Wat is CNC-bewerkingstechnologie? Simpel gezegd verwijst het naar het gebruik van computerprogramma's om de machine aan te sturen en het werkstuk te bewerken. De voordelen hiervan zijn hoge precisie, goede herhaalbaarheid en een hoge bewerkingssnelheid. CNC-bewerking wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, digitale elektronica, defensietechnologie, de auto-industrie, de productie van medische apparatuur en andere industrieën.
In het productie- en bewerkingsproces komen CNC-machinisten echter nog steeds voor de nodige hoofdbrekens te staan. Bijvoorbeeld, hoe bewerk je de scherpe binnenhoek van het werkstuk efficiënt? Dit artikel geeft je een gedetailleerd inzicht in de problemen die gepaard gaan met CNC-bewerking van scherpe binnenhoeken.
Inhoudsopgave
Waarom is het moeilijk om scherpe binnenhoeken te bewerken met CNC-machines?
CNC-bewerking Wordt nu veel gebruikt in vele industrieën. Maar waarom is het voor CNC-machinisten zo moeilijk om scherpe binnenhoeken te bewerken, vooral rechte binnenhoeken?
De meeste CNC-bewerkingsgereedschappen zijn cilindrisch. Daardoor is de snedediepte beperkt. Wanneer een gereedschap in een werkstukholte snijdt, produceren de hoeken van de holte altijd afgeronde hoeken. Verander de snijrichting van het gereedschap naar 90 graden om een echte rechte hoek te krijgen. Theoretisch gezien is de minimale verkregen interne filletradius gelijk aan de radius van het snijgereedschap. Om een echte rechte hoek te krijgen, verandert u de snijrichting van het gereedschap naar 90 graden. De snijrichting van het CNC-gereedschap is echter niet op deze manier opgebouwd. U kunt ook de kleinste snijrichting aanpassen, zodat de radius van de binnenhoek bijna scherp is, maar dit is geen scherpe binnenhoek.
Wat zijn de oplossingen voor deze problemen? Volg ons terwijl we verdergaan.
Strategieën voor het bewerken van scherpe binnenhoeken
Verander de hoeken in fillets
De eenvoudigste en meest voor de hand liggende oplossing is het vermijden van scherpe binnenhoeken. Hoewel dit geen "oplossing" lijkt voor het huidige probleem, zijn alle experts het erover eens dat het wel moet. De meeste ontwerpen staan het aanpassen van de hoekradius toe. Er zijn slechts kleine aanpassingen nodig die voldoende zijn om de klus te klaren en tegelijkertijd hetzelfde gebruiksgemak te behouden.
Deze suggestie wordt gedaan omdat het eenvoudig en gemakkelijk uit te voeren is. De methoden om snel te kunnen handelen waar we het later over zullen hebben, vergen allemaal meer tijd, geld en werk. Als je deze kunt vermijden, doe dat dan zo snel mogelijk.
Een andere reden is de stabiliteit van het proces. Snijgereedschappen zoals frezen kunnen niet worden gebruikt om zeer diepe gaten te maken. Vier keer de diameter van het gereedschap is meestal de maximale snijdiepte. Boven deze grenzen beginnen problemen zoals trillingen, gereedschapsbreuk en oppervlakteruwheid zich te manifesteren. Dit alles maakt het voor het snijgereedschap moeilijker om goede, scherpe binnenhoeken te snijden.
Daarom is de filletradius iets waar ontwerpers rekening mee moeten houden bij het kiezen van afgeronde hoeken. Ze moeten een filletradius kiezen die veilig is voor de productieafdeling. Dit stelt de productieafdeling in staat om veilig te produceren zonder dat het onderdeel zelf gebruikt hoeft te worden.
