ماشینکاری CNC قطعات فلزی: آنچه که هر مهندس قبل از نوشتن چاپ باید بداند

ماشینکاری CNC قطعات فلزی: آنچه که هر مهندس قبل از نوشتن یک چاپ باید بداند

اکثر مشکلات ابعادی در قطعات ماشینکاری شده CNC در طبقه مغازه شروع نمی شود - آنها در طراحی شروع می شوند. تلورانسی سخت‌تر از آن چیزی که این فرآیند می‌تواند داشته باشد، ضخامت دیواری که پچ پچ را دعوت می‌کند، خط‌کشی نخی که کلاس تحمل خود را از دست داده است. تا زمانی که قطعات وارد می شوند و بازرسی انجام نمی شود، علت اصلی در حال حاضر سه هفته گذشته و در یک PDF نشسته است.

این مقاله به شما یک دانش عملی در مورد نحوه کار می دهدماشینکاری CNC قطعات فلزیدر واقع کار می‌کند - چه کارهایی می‌تواند انجام دهد و چه کاری نمی‌تواند انجام دهد، چگونه انتخاب مواد بر همه چیز در پایین‌دست تأثیر می‌گذارد، و چگونه می‌توان چاپی نوشت که بخش‌های خوبی را در اولین اجرا به شما بدهد. هیچ نظریه ای به خاطر خودش نیست. همه چیز در اینجا به تصمیماتی مرتبط است که در یک شغل واقعی می گیرید.

در واقع ماشینکاری CNC چیست؟

CNC مخفف Computer Numerical Control است. دستگاه یک برنامه - که معمولاً از مدل CAD شما تولید می‌شود را می‌خواند - و یک ابزار برش را در مسیرهای دقیق حرکت می‌دهد تا مواد را از یک فلز خالی حذف کند. اپراتور دستگاه را راه اندازی می کند، برنامه را بارگذاری می کند و اجرا را نظارت می کند. دستگاه هندسه را اجرا می کند.

این نسخه ساده است. بخشی که برای کار شما مهم است این است:ماشینکاری CNC یک فرآیند کاهشی است. شما با موادی بیشتر از آنچه نیاز دارید شروع می کنید و هر چیزی را که در آن قسمت نیست حذف می کنید. این اساساً با ریخته‌گری، آهنگری یا ساخت افزودنی (چاپ سه بعدی) متفاوت است، و پیامدهایی برای اینکه چه هندسه‌هایی امکان‌پذیر هستند، چه تحمل‌هایی قابل دست‌یابی هستند و ساختار هزینه چگونه است، دارد.

مانند حکاکی یک شکل از یک بلوک چوبی به آن فکر کنید. ابزار مجسمه ساز تعیین می کند که جزئیات چقدر می تواند خوب باشد. خود چوب - دانه آن، سختی، نحوه واکنش آن به برش - تعیین می‌کند که آیا این جزئیات شکل خود را حفظ می‌کنند یا خیر. درفرآیندهای ساخت قطعات فلزی CNC، دستگاه مجسمه ساز و متریال آن چوب است. هر دو مهم هستند.

سه عملیات متداول CNC که با آنها روبرو خواهید شد:

فرز CNC- ابزار برش می چرخد ​​و در سراسر قطعه کار ثابت حرکت می کند. برای سطوح صاف، جیب ها، شکاف ها، خطوط سه بعدی پیچیده استفاده می شود. اگر قسمت شما دارای ویژگی هایی است که به نظر می رسد از یک بلوک کنده شده است، احتمالاً آسیاب شده است.

تراش CNC- قطعه کار می چرخد ​​در حالی که ابزار برش نسبتاً ثابت می ماند. برای قطعات استوانه ای استفاده می شود: شفت، بوشینگ، نازل، اجزای رزوه ای. اگر قسمت شما گرد و متقارن حول یک محور است، احتمالاً چرخیده است.

تراش CNC سوئیس- یک شکل تخصصی تراشکاری که در آن قطعه کار بسیار نزدیک به ناحیه برش پشتیبانی می‌شود و به قطعات بلند و باریک اجازه می‌دهد تا تا حد تلرانس‌های محکم بدون انحراف ماشینکاری شوند. استاندارد برای پین های پزشکی، کانکتورهای مینیاتوری، اجزای ساعت، و هر قطعه دقیق با نسبت طول-به-بالا.

