CNC-bewerking is een methode voor precisieproductie met behulp van computergestuurde bewerkingsmachines. Het wordt tegenwoordig veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de medische sector en andere sectoren. Om efficiënte en hoogwaardige productie in CNC-bewerking te bereiken, zijn overwegingen in de ontwerpfase cruciaal. Deze handleiding voor CNC-bewerking beschrijft ontwerpprincipes en optimalisatiemethoden om ontwerpers en ingenieurs te helpen hun productiviteit te verhogen. kosten verlagen en de kwaliteit en prestaties van onderdelen garanderen.
Inhoudsopgave
Basisregels voor het ontwerpen voor CNC-bewerking
Hieronder staan enkele basisregels die u kunt volgen bij het ontwerpen van CNC-bewerkingsmachines.
- Ontwerp items zo dat ze bewerking met gereedschappen met een grote diameter mogelijk maken en zo hogere bewerkingssnelheden mogelijk maken. Vermijd bovendien zoveel mogelijk het gebruik van speciaal gereedschap.
- Holtes mogen niet dieper zijn dan vier keer de breedte, omdat dit het bewerken iets complexer maakt.
- Houd bij het maken van uw ontwerp rekening met de primaire richting die uw machine ondersteunt en het conventionele aantal assen om problemen tot een minimum te beperken.
- Om fouten in het gegraveerde schrift te voorkomen, mag u bij het bewerken geen tekst met een afmeting kleiner dan 20 punten gebruiken.
Ontwerpbeperkingen voor CNC-bewerkingsgids
Toegegeven, CNC-bewerking is aanpasbaar, maar niet alle ontwerpen zijn mogelijk. Met andere woorden, u moet rekening houden met bepaalde beperkingen om soepel te kunnen bewerken. De twee belangrijkste beperkingen van CNC-ontwerp zijn:
Gereedschapsgeometrie
De meeste CNC-snijgereedschappen hebben een vaste snijlengte. Ze hebben allemaal cilindrische vormen en geometrieën. Bij het verwijderen van materiaal van een werkstuk geven deze snijgereedschappen hun cilindrische vorm aan het werkstuk. Daarom zijn de binnenhoeken van een werkstuk, ongeacht de grootte van het snijgereedschap, altijd afgerond.
Toegang tot gereedschap
Toegang tot gereedschap vormt een belangrijke uitdaging bij het werken met een werkstuk met een hoge diepte-breedteverhouding. Dit is een zorgpunt, omdat CNC-machines snijden door snijgereedschappen van bovenaf op het werkstuk aan te brengen.
Met andere woorden, het is onmogelijk om een werkstuk te frezen dat niet vanaf de bovenhoek toegankelijk is. De enige uitzondering op deze regel is het ondersnijden van CNC-gefreesde onderdelen.
Eén manier om dit probleem met gereedschapstoegang aan te pakken, is door de kenmerken van uw onderdeel of component af te stemmen op een van de zes primaire richtingen. Bovendien elimineert de toepassing van een 5-assig CNC-bewerkingssysteem met een sterke werkstukopname de noodzaak van beperkingen op de gereedschapstoegang.
CNC-bewerkingsontwerpgids
Op het gebied van CNC-bewerking bestaat er geen set van gestandaardiseerde en breed geaccepteerde handleidingen. Dit komt voornamelijk doordat de industrie en de gebruikte machines voortdurend in ontwikkeling zijn. Verschillende best practices en adviezen kunnen u echter helpen een hoge ontwerpkwaliteit te behouden. Deze aanbevelingen omvatten:
Interne randen
Zorg er bij het maken van binnenranden voor dat de verticale hoekradius minimaal een derde van de spouwdiepte bedraagt. Als u de aangegeven hoekradiussen aanhoudt, kunt u een diametergereedschap met de aanbevolen spouwdiepte gebruiken.
Een iets hogere hoekradius dan aanbevolen maakt het mogelijk om cirkelvormig te zagen in plaats van in een hoek van 90 graden. Dit zorgt voor een hoogwaardigere oppervlakteafwerking. Als u een hoek van 90 graden wilt, gebruik dan een T-bone-ondersnijding in plaats van de hoekradius te verkleinen.
