Wielnaaf bewerken meesteren in Fusion 360: Een praktische gids

Als CAM-ingenieur, de afgelopen 5 jaar, heb ik Autodesk PowerMill gebruikt voor de meeste van mijn programmering. Echter, ik maakte recent de switch naar Fusion 360 voor het programmeren van mijn componenten en ik wil mijn ervaring delen. Deze post geeft je een paar tips over hoe een Wielnaaf te bewerken met Fusion 360, gebruikmakend van de geïntegreerde CAD en CAM mogelijkheden. Als je bewerkingsbeelden wilt zien (wie houdt niet van vliegende spanen?) kun je deze link bezoeken.

Setups

Eén van de eerste dingen die een CAM-programmeur altijd moet bedenken bij het beginnen met programmeren, is welke kant van het onderdeel ze eerst gaan bewerken. Deze keuze heeft ook vitale implicaties bij het definiëren van de werkspanning voor volgende processen, zoals je later in deze post zult zien. Ik koos ervoor om eerst de kant te bewerken die je aan de linkerkant van de onderstaande afbeelding ziet. De hoofredenen voor deze keuze waren de aanwezigheid op het model van twee dopgaten en vier getapte gaten, allemaal heel nuttig voor onderdeelpositionering en -spanning tijdens volgende operaties. Ik realiseerde me ook dat ik het grootste deel van het materiaal tijdens Setup 1 kon wegfrezen, wat me weinig toolpads overliet voor de volgende fase.

Werkspanning (Work Holding)

Tijdens de eerste setup spande ik het billet met een Lang-schroef. Dit uitzonderlijke gereedschap staat betrouwbare en trillingvrije spanning toe, zelfs al vereist het slechts 3 mm materiaal voor klemming. Dit betekende dat ik het billet net iets overgroot kon bestellen, een significante reductie in grootte vergeleken met het grotere blok voorraad dat ik initieel had gedefinieerd. Een ander groot voordeel van een Lang-schroef is dat, bij het verwijderen van het onderdeel en het terugplaatsen in de schroef, het heruitlijning van het onderdeel toestaat binnen een 5-micron tolerantie. Dit maakt het proces extreem betrouwbaar en herhaalbaar, bijvoorbeeld als je van plan bent om meerdere billets op te schonen voordat je begint met het draaien van je toolpaden op er een.

Toen ik aankwam bij het punt om de toolpaden in Setup 2 te draaien, moest ik over een fixture nadenken. In dit geval was het gemakkelijk om een ontwerp te bedenken, want ik realiseerde me dat een plaat met zes gaten (twee voor de dopgaten en vier voor de getapte gaten) het perfect zou doen. De getapte gaten werden gebruikt om het onderdeel op de fixture te schroeven, terwijl de overeenkomende gaten op de fixture voor de getapte gaten uitgeboord waren.

Gereedschappen (Tooling)

Ervan uitgaande dat je al het materiaal hebt gespecificeerd dat je gaat bewerken (in mijn geval bewerk ik de Wielnaaf uit Aluminium 6082), is het eerste om te doen voordat je de juiste tooling bestelt voor de klus, de deelgeometrie te analyseren, inclusief de stralen op het afgewerkte component. Bijvoorbeeld: een 8 mm bolneus gereedschap gebruiken om een oppervlak te bewerken dat een 3 mm straal bevat, zou onvermijdelijk resulteren in te veel overgebleven materiaal op het onderdeel, wat op zijn beurt zou leiden tot de noodzaak voor extra toolpaden om het programma te voltooien.

Voor de Wielnaaf, na de geometrie te hebben geanalyseerd, bestelde ik een 16 mm End Mill voor de externe ruwfrezen, zodat ik het in één enkele pass kon doen, om de bewerkingstijd te verminderen. Toen ik de stralen op het onderdeel analyseerde, was de minimum (concave) straal die ik vond 5 mm, wat betekent dat elk gereedschap met een diameter onder de 8 mm het werk goed zou doen, zonder ongewild materiaal op het component na de afwerkpasses. Tegelijkertijd zorgde deze toolingkeuze ervoor dat ik overmachte krachten op de frees door de toenemende invalshoek kon vermijden, wat de oppervlakteafwerking en gereedschapslevensduur verbeterde.

Voedingen en snelheden (Feeds and Speeds)

Zoals vermeld in de eerste alinea, wist ik het grootste deel van het materiaal weg te frezen tijdens Setup 1. Dit betekende dat ik redelijk agressief kon zijn tijdens Setup 2, zowel in termen van voedingen en snelheden als in termen van stapover en stapdiepte keuzes. Bijvoorbeeld, om de hoofdholgte binnen Setup 2 te bewerken, wist ik mijn 10 mm End Mill te duwen op een spindelsnelheid van 12000 rpm en een snijvoeding van 5000 mm/min. Voor ruwfrezen gebruikte ik Adaptive Clearing, omdat het ons gereedschap onder constante snijkkrachten houdt door een constante invalshoek tussen het gereedschap en het materiaal te handhaven. Dit resulteerde in een veel veiliger en sneller ruwfrezenproces vergeleken met traditionele clearing-toolpaden.

Naadloze geïntegreerde CAD/CAM-workflow

Een ding wat veel programmeurs tenderen te overzien is hoeveel tijd ze besteden aan switchen tussen hun CAD- en CAM-software wanneer ze modelleringswijzigingen voor hun onderdeel moeten maken. Fusion 360 is hier een massive hulp, omdat het een eenvoudige, naadloze workflow tussen de modellerings- en productieomgevingen toestaat. In mijn geval moest ik verschillende vrijvormoppervlakken creëren om mijn gereedschap "te bedriegen" om op het onderdeel te blijven tijdens mijn afwerktoolpaden, zoals je in het onderstaande voorbeeldaffiche ziet.

Dit doen in Fusion 360 kostte slechts een paar minuten van gemakkelijk en pijnloos werk, terwijl het op een meer traditionele manier zou hebben betekend: terugswitchen naar een CAD-pakket, de wijzigingen aanbrengen, en het component terug exporteren naar het CAM-pakket (hopend dat de wijzigingen de rest van het programma niet ongeldig zouden maken!). Een geïntegreerd CAD/CAM-tool is ook een massive hulp bij het ontwerpen van de fixture voor je onderdeel, omdat alles binnen de dezelfde omgeving gedaan kan worden en eventuele volgende wijzigingen uitgevoerd kunnen worden zonder halverwege de software te hoeven switchen.

Ik hoop dat je nu meer hebt geleerd over hoe een Wielnaaf te bewerken met Fusion 360. Het onderdeel is geprogrammeerd zonder de geavanceerde tools te gebruiken die beschikbaar zijn binnen de Manufacturing Extension (je kunt meer info over dit onderwerp hier vinden). Als je enthousiast bent over Fusion 360 te proberen (wie niet?!), kun je een gratis proefversie downloaden via deze link.