مواد ماشینکاری CNC: چگونه انتخاب مواد شما تحمل ها، عمر ابزار و هزینه قطعات را افزایش می دهد
شما 6061-T6 را مشخص کردهاید، یک دیوار 0.6 میلیمتری روی کف جیب کشیدهاید و صافی را در 0.05 میلیمتر اعلام کردهاید. DFM برمی گردد:کاهش استرس مورد نیاز قبل از پایان پاس؛ دیوار ممکن است با آزاد شدن گیره حرکت کند.این مطالب به تنهایی باعث این مشکلات نشد-اما شرایط مرزی را تعیین کرد که آنها را اجتناب ناپذیر کرد.
همین استمواد ماشینکاری cncانتخاب در واقع این است: شما یک برگه مشخصات را انتخاب نمی کنید، بلکه یک مجموعه محدودیت را انتخاب می کنید که قسمت را در هر تنظیم، هر تغییر ابزار و هر خط در گزارش بازرسی دنبال می کند. زودتر درستش کنید و قطعه تقریبا خودش ماشین می شود. اشتباه می کنید و در اواسط-تجارت قیمت گذاری می کنید.
ما در مورد انتخاب مواد اینگونه فکر می کنیمدقت MID-در سراسر آلیاژهای آلومینیوم، گریدهای تیتانیوم، خانوادههای ضد زنگ و پلاستیکهای مهندسی که روزانه در فروشگاه ما حرکت میکنند.
پنج مهندس CNC خانواده مواد ماشینکاری برای اولین بار به دست می آیند
رتبهبندی ماشینکاری در یک طیف وجود دارد، و هزینه نیز همینطور است. جدول زیر خانوادههایی را که ما اغلب ماشینکاری میکنیم با متغیرهایی که در طراحی شما مهم هستند ترسیم میکند.
| مواد | شاخص ماشینکاری | کف تحملی (فرزکاری) | Ra دست یافتنی | پوشیدن نسبی ابزار | بخش های معمولی |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | 0.005± میلیمتر (0.002± میلیمتر با حفره جیگ) | 0.4μm (0.1μm fly-برش) | کم | نیمه هادی، اتوماسیون صنعتی |
| Al 7075-T651 | ~70% | ± 0.005 میلی متر | 0.4µm | کم – متوسط | قاب های هوافضا، بازوهای باربر- |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ± 0.008 میلی متر (± 0.005 میلی متر وزن / مراقبت) | 0.8μm (0.4μm ممکن است) | بالا | ایمپلنت های آئرو ساختاری، پزشکی |
| 316 لیتر ضد زنگ | ~45% | 0.008 ± میلی متر | 0.4µm | متوسط-بالا | منیفولدهای مایع، ابزار جراحی |
| 17-4PH H900 | ~38% | 0.008 ± میلی متر | 0.4µm | بالا | اتصالات هوافضا، شفت{0}}با استحکام بالا |
| PEEK | ~75% | ± 0.02 میلی متر (به رطوبت-وابسته) | 0.8µm | کم | پزشکی، نیمه هادی، شیمیایی |
شاخص ماشینکاری به 160 HB آزاد-فولاد ماشینکاری=100% اشاره دارد.
یک تمایزی که جدول نشان نمیدهد: "قابل دستیابی" و "تکرارپذیر در یک دسته" یک عدد نیستند. زدن ± 0.002 میلی متر روی یک قطعه آلومینیومی در محیط مناسب ساده است. نگه داشتن آن در 80 قطعه با گیره استاندارد و نوسانات دمای محیط یک مشکل طراحی فرآیند است، نه یک شکاف قابلیت.
ماشینکاری آلومینیوم در مقابل تیتانیوم CNC: جایی که تجارت{0}}در واقع زندگی میکند
رایج ترینانتخاب مواد ماشینکاری cncتصمیمی که ما از مشتریان هوافضا و پزشکی می بینیم این است. مهندسان به طور غریزی اعداد استحکام کششی را با هم مقایسه میکنند، اما تفاوت هزینهها در اینجا نیست.
ماشینکاری آلومینیوم در مقابل تیتانیوم cncبه سه عامل مرتبط خلاصه می شود: سرعت برش، مدیریت حرارت، و استراتژی تعامل با ابزار.
با 6061-T6 یا 7075-T651، سرعت اسپیندل بالاتر از 10000 RPM را میچرخانید، درگیریهای شعاعی تهاجمی انجام میدهید، و تراشهها را با هوا یا خنککننده سیل به سرعت شستشو میدهید. این ماده گرما را در ناحیه برش حفظ نمی کند.