Gaten
Machinisten kunnen gaten boren met boren of frezen. Gebruik conventionele boormaten om de diameter van de gaten in uw ontwerp te bepalen. Daarnaast is het het beste om te meten in metrische of imperiale eenheden.
Technisch gezien is elke maat groter dan 1 millimeter mogelijk. Machinebedieners gebruiken ruimers en boorgereedschap om gaten met nauwkeurige toleranties te vullen. Voor gaten kleiner dan 20 millimeter die een hoge nauwkeurigheid vereisen, wordt een standaarddiameter aanbevolen.
Bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking is de maximaal aanbevolen diepte voor elk gat vier keer de nominale diameter, maar 40 keer deze waarde is haalbaar. De nominale diameter is meestal tien keer de verhouding.
Draden
De kleinste schroefdraadmaat die wordt gebruikt voor het ontwikkelen van CNC-bewerkte producten is M2, terwijl M6 of groter vaak de voorkeur krijgt. Machinisten kunnen het risico op tapbreuk verminderen door CNC-draadsnijmachines te gebruiken om schroefdraad tot wel M6 te snijden.
De minimale schroefdraadlengte moet 1,5 keer de nominale diameter zijn, en de aanbevolen lengte is drie keer de gebruikelijke lengte. Voor elke schroefdraad kleiner dan M6 moet u een lengte zonder schroefdraad aan de onderkant van het gat incalculeren die 1,5 keer de nominale diameter is. Bij schroefdraad groter dan M6 verdient het de voorkeur om het gat over de gehele lengte van schroefdraad te voorzien.
Holtes en pockets
Vanwege de beperkte snijlengte van frezen is de industriestandaard holtediepte voor elk ontwerp vier keer de breedte. Een kleinere diepte-breedteverhouding zou resulteren in een verhoogde spaanafvoer, gereedschapsafbuiging en trillingen.
Vereist uw CNC-ontwerp grotere dieptes? Een oplossing hiervoor is het gebruik van een variabele holtediepte en een aangepast instrument.
Kleine of verhoogde tekst
Mogelijk moet u onderdelen labelen met onderdeelnummers of bedrijfsnamen. Het toevoegen van tekst aan het aangepaste CNC-ontwerp ziet er geweldig uit, maar het kost tijd om te verwerken. Elektrochemisch etsen of laserbranding heeft meestal de voorkeur.
Handleiding voor het ontwerpen van onderdelen met behulp van CNC-bewerking
Het hanteren van best practices en het begrijpen van de basisprincipes van CNC-bewerking dragen bij aan het waarborgen van hoogwaardige onderdelen en producten. Met dat in gedachten, vindt u hieronder enkele aanbevolen werkwijzen bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking, afhankelijk van het type bewerking.
Ontwerp voor CNC-frezen
CNC-frezen is een bewerkingsmethode Hierbij wordt met ronde frezen snel materiaal uit het ruwe materiaal verwijderd om de gewenste vorm te verkrijgen. Freesmachines zijn er in verschillende uitvoeringen, variërend van drie tot twaalf assen.
Veelgebruikte snijgereedschappen
Houd bij het ontwikkelen van uw CNC-componentontwerpideeën rekening met de vele gereedschappen die vaak beschikbaar zijn voor CNC-frezen, zoals freesgereedschappen. Als de gewenste eigenschappen en geometrieën met standaardgereedschappen kunnen worden geproduceerd, worden de kosten en de doorlooptijd van het onderdeel aanzienlijk verkort. Houd daarom rekening met standaardmaten voor gereedschappen bij het maken van uw ontwerp. Radii onder de standaard kunnen namelijk leiden tot ontwerpproblemen en kosten.
Vermijd scherpe binnenhoeken
Scherpe hoeken kunnen niet worden bereikt met een frees. De verklaring hiervoor is dat het snijgereedschap dat in dit geval wordt gebruikt, rond is. Om een CNC-frees te gebruiken, moeten uw hoeken een radius hebben die groter moet zijn dan de frees die wordt gebruikt om ze te maken. Idealiter is de diameter van het snijgereedschap twee keer zo groot als de radius die het produceert.
