Essentiële ontwerprichtlijnen voor CNC-bewerking voor optimale resultaten

Het is waar dat CNC-bewerking veelzijdig is en dat niet alle ontwerpen mogelijk zijn. Met andere woorden, er zijn beperkingen en beperkingen waar u rekening mee moet houden om een ​​soepele bewerking te garanderen. De twee belangrijkste CNC-ontwerpbeperkingen zijn;

Gereedschapsgeometrie

De meeste CNC-snijgereedschappen hebben een beperkte snijlengte. Ze zijn ook allemaal verkrijgbaar in cilindrische vormen en geometrieën. Bij het verwijderen van materialen uit een werkstuk brengen deze snijgereedschappen hun cilindrische geometrie over op het werkstuk. Daarom hebben de binnenhoeken van een werkstuk altijd een radius, ongeacht de maat van het snijgereedschap.

Tooltoegang

Toegang tot het gereedschap wordt een groot probleem bij het werken aan een werkstuk met een aanzienlijke diepte-breedteverhouding. Deze zorg komt doordat CNC-machines snijden door de snijgereedschappen van bovenaf op het werkstuk aan te brengen.

Met andere woorden, het zou moeilijk zijn om een werkstuk te bewerken dat niet toegankelijk is vanuit de bovenhoek. De enige uitzondering op deze regel doet zich voor bij ondersnijding van CNC-gefreesde onderdelen

Het afstemmen van de kenmerken van uw onderdeel of component op een van de zes hoofdrichtingen is één manier om dit probleem met de toegang tot tools te verminderen. Bovendien betekent het gebruik van een vijfassige CNC-bewerking met een uitstekend werkstukhoudvermogen dat de toegang tot het gereedschap niet langer beperkt is.

In de CNC-bewerkingswereld wordt geen enkele reeks normen algemeen aanvaard. Dit komt vooral omdat de industrie en de gebruikte machines voortdurend evolueren. Sommige best practices en aanbevelingen kunnen er echter voor zorgen dat uw ontwerpkwaliteit van topklasse blijft. Deze aanbevelingen omvatten;

1. Interne randen

Bij het maken van binnenranden moet de verticale hoekradius minimaal een derde van de spouwdiepte bedragen. U kunt een diametergereedschap gebruiken met de geadviseerde spouwdiepte als u de aangegeven hoekradii gebruikt.

Met een hoekradius die iets boven de aanbevolen waarde ligt, kunt u langs een cirkelvormig pad zagen in plaats van in een hoek van 90 graden, waardoor een oppervlakteafwerking met een beter kwaliteitsniveau ontstaat. Het wordt geadviseerd om een T-bone-ondersnijding te gebruiken in plaats van de hoekradius te verkleinen als u in plaats daarvan een hoek van 90 graden nodig heeft.

2. Gaten

Om gaten te maken, kunnen machinisten boren of vingerfreesapparatuur gebruiken. Het is het beste om standaard boormaten te gebruiken, gemeten in metrische of Engelse eenheden, als richtlijn bij het bepalen van de diameter van de gaten in uw ontwerp.

Technisch gezien is elke afmeting groter dan één millimeter haalbaar. Machine-operators gebruiken ruimers en boorapparatuur om gaten te maken die binnen nauwkeurige toleranties moeten vallen. Voor gaten die een grote nauwkeurigheid vereisen en kleiner zijn dan 20 millimeter, kunt u het beste een standaarddiameter gebruiken.

Bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking is vier keer de nominale diameter de maximale voorgestelde diepte voor elk gat, maar 40 keer deze hoeveelheid is haalbaar. De nominale diameter is doorgaans 10 maal de verhouding.

3. Onderwerpen

De minimale draadmaat die wordt gebruikt bij het ontwikkelen van CNC-gefreesde artikelen is M2, maar M6 of hoger is meestal ideaal. Machinisten kunnen het gevaar van tapbreuk beperken door CNC-draadsnijmachines te gebruiken om draden zo klein als M6 te snijden.

De minimale draadlengte moet 1,5 keer de nominale diameter zijn, terwijl de aanbevolen lengte drie keer de normale lengte is. Voor elke schroefdraad kleiner dan M6 moet u aan de onderkant van het gat een lengte zonder schroefdraad toevoegen die 1,5 maal de nominale diameter bedraagt. Het is het beste om het gat over de gehele lengte in te passen voor schroefdraad groter dan M6.

4. Holten en zakken

Omdat vingerfreesgereedschappen een beperking hebben op hun snijlengte, is de door de industrie aanbevolen holtediepte bij elk ontwerp vier keer de breedte. Een lagere diepte-breedteverhouding zou resulteren in een grotere spaanafvoer, gereedschapsdoorbuiging en trillingen.

