Обработка на станках с ЧПУ — это метод прецизионного производства с использованием станков с программным управлением. В настоящее время он широко применяется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и других отраслях. Для достижения эффективного и высококачественного производства при обработке на станках с ЧПУ критически важен учет факторов на этапе проектирования. В этом руководстве по обработке на станках с ЧПУ подробно описаны принципы проектирования и методы оптимизации, которые помогут конструкторам и инженерам повысить производительность. снизить затраты и гарантировать качество и производительность деталей.
Оглавление
Руководство по основным правилам проектирования станков с ЧПУ
Вот несколько основных правил, которым следует следовать при проектировании обработки на станках с ЧПУ.
- Проектируйте изделия, облегчающие обработку инструментами большого диаметра, что обеспечивает более высокую скорость обработки. Кроме того, следует по возможности избегать использования специализированных инструментов.
- Глубина полостей не должна превышать их ширину более чем в четыре раза, так как это несколько усложняет обработку.
- При создании проекта учитывайте основное направление, поддерживаемое вашим станком, и условное количество осей, чтобы свести к минимуму проблемы.
- Чтобы избежать ошибок в гравированной надписи, при ее обработке не используйте размеры менее 20 пунктов.
Ограничения по проектированию для руководства по обработке на станках с ЧПУ
Конечно, обработка на станках с ЧПУ адаптируема, но не все конструкции возможны. Другими словами, для обеспечения плавной обработки необходимо учитывать определённые ограничения. Два основных ограничения, накладываемых на конструкции с ЧПУ:
Геометрия инструмента
Большинство режущих инструментов с ЧПУ имеют фиксированную длину режущей кромки. Все они имеют цилиндрическую форму и геометрию. При снятии материала с заготовки эти режущие инструменты придают ей цилиндрическую форму. Поэтому, независимо от размера режущего инструмента, внутренние углы заготовки всегда скруглены.
Доступ к инструментам
Доступ к инструменту становится ключевой проблемой при обработке заготовки с большим отношением глубины к ширине. Это вызывает беспокойство, поскольку станки с ЧПУ режут, прикладывая режущий инструмент к заготовке сверху.
Другими словами, фрезеровать заготовку, к которой нет доступа сверху, невозможно. Единственное исключение из этого правила — обработка поднутрений деталей, обработанных на станках с ЧПУ.
Одним из способов решения этой проблемы с доступом к инструменту является выравнивание характеристик детали или компонента по одному из шести основных направлений. Кроме того, использование 5-осевой системы ЧПУ с высокой прочностью крепления заготовки устраняет необходимость в ограничениях доступа к инструменту.
Руководство по проектированию обработки на станках с ЧПУ
В области обработки на станках с ЧПУ не существует общепринятых стандартизированных руководств. Это обусловлено, прежде всего, постоянным развитием отрасли и используемого оборудования. Тем не менее, ряд передовых методов и рекомендаций помогут вам поддерживать высокое качество проектирования. Эти рекомендации включают:
Внутренние края
При формировании внутренних кромок убедитесь, что радиус вертикального угла составляет не менее одной трети глубины полости. Если радиусы угла соблюдены, можно использовать инструмент для обработки отверстий рекомендуемой глубины.
Чуть больший радиус угла, чем рекомендованный, позволяет резать по окружности, а не под углом 90 градусов. Это позволяет добиться более высокого качества поверхности. Если вам нужен угол 90 градусов, используйте Т-образную подрезку вместо уменьшения радиуса угла.
Отверстия
Механики могут делать отверстия свёрлами или концевыми фрезами. Используйте стандартные размеры свёрл при определении диаметра отверстий в вашей конструкции. Кроме того, лучше всего измерять в метрических или британских единицах.
Технически возможно изготовление отверстий любого размера более 1 миллиметра. Операторы станков используют развёртки и расточные инструменты для заполнения отверстий с точными допусками. Для отверстий диаметром менее 20 миллиметров, требующих высокой точности, рекомендуется стандартный диаметр.