Filets zijn ook nodig wanneer een schuin of gebogen oppervlak een verticale wand of scherpe rand raakt. Tenzij het oppervlak glad en parallel aan het gereedschap is, zal een vierkante frees of bolfrees altijd materiaal tussen de wand en het onderliggende oppervlak achterlaten.
Vermijd diepe, smalle gleuven
Lange gereedschappen trillen vaak en buigen af, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerkingFrezen mogen daarom kunststoffen niet dieper snijden dan 15 keer hun diameter. Bij het snijden van aluminium mag de diepte niet groter zijn dan 10 keer hun diameter, en bij het snijden van staal niet groter dan 5 keer hun diameter.
Een sleufsnede in een bewerkt stalen object met een frees van 0,5 inch en een breedte van 0,55 inch mag bijvoorbeeld niet dieper zijn dan 2,75 inch. Om rekening te houden met de verhouding tussen de interne filetradius en de gereedschapsdiameter, moeten interne radiussen groter zijn dan 0,25 inch.
Ontwerp met de grootst mogelijke interne straal
Een grotere frees verwijdert meer materiaal per keer, wat de bewerkingstijd en -kosten verlaagt. Gebruik bij het ontwerpen altijd de grootste toegestane binnenradiussen. Vermijd indien mogelijk radii kleiner dan 0,8 mm.
Maak je filets iets groter dan de radius van de frees, bijvoorbeeld 3,3 mm in plaats van 3,175 mm. De frees maakt dan een gladdere route, waardoor het oppervlak fijner gepolijst wordt.
Ontwerp voor CNC-draaien
CNC-draaien is een bewerkingstechniek die op een draaibank items met axiale symmetrie en cilindrische vormen produceert. De techniek houdt in dat het werkstuk in een draaiende klauwplaat wordt gehouden terwijl het snijgereedschap het in de gewenste vorm snijdt. Deze bewerkingsprocedure resulteert in een gladdere oppervlaktekwaliteit en nauwere toleranties.
Hier volgen enkele aanbevelingen voor het maken van een ontwerp voor CNC-snijden met behulp van een draaibank.
Voorkom scherpe binnen- en buitenhoeken
Bij het ontwerpen voor CNC-bewerking is het cruciaal om scherpe hoeken, zowel aan de binnen- als buitenkant, te elimineren. Door een radius aan de binnenhoek toe te voegen, voorkomt u dat het gereedschap over een groter oppervlak beweegt. Een andere methode om scherpe binnenhoeken te vermijden, is door een steile zijwand iets te kantelen. Machinaal contouren met één draaibankfrees kan efficiënter zijn omdat er minder bewerkingen nodig zijn.
Vermijd lange en dunne delen
Vermijd het gebruik van lange, dun gedraaide stukken, omdat deze de neiging hebben ongelijkmatig te draaien en tegen het gereedschap te rammelen. Probeer bij het maken van een lang onderdeel voldoende ruimte over te laten voor een centerboor aan het vrije uiteinde en gebruik deze om het onderdeel recht te laten draaien. Bovendien geldt als algemene regel dat de lengte-diameterverhouding 8:1 of minder moet zijn.
Vermijd dunne muren
Overmatige materiaalverwijdering, zoals frezen, kan overmatige spanning op het onderdeel uitoefenen. Te dunne wanden verminderen ook de stijfheid. Bovendien maken smalle wanden het moeilijk om strikte toleranties te handhaven. Daarom is het raadzaam om de wanddikte van gedraaide onderdelen boven 0,02 inch te houden bij het ontwerpen voor CNC-bewerking.