بسیاری از قطعات واقعی به بیش از یک عملیات نیاز دارند - به عنوان مثال، یک محور چرخشی با یک کلید آسیاب شده، یا یک محفظه آسیاب شده با سوراخ‌های رزوه‌شده و چرخشی.

انتخاب مواد چگونه بر قطعات فلزی ماشینکاری شده CNC تأثیر می گذارد؟

این سوالی است که مهندسان جدید بیش از همه دست کم می گیرند. موادی که مشخص می‌کنید فقط پایان قطعه را تعیین نمی‌کند-ویژگی‌های استفاده از آن -، بلکه تعیین می‌کند که ماشین‌کاری قطعه چقدر آسان یا دشوار است، که مستقیماً بر هزینه، تحمل‌های قابل دستیابی و پرداخت سطح تأثیر می‌گذارد.

در اینجا یک مرجع عملی برای فلزاتی که اغلب با آنها روبرو می شوید آورده شده استمقایسه مواد قطعات فلزی ماشینکاری CNC:

چند چیز که این جدول مستقیماً به شما نمی گوید. ماشین آلات آلومینیومی سریع است و به راحتی تلرانس های محکمی را حفظ می کند - زمانی که وزن و هزینه بیشتر از استحکام نهایی مهم است، انتخاب پیش فرض است. کار فولاد ضد زنگ هنگام برش سخت می‌شود، به این معنی که یک ابزار کسل‌کننده یا نرخ تغذیه اشتباه می‌تواند ویژگی‌های مواد را در سطح وسط-برش تغییر دهد. تیتانیوم سخت‌ترین فلز رایج هوافضا برای ماشین‌کاری است: گرمای شدید تولید می‌کند، رسانایی حرارتی پایینی دارد و ابزار را سریع‌تر از هر ماده دیگری در این فهرست از بین می‌برد. اگر چاپ شما تیتانیوم است، انتظار داشته باشید که هزینه و زمان تحویل آن را منعکس کند.

ماشینکاری CNC واقعاً چه تلورانس هایی می تواند داشته باشد؟

اینجا جایی است که بیشتر مبتدیان چاپ هایی می نویسند که باعث ایجاد مشکل می شود. درک کردنقطعات ماشینکاری شده CNC با تحمل سختبا درک معنای "استاندارد" شروع می شود.

تحمل ماشینکاری استاندارد CNC معمولاً برای اکثر ویژگی‌های فلزی - سوراخ‌ها، چهره‌ها، ابعاد کلی 0.05± میلی‌متر (0.002±») است. این امر در هر دستگاه CNC مدرن بدون تنظیمات خاص قابل دستیابی است و برای اکثر ویژگی‌های عملکردی یک قطعه مکانیکی معمولی مناسب است.

جایی که مهندسان با مشکل مواجه می‌شوند، مشخص کردن 0.005± میلی‌متر در هر بعد در نقشه است، صرف نظر از اینکه آیا این ابعاد به طور کاربردی به آن نیاز دارند یا خیر. تلرانس‌های سخت‌تر به معنای زمان‌های چرخه طولانی‌تر، تغییرات مکرر ابزار، محیط‌های کنترل‌شده دما و بازرسی 100٪ CMM در ابعاد بحرانی است. هر قدم فشرده تر هزینه قابل توجهی بیشتری دارد. اگر به آن نیاز ندارید، آن را صدا نکنید.

در اینجا یک مرجع عملی برای معنای واقعی باندهای تحمل متفاوت در تولید آمده است:

شکاف دانشی که مهندسان جدید را جذب می کند:تلورانس و پرداخت سطح یک چیز نیستند و صدا زدن یکی دیگر را کنترل نمی کند.یک سوراخ می‌تواند ابعادی در 0.005 ± میلی‌متر داشته باشد، اما دارای زبری سطحی 1.6 میکرومتر Ra (-) است که ممکن است برای یک پرس مناسب باشد، اما برای آب‌بند کشویی کاملاً اشتباه است. همیشه هم Ra (زبری سطح) و هم تحمل ابعادی را در ویژگی هایی که هر دو مهم هستند مشخص کنید. اگر چاپ شما فقط یک عدد داشته باشد، یک فروشگاه خوب از شما خواهد پرسید. یک فروشگاه با دقت کمتر آن را به طور پیش فرض ماشین می کند.

