Essentiële CNC-Bewerkingsontwerprichtlijnen voor Optimale Resultaten

Het is waar, CNC-bewerking is veelzijdig, maar niet alle ontwerpen zijn mogelijk. Met andere woorden, er zijn beperkingen en restricties waar je je van bewust moet zijn om soepel bewerken te garanderen. De twee belangrijkste CNC-ontwerpbeperkingen zijn:

Gereedschapsgeometrie

De meeste CNC-snijgereedschappen hebben een beperkte snijlengete. Ze komen ook allemaal in cilindrische vormen en geometrieën. Bij het verwijderen van materiaal van een werkstuk, overdragen deze snijgereedschappen hun cilindrische geometrie aan het werkstuk. Dit is waarom de interne hoeken van een werkstuk altijd een straal hebben, ongeacht de grootte van het snijgereedschap.

Gereedschapstoegang

Gereedschapstoegang wordt een groot probleem bij het werken aan een werkstuk met een aanzienlijke diepte-tot-breedte verhouding. Deze zorg is omdat CNC-machines snijden door de snijgereedschappen op het werkstuk toe te passen vanaf boven.

Met andere woorden, het zou moeilijk zijn om een werkstuk te bewerken dat niet vanaf de bovenhoek bereikbaar is. De enige uitzondering op deze regel treedt op tijdens onderkantbewerking (undercut machining) voor CNC-gewerkte onderdelen.

Het uitlijnen van de kenmerken van je onderdeel of component met een van de zes hoofdrichtingen is één manier om deze gereedschapstoegangsuitdaging te mitigeren. Ook het gebruik van een vijf-as CNC-bewerking met een uitstekende werkstukvasthouding betekent dat gereedschapstoegang niet langer beperkt is.

Beste Praktijken en Aanbevelingen voor CNC-Ontwerp

In de CNC-bewerkingswereld is er geen set standaarden die algemeen geaccepteerd is. Dit is primair omdat de industrie en de gebruikte machines altijd evolueren. Echter, sommige beste praktijken en aanbevelingen helpen ervoor te zorgen dat je ontwerpkwaliteit topniveau blijft. Deze aanbevelingen omvatten:

1. Interne Kanten

De verticale hoekstraal moet ten minste een derde van de caviteitdiepte zijn bij het creëren van binnenkanten. Je kunt een diameter gereedschap gebruiken dat de aanbevolen caviteitdiepte heeft als je de aangegeven hoekstralen gebruikt.

Hoekstralen iets boven de aanbevolen waarde staan toe om langs een cirkelvormig pad te snijden in plaats van een 90-graden hoek, wat een oppervlakteafwerking met een betere kwaliteitsniveau produceert. Het is aanbevolen om een T-bone onderkant te gebruiken in plaats van de hoekstraal te verkleinen als je een 90-graden hoek nodig hebt.

2. Gaten

Om gaten te maken, kunnen werkers boorbotten of freesgereedschappen gebruiken. Het is het beste om standaard boorbotformaten te gebruiken, gemeten in metrische of imperiale eenheden, als leidraad bij het bepalen van de diameter van de gaten in je ontwerp.

Technisch is elke dimensie groter dan één millimeter haalbaar. Machineoperators gebruiken reamers en boorgereedschappen om gaten af te werken die binnen strikte toleranties moeten vallen. Het is het beste om een standaard diameter te gebruiken voor gaten die grote nauwkeurigheid vereisen en kleiner zijn dan 20 millimeter.

Bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking is vier keer de nominale diameter de voorgestelde maximumdiepte voor elk gat, maar 40 keer dit bedrag is haalbaar. De nominale diameter is typisch 10 keer de verhouding.

3. Draadgaten

De minimaal gebruikte draadgrootte bij het ontwikkelen van CNC-gewerkte items is M2, maar M6 of hoger is meestal ideaal. Werkers kunnen het risico op tapbreuk beperken door CNC-draaigereedschappen te gebruiken om draadgaten zo klein als M6 te snijden.

De minimale draadlengte moet 1,5 keer de nominale diameter zijn, terwijl de aanbevolen lengte drie keer de normaal is. Voor elke draad kleiner dan M6, moet je een ongedraagde lengte aan de bodem van het gat toevoegen die 1,5 keer de nominale diameter is. Het draaien van het gat door zijn hele lengte is het beste voor draadgaten groter dan M6.