Kenmerksymmetrie
Elke eigenschap die aan een gedraaid onderdeel wordt toegevoegd, moet symmetrisch zijn rond de draaias. Het toevoegen van niet-axiaal symmetrische geometrie of eigenschappen vereist complexere bewerkingen en instellingen. Trappen, taps toelopende delen, afschuiningen en krommingen zijn ideaal voor draaien. Soms is het nodig om niet-axiaal symmetrische eigenschappen aan een gedraaid onderdeel te geven, wat een aparte procedure kan vereisen. Zelfs wanneer symmetrie vereist is, is het mogelijk om enige symmetrie te behouden.
Manieren om bewerkingspaden te optimaliseren en kosten te verlagen
Door het oordeelkundig gebruik van standaardtoleranties, het optimaliseren van de efficiëntie van materiaalverwijdering en het selecteren van geschikte materialen, bewerkingspaden kunnen effectief worden geoptimaliseerd Om de bewerkingstijd en -kosten te verminderen en tegelijkertijd de kwaliteit en prestaties van onderdelen te garanderen. Dit heeft belangrijke gevolgen voor het ontwerp- en productieproces van CNC-bewerkingen, wat leidt tot efficiëntere en kosteneffectievere productie.
Gebruik van standaardtoleranties
Gebruiken standaardtoleranties Kan de bewerkingskosten en -tijd aanzienlijk verlagen. Standaardtoleranties zorgen ervoor dat onderdelen geen al te nauwkeurige metingen en aanpassingen nodig hebben tijdens het productieproces, waardoor bewerkingsstappen worden vereenvoudigd en de productiviteit wordt verhoogd. Een standaardtolerantie van ±0,1 mm wordt over het algemeen aanbevolen om aan de meeste ontwerpvereisten te voldoen zonder extra bewerkingskosten. Als het ontwerp een hogere nauwkeurigheid vereist, kan de tolerantie worden aangescherpt tot ±0,02 mm, maar houd er rekening mee dat dit de bewerkingstijd en -kosten verhoogt.
Het juiste materiaal kiezen
De materiaalkeuze Heeft een directe impact op het ontwerp en de kosten van CNC-bewerking. Zachtere materialen (zoals aluminium en kunststoffen) zijn gemakkelijker te bewerken dan hardere materialen (zoals staal en titanium), omdat ze met hogere snijsnelheden en minder slijtage van het gereedschap bewerkt kunnen worden, wat resulteert in een hogere bewerkingssnelheid en -kwaliteit. Een ander voordeel van zachte materialen is dat ze minder vervormen tijdens het bewerken, waardoor de vereiste toleranties en oppervlakteafwerking gemakkelijker te bereiken zijn. Het is echter ook belangrijk om bij de materiaalkeuze rekening te houden met de uiteindelijke toepassing en de prestatie-eisen.
Verhoog de efficiëntie van het verwijderen van materiaal
Het optimaliseren van het ontwerp voor standaard gereedschapsafmetingen en het verminderen van het aantal gereedschapswisselingen is essentieel voor een efficiëntere materiaalverwijdering. Standaardgereedschappen moeten waar mogelijk worden gebruikt, omdat ze niet alleen gemakkelijker verkrijgbaar zijn, maar ook goedkoper. Daarnaast moet het ontwerp rekening houden met het verminderen van het aantal bewerkingsstappen, bijvoorbeeld door het gebruik van gereedschap en Optimaliseren van bewerkingspaden om de efficiëntie te verbeteren. Bij het ontwerpen kan worden geprobeerd de diameters van gaten en sleuven te standaardiseren, zodat meerdere bewerkingsstappen met hetzelfde gereedschap kunnen worden uitgevoerd. Hierdoor worden het aantal gereedschapswisselingen en de aanpassingstijd verkort.
Ontwerpimplicaties van complexe geometrieën en materiaalkeuze
Om het ontwerp en de bewerkingsefficiëntie van complexe geometrieën effectief te verbeteren en de kwaliteit en functionaliteit van uw onderdelen te waarborgen, heeft Yonglihao Machinery een lijst met best practices en overwegingen samengesteld om u te helpen betere beslissingen te nemen.