При проектировании деталей для обработки на станках с ЧПУ максимальная рекомендуемая глубина любого отверстия составляет четыре номинальных диаметра, но допустимо и 40-кратное значение. Номинальный диаметр обычно равен десятикратному значению.
Темы
Наименьший размер резьбы, используемый при обработке на станках с ЧПУ, — M2, хотя часто предпочтительный размер — M6 и больше. Специалисты по нарезанию резьбы размером до M6 могут снизить риск поломки метчика, используя резьбонарезные станки с ЧПУ.
Минимальная длина резьбы должна быть в 1,5 раза больше номинального диаметра, а рекомендуемая — в три раза больше обычного. Для резьбы меньше M6 необходимо оставить свободную часть резьбы в нижней части отверстия длиной в 1,5 раза больше номинального диаметра. Для резьбы больше M6 предпочтительнее нарезать резьбу по всей длине отверстия.
Полости и карманы
Из-за ограниченной длины режущей части концевых фрез, стандартная глубина полости для любой конструкции составляет четыре ширины. Уменьшение соотношения глубины к ширине приведет к увеличению эвакуации стружки, деформации инструмента и вибрации.
Требует ли ваша конструкция ЧПУ большей глубины? Одним из решений этой проблемы является использование переменной глубины полости и специального инструмента.
Мелкий или выпуклый текст
Возможно, вам потребуется маркировать детали номерами деталей или названиями компаний. Добавление текста к индивидуальному дизайну, выполненному с помощью ЧПУ, выглядит эффектно, но требует времени. Обычно предпочтительны электрохимическое травление или лазерная маркировка.
Руководство по передовому опыту проектирования деталей с использованием станков с ЧПУ
Соблюдение передовых практик и понимание основ обработки на станках с ЧПУ гарантируют высокое качество деталей и изделий. В связи с этим ниже приведены рекомендации по проектированию деталей для обработки на станках с ЧПУ в зависимости от типа обработки.
Проектирование для фрезерной обработки с ЧПУ
Фрезерование с ЧПУ — это метод обработки Это предполагает быстрое удаление материала из сырья круглыми фрезами для придания ему необходимой формы. Фрезерные станки существуют в различных исполнениях, от трёх до двенадцати осей.
Часто используемые режущие инструменты
При разработке проекта детали с ЧПУ следует учитывать множество инструментов, часто доступных для фрезерования с ЧПУ, например, концевые фрезы. Если требуемые характеристики и геометрические параметры можно получить с помощью стандартного инструмента, это значительно сократит стоимость и время изготовления детали. Поэтому при проектировании учитывайте стандартные размеры инструментов. Это связано с тем, что радиусы меньше стандартного могут привести к проблемам и увеличению затрат.
Избегайте острых внутренних углов
Острые углы невозможно получить с помощью фрезы. Это объясняется тем, что используемый в данном случае режущий инструмент имеет круглую форму. Для обработки на фрезерном станке с ЧПУ радиусы углов должны быть больше радиуса фрезы, используемой для их обработки. В идеале диаметр режущего инструмента должен быть вдвое больше радиуса, который он создаёт.
Скругления также необходимы, когда наклонная или вогнутая поверхность соприкасается с вертикальной стеной или острым краем. Если поверхность не гладкая и не параллельна инструменту, фреза с квадратным или сферическим концом всегда будет оставлять материал между стеной и поверхностью под ней.
Избегайте глубоких, узких щелей
Длинные инструменты часто вибрируют и деформируются, что приводит к плохому результату. отделка поверхности. Поэтому концевые фрезы не должны резать пластик на глубину, превышающую его диаметр более чем в 15 раз. При резке алюминия она не должна превышать 10 диаметров, а при резке стали — 5 диаметров.
Например, паз, вырезанный на обработанном стальном объекте концевой фрезой диаметром 0,5 дюйма и шириной 0,55 дюйма, не должен быть глубже 2,75 дюйма. Чтобы учесть зависимость между внутренним радиусом скругления и диаметром инструмента, любой внутренний радиус должен превышать 0,25 дюйма.
