Целосен водич за CNC фрезирани делови: Видови, материјали, толеранции, процеси

Што е CNC глодање?

ЦПУ глодањето е врвен метод за изработка на делови со сечење материјал од цврст блок. Технички, се нарекува субтрактивен процес на производство. Функционира со користење на компјутерски контролирани алатки за сечење со повеќе остри рабови кои брзо се вртат за да резбаат парче материјал што е цврсто заклучено на место. За разлика од стругањето, глодањето е неверојатно добро за резбање сложени, нерамни форми, предмети со рамни површини и 3Д дизајни по нарачка.

При изработка на дел, вистинската форма и дизајн на предметот ќе одредат од 60% до 80% од вкупните трошоци за негово производство. Бидејќи дизајнот има толку огромно влијание врз цената, апсолутно е важно дизајнот да се испланира така што ќе биде лесен и економичен за негова изградба. Ова осигурува дека проектот ќе остане економски одржлив.

ЦПУ глодањето е златен стандард за создавање на финални, работни делови што всушност ќе се користат во реалниот свет. Главната причина за ова е тоа што глодањето издвојува дел од цврст блок материјал. Тоа значи дека завршениот дел ја задржува оригиналната, униформна цврстина на материјалот во секоја насока. Модерната алтернатива, 3Д печатењето, ги гради деловите слој по слој и често создава слаби точки помеѓу тие слоеви. Тоа е главната причина зошто ЦПУ глодањето останува вредно за професионална работа.

Кој е процесот на производство на делови за CNC глодање?

Фаза 1: CAD моделирање и конверзија од CAD во CAM

Пред машината воопшто да се вклучи, делот мора дигитално да се подготви и да се преведе во упатства што машината може да ги разбере.

Прво, стандардните 3D CAD модели (STEP/IGES) се вчитуваат во специјализиран CAM софтвер. Овој софтвер ја анализира формата и ги пресметува апсолутно најдобрите рути што треба да ги следат алатките за сечење, стапките на напојување и брзината со која треба да се ротира вретеното. Овие планирани рути потоа се преведуваат во специфичен програмски јазик наречен G-кодови. Тие ги контролираат повеќеосните мотори на машината. Пред да се сече вистински метал, се извршуваат дигитални тестови на компјутер за да се провери колку материјал алатот одгризува одеднаш и да се гарантира дека машинската алатка нема случајно да се удри во внатрешните делови на машината.

Фаза 2: Поставување на машината и држење на работниот дел

Откако дигиталните инструкции ќе бидат готови, физичкиот работен простор мора да биде подготвен за справување со екстремни сили. Суровината мора да биде неверојатно цврсто прицврстена за да издржи тешки сили на сечење. За да го направат ова, машинерите користат механички менгеме за тешки услови, силни вакуумски системи или моќни магнети.

Потоа, вистинските алатки за сечење се вчитуваат во машината. Операторот потоа се осигурува дека дигиталната почетна точка на машината, или Системот за работни координати (WCS), совршено се совпаѓа со точните почетни точки наведени во примарната референтна рамка на податокот. Тие го постигнуваат ова прецизно усогласување со помош на високо чувствителни пронаоѓачи на рабови или сонди.

Фаза 3: Извршување на машински операции

Откако сè ќе биде програмирано и заклучено на место, започнува вистинското сечење на металот.

Процесот започнува со брзо и агресивно сечење на големи, несакани парчиња од материјалот. Откако ќе се отстрани поголемиот дел од него, машината преминува на многу лесни, внимателни сечења со употреба на неверојатно остри алатки кои се движат бавно. Ова се прави за да се постигне точната конечна големина и да се добие посакуваната грубост на површината.

За време на процесот на обработка, сечењето на цврст метал создава интензивно триење и топлина. За да се реши ова, врз алатката се прска силен млаз од течна течност за ладење или MQL (минимално количество подмачкување) за да се намали топлината и да се измијат металните парчиња.