با Ti-6Al-4V، برعکس عمل میکنید. سرعت های سطحی معمولاً بین 40 تا 80 متر در دقیقه - تقریباً یک پنجم سرعتی که روی 6061 اجرا می کنید، می رسد. دلیل آن تنها سختی نیست. این هدایت حرارتی است. تیتانیوم گرما را در حدود 7 W/m·K در مقابل آلومینیوم 167 W/m·K هدایت میکند. گرما در لبه برش باقی می ماند، نه در تراشه. اگر پارامترها یا فشار مایع خنک کننده شما به درستی کالیبره نشده باشند، کاربید را به سرعت تخریب می کند.
در اینجا نحوه تنظیم تروکوئیدال در مقابل فرو رفتن-تصمیم فرزکاری در عملیات جیبزنی-یک فراخوان قضاوتی است که به ندرت در برگههای مشخصات ظاهر میشود، اما مستقیماً بر زمان چرخه و عمر ابزار در موارد دشوار تأثیر میگذارد.مواد ماشینکاری cnc:
آسیاب تروکوئیدال (با کارایی بالا-).برای جیب های تیتانیومی بیشتر از ~ 15 میلی متر ترجیح داده می شود. درگیری شعاعی در 10 تا 15 درصد قطر ابزار با عمق محوری بالا و خنک کننده سیلاب میله ای 60+ اجرا می شود. قوس درگیری ثابت مانع از ساییدگی و ایجاد لبه{6} می شود که درج های کاربید را از بین می برد.
فرز غوطه ورزمانی که نسبت عمق جیب-به-از تقریباً 3:1 بیشتر شود، یا زمانی که سفتی قطعه کافی نیست، این کار را انجام میدهد. نیروهای برش محوری کمتر از شعاعی هستند-این موضوع زمانی اهمیت دارد که عمق 40 میلیمتری داشته باشید و قطعه در حال انحراف باشد.
برای شماانتخاب مواد ماشینکاری cnc: اگر یک ویژگی تیتانیومی جیبهای عمیقتر از 25 میلیمتر را با دیوارههای نازکتر از 3 میلیمتر ترکیب میکند، قبل از منجمد شدن طرح، آن را علامتگذاری کنید. این ترکیبها به عملیاتهای متوالی مجدد و مراحل کاهش تنش میانی نیاز دارند که در تخمین زمان چرخه استاندارد قابل مشاهده نیستند.
قابلیت تحمل بر اساس مواد: اعداد در واقع به چه معنا هستند
| نوع راه اندازی | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316 لیتر / 17-4 ساعت |
|---|---|---|---|
| فرز استاندارد، تک راه اندازی | ± 0.010 میلی متر | ± 0.015 میلی متر | ± 0.012 میلی متر |
| 5 محور با فیکسچر دقیق | ± 0.005 میلی متر | 0.008 ± میلی متر | 0.008 ± میلی متر |
| حفره های بحرانی (خسته کننده/بازسازی) | ± 0.003 میلی متر | ± 0.005 میلی متر | ± 0.005 میلی متر |
| عملیات دقیق (پیچ{0}}سوئیسی، حفره جیگ) | 0.002 ± میلی متر | ± 0.003 میلی متر | ± 0.003 میلی متر |
| سطوح زمین | 0.001 ± میلی متر | 0.002 ± میلی متر | 0.001 ± میلی متر |
شگفتی برای بسیاری از مهندسان طراح:نگه داشتن تلورانس های محکم روی آلومینیوم سخت تر از آن چیزی است که درجه ماشین کاری آن نشان می دهد، زیرا بسیار سریع ماشین می شود و بسیار آزادانه گسترش می یابد. CTE آلومینیومی در حدود 23.6 میکرومتر بر متر کلوین است. در یک قطعه 100 میلیمتری با نوسان محیطی 10 درجه در طول یک عملیات طولانی، این تقریباً 24 میکرومتر رانش ابعادی-در حال حاضر 5× یک بودجه تحمل 0.005± میلیمتر از دما است.
گردش کار استاندارد ما برای قطعات آلومینیومی سفت تر از ± 0.005 میلی متر: ناهموار → تثبیت دما (20 تا 30 دقیقه در یک منطقه کنترل شده) → نیمه-پایان → تثبیت مجدد → پایان. نگه داشتن بین ناهموار و نیمه{5}} جایی است که تنش باقیمانده از غلتش قبلی صفحه شروع به کاهش می کند. از آن تحت فشار برنامه رد شوید و قطعه ای را دریافت کنید که به درستی روی CMM اندازه گیری می کند، سپس یک ساعت پس از خنک شدن از حالت تحمل خارج می شود.
این مرحله تثبیت بین ناهموار و نیمه تمام-نه پارامترهای برش-شایع ترین علت اصلی کار مجدد آلومینیوم در کارهای سخت-است.