Gebruik van T-bone- en dogbonefilets
Wanneer ontwerp onvermijdelijk is, kunnen we overwegen om het probleem tijdens het bewerkingsproces op te lossen. Dit doen we door ondersnijdingen aan te brengen in elke scherpe hoek en T-bone- en dogbone-fillets te gebruiken om overtollig werkstukmateriaal te verwijderen. Deze methode is het meest effectief wanneer u een onderdeel met scherpe buitenhoeken in een interne holte moet monteren. Het veroorzaakt geen mismatches in de werkstuksamenstelling. Bovendien heeft het geen invloed op de functionaliteit van de samenstelling. Het freest slechts een deel van het materiaal van het werkstuk weg.
- T-bone: Dit is simpelweg een T-bonefilet, die T-vormig is met afgeronde randen en het snijvlak in één richting vergroot. Meestal is de snede de helft van de diameter van het gereedschap, passend bij het werkstuk, zodat er voldoende ruimte overblijft voor montage.
- Hondenbotfilet: Zo genoemd omdat de vorm van de scherpe hoek na het bewerken op een hondenbot lijkt. De snede wordt in twee richtingen verlengd, in tegenstelling tot de ene richting van de T-bone. Het bewerkingsproces is iets ingewikkelder dan bij de T-bone. Het algehele uiterlijk is echter beter.
EDM-technologie
Naast de bovengenoemde CNC-freestechnieken om scherpe binnenhoeken te verkrijgen, kunnen we ook EDM-technologie gebruiken om scherpe binnenhoeken te verkrijgen. Vergeleken met de bovenstaande methoden is de binnenhoek die met EDM wordt verkregen de technologie die het dichtst bij een scherpe binnenhoek komt.
EDM is een veelgebruikte bewerkingstechniek. Het maakt gebruik van elektrische geleiding tussen het gereedschap en het werkstuk, waardoor materiaal wordt verwijderd door smelten en eroderen. In dit artikel bespreken we twee EDM-technieken: EDM-vormen en EDM-draadsnijden.
EDM-vormen
Het proces bestaat uit een elektrode en een werkstuk. Deze worden meestal ondergedompeld in een isolerende vloeistof (bijvoorbeeld olie of een andere diëlektrische vloeistof). Wanneer het proces de elektrode en het werkstuk verbindt met een geschikte stroombron, ontstaat er een elektrisch potentiaal tussen de twee componenten. Wanneer de elektrode zich dicht bij het werkstuk bevindt, vindt er diëlektrische doorslag in de vloeistof plaats. Dit creëert een plasmakanaal dat kleine vonken heen en weer laat springen. Dit smelt en verwijdert vervolgens overtollig werkstukmateriaal om de gewenste scherpe binnenhoek te verkrijgen.
Bij het EDM-gieten is het gereedschap een op maat gemaakte elektrode met geleidende eigenschappen. De buitenhoeken van de elektrode kunnen zo worden ontworpen dat ze overeenkomen met de scherpe binnenhoeken van de binnenholtes van het werkstuk. Dit resulteert in de hoogst mogelijke scherpte van de bewerkte hoek.
EDM-draadsnijden
Dit is een andere techniek dan EDM-vormen. Het gebruikte gereedschap is een dunne geleidende draad met een diameter kleiner dan 0,1 mm. Deze loopt door het werkstuk langs de contour van het onderdeel en verwijdert het overtollige materiaal. Omdat de diameter van de fijne draad zeer klein is (minder dan 0,1 mm), is het theoretisch mogelijk om een filletradius te verkrijgen met een binnenhoekdiameter gelijk aan de helft van de diameter van de fijne draad. Dit komt dicht genoeg in de buurt van een scherpe binnenhoek om acceptabel te zijn. Het is daarom zeer geschikt voor het bewerken van scherpe binnenhoeken.
Maar EDM heeft enkele beperkingen. Ten eerste moeten de werkstukken die met deze twee methoden worden bewerkt elektrisch geleidend zijn. Ten tweede hebben ze geen hoge bewerkingsefficiëntie of een lage oppervlaktekwaliteit. Ze zijn over het algemeen veel langzamer dan conventionele bewerkingsmethoden en de oppervlakteafwerking van het werkstuk is niet hoog. EDM-draadsnijden De bewerking van scherpe binnenhoeken van de binnenholte kan alleen via de holte worden voltooid. Ongepasseerde holtes met een bepaalde diepte kunnen daarom niet met deze methode worden bewerkt.