Best practices voor het ontwerpen van complexe geometrieën
Bij het ontwerpen van onderdelen met complexe geometrieën zijn er een paar belangrijke punten om in gedachten te houden. Ten eerste: vermijd al te complexe interne elementen, zoals diepe gaten, smalle sleuven en scherpe binnenhoeken, omdat deze het bewerken moeilijker en duurder kunnen maken. Ten tweede: probeer grotere interne fillets te gebruiken om spanningsconcentraties te minimaliseren en de sterkte van het onderdeel te verhogen. Daarnaast moet tijdens het ontwerp rekening worden gehouden met de toegankelijkheid van het gereedschap om ervoor te zorgen dat alle elementen met standaardgereedschap kunnen worden bewerkt.
Aanbevolen ontwerptools zijn onder andere CAD- en CAM-software zoals AutoCAD en SolidWorks, waarmee ontwerpers nauwkeurig complexe geometrieën kunnen creëren en geoptimaliseerde bewerkingspaden kunnen genereren. Het gebruik van deze tools verkort de tijd die nodig is om te experimenteren en verbetert de nauwkeurigheid en maakbaarheid van het ontwerp.
Voorzorgsmaatregelen
Bij het bewerken van onderdelen met complexe geometrieën kunt u een aantal veelvoorkomende problemen tegenkomen.
Diepe gaten en smalle groeven veroorzaken vaak gereedschapsbreuk en bewerkingsfouten. Om deze problemen te voorkomen, kunt u de diepte van elke voeding verminderen door in fasen te snijden en speciaal ontworpen gereedschap te gebruiken om de bewerkingsstabiliteit te verbeteren. Ten tweede kunnen complexe interne structuren ervoor zorgen dat het gereedschap het bewerkte oppervlak niet volledig kan bereiken. Speciale bewerkingsmethoden, zoals meerassige CNC-machines of vonkverspaning (EDM), kunnen worden overwogen.
Verschillende materialen gedragen zich verschillend bij CNC-bewerking. Hardere materialen zoals titanium en roestvrij staal zijn moeilijker en duurder te bewerken, terwijl zachtere materialen zoals aluminium en kunststof gemakkelijker te bewerken zijn. Het ontwerp moet gebaseerd zijn op de toepassingsvereisten van het onderdeel en rekening houden met de bewerkingseigenschappen van het materiaal. Aluminium is bijvoorbeeld gemakkelijk te bewerken en goedkoper, maar mogelijk niet geschikt voor toepassingen die een hoge sterkte vereisen.
Materiaalkeuze en de ontwerpimplicaties ervan
Door inzicht te krijgen in de bewerkingseigenschappen en ontwerpvereisten van verschillende materialen, kunnen ontwerpers het ontwerp van CNC-bewerkte onderdelen optimaliseren om optimale prestaties en kosteneffectiviteit te garanderen.
Prestaties van verschillende materialen bij CNC-bewerking
De bewerkingseigenschappen van verschillende materialen variëren sterk bij CNC-bewerking. Veelgebruikte materialen zijn aluminium, staal, titanium en kunststof. Bij de materiaalkeuze moet u goed rekening houden met de omgeving waarin het onderdeel wordt gebruikt en de functionele eisen. Selecteer het beste bewerkingsmateriaal.
Aluminium: Aluminium is een van de meest gebruikte materialen voor CNC-bewerking. Het wordt gekenmerkt door zijn lichte gewicht, gemiddelde sterkte en soepele snijeigenschappen. Aluminium heeft ook een hoge thermische geleidbaarheid, waardoor warmte snel wordt afgevoerd en gereedschapslijtage wordt verminderd.
Staal: Staal heeft een hoge sterkte en slijtvastheid, maar is moeilijker te bewerken. Het bewerken van staal vereist sterkere gereedschappen en lagere snijsnelheden, wat de bewerkingstijd en -kosten verhoogt.
Titanium: Titanium heeft een zeer hoge sterkte en corrosiebestendigheid, maar is zeer moeilijk te bewerken. De hoge hardheid en lage thermische geleidbaarheid van titanium zorgen voor snelle slijtage van gereedschap, waardoor speciaal gereedschap en koelmiddelen nodig zijn.