چه زمانی ماشینکاری CNC فرآیند درستی است - و چه زمانی نیست؟

ماشینکاری CNC همیشه بهترین پاسخ نیست. برای مهندسان جدیدی که یک مسیر فرآیند را ارزیابی می کنند، در اینجا نحوه فکر کردن از طریق آن آورده شده است:

فرآیند تولید قطعات فلزی CNC در فضای تحمل-حجمی متوسط،-پیچیدگی- و تنگ می درخشد. این تنها روش عملی برای تولید براکت هوافضای تیتانیومی با زوایای مرکب و سوراخ 0.01 ± برای اولین مقاله در عرض دو هفته است. این پاسخ درستی برای تولید یک میلیون براکت فولادی یکسان نیست که می‌توان در کسری از زمان مهر و موم کرد.

اشتباه مبتدی که بیشترین هزینه را دارد: ضخامت دیوار

از هر ماشین‌کار باتجربه‌ای بپرسید که اغلب در اولین چاپ‌های مهندسی-زمان چه می‌بیند، و پاسخ معمولاً یکسان است: ضخامت دیوار برای مواد و فرآیند بسیار نازک است.

در اینجا دلیل اهمیت آن است. هنگامی که یک ابزار برش مواد را از یک دیوار نازک جدا می کند، نیروهای برش می توانند به جای برش تمیز دیوار، دیوار را منحرف کنند. قطعه در زیر ابزار خم می شود، به عقب برمی گردد و ابعاد حاصل بزرگتر از برنامه مورد نظر است. دیوارهایی دریافت می کنید که 0.1 تا 0.3 میلی متر از مشخصات خارج هستند، و هیچ تنظیم فرآیندی وجود ندارد که آن را برطرف کند - هندسه مشکل است.

راهنمایی کلی برای قطعات CNC فلزی:

برای آلومینیوم، حداقل ضخامت دیواره 0.8 میلی متر را در ویژگی های ماشین کاری شده حفظ کنید. برای فولاد و ضد زنگ، 1.0 میلی متر. برای تیتانیوم، 1.5 میلی‌متر یا بیشتر، مگر اینکه قطعه به‌طور خاص با اتصالات یا ویژگی‌های پشتیبانی که بخش را در حین ماشینکاری سفت می‌کند، طراحی شده باشد. اینها محدودیت‌های سختی نیستند - ماشین‌کاران باتجربه می‌توانند با وسایل و مسیرهای ابزار مناسب نازک‌تر شوند - اما اگر قسمت شما دیوارهای زیر این اعداد دارد، هنگام ارسال چاپ آن را به صراحت علامت‌گذاری کنید. یک فروشگاه خوب به شما می گوید که چگونه قصد دارند با آن برخورد کنند. مغازه ای که آن را بدون نظر نقل قول می کند یا نقشه را به دقت نخوانده است یا قصد دارد تلاش کند تا ببیند چه اتفاقی می افتد.

5-Axis vs 3-Axis: اعداد برای قسمت شما چه معنی دارند

می بینید که مغازه ها "ماشینکاری CNC 5 محوره" را به عنوان یک قابلیت برتر تبلیغ می کنند. در اینجا معنای واقعی آن برای شما و زمانی که اهمیت دارد، آمده است.

یک ماشین 3 -محور در X، Y و Z حرکت می‌کند. می‌تواند به بالا و چهار طرف یک قطعه برسد، اما برای ماشین‌کاری وجه‌های اضافی نیاز به تغییر موقعیت (تثبیت مجدد) دارد. هر تعمیر مجدد خطای احتمالی تراز را معرفی می کند و زمان راه اندازی را اضافه می کند.

