, тъй като радиалната сила е малка част от конвенционалния случай на шлицове. Компромисът-е в дължината на пътя на инструмента: трохоидалната програма изминава повече разстояние, за да премахне същия обем. Но при 7075-T651 трохоидалният позволява преминаване на пълна дълбочина при общата дълбочина на слота в една операция, където конвенционалното шлицоване изисква множество увеличения на дълбочината и 30–40% по-ниско подаване.
Практическата точка на пресичане: използвайте трохоидален, когато съотношението на дълбочината на прореза-към-широчината надвишава 2,5:1 или когато ширината на прореза е между 1,0× и 1,5× диаметъра на фрезата. Под 2,5:1 дълбочина-към-широчина върху отворен слот в алуминий, конвенционалните траектории на инструменти са по-бързи. Над него трохоидалният спестява време на цикъла и създава по-добро качество на стените -, което има значение, ако имате паралелност или праволинейност на стените на прореза.
Потопяемото фрезоване (插铣) е третият вариант и има конкретен случай на използване: грубо-обемно обработване на дълбоки кухини, където основното ограничение е скоростта на отстраняване на материала, а не качеството на стената. Фрезоването с потапяне насочва силите на рязане аксиално, а не радиално, което означава, че инструментът може да се справи с много по-големи дълбочини без деформация. Повърхностното покритие е лошо и изисква довършителен проход, но за 30 mm-дълбок джоб на корпуса в 7075-T651, където премахвате 80% от обема при грубата операция, фрезоването с потапяне съкращава времето за груба обработка с 35–50% в сравнение с трохоидалното. Правилото за вземане на решение: ако имате нужда от качество на стената на дълбок елемент, трохоидален. Ако се нуждаете от скорост на отнемане на материал върху широка дълбока кухина и въпреки това ще фрезовате, потопете се.
Материал-Специфични параметри на смилане: какво всъщност се използва в производството
Таблицата по-долу отразява производствените параметри запараметри на процеса на фрезоване с cnc алуминийи другите материали, с които работим редовноCNC машинно фрезованеоперации. Това не са каталожни стойности - те отразяват това, което използваме в добре-поддържани 5-осни и 3-осни обработващи центри с охлаждаща течност през шпиндела.
| Материал | Скорост на рязане (m/min) | Подаване на зъб (mm) | Радиална DOC - груба обработка | Радиална DOC - Довършителна обработка | Стратегия за охлаждащата течност |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 400–600 | 0.05–0.12 | 40–60% Dc | 5–10% Dc | Наводнение или мъгла; сгъстен въздух за дълбоки джобове |
| 7075-T651 | 350–500 | 0.05–0.10 | 30–50% Dc | 5–8% Dc | наводнение; мъглата е приемлива за отворени елементи |
| Ti-6Al-4V | 50–80 | 0.05–0.10 | 10–20% Dc (трохоидален) | 3–5% Dc | Чрез -шпиндел HPC По-голямо или равно на 70 бара задължително |
| 303 Неръждаема | 80–120 | 0.04–0.08 | 20–30% Dc | 5–8% Dc | наводнение; избягвайте сухо рязане |
| 316L неръждаема стомана | 60–100 | 0.03–0.07 | 15–25% Dc | 3–5% Dc | Наводнение с високо{0}}налягане; работа-се втвърдява бързо |
| Инконел 718 | 25–45 | 0.03–0.06 | 5–10% Dc | 2–3% Dc | Чрез-шпиндел HPC; керамични инструменти за грубо обработване |
| POM (Делрин) | 200–400 | 0.05–0.15 | 30–50% Dc | 10–15% Dc | Въздух под налягане; избягвайте наводнения с охлаждаща течност |
| PEEK | 150–300 | 0.04–0.10 | 20–40% Dc | 5–10% Dc | Въздух под налягане; управлявайте внимателно евакуацията на чипа |
Dc=диаметър на фреза. Параметрите предполагат остър карбид без покритие върху алуминий и пластмаса; TiAlN-покритие върху стомана и титан; керамика върху инконел груба обработка.
Един параметър, който рядко се появява в каталожните данни, но има значение в производството: връзката между скоростта на шпиндела и естествената честота на детайла върху тънкостенни-функции. Ако фрезовате алуминиева стена с дебелина 0,8 мм при висока скорост на шпиндела и стената се напуква или показва следи от бъркотене, решението не винаги е да се забави. Понякога забавянето поставя шпиндела на хармонична честота на режима на вибрация на стената. Промяната на скоростта на шпиндела с ±15% - в която и да е посока - може да елиминира тракането по-бързо от промяната на скоростта на подаване. Това не е теория; това е корекцията, която правим на тънкостенни-алуминиеви корпуси, когато се появи тракане по средата-на програмата.