Kunststoffen: Kunststoffen zoals ABS en polycarbonaat zijn gemakkelijk en goedkoop te bewerken. Kunststoffen zijn echter minder thermisch stabiel en vereisen temperatuurregeling tijdens de bewerking om vervorming te voorkomen.
Impact van materiaaleigenschappen op ontwerp
Materiaaleigenschappen hebben een directe invloed op het ontwerp van een onderdeel. De hoge thermische geleidbaarheid en het gemak van de bewerking van aluminium maken complexere geometrieën mogelijk, terwijl de hoge hardheid van staal en titanium de ontwerpcomplexiteit beperkt. De flexibiliteit en geringe sterkte van kunststoffen vereisen de toevoeging van ondersteunende structuren tijdens het ontwerp om de stabiliteit en duurzaamheid van het onderdeel te garanderen. Door deze materiaaleigenschappen te begrijpen, kunnen ontwerpers hun ontwerpen optimaliseren om de verwerkingsefficiëntie en de prestaties van het onderdeel te maximaliseren.
Conclusie
In dit artikel richten we ons op de basisprincipes van ontwerp, geoptimaliseerde bewerkingspaden en rationele materiaalkeuze in de CNC-bewerkingsontwerpgids. Een gedetailleerde uitleg wordt gegeven. Het vermijden van diepe gaten, smalle sleuven en scherpe binnenhoeken kan de bewerkingsproblemen en -kosten verminderen. Het gebruik van grote binnenradiussen en standaard gereedschapsafmetingen kan de efficiëntie van de materiaalverwijdering verbeteren en de bewerkingstijd verkorten. De keuze voor de juiste materialen, zoals aluminium, staal, titanium en kunststof, kan voldoen aan de behoeften van verschillende toepassingen en de kwaliteit van onderdelen verbeteren.
Het volgen van deze ontwerpprincipes en optimalisatiemethoden verbetert niet alleen de efficiëntie en kwaliteit van CNC-bewerking, maar verlaagt ook aanzienlijk de productiekosten. Door bewerkingspaden goed te ontwerpen en te optimaliseren, kunt u de duurzaamheid en functionaliteit van uw onderdelen garanderen.
Als u CNC-bewerkingsgidsen nodig heeft of verdere technische ondersteuning nodig heeft, neem dan contact op met Yonglihao Machinery. Wij bieden professionele ondersteuning. CNC-onderdeel en bieden u de beste oplossing om het succes van uw project te garanderen!
Veelgestelde vragen
Wat is CNC-bewerking??
CNC staat voor computer numerieke besturing, wat verwijst naar het gebruik van computers om gereedschapsmachines te automatiseren. Dit betekent dat het proces computerprogramma's gebruikt om gereedschapsmachines zoals draaibanken, freesmachines en slijpmachines te besturen. Deze technologie verbetert de nauwkeurigheid, efficiëntie en consistentie van de productie van onderdelen en producten.
Wat zijn de meest voorkomende problemen bij het ontwerpen van CNC-bewerkingen?
Veelvoorkomende problemen zijn onder andere diepe gaten en smalle sleuven waardoor het bewerken lastig en duur is, scherpe binnenhoeken die moeilijk te bewerken zijn en een slechte materiaalkeuze die de efficiëntie en kwaliteit van het bewerken beïnvloedt.
Hoe kiest u het juiste materiaal voor CNC-bewerking?
De materiaalkeuze moet gebaseerd zijn op een combinatie van toepassings- en prestatie-eisen. Aluminium is geschikt voor lichtgewicht toepassingen, staal voor hoge sterkte, titanium voor hoogwaardige onderdelen en kunststoffen voor goedkope toepassingen.
Wat is de beste manier om CNC-bewerkingspaden te optimaliseren?
Optimalisatiepaden omvatten het gebruik van standaard gereedschapsafmetingen om het aantal gereedschapswisselingen te beperken, het verminderen van het gereedschapsgebruik om het ontwerp te optimaliseren en het gebruiken van CAD/CAM-software om geoptimaliseerde bewerkingspaden te genereren om de efficiëntie te verbeteren.