Фаза 4: Инспекција на квалитетот и пост-обработка

Кога делот ќе се извади од машината, тој мора да се исчисти и измери за да се осигура дека е правилно направен.

Новосечените парчиња може да имаат опасно остри рабови. Тие се подложени на процес на отстранување на струготини за да се заоблат овие рабови за 0,13 до 0,38 mm. После тоа, тие може да добијат посебни површински третмани како што се анодизирање или пасивација.

Точните мерења на делот и карактеристиките на GD&T се испитуваат од многу чувствителни CMM за да се осигури дека делот ги исполнува барањата на дизајнерскиот план. Овие мерења потоа се спојуваат со официјални извештаи за инспекција на првиот дел и сертификати за материјали (извештаи на FAI и MTR), така што може да се следи целата историја на производство.

Вообичаени видови делови за CNC глодање

Куќишта и огради

Тие се заштитни куќишта за чувствителни внатрешни елементи. Нивната примарна задача е да ја заштитат чувствителната електроника од прашина и влага и да спречат електромагнетни пречки (EMI). Овие кутии често имаат длабоки дупки, многу тенки страни и уникатни слотови за О-прстени за сместување на целата електроника и нивно совршено запечатување. Алуминиумот 6061-T6 е многу претпочитан за нив бидејќи е природен штит против EMI.

Држачи и компоненти за монтирање

Тие се структурните „коски“ што ги поврзуваат различните делови од машината заедно. Тие се важни конектори за носење товар во авионите, автомобилската индустрија и роботиката. Дизајнирањето на овие делови е балансирачки акт. Тие мора да бидат многу цврсти, но што е можно полесни. Отворите за завртки мора да бидат супер прецизни, со минимална толеранција од само +/– 0,1 mm. Производителите користат многу цврст Al 7075-T6 или Ti степен 5 за оптимална цврстина без зголемување на тежината.

Плочи, панели и капаци

Овие рамни делови се користат за покривање на машини или за обезбедување совршено рамна основа. Тие дејствуваат како главни структурни основи или капаци. За да се осигури дека заптивките за течности или гасови нема да протекуваат, површините мора да бидат неверојатно рамни во рамките на микроскопски 0,05 mm. Специфичен тип на леана алуминиумска плоча за алати, како MIC-6, е индустриски стандард. Главно поради неговата исклучителна димензионална стабилност.

Термички делови и ладилници

Ладилниците ја отстрануваат топлината од чувствителната опрема за да спречат прегревање. Тие се дизајнирани да ладат електроника со голема моќност. Бакар со висока чистота (C110) или алуминиум 6061-T6 се главните избори поради нивните својства на спроводливост на топлина. Тие имаат густи низи од тесни ребра за да изложат што е можно повеќе метал на воздух за ладење.

Водачи и компоненти на проток

Замислете ги овие делови како сложени контролори на сообраќај за течности и гасови во машина. Тие ја контролираат насоката и количината на течност или гас што се движи низ системот. Тие го постигнуваат ова со помош на мрежа од пресечни отвори и специјализирани навојни точки за поврзување што можат да се справат со интензивен притисок.

Бидејќи ракуваат со течности под притисок, точните облици и големини мора да бидат совршени, а внатрешните површини мора да бидат неверојатно мазни, специфично измерени со просечна грубост од Ra 0,8 µm. Ова спречува истекување на течности со голема брзина.

Функционални делови по нарачка

Од овие високо специјализирани механички компоненти е потребен екстремен физички стрес за да се обезбеди нивно беспрекорно работење. Компоненти што се самозалепуваат, специјални запчаници со запчаници што се заклучуваат и прецизни вратила, сите спаѓаат во оваа категорија. Тие бараат CNC машината да ја погоди својата точна цел одново и одново на микроскопско ниво.

Ова генерално вклучува употреба на софистицирана опрема способна истовремено да го стругира металот како струг и да го резба како мелница. Типични избори на материјали се оние што можат да издржат повеќекратно брусење и триење, како што се исклучително издржливата индустриска пластика или внимателно обработените, стврднати челици.