برای محورهای بلند باریک با L/D > 20 از جنس ضد زنگ یا تیتانیوم، سلولهای چرخشی سوئیسی ما یک بوش راهنما را بلافاصله در پشت ناحیه برش قرار میدهند، با دوک اصلی و در فاصله 0.005 میلیمتری از یکدیگر هماهنگ میشوند. بدون برقراری ارتباط، قطعه در دهانه بدون تکیه گاه تحت فشار برش خم می شود و قبل از اینکه به نصف طول برسید، گردی و استوانه ای خود را از دست می دهید.
ماشینکاری CNC فولاد ضد زنگ: پوشش سطح و مدیریت ابزار
پرداخت سطح ماشینکاری cnc فولاد ضد زنگالزامات اغلب توالی فرآیند را بیشتر از تحملهای ابعادی تعیین میکنند. 316ابزار جراحی L دارای رادیوم کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر با معیارهای صفر-معیار سوراخ کردن. 17-4 اتصالات هوافضای PH به تحملهای دقیق نیاز دارند.ویک بافت سطحی خاص برای پشتیبانی از چسبندگی PVD یا آنودایز سخت.
رفتاری که زنگ نزن را دشوار می کند سخت شدن کار است. 316اگر ابزار ثابت بماند، سرعت تغذیه به زیر آستانه کاهش یابد، یا درج درج شود، به سرعت سخت می شود. هنگامی که سطح سخت شد، پاس های بعدی با سختی بالاتری نسبت به آنچه که با آن شروع کردید، درگیر می شوند. این به شکستگی ابزار و aپرداخت سطح ماشینکاری cnc فولاد ضد زنگبازیابی آن بدون اضافه کردن یک پاس برنامه ریزی نشده تقریبا غیرممکن است.
کنترل های فرآیند ما برای اجزای دقیق ضد زنگ:
چنگک مثبت روی درجهای تکمیلی{0}}نگهدار منفی روی ابزارهای فرسوده باعث مالش قبل از برش میشود. هرگز ابزار دوار را در تماس با سطح ضد زنگ متوقف نکنید. استفاده از کاربید زیر میکرون روکش شده PVD-برای پایان دادن. برای حفظ هندسه لبه، بدون پوشش روی 17-4PH H900. برای Ra کمتر یا مساوی 0.2 میکرومتر، یک پاس ریز پایانی در عمق محوری کمتر یا مساوی 0.05 میلی متر با شستشوی مایع خنک کننده اضافه کنید.
یک وابستگی پایین دستی که ارزش ردیابی دارد: بسیاری از اجزای ضد زنگ پزشکی پس از ماشینکاری به پولیش الکتریکی می روند. اگر سطح پیش{1}}EP بالاتر از Ra 0.8 میکرومتر باشد، پولیش الکتریکی معمولاً آن را به مشخصات Ra 0.1μm نمیرساند{4}}شیمی مواد را به طور یکنواخت حذف میکند، قلهها را پر نمیکند. راپرداخت سطح ماشینکاری cnc فولاد ضد زنگقبل از اینکه قطعه از دستگاه خارج شود باید نزدیک باشد.
آنچه که بررسیهای DFM متوجه میشوند که برگههای داده مواد نمیتوانند
برگه های داده مواد به شما می گوید که چه ماده ای استاست. بررسی DFM به شما میگوید چه اتفاقی میافتد وقتی میخواهید آن را به هندسه خاص خود با فراخوانهای خاص خود برش دهید.
دردقت MID، ماده اولین فیلتر در هر بازبینی فایل STEP است-اما همیشه در برابر هندسه و پشته تحمل با هم خوانده میشود. سوراخ تحملی محکم در آلومینیوم یک امر معمول است. همان حفره با یک دیوار 0.8 میلی متری در یک طرف، یک مشکل تثبیت و توالی متفاوت است.
پرچمهای DFM که اغلب در سراسر آن بالا میآیندمواد ماشینکاری cnc:
اندازه شعاع گوشه برای عمق جیب کم است.یک جیب با عمق 10 میلی متر با شعاع داخلی 0.3 میلی متر به ابزاری با قطر کمتر از 0.6 میلی متر نیاز دارد. این ابزارها به آرامی کار می کنند، به راحتی می شکنند و زمان چرخه را نامتناسب با ناحیه جیب اضافه می کنند. افزایش به R1mm{6}}یا تطبیق شعاع با 55-65% عمق جیب{9}}هزینه ابزارآلات را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد. اگر شعاع فقط برای ترخیص وجود دارد، آن را باز کنید.
ضخامت دیواره با سختی مواد مطابقت ندارد.مدول تیتانیوم (≈114 گیگا پاسکال) به دیوارهای نازکتر نسبت به 6061 (≈69 گیگا پاسکال) مقاومت بیشتری در برابر انحراف{1} برش میدهد. اما رفتار حرارتی تیتانیوم هنوز میزان فشار دادن ابزار را به دیواره نازک محدود می کند. این دو عامل به سادگی لغو نمی شوند.