Vereist uw CNC-ontwerp grotere diepten? Eén manier om deze uitdaging op te lossen is door gebruik te maken van een variabele caviteitsdiepte en een gespecialiseerd gereedschap.

5. Kleine of verhoogde tekst

Mogelijk moet u onderdelen markeren met onderdeelnummers of bedrijfsnamen. Het toevoegen van tekst ziet er erg cool uit in het aangepaste CNC-ontwerp, maar is tijdrovend om te verwerken. Elektrochemisch etsen of lasermarkeren is meestal beter.

Door de best practices te handhaven en de basisbeginselen van CNC-bewerking te kennen, kunt u ervoor zorgen dat een onderdeel of product van hoge kwaliteit is. Met dat in gedachten volgen hier enkele best practices waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerkingen, afhankelijk van het bewerkingstype.

1. Ontwerp voor CNC-frezen

CNC-frezen is een bewerkingstechniek waarbij snel materiaal uit grondstof wordt verwijderd met behulp van ronde frezen om de gewenste vorm te verkrijgen. De freesmachines zijn er in veel verschillende uitvoeringen, variërend van 3-assig tot 12-assig.

1.1 Algemeen verkrijgbare snijgereedschappen

Houd rekening met de vele gereedschappen die vaak beschikbaar zijn voor CNC-frezen terwijl u uw ontwerpideeën voor CNC-onderdelen creëert, zoals vingerfrezen. De kosten en doorlooptijd zouden aanzienlijk afnemen als het mogelijk is om de vereiste kenmerken en geometrie te produceren met behulp van gemeenschappelijke gereedschappen.

Houd ook rekening met de standaardmaten van het gereedschap bij het maken van uw ontwerp, aangezien een ontwerp met een kleinere straal dan de standaard zou leiden tot ontwerpcomplicaties en kosten.

1.2 Vermijd scherpe interne hoeken

Met een frees is het onmogelijk om scherpe hoeken te verkrijgen. De reden is dat het hier gebruikte snijgereedschap rond is. Om een ​​CNC-freesmachine te gebruiken, moeten uw hoeken een straal hebben, die groter moet zijn dan de frees waarmee ze zijn gemaakt. Idealiter is de diameter van het snijgereedschap tweemaal de straal die het maakt.

Filets zijn ook nodig wanneer een hellend of getekend oppervlak een verticale muur of scherpe rand ontmoet. Tenzij het oppervlak vlak is en loodrecht op het gereedschap staat, zal een vierkante of kogelfrees altijd materiaal achterlaten tussen de muur en het onderliggende oppervlak.

1.3 Vermijd diepe smalle slots

Lang gereedschap trilt en buigt vaak af, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerking. Daarom mag de uiteindelijke snedediepte van een vingerfrees niet meer zijn dan 15 keer de diameter voor het snijden van plastic, 10 keer de diameter voor het snijden van aluminium en 5 keer de diameter voor het snijden van staal.

Een gleufsnede op een machinaal bewerkt stalen voorwerp met een vingerfrees van 0,5″ en een breedte van 0,55″ mag bijvoorbeeld niet dieper zijn dan 2,75″. Omdat de interne filetradius, het vorige punt, in dit geval ook afhangt van de gereedschapsdiameter, moeten eventuele interne radiussen groter zijn dan 0,25″.

1.4 Ontwerp met de grootst mogelijke interne radius

Een grotere frees betekent meer materiaalverwijdering per keer, wat de bewerkingstijd en -kosten vermindert. Gebruik altijd de maximaal toegestane interne radii tijdens het ontwerpen. Blijf indien mogelijk uit de buurt van stralen kleiner dan 0,8 mm.

Maak uw filets ook iets groter dan de straal van de vingermolen; Gebruik bijvoorbeeld een straal van 0,130″ (3,3 mm) in plaats van 0,125″ (3,175 mm). De molen zal een gladdere route volgen, waardoor het oppervlak een fijnere glans krijgt.

2. Ontwerp voor CNC-draaien

CNC-draaien is een bewerkingsproces waarbij onderdelen met axiale symmetrie en cilindrische geometrie op een draaibank worden gemaakt. Het proces omvat het vasthouden van het werkstuk op een roterende spantang terwijl het snijgereedschap het in de gewenste vorm snijdt. Dit bewerkingsproces resulteert in een betere oppervlakteafwerking en nauwere toleranties.