Вообичаени материјали што се користат за CNC глодање

CNC глодање на метали

Металите се основата на CNC обработката, избрани врз основа на тоа колку стрес, топлина или абење треба да издржи завршниот дел.

• Алуминиум: Ова е неверојатно честа појава. Стандардната верзија 6061-T6 се користи за секојдневни механички делови, додека многу посилната верзија 7075-T6 се користи за делови од авиони кои мора да издржат екстремни сили.

• Нерѓосувачки челик: 304/316 се користи првенствено во чисти средини како болници или на океанот каде што 'рѓата е опасност. Бидејќи овој метал не ја апсорбира и шири топлината многу добро, бара агресивно отстранување на струготините за да не се стопат назад врз алатот или делот.

• Челици: Стандардниот челик 1018 се користи за стегите што држат други делови. Друга варијанта, 12L14, е направена специјално за многу брзо сечење за масовно производство на завртки и болтови. Конечно, компонентите што мора да издржат огромни оптоварувања на свиткување без трајна деформација се направени од челик 4140 со висока отпорност.

• Егзотични елементи: Титаниум од степен 5 е редок и необичен метал. Тој е издржлив и покрај неговата лесна природа, што го прави идеален избор за авиони. Инконел 718 е дизајниран да издржи температури кои се толку високи што можат да ги уништат моторите.

Пластично CNC глодање

Пластиката се користи кога деловите треба да бидат лесни, лизгави или отпорни на одредени супстанции.

• POM (Делрин): Индустриска пластика која е многу машинска, по природа има ниско триење и стабилни димензии.

• PEEK: Ултра-перформансен термопластичен материјал за медицински импланти и запечатување на авиони. Многу тврд и може да издржи високи температури до 250°C.

• Стандардна индустриска пластика: Користете пластика како најлон, ABS и поликарбонат за делови на кои им е потребна отпорност на абење или оптичка чистота. Најлонот е материјал сличен на сунѓер и се обработува на суво. Ќе ја впие влагата и ќе набабри надвор од својата точна форма.

Матрица за споредба на избор на материјали

Какви толеранции може да задржи CNC глодањето?

Толеранцијата при CNC фрезирање зависи од контролираната карактеристика, материјалот, големината, пристапот до алатката, држењето на работниот материјал, бројот на поставувања, температурата и методот на инспекција. Еден број не може да ја опише секоја карактеристика на делот. Прецизниот отвор се однесува различно од широката површина или тенок ѕид. Цртежот треба да доделува построги контроли само таму каде што тоа го бара функцијата, вклопувањето, запечатувањето, усогласувањето или движењето.

Следните вредности се практични почетни точки за RFQ. Конечните обврски бараат преглед на цртежот и план на процесот специфичен за карактеристиките.

Водич за дизајнирање на CNC фрезирани делови: Чекор по чекор

Чекор 1: Внатрешни агли и радиуси на шуплината

Машините за глодање не можат да сечат совршено квадратни кутии во внатрешноста на материјалот. Физички е невозможно за нив да издлабат остри внатрешни агли од 90 степени. Тие секогаш ќе остават заоблен раб поради цилиндричните алатки за глодање.

За да го земете предвид ова, мора да ги дизајнирате внатрешните агли така што ќе бидат заоблени. Радиусот на оваа крива треба да биде најмалку 1/3 од длабочината на дупката. Идеално, направете ја оваа крива 10% до 30% поголема од самата алатка за да може машината континуирано да се движи низ вртењето.

Чекор 2: Изберете ја најдобрата дебелина на ѕидот

За да се спречи деформација поради притисок и вибрации од сечечкиот алат, обработените ѕидови мора да поседуваат доволна робусност.

• Метали: Минимална дебелина од 1,0 mm. Максимален сооднос висина-дебелина 4:1.

• Пластика: Минимална дебелина од 1,5 mm поради помала цврстина. Максимален сооднос висина-дебелина од 8:1.