Handmatig snijden
Wanneer T-bone- en dogbonefilets niet in de CNC kunnen worden gebruikt bewerkingsprocesHet is onvermijdelijk om afgeronde hoeken te maken nadat het werkstuk is afgewerkt. Op dit punt moeten we met de hand afwerken. We gebruiken handgereedschap om de binnenhoek te snijden, slijpen en polijsten. Dit is de manier om de binnenhoek scherp te krijgen. Enkele veelgebruikte gereedschappen zijn vijlen, schuurpapier, enz.
Deze bewerking is zeer arbeidsintensief en tijdrovend. Bovendien wordt deze pas toegepast nadat de machine klaar is met bewerken, wanneer de scherpe binnenhoeken van het werkstuk van groot belang zijn.
Invloed van materialen op het bewerken van scherpe binnenhoeken
Bij CNC-bewerking is de materiaalkeuze cruciaal. Deze beïnvloedt de kwaliteit van scherpe binnenhoeken. De meest gebruikte materialen bij CNC-bewerking zijn metalen, kunststoffen en composieten.
Aluminium, staal, messing en titaniumlegeringen worden veel gebruikt in CNC-bewerkingsmachines. Deze metalen staan bekend om hun hardheid, sterkte, duurzaamheid en corrosiebestendigheid. Ook ABS, Delrin en nylon zijn hiervoor geschikt, en zijn gemakkelijk te bewerken en goedkoop. Veelgebruikte composietmaterialen zijn onder andere koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP) en glasvezel. CFRP heeft een goede sterkte-gewichtsverhouding. Glasvezel is sterk, flexibel en corrosiebestendig.
Het materiaal beïnvloedt de bewerking van scherpe binnenhoeken. Het beïnvloedt ze via hardheid, smeltpunt, slijtage en ductiliteit.
- De invloed van materiaalhardheid: hoe hoger de hardheid van het materiaal, de bewerking van de scherpe binnenhoek van de parameters van de benodigde bewerkingsgereedschappen, hoe hoger de verwerkingsmoeilijkheid, dit keer de noodzaak voor de hogere hardheid van de speciale stijve gereedschapsbewerking.
- De invloed van het smeltpunt: Bij de verwerking van kunststoffen moet vooral aandacht worden besteed aan het lagere smeltpunt. Hierbij is het belangrijk om de hoge en lage temperatuur aan te passen om vervorming of smelten van het werkstuk te voorkomen. De kwaliteit van scherpe binnenhoeken kan worden gewaarborgd door de spaansnelheid en de toevoersnelheid van het gereedschap aan te passen en de koelvloeistof te verhogen.
- De impact van slijtage: Bij de bewerking van koolstofvezelmaterialen kan de aanwezigheid van schuurmiddel ervoor zorgen dat een scherpe binnenhoek van het gereedschap bot wordt. Daarom is het gebruik van gespecialiseerd gereedschap noodzakelijk om de bewerkingsnauwkeurigheid te garanderen.
- Invloed van materiaalductiliteit: Bij het bewerken van scherpe hoeken is het essentieel om rekening te houden met de ductiliteitseigenschappen van het materiaal voor de bewerkingsnauwkeurigheid van afgeronde hoeken. Dit voorkomt ook vervorming van het onderdeel en vermindert de interne krachten.
Optimalisatie van bewerkte binnenhoeken met Design for Manufacturability (DFM)
DFM is een ontwerpmethodologie voor productie. Het is gericht op het optimaliseren van de productie van producten. Dit wordt gedaan om kosten te verlagen, de kwaliteit te verbeteren en de productietijd te verkorten.