یک ماشین 5 -محور چرخش را حول دو محور اضافی اضافه می‌کند، به این معنی که ابزار برش می‌تواند تقریباً از هر جهتی بدون نصب مجدد به قطعه کار نزدیک شود. به نوبه خود، این دو مفهوم عملی دارد:

هندسه پیچیده در یک تنظیم واحد.ویژگی‌های چند وجهی، زوایای مرکب، برش‌های زیرین و دیوارهای مخروطی را می‌توان در یک تنظیم ماشینکاری کرد. در یک ماشین 3-محور، اینها ممکن است به سه یا چهار راه‌اندازی نیاز داشته باشند - هر کدام هزینه و خطای تراز تجمعی را اضافه می‌کنند.

تحمل بهتر در چند-قسمت صورت.وقتی همه ویژگی‌های حیاتی در یک راه‌اندازی واحد نسبت به یک مبدأ ماشین‌کاری می‌شوند، روابط هندسی بین آن ویژگی‌ها دقیق‌تر از زمانی است که در چندین تجهیز مجدد{0}} ماشینکاری شوند. برایقطعات ماشینکاری شده CNC با تحمل سختبه عنوان مثال، در جایی که یک سوراخ در یک وجه باید دقیقاً متحدالمرکز باشد با یک ویژگی در یک وجه مجاور، 5 محور اغلب پاسخ درستی است.

هر قسمتی به 5 محور نیاز ندارد. یک براکت ساده با ویژگی‌هایی که فقط روی یک یا دو صورت وجود دارد، در سه محور کاملاً خوب است. ارتقا فقط زمانی معنا پیدا می کند که هندسه بخشی واقعاً به آن نیاز داشته باشد.

اگر قطعات فلزی دقیق را مشخص می‌کنید - در اینجا نحوه کمک MID Precision می‌تواند کمک کند

اگر قطعه‌ای را مشخص می‌کنید که به تحمل‌های زیر 0.02 ± میلی‌متر نیاز دارد، موادی مانند تیتانیوم یا-زنگ‌زن درجه پزشکی، یا هندسه چند{2}}پیچیده‌ای که نیاز به کار در 5 محور دارد، اینها دقیقاً کارهایی هستند که تیم ما روزانه انجام می‌دهد.

ماقابلیت ماشینکاری CNCفرز 3-محور، 4-محور و فرز 5 محور، تراشکاری CNC، تراشکاری CNC سوئیسی برای قطعات دقیق با قطر کوچک، و ورق فلز. ما تحمل 0.002± میلی متر را در ویژگی های واجد شرایط و زبری سطح تا 0.02 میکرومتر Ra داریم. محدوده مواد ما آلیاژهای آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، مس، برنج و پلاستیک های مهندسی را پوشش می دهد - همه با قابلیت ردیابی کامل مواد از گواهی انبار خام تا گزارش بازرسی نهایی.

برای مهندسان تازه وارد به منابعقطعات فلزی ماشینکاری CNC دقیق از چین، ما یک بررسی رایگان DFM با هر نقل قول ارائه می دهیم. این بدان معناست که قبل از اینکه هر چیزی را برش دهیم، نقشه شما را از نظر مسائل ضخامت دیوار، پیام‌های تحملی که با قابلیت فرآیند مطابقت ندارند، مشخصات رشته‌ای که نیاز به شفاف‌سازی دارند و هر ویژگی که از تنظیم طراحی بهره می‌برد را بررسی می‌کنیم. ما آن را به صورت کتبی علامت گذاری می کنیم - شما تصمیم می گیرید که آن را تغییر دهید یا خیر.

اگر بخش شما وارد یک محصول نهایی تنظیم شده - دستگاه پزشکی، مجموعه هوافضا، تجهیزات نیمه هادی - سیستم کیفیت مطابق با ISO 13485-ما، مستنداتی را که تیم انطباق شما نیاز دارد را تولید می‌کند: گزارش‌های بازرسی مقاله اول، گواهی‌های مواد، گزارش‌های ابعادی CMM، و در صورت عدم مطابقت با سوابق اقدام اصلاحی.