Чекор 3: Стандардизирајте ги длабочините на навојот и дупката

При дизајнирање на дупки и навои на завртките, предлабокото дупчење создава огромни проблеми за процесот на производство. Секогаш дизајнирајте ги дупките така што ќе одговараат на големините на стандардните дупчалки. За длабочина, никогаш не дизајнирајте дупка што е подлабока од 4 пати од дијаметарот.

За делот од дупката што всушност има навои, не правете го подлабок од 2,5 пати од номиналниот дијаметар на завртката. Во случај на слепи дупки, мора да оставите дополнителен празен простор на дното. Овој простор без навој треба да биде еднаков на 3 пати од чекорот на навојот.

Чекор 4: Специфични толеранции на материјалите и површинска рапавост

Треба да ја усогласите толеранцијата со тоа колку површината е навистина мазна. За нормални машински делови, користете ISO 2768-m. Ова овозможува прифатлива варијација на големината од ± 0,1 mm до ± 0,2 mm и типична оценка на мазност на површината од Ra 1,6 до 3,2 um.

Потребни се ултра мазни, огледални завршни обработки, Ra 0,8 µm, само кога е апсолутно неопходно, како на пример притискање врз заптивки што течат со течност или каде што се монтирани вртечки тркала.

Чести грешки во дизајнот и како да ги избегнете

Грешка 1: Премногу длабоки џебови и кариес

Многу длабоките дупки бараат многу долги алатки за сечење, што претставува огромни механички проблеми.

• Проблем: Ако го направите џебот повеќе од три пати поголем од неговата ширина, машината ќе мора да користи долги алатки. Алатот е доста долг и тенок, што резултира со силни вибрации за време на сечењето, стеснување на ѕидовите и тенденција за кршење на алатот.
• Решение: Одржувајте сооднос длабочина-ширина не поголем од 3:1. Ако треба да биде подлабоко, направете ја дупката поширока за да може да се користи подебела, посилна алатка или изградете го делот како завртен склоп од неколку делови.

Грешка 2: Специфицирање на непотребно тесни толеранции

Барањето екстремна прецизност насекаде на делот е најбрзиот начин да го исцрпите вашиот производствен буџет.

• Проблемот: Наметнувањето микроскопска толеранција од ± 0,01 mm на секое мерење веднаш ќе ја зголеми цената на вашиот дел за 200% до 400%. Ова се случува затоа што стандардните машини за глодање не можат лесно да го достигнат тоа ниво на прецизност, принудувајќи го производителот да користи побавно, многу поскапо секундарно прецизно брусење.
• Решение: За поголемиот дел од делот, користете го стандардното, достапно правило за производство ISO 2768-m. Побарајте екстремно тесни толеранции само на специфичните области што мора да се спојат со друг дел или каде што безбедноста е проблематична.

Грешка 3: Занемарување на пристапот до алатките

CNC алатката може да сече само она што физички може да го достигне по права линија.

• Проблем: Ако поставите сложени форми на горниот, долниот и страните од делот, машиновозачот мора да ја запре машината, да го одврти делот, да го преврти и да го порамни повеќе пати. Секој пат кога делот се поместува, се зголемуваат грешките при порамнувањето.
• Решение: Обидете се да ги дизајнирате сите сложени елементи така што ќе можат да се достигнат од една насока. Ако апсолутно мора да исечете скриен жлеб странично во Т-жлебовите на делот, проверете дали жлебот е најмалку 150% поширок од вратот на алатот за да не се скрши.

Грешка 4: Занемарување на отклонувањето на материјалот

Металите и пластиката не се совршено крути. Тие се виткаат и свиткуваат под притисок и топлина.

Кои се примените на деловите за CNC глодање?

Деловите за CNC глодање се користат во многу индустрии, вклучувајќи ја воздухопловната, автомобилската, медицинската, електронската, роботичката и индустриската опрема. Тие се особено погодни за апликации што бараат тесни толеранции, сложени геометрии, сигурно склопување и постојан квалитет на површината.