Фиксираща логика: Решението за настройка, което определя равнинността и позиционната точност
CNC машинно фрезованедопустимите отклонения на сложните части не са ограничени от точността на позициониране на машината - модерните обработващи центри поддържат повторяемост на позициониране ±0,003 mm при контролирани условия. Това, което ограничава постижимия толеранс в производството, е закрепването: колко твърдо се държи частта, колко последователно са в контакт базовите повърхности и дали силите на затягане въвеждат деформация, която се освобождава след разтягане.
За призматични части с машинно обработени елементи на множество лица, последователността на закрепване е толкова важна, колкото и методът на закрепване. Първата настройка трябва да обработи базовите повърхности - лицата, които ще локализират частта за всички следващи операции. Ако опорните повърхности не са плоски и успоредни една на друга в рамките на толеранса, необходим за характеристиките надолу по веригата, всяка следваща настройка наследява тази грешка.
Конкретният режим на повреда на арматурата, който виждаме най-честоCNC фрезованезадания при първи артикул: маркировки за затягане върху базови повърхности, които са били обработени в по-ранна операция. Когато скоба се опира директно върху завършена повърхност, локалното контактно напрежение деформира повърхността еластично - частта се връща обратно след разтягане, но деформацията по време на рязане означава, че елементът, който се обработва при тази настройка, е бил позициониран срещу изместена база. Резултатът е позиционна грешка, която изглежда като машинна грешка, но всъщност е грешка при фиксиране. Решението е да се захващат върху готови, необработени повърхности или предварително-обработени жертвени подложки, а не завършени основни повърхности.
За части, при които всички повърхности са функционални - няма налична необработена повърхност за затягане - опциите са меки челюсти, машинно обработени спрямо профила на частта, вакуумно фиксиране върху основната опорна повърхност или под-плоча с резбови вложки, машинно обработени в тялото на детайла и по-късно премахнати. Всеки подход има цена; никой от тях не е безплатен. Правилният избор зависи от размера на партидата и изискванията за толеранс.
Повърхностно покритие: Как да посочите Ra без прекомерна{0}}толерантност
CNC фрезоване на повърхността Ra спецификацияе най-често срещаното прекалено{0}}затягане на обработените части. Ra 0,8 µm е постижимо с контролирано финално фрезоване и е подходящо за повечето съединителни повърхности, уплътнителни канали и общи инженерни повърхности. Определянето на Ra 0,4µm добавя специален завършващ проход при намалено подаване. Посочването на Ra 0,2 µm или по-добро изисква или прилепване, или операция на прецизно шлайфане върху фрезоването - отделен процес с отделно въздействие върху разходите и времето за изпълнение.
Стойността Ra от операция на фрезоване е насочена: повърхността е по-гладка перпендикулярна на посоката на подаване, отколкото успоредна на нея, тъй като маркировките за подаване са ориентирани по посоката на подаване. Ако вашата част има уплътняваща повърхност, която контактува с уплътнение, съответният Ra е напречен на посоката на подаване, а не покрай нея. За да бъдат отчетените стойности на CMM-Ra значими, посоката на измерване трябва да съответства на функционалната посока на контакт -, която трябва да бъде посочена на чертежа или потвърдена от магазина.
| Ra Target | Постижим процес | Типично намаляване на скоростта на подаване спрямо Ra 3,2µm | Бележки |
|---|---|---|---|
| Ra 3,2 µm | Стандартен финален пропуск | - (базова линия) | Общи несвързани повърхности- |
| Ra 1,6 µm | Финален проход, контролирани параметри | 20–30% намаление | Повечето инженерни лица за чифтосване |
| Ra 0,8 µm | Специален финален проход, остри инструменти | 40–50% намаление | Уплътнителни повърхности, оптичен монтаж, плъзгащи се приспособления |
| Ra 0,4 µm | Бавен финален пас или флай{0}}режене | 60–70% намаление | Високо{0}}прецизно запечатване, данни за CMM |
| Ra 0,2 µm | Необходимо е шлайфане или прилепване | Не може да се постигне само чрез смилане | Оптични или запечатващи повърхности с-огледално качество |
| Ra 0,02 µm | Прецизно прилепване, таван със средни възможности | Специализирана довършителна операция | Изключително{0}}прецизни метрологични повърхности |
Един детайл, който влияе върху показанията на Ra върху алуминия: радиусът на носа на режещата вложка или геометрията на края на фрезата. По-големият радиус на ъгъла на инструмента за завършване създава по-гладка повърхност при същата скорост на подаване, тъй като височината на скалата - върховете, останали между съседните проходи -, е по-ниска. За фреза със сферична-върхова част, завършваща контурна повърхност, Ra е право пропорционален на квадрата на стъпката-върху, разделен на радиуса на топката. Преполовяването на стъпката-намалява височината на мидата с 4 пъти. Ето защо контурната повърхностна обработка на алуминиеви корпуси често отнема повече време от плоската повърхностна обработка при същата спецификация Ra.