Voordat scherpe binnenhoeken voor productie worden bewerkt, kan DFM enerzijds worden gebruikt om eerst de complexiteit van het ontwerp van de scherpe hoeken te beoordelen en te bepalen of de ontworpen scherpe hoeken relevant zijn voor de functionele realisatie van het onderdeel. Als afgeronde hoeken in plaats van scherpe hoeken de kwaliteit van het eindproduct niet negatief beïnvloeden, kunnen we scherpe hoeken vermijden vóór de CNC-bewerking. Anderzijds wordt DFM gebruikt om de omvang van de impact van het toevoegen van scherpe hoeken op de bewerkingskosten te evalueren. Het toevoegen van scherpe hoeken verhoogt de kosten van het onderdeel. We kunnen dus scherpe hoeken vermijden of vervangen door ronde hoeken. We kunnen ook alternatieve bewerkingsprocessen overwegen, zoals T-bone-afronding of dog-bone-afronding.
Kosten- en efficiëntieanalyse van het bewerken van scherpe binnenhoeken
CNC-bewerking van scherpe binnenhoeken van werkstukken is geen bijzonder goed ontwerp. Scherpe binnenhoeken zijn moeilijk te bewerken. Ze verhogen de kans op snijwonden aanzienlijk. productiekosten En tijdVermijd daarom scherpe binnenhoeken als deze niet nodig zijn.
Voor de meeste projecten kunnen afgeronde hoeken, T-bone-hoeken of dogbone-hoeken worden gebruikt in plaats van scherpe hoeken om de bijbehorende functies te realiseren. Als het werkstuk een scherpe hoek nodig heeft, kunt u andere methoden gebruiken om deze te maken, zoals draadvonken, handsnijden en lasersnijden.
Conclusie
In de CNC-bewerking worden hierboven verschillende gangbare methoden beschreven voor het bewerken van puntige binnenhoeken. Als u scherpe CNC-binnenhoeken moet bewerken, neem contact met ons op. Yonglihao Machinery heeft ruime ervaring en expertise in het CNC-bewerken van scherpe binnenhoeken. Wij kunnen een complete oplossing bieden voor uw behoeften.
Veelgestelde vragen
Wat is de beste manier om onderdelen met scherpe binnenhoeken te ontwerpen?
Gebruik eerst DFM om te beoordelen of het product met scherpe hoeken bewerkt moet worden voordat u gaat bewerken. Als de scherpe hoeken vervangen kunnen worden door afgeronde hoeken, pas dan het ontwerp aan. Als ze niet vervangen kunnen worden, overweeg dan om te bewerken met EDM.
CNC-bewerking van scherpe hoeken wanneer is de vaardigheid?
De belangrijkste verwerkingstechnieken zijn hoofdzakelijk de volgende:
Kies een scherp gereedschap met een zo klein mogelijke diameter, zodat de nauwkeurigheid en de oppervlakteafwerking van de scherpe hoek worden gewaarborgd.
Het gebruik van snijvloeistof tijdens de bewerking. Snijvloeistof kan een rol spelen bij het reguleren van de temperatuur van het gereedschap, het verwijderen van materiaalresten, smering en het verlengen van de levensduur van het gereedschap, enzovoort.
Bewerkingsgereedschappen moeten meerdere keren worden bewerkt om het mes te pakken. Door het gereedschap meerdere keren te bewerken om het mes te pakken, kan de nauwkeurigheid van de scherpe hoeken en de oppervlakteafwerking worden verbeterd.
Hoe maak je scherpe hoeken bij draadvonken?
Met EDM-snijden worden scherpe hoeken bereikt met behulp van een fijne draadelektrode. De draad en het werkstuk worden afwisselend positief of negatief geladen. Wanneer ze zich in de buurt bevinden, genereren ze een thermische lading die het onderdeel erodeert en zo de scherpe hoeken voltooit.
Waarom moeten we scherpe hoeken bij CNC-bewerking vermijden?
Er zijn twee hoofdaspecten:
Scherpe hoeken bij CNC-bewerking kunnen leiden tot spanningspunten in het werkstuk. Ze leiden ook tot meer gereedschapsslijtage en bewerkingsrisico's.
Scherpe hoeken verhogen de bewerkingskosten en de cyclustijden. Gebruik daarom geen CNC-bewerking om binnenhoeken te slijpen als dat niet nodig is.