نقاشی خود را برای ما ارسال کنیدو ما ظرف 24 ساعت با یک نقل قول و یادداشت های DFM باز خواهیم گشت. اگر هنوز در مرحله طراحی هستید و قبل از نهایی شدن چاپ می خواهید یک ورودی فرآیند داشته باشید،یک بررسی طراحی رایگان دریافت کنید- معمولاً می‌توانیم در عرض یک ساعت هزینه و نقاط خطر کیفیت را در یک نقشه شناسایی کنیم.

سوالات متداول

س: طرح من می گوید "±0.01mm در همه ابعاد." آیا این واقع بینانه است؟

از نظر فنی قابل دستیابی - اما نه عملی و نه مقرون به صرفه-به عنوان یک پیام عمومی ± 0.01 میلی متر در هر بعد روی یک قطعه زمان بازرسی و زمان چرخه ماشینکاری را به طور قابل توجهی بالاتر از حد لازم می کند. روش صحیح این است که ± 0.01 میلی متر را فقط در ابعادی که از نظر عملکردی به آن نیاز دارند، مشخص کنید - معمولاً حفره های یاتاقان، سطوح آب بندی، رابط های جفت شونده - و استفاده از بلوک تحمل عمومی (ISO 2768-m یا مشابه) برای هر چیز دیگری. این هزینه را پایین نگه می‌دارد و ویژگی‌های حیاتی را برای ماشین‌کار روشن می‌کند.

س: چگونه بفهمم که قطعه من به ماشینکاری 3 محوره یا 5 محوره نیاز دارد؟

اگر تمام ویژگی‌های مورد نیاز قطعه شما از بالا و چهار طرف بلوک بدون چرخش قابل دسترسی است، معمولاً 3 محور کافی است. اگر زوایای مرکب، ویژگی‌های بیش از دو وجهی دارید که باید در رابطه هندسی دقیق نگه داشته شوند، یا زیربرهایی که با مسیر ابزار مستقیم نمی‌توان به آنها رسید، محور 5{5}}جای بحث دارد. در صورت شک، فایل CAD خود را با یک فروشگاه به اشتراک بگذارید و از آنها بخواهید - راهنمایی کنند که این یک سؤال پنج دقیقه ای است که باعث صرفه جویی در هزینه تعمیر مجدد می شود.

س: تفاوت بین زبری سطح Ra 0.8 و Ra 3.2 - چیست و آیا برای من اهمیت دارد؟

Ra میانگین زبری سطح است - عدد کمتر به معنای صاف تر است. Ra 3.2μm یک استاندارد-به عنوان روکش ماشینکاری شده است. Ra 0.8μm به یک پاس نهایی یا پرداخت سبک نیاز دارد. Ra 0.4μm و کمتر معمولاً به عملیات تکمیل اختصاصی نیاز دارد. برای اکثر ویژگی های ساختاری، Ra 3.2μm مناسب است. برای سطوح آب بندی، اتصالات کشویی، و هر سطحی که با بافت یا مایع بیولوژیکی در تماس باشد، معمولاً Ra 0.8 میکرومتر یا بهتر مورد نیاز است. آن را به صراحت بر روی آن ویژگی‌ها مشخص کنید - فرض نکنید که فروشگاه به‌طور پیش‌فرض به ظرافت‌تری می‌رسد، مگر اینکه چاپ آن را بخواهد.

س: آیا ماشینکاری CNC می تواند همان هندسه قطعه را با ریخته گری تولید کند؟

اغلب بله، اما نه همیشه. ماشینکاری CNC می‌تواند بیشتر هندسه‌هایی را ایجاد کند که ریخته‌گری می‌تواند، به علاوه ویژگی‌هایی که ریخته‌گری نمی‌تواند - مانند سوراخ‌های کور عمیق، گوشه‌های داخلی تیز، و سوراخ‌های رزوه‌ای دقیق را ایجاد کند. مبادله حجم است: ریخته گری هزینه ابزار بالا دارد اما هزینه هر{3}}قطع پایین در حجم های بالا. CNC هزینه راه اندازی پایینی دارد اما هزینه هر{5}}قطعه بالاتر است. برای حجم های زیر چند هزار قطعه، CNC معمولا مقرون به صرفه تر است. بالاتر از آن، نقطه صفر-به پیچیدگی و مواد قطعه بستگی دارد.