عمق نخ برای استحکام حجیم تنظیم نشده است.1.5× قطر اسمی یک پیش فرض استاندارد است. در PEEK یا آلومینیوم نرم، 2× بیمه ارزانی در برابر کشیدن{3}}است که تقریباً هیچ هزینه ای در زمان چرخه ندارد.
ماشینکاری 5 محورهتنظیماتی را حذف می کند که در غیر این صورت شما را مجبور به به خطر انداختن هندسه می کند. ویژگیهای غیرقابل دسترسی از جهتهای 3-محور اغلب بهطور غیرضروری دوباره طراحی میشوند-شعاعهای سادهسازی میشوند، زیربرها حذف میشوند، خطوط تقسیم اضافه میشوند. قبل از اینکه بخش را ساده کنید، STEP را برای ما ارسال کنید.
سوالات متداول
از چه شعاع گوشه ای استفاده کنم تا هزینه های ابزارآلات معقول بماند؟
شعاع های داخلی را در بزرگتر یا مساوی 55 درصد عمق پاکت هدف قرار دهید، یا به اندازه های آسیاب انتهایی استاندارد (R0.5، R1، R2، R3، R4، R5، R6mm) ضربه بزنید. زیر R0.5mm در هرمواد ماشینکاری cncسخت تر از آلومینیوم، شما در منطقه میکرو{0}}ابزارسازی-راه اندازی جداگانه، سرعت کمتر، بازرسی اختصاصی قرار دارید. این تغییر پله ای در هزینه با منطقه در حال قطع تناسب ندارد. اگر شعاع تنگ برای خلاصی است و عملکرد ندارد، آن را تغییر دهید.
آیا می توانید 0.005± میلی متر را روی یک قطعه آلومینیومی 100 میلی متری بدون آسیاب نگه دارید؟
بله، با -زبری تثبیت شده دما، طراحی مناسب اتصالات، و ترتیب تثبیت که در بالا توضیح داده شد. برای اکثر کارهای آلومینیومی ± 0.005 میلی متر به سنگ زنی نیازی نیست. زیر 0.003± میلیمتر روی سطوح بحرانی، یک گذرگاه حفاری-یا دقیق- اضافه میکنیم. زیر 0.001 ± میلی متر، سنگ زنی وارد فرآیند می شود.
آیا 7075-T651 همیشه نسبت به 6061-T6 برای قطعات حیاتی قدرت انتخاب بهتری است؟
نه به طور خودکار. 7075 استحکام کششی بالاتری دارد، اما مقاومت در برابر خوردگی کمتری دارد، به طور یکنواخت کمتر آنودایز میکند و معمولاً قابل جوش نیست. برای قطعاتی که تلرانسهای تنگ، آنودایز سخت و جوشکاری مونتاژ پایین دست را ترکیب میکنند، 6061-T6 اغلب صحیح است.انتخاب مواد ماشینکاری cncحتی اگر FEA حاشیه باشد{0}}برآمدگی ضخامت دیواره هزینه کمتری نسبت به شکست چسبندگی پوشش در میدان دارد.
حداقل ضخامت دیواری که می توانید با اطمینان در Ti-6Al-4V ماشینکاری کنید چقدر است؟
در کارهای هوافضای تولیدی، دیوارهای 0.8 میلی متری در Ti-6Al-4V قابل دستیابی باماشینکاری CNC دقیقزمانی که طراحی فیکسچر ارتعاش را به حساب می آورد و مسیر ابزار درگیری شعاعی کم را در سرتاسر نگه می دارد. زیر 0.5 میلی متر، هدایت حرارتی تیتانیوم به یک مشکل فعال تبدیل می شود-گرما در دیوار جمع می شود، دیوار منحرف می شود و ثبات ابعادی از طریق برش از بین می رود. اگر طراحی شما دیوارهای تیتانیومی زیر 0.5 میلی متری را هدف قرار می دهد، قبل از نهایی شدن نقشه، ما را وارد گفتگو کنید.
فراخوان مواد شما نیز یک طرح فرآیند است. تلورانسهایی که نیاز دارید، سطوح تکمیلی که مشخص میکنید و هندسهای که ترسیم میکنید، همگی با مواد به گونهای تعامل دارند که در هیچ صفحه دادهای ظاهر نمیشوند.
فایل STEP خود را برای بررسی DFM برای ما ارسال کنید-مهندسین فرآیند ما مواد، هندسه و پشته تحمل شما را با هم میخوانند و با یک نقل قول باز میگردندویادداشت قابلیت ساخت هر کجا که اهمیت دارد.