4. Caviiteiten en Zakken

Omdat freesgereedschappen een beperking hebben op hun snijlengete, is de aanbevolen caviteitdiepte in elk ontwerp vier keer de breedte. Een lagere diepte-tot-breedte verhouding zou resulteren in betere spanevacuatie, gereedschapsafbuiging en trilling.

Vereist je CNC-ontwerp grotere diepten? Een manier om deze uitdaging op te lossen is door een variabele caviteitdiepte en een gespecialiseerd gereedschap te gebruiken.

5. Kleine of Verhoogde Tekst

Je moet misschien onderdelen markeren met onderdeelnummers of bedrijfsnamen. Tekst toevoegen ziet er echt cool uit in het maatwerk CNC-ontwerp, maar is tijdrovend om te verwerken. Electrochemisch etsen of lasermarkering is meestal beter.

Beste Praktijken per Bewerkingstype

Het handhaven van beste praktijken en het kennen van de CNC-bewerkingsbasis helpt ervoor te zorgen dat het onderdeel of product van hoge kwaliteit is. Met dat in gedachten, hier zijn enkele beste praktijken om in gedachten te houden bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking volgens het bewerkingstype.

1. Ontwerp voor CNC-Frezen

CNC-frezen is een bewerkingstechniek van het snel verwijderen van materiaal van grondstof met ronde snijgereedschappen om een gewenste vorm te verkrijgen. De freesmachines komen in veel verschillende ontwerpen, variërend van 3-as tot 12-as.

1.1 Algemeen Beschikbare Snijgereedschappen

Overweeg de veelvoorkomende gereedschappen die beschikbaar zijn voor CNC-frezen tijdens het creëren van je CNC-onderdeelsontwerpideeën, zoals frezen. Kosten en levertijd zouden aanzienlijk dalen als het mogelijk is om de vereiste kenmerken en geometrie te produceren met gangbare gereedschappen.

Overweeg ook standaard gereedschapsformaten bij het creëren van je ontwerp, omdat een ontwerp met een straal kleiner dan de standaard zou leiden tot ontwerpcomplicaties en kosten.

1.2 Vermijd Scherpe Interne Hoeken

Het is onmogelijk om scherpe hoeken te bereiken met een freesgereedschap. De reden is dat het hier gebruikte snijgereedschap rond is. Om een CNC-frees te gebruiken, moeten je hoeken stralen hebben, die groter moeten zijn dan de snijder die ze creëert. Ideaal is de diameter van het snijgereedschap twee keer de straal die het maakt.

Afrondingen zijn ook nodig wanneer een helling of getrokken oppervlak een verticale muur of scherpe rand ontmoet. Tenzij het oppervlak plat en normaal is op het gereedschap, zal een vierkante of balfrees altijd materiaal tussen de muur en het onderliggende oppervlak achterlaten.

1.3 Vermijd Diepe Smalle Sleuven

Lange gereedschappen trillen en buigen vaak, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerking. Daarom mag de eindelijke snijdiepte van een frees niet meer zijn dan 15 keer de diameter voor het snijden van kunststof, 10 keer de diameter voor aluminium, en 5 keer de diameter voor staal.

Bijvoorbeeld, een sleuf gesneden in een bewerkt staalitem met een 0,5″ frees die 0,55″ breed is, mag niet dieper zijn dan 2,75″. Aangezien de interne afrondingsstraal, het vorige punt, ook afhangt van de gereedschapsdiameter in dit geval, moeten alle interne stralen groter zijn dan 0,25″.

1.4 Ontwerp met De Grootst Mogelijke Interne Stralen

Een grotere snijder is gelijk aan meer materiaalverwijdering per tijd, wat de bewerkingstijd en kosten verlaagt. Gebruik altijd de maximaal toegestane interne stralen tijdens het ontwerpen. Wanneer mogelijk, blijf weg van stralen kleiner dan 0,8 mm.

Maak je afrondingen ook iets groter dan de straal van de frees; bijvoorbeeld gebruik een straal van 0,130″ (3,3 mm) in plaats van 0,125″ (3,175 mm). De frees volgt een gladder pad, wat het oppervlak een fijner polijst geeft.

2. Ontwerp voor CNC-Draaien

CNC-draaien is een bewerkingsproces dat onderdelen met axiële symmetrie en cylindrische geometrie creëert op een draaibank. Het proces omvat het vasthouden van het werkstuk op een roterende spanklem terwijl het snijgereedschap het snijdt tot de gewenste vorm. Dit bewerkingsproces resulteert in een betere oppervlakteafwerking en striktere toleranties.