Възможности за смилане на MID и DFM процес
НашитеCNC машинно фрезованепрограмите се изпълняват на 3-осни и 5-осови обработващи центрове, със стратегии за траектория на инструмента, избрани за тип функция - трохоидален за дълбоки тесни прорези, грубо потапяне за кухини с голям обем, едновременна 5-осна за сложни контурни повърхности. Ние не прилагаме един шаблон за траектория на инструмента към всички задачи; стратегията се записва на STEP файл, на операция.
ЗаCNC фрезованевърху материали извън алуминий - титан, неръждаема стомана, Inconel, PEEK - планът на процеса включва интервали за смяна на инструмента, в-точки за измерване на процеса и изисквания за термична стабилизация преди довършителни проходи. Запрецизно фрезовани частис допуски по-строги от ±0,01 мм, планът за инспекция е написан преди първото парче да бъде отрязано, а не след това.
Изпратете своя STEP файл до нашия екип за инженеринг на процесиза писмен преглед на DFM. Ние обозначаваме геометрични конфликти, проблеми с достъпа до инструменти и рискове за толерантност, преди програмата да бъде цитирана - върната в рамките на 24 часа, не се изисква ангажимент. За части, които вече се произвеждат другаде и генерират не-съответствия, можем да прегледаме съществуващия план на процеса и да идентифицираме основната причина. Започнете от bishenprecision.com.
ЧЗВ
Какъв радиус на ъгъла трябва да посоча за дълбоко фрезован джоб, за да избегна дребни-операции с инструмент и удължени времена на цикъла?
За дълбочина на джоба D, посочете минимален радиус на вътрешния ъгъл от D/4 - и ако дизайнът позволява, отидете на D/3. За джоб с дълбочина 15 mm-, минимум R3,75; R5 е по-добър. Радиусът на ъгъла е равен на радиуса на най-малкия инструмент, който може да го обработва. По-малките инструменти работят по-бавно, отклоняват се повече и се чупят по-често, особено при материали със значителни сили на рязане. Ъгъл R2 на 15 мм гнездо принуждава 4 мм челна фреза при намалени параметри - добавете 25–40% към времето на цикъла само за тези ъгли. Ако геометрията на ъгъла няма функционално ограничение, увеличаването на радиуса до R5 не струва нищо на чертежа и премахва изцяло проблема с малкия-инструмент.
Можете ли да задържите ±0,005 mm върху 150 mm алуминиева повърхност без операция на шлайфане?
При уточняване на равнинността, да - с крайна мушка-преминаване на рязане и термична стабилизация преди измерване. При обозначение за успоредност между две лица, да - ако и двете страни са обработени в една и съща настройка от една и съща база, така че успоредността се установява от геометрията на оста на машината, а не чрез повторно-фиксиране. При обозначение на дебелината от ±0,005 mm през 150 mm, отговорът зависи от плоскостта на материала преди обработката и термичното състояние при измерване. Алуминият се разширява с 23 µm на 100 mm на градус - част от 150 mm, измерена с 2 градуса над референтната температура, се чете с 0,007 mm по-дебела, отколкото е в действителност. Механичната обработка е постижима; условията на измерване са там, където ±0,005 mm става трудно за последователна проверка.
Кога трябва да премина от 3-осно към 5-осно фрезоване на сложен детайл?
Когато наборът от функции изисква повече от две настройки на 3-осна машина и тези настройки включват повторно-фиксиране от завършена или полу-завършена базова повърхност. Всяко пре-закрепване въвежда-грешка при прехвърляне на данни - обикновено 0,005–0,015 mm в зависимост от дизайна на приспособлението и повторяемостта. На част с позиционен толеранс от ±0,01 mm между характеристиките на различни повърхности, три ре-фиксатора натрупват достатъчно грешки, за да застрашат бюджета на толеранса, преди шпинделът да започне. Пет{14}}едновременната обработка елиминира повторното -закрепване чрез достигане на сложни-ъглови характеристики в една настройка. Премията за разходите за 5-ос - обикновено 25–40% по-висока часова ставка от 3-осите - често се възстановява във времето за настройка и намалява скрап на части, където геометрията иначе би изисквала четири или повече настройки на 3 оси.
Какъв е правилният подход, когато фрезованата повърхност показва следи от дрънкане върху тънкостенна-алуминиева част?
Първо, изключете закрепването: проверете дали бърборенето се появява само върху елементи, съседни на местата на скобите, което предполага, че скобата възбужда резонанса на детайла, а не инструмента. Ако тракането е равномерно по цялата повърхност, проблемът е в динамиката-на обработвания детайл. Опитайте да промените скоростта на шпиндела с ±10–15%, преди да промените скоростта на подаване - поставянето на шпиндела на скорост, която избягва резонансната честота на стената, често е по-бързо от намаляването на подаването. Ако тракането продължава, увеличете броя на жлебовете на крайния инструмент (4-жлеба вместо 2-жлеба върху алуминий за това приложение), за да увеличите амортизацията в зоната на рязане. Ако нито едно от тези не работи, стената се нуждае от допълнителна опора за закрепване - или опорно приспособление, или подход със запълнена кухина, където джобът е опакован с восък преди тънкостенното довършително преминаване.