Hier volgen enkele tips voor het maken van een ontwerp voor CNC-snijden met een draaimachine

2.2 Vermijd scherpe interne en externe hoeken

Bij het ontwerpen voor CNC-bewerking is het belangrijk om scherpe hoeken te vermijden, zowel binnen als buiten. Het toevoegen van een radius aan de binnenhoek is één manier om ervoor te zorgen dat het gereedschap niet over een groter oppervlak loopt. Een andere manier om scherpe interne hoeken te vermijden, is door een steile zijwand iets schuin te plaatsen. Omdat er minder processen nodig zijn, kan het eenvoudiger zijn om contouren te bewerken met één enkel draaibanksnijgereedschap.

2.3 Vermijd lange, dunne delen

Vermijd het gebruik van lange, dun gedraaide stukken, omdat de kans groter is dat ze ongelijkmatig ronddraaien en tegen het gereedschap klapperen. Wanneer u een lang onderdeel maakt, probeer dan ruimte te laten voor een centreerboor aan het vrije uiteinde en gebruik een center om het onderdeel recht te laten draaien. Houd bovendien als algemene richtlijn de lengte-diameterverhouding op 8:1 of minder.

2.4 Vermijd dunne muren

Net als bij frezen kan overmatige materiaalverwijdering onnodige spanning op het onderdeel veroorzaken. Te dunne wanden verminderen ook de stijfheid. Dunne wanden maken het echter lastig om nauwe toleranties te handhaven. Daarom kunt u in uw ontwerp voor CNC-bewerkingen de wanddikte van gedraaide profielen het beste boven de 0,02 inch houden.

2.5 Kenmerksymmetrie

Elk kenmerk dat aan een gedraaid onderdeel wordt toegevoegd, moet over het algemeen symmetrisch rond de draaias zijn. Er zijn ingewikkelder bewerkingen en opstellingen nodig om geometrie of kenmerken toe te voegen die niet axiaal symmetrisch zijn. Trappen, tapsheid, afschuiningen en rondingen zijn kenmerken die uitstekend geschikt zijn voor draaien.

Het is af en toe nodig om aan een gedraaid onderdeel eigenschappen toe te voegen die niet axiaal symmetrisch zijn, wat een andere bewerking kan vereisen. Je kunt een beetje symmetrie behouden, zelfs als dat nodig is.

3. Ontwerp voor boren

Dit is de term die wordt gebruikt voor bewerkingen waarbij gaten in werkstukken worden gemaakt. Gereedschappen die bij deze bewerking worden gebruikt, zijn voorzien van een conische punt, waardoor ze tijdens het bewerken diep in de materialen kunnen duiken.

Houd rekening met de volgende suggesties bij het maken van een ontwerp dat bedoeld is voor CNC-boren.

3.1 Geschikte gatdiepte

Boren mag nooit dieper gaan dan 12 keer de dichtstbijzijnde boordiameter. De reden hiervoor is dat boren die zo lang of langer zijn hun stijfheid verliezen, het vermogen verliezen om een ​​nauwe tolerantie te handhaven en een grotere kans hebben om te breken. Overweeg ook om de gatdiameter groter te maken als u dieper moet graven.

Als een diep gat echter essentieel is, is een ander alternatief het boren vanaf beide zijden van het onderdeel. Houd er rekening mee dat, aangezien er een tweede bewerkingsopstelling nodig is, het productieproces langer zal duren en meer zal kosten.

3.2 Vermijd gedeeltelijke gaten

Omdat de kans groot is dat de punt gaat afdwalen, kunt u het beste gedeeltelijke gaten vermijden. Maar als slechts een deel van het gat nodig is, houd dan de booras zo op het materiaal dat het onderdeel het grootste deel van het gat kan vasthouden.

3.3 Houd de booras loodrecht op het oppervlak

De booras moet loodrecht op het oppervlak staan om te voorkomen dat de punt verdwaalt. Een ondiepe zak met platte bodem die op het oppervlak van een rond voorwerp is bewerkt, zorgt er vaak voor dat de boor loodrecht op het oppervlak van het onderdeel kan komen. Het is het beste om een proefgat te gebruiken om deze uitdaging op te lossen, hoewel het maken van deze keuze noodzakelijk zou zijn tijdens het programmeren van CNC-machines in plaats van bij het ontwerpen van CNC-onderdelen.

3.4 Vermijd boren door holtes

Zorg ervoor dat er al geen holtes in het onderdeel aanwezig zijn bij het plannen van de locaties van uw boorgaten in uw CNC-ontwerpideeën. Het geboorde gat mag de spouw enigszins snijden als dat nodig is, op voorwaarde dat de centrale as van het gat dit doet.