Воздухопловна

Авионите во голема мера се потпираат на структурни потпори изработени од цврст титаниум и алуминиум. За да ги направат што е можно полесни, машините многу го издлабуваат металот сè додека не исчезнат 95% од оригиналната суровина. Она што останува е едноделна, многу издржлива и лесна рамка што е во согласност со AS9100.

Медицински

Специјализирани погони за производство на медицински производи со сертификат ISO 13485 изработуваат биокомпатибилни титаниумски плочи и PEEK во ортопедски плочи. Тие користат прилагодено навојување кое активно ги спојува скршените коски додека се затегнуваат завртките.

Автомобилска индустрија

Куќиштата на батериите за електрични возила и деловите за автомобили со високи перформанси се изработени од Al 6061 и легирани челици. За деловите од тркачките мотори, работниците рачно ги полираат за да ги избришат микроскопските гребнатини што би можеле да попуштат под екстремен притисок.

Електроника

Филтрите за телекомуникациски 5G базни станици бараат сложено, повеќеосно глодање на површината. Бидејќи металот расте кога се загрева од сечењето, машините мора автоматски да се прилагодуваат во движење за да ја одржат конечната површина совршено рамна, варирајќи не повеќе од 0,01 mm на масивно растојание од 300 mm.

Како да го изберете вистинскиот производител на делови за CNC глодање?

Изборот на вистинскиот производител на делови за CNC фрезирање е важен бидејќи влијае на квалитетот на делот, времето на испорака и сигурноста на производството. Добриот добавувач треба да биде во можност да го поддржи вашиот проект во однос на капацитетот за машинска обработка, материјалите, контролата на квалитетот и инженерската комуникација.

Проценка на способноста за машинска обработка

Првиот чекор е да се провери дали производителот ги има соодветните можности за обработка на вашите делови. Ова вклучува тип на машина, можности за оска, опсег на големина на делот, контрола на толеранција и искуство со сложени геометрии. Доколку вашиот проект вклучува тесни толеранции, обработка на повеќе површини или детални карактеристики, добавувачот треба да биде во можност да покаже релевантно искуство во производството.

Проверете го материјалот и поддршката за толеранција

Квалификуван производител треба да биде способен да ги обработува и материјалите потребни за вашиот проект, како што се алуминиум, не'рѓосувачки челик, месинг, титаниум или инженерска пластика. Во исто време, тој треба да ги разбира практичните стандарди за толеранција и да знае како да ја балансира точноста со производственоста и цената. Добриот материјал и поддршката за толеранција се клучен знак за инженерска сигурност.

Преглед на прототип и флексибилност на производството

Не секој производител на делови за CNC фрезирање е подеднакво силен и во прототипирањето и во производството. Некои добавувачи се посоодветни за развојна работа со мал обем, додека други се фокусираат на производство од среден до голем обем. Изборот на производител кој може да ги поддржи вашите тековни потреби и можни идни фази на производство може да го подобри континуитетот и да го намали ризикот од промена на добавувачот.

Потврдете ги стандардите за контрола на квалитет

Контролата на квалитетот е уште еден критичен фактор. Добриот производител треба да има јасни процедури за инспекција, соодветна опрема за мерење и стабилен процес на управување со квалитетот. Ова може да вклучува инспекција на првиот производ, проверки во текот на процесот, конечна инспекција и димензионална верификација со помош на алатки како што се калипери, микрометри, мерачи на висина или CMM системи.

Споредете го времето на испорака и инженерската поддршка

Времето на испорака и техничката комуникација се исто така важни. Силен добавувач треба да биде во можност да обезбеди реални распореди за испорака, јасни повратни информации за производственоста и практични предлози за подобрување на дизајнот на деловите или намалување на трошоците за машинска обработка. Добрата инженерска поддршка е често исто толку важна како и капацитетот на машината, особено за делови за CNC глодање по нарачка.