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

2.1 Vermijd Scherpe Interne en Externe Hoeken

Bij het ontwerpen voor CNC-bewerking is het belangrijk om scherpe hoeken te vermijden, zowel binnenin als buiten. Een straal toevoegen aan de interne hoek 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 om een steile zijwand iets te kantelen. Met minder benodigde processen, kan het eenvoudiger zijn om contouren met een enkel draaisnijgereedschap te machineen.

2.2 Vermijd Lange, Dunne Onderdelen

Vermijd het gebruik van lange, dunne gedraaide stukken omdat ze geneigd zijn om onevenwichtig te draaien en te ratelen tegen het gereedschap. Bij het maken van een lang onderdeel, probeer ruimte te laten voor een centrumboor op het vrije einde en gebruik een centrum om het onderdeel rechtop te laten draaien. Bovendien, houd de lengte-tot-diameter verhouding op 8:1 of minder als algemene richtlijn.

2.3 Vermijd Dunne Wanden

Vergelijkbaar met frezen, kan excessieve materiaalverwijdering onnodige stress op het component veroorzaken. Te dunne wanden zullen ook de stijfheid verminderen. Echter, dunne wanden maken strikte toleranties lastig te behouden. Dit is waarom het het beste is om de wanddikte van gedraaide secties boven 0,02 inch (0,5 mm) in je ontwerp voor CNC-bewerking te houden.

2.4 Kenmerk Symmetrie

Elk kenmerk dat aan een gedraaid onderdeel wordt toegevoegd, moet doorgaans symmetrisch zijn rond de draaias. Het zal meer gecompliceerde bewerking en opstellingen kosten om geometrie of kenmerken toe te voegen die niet axieel symmetrisch zijn. Trappen, afkappingen, fasen en kurven zijn kenmerken die uitstekend zijn voor draaien.

Het is soms noodzakelijk om kenmerken toe te voegen aan een gedraaid onderdeel die niet axieel symmetrisch zijn, wat een andere operatie kan vereisen. Je kunt wel een beetje symmetrie behouden zelfs wanneer dit vereist is.

3. Ontwerp voor Boren

Dit is de term gebruikt voor operaties die het creëren van gaten in werkstukken omvatten. Gereedschappen die in deze operatie gebruikt worden, hebben een conische punt, wat hen in staat stelt om diep in materialen te duiken tijdens bewerking.

Overweeg de volgende suggesties bij het creëren van een ontwerp bedoeld voor CNC-boren.

3.1 Geschikte Gatdiepte

Boren mag nooit dieper gaan dan 12 keer de dichtstbijzijnde bitdiameter. De reden is dat boorbotten die zo lang of langer zijn, stijfheid verliezen, het vermogen om een strakke tolerantie te handhaven verliezen, en waarschijnlijker breken. Overweeg ook de gatdiameter te vergroten als je dieper moet boren.

Echter, als een diep gat essentieel is, is een ander alternatief om van beide kanten van het onderdeel te boren. Houd er rekening mee dat aangezien een tweede bewerkingsopstelling nodig is, het productieproces langer duurt en duurder wordt.

3.2 Vermijd Gedeeltelijke Gaten

Omdat er een grote kans is dat de punt zal dwalen, is het het beste om gedeeltelijke gaten te vermijden. Maar, als alleen een deel van het gat nodig is, houd de booras op het materiaal zodat het onderdeel het grootste deel van het gat vasthoudt.

3.3 Houd Booras Loodrecht op het Oppervlak

De booras moet loodrecht op het oppervlak staan om puntverplaatsing te voorkomen. Een ondiepe, platbodemige zak gefreesd op het oppervlak van een rond object stelt de boor vaak in staat om loodrecht op het oppervlak van het onderdeel binnen te dringen. Het is het beste om een voorboorgat te gebruiken om deze uitdaging op te lossen, hoewel deze keuze tijdens de CNC-machineprogrammering noodzakelijk zou worden in plaats van tijdens het CNC-onderdeelontwerp.

3.4 Vermijd Boren Door Caviiteiten

Zorg ervoor dat er geen caviteiten al in het onderdeel bestaan bij het plannen van de locaties van je geboorde gaten in je CNC-ontwerpideeën. Het geboorde gat kan de caviteit iets snijden als dat nodig is, mits de centrale as van het gat dit doet.