Генерално, најдобриот производител на делови за CNC фрезирање не е само оној со најниска цена. Тоа е оној што може постојано да го испорача вистинскиот баланс на прецизност, квалитет, поддршка и сигурност во производството за вашиот специфичен проект.

Зошто да го изберете MAIJIN Metal за да започнете проект за CNC фрезирање

Од 2006 година, Шенжен МаиЏин Метал „Воркс“ обезбеди CNC глодање по нарачка, сертифицирано со ISO 9001:2015, за компании во над 30 земји.

• Напредна технологија: Тие користат истовремени 5-оски системи. Бидејќи делот може слободно да се ротира, не мора да се одвртува и поместува, со што се елиминираат грешките при порамнување при повеќекратно поставување. Овие машини исто така автоматски се прилагодуваат на топлинската експанзија во реално време.

• Екстремна точност: Тие можат да постигнат точни линеарни толеранции до микроскопски ± 0,01 mm. Ова го постигнуваат така што машината автоматски го мери делот преку рутини за испитување во текот на процесот, а потоа строго го проверува со роботско мерење (CMM валидација) според ASME Y14.5.

• Конечно полирање: Тие нудат анодизирање, електрополирање и пасивација. За длабоки, тешко достапни внатрешни тунели за течности, тие користат специјално обликувани титаниумски електрични прачки за да се осигурат дека внатрешноста е рамномерно полирана и тешко достапни внатрешни колектори.

Заклучок

За да го добиете апсолутно најдобриот квалитет за вашите пари, мора внимателно да ја усогласите функционалната дизајнерска намера со правилниот избор на материјали. Следете ригорозно планирање на дизајнот за производство (DFM). Ако барате екстремна, микроскопска прецизност на делови кои само треба да изгледаат добро или ако ја игнорирате физиката на алатите, на крајот ќе ги зголемите трошоците за производство и ќе предизвикате отфрлање на квалитетот.

За напредни технолошки глобални високотехнолошки индустрии на кои им се потребни делови со компоненти со висока толеранција, соработка со експертска фабрика како ShenZhen MaiJin Metal Works Co., Ltd. го прави целиот процес на купување многу полесен. Од изработка на еден прототип до изработка на илјадници идентични делови, тие можат да се справат со сè. Од своето основање во 2006 година, MaiJin Metal доби светско признание како лидер во инженерството. Нашите услуги за CNC фрезирање се ненадминливи, а им помогнавме на клиенти во над 30 земји да добијат сертификат ISO 9001:2015.

Забрзајте го процесот на производство со увоз на 2D или 3D STEP датотеки во MaiJin Metal. Професионален инженер темелно ќе го разгледа вашиот дизајн за DFM. Потоа, во рок од 24 часа, ќе добиете прифатлива цена за вашите рачно изработени делови по нарачка.

Најчесто поставувани прашања

П1: Како изборот на материјал влијае на цената на CNC глодањето?

Брзината на сечење е одредена од материјалот. Со брзина на сечење десет пати поголема од онаа на титаниумот, алуминиумот значително го намалува времето поминато по машински час. Во споредба со обичните челици, јаглеродниот челик со слободна обработка (12L14) со додадено олово како цврст лубрикант може да ги намали трошоците за производство за дури 40%.

П2: Зошто е тешко да се постигнат внатрешни остри агли со CNC фрезирање?

По дефиниција, радиусот се остава со ротирање на цилиндрични алатки. Употребата на деликатни инструменти за бавно сечење е неопходна за одредување на мали агли. За да се избегнат скапите процедури за машинска обработка со електрично празнење (EDM), инженерите создаваат релјефи од типот „кучешка коска“ што им овозможуваат на обичните силни секачи правилно да ги постават квадратните компоненти.

П3: Кога треба да изберам 5-осно глодање наместо 3-осно?

За сложени тродимензионални форми, подвижни поткопувања или карактеристики на различни рамнини, 5-оската е вистинскиот избор. Вкупното време на подготовка драматично се намалува со компресирање на многу рачни стегачки поставки во еден автоматизиран тек, што резултира со подобра часовна стапка.