Конструкция с максимально возможным внутренним радиусом
Более крупный резец снимает больше материала за один проход, сокращая время и затраты на обработку. При проектировании всегда используйте максимально допустимые внутренние радиусы. По возможности избегайте радиусов менее 0,8 мм.
Сделайте скругления немного больше радиуса концевой фрезы, например, 3,3 мм (0,130 дюйма) вместо 3,175 мм (0,125 дюйма). Фреза будет двигаться более плавно, обеспечивая более точную полировку поверхности.
Проектирование для токарной обработки с ЧПУ
Токарная обработка с ЧПУ — это метод обработки Технология обработки, при которой на токарном станке изготавливаются изделия с осевой симметрией и цилиндрической формой. Суть технологии заключается в том, что заготовка удерживается во вращающемся патроне, пока режущий инструмент обрабатывает её до необходимой формы. Этот метод обработки обеспечивает более гладкую поверхность и более жёсткие допуски.
Ниже приведены некоторые рекомендации по созданию конструкции для резки с ЧПУ на токарных станках.
Предотвращение острых внутренних и внешних углов
При проектировании для обработки на станках с ЧПУ крайне важно исключить острые углы, как внутренние, так и внешние. Добавление радиуса к внутреннему углу помогает предотвратить наезд инструмента на большую поверхность. Другой способ избежать острых внутренних углов — слегка наклонить крутую боковую стенку. Обработка контура одним токарным инструментом может быть более эффективной, поскольку требует меньше операций.
Избегайте длинных и тонких деталей
Избегайте использования длинных, тонкообработанных деталей, поскольку они могут вращаться неравномерно и дребезжать о инструмент. При изготовлении длинной детали постарайтесь оставить достаточно места для центрового сверла на свободном конце и используйте его, чтобы деталь вращалась прямолинейно. Кроме того, как правило, соотношение длины к диаметру должно быть не более 8:1.
Избегайте тонких стен
Чрезмерное снятие материала, например, фрезерование, может привести к чрезмерной нагрузке на деталь. Слишком тонкие стенки также снижают жёсткость. Кроме того, узкие стенки затрудняют соблюдение строгих допусков. Поэтому при проектировании токарных деталей для обработки на станках с ЧПУ следует выбирать толщину стенок более 0,02 дюйма.
Симметрия черт
Каждый элемент, добавляемый к токарной детали, должен быть симметричен относительно оси вращения. Добавление неосесимметричной геометрии или элементов потребует более сложной обработки и настройки. Ступени, конусы, фаски и кривые идеально подходят для токарной обработки. Иногда требуется придать токарной детали неосесимметричные свойства, что может потребовать отдельной процедуры. Даже если требуется симметрия, её можно сохранить.
Способы оптимизации траекторий обработки и снижения затрат
Благодаря разумному использованию стандартных допусков, оптимизации эффективности удаления материала и выбору соответствующих материалов, траектории обработки могут быть эффективно оптимизированы сократить время и стоимость обработки, обеспечивая при этом качество и производительность деталей. Это имеет важное значение для проектирования и производства станков с ЧПУ, способствуя повышению эффективности и рентабельности производства.
Использование стандартных допусков
С использованием стандартные допуски Может значительно сократить затраты и время обработки. Стандартные допуски позволяют избежать чрезмерно точных измерений и корректировок деталей в процессе производства, что упрощает этапы обработки и повышает производительность. Стандартный допуск ±0,1 мм обычно рекомендуется для удовлетворения большинства требований конструкции без дополнительных затрат на обработку. Если конструкция требует более высокой точности, допуск можно уменьшить до ±0,02 мм, но следует учитывать, что это увеличит время и стоимость обработки.
Выбор правильного материала
The выбор материала Оказывает непосредственное влияние на конструкцию и стоимость станков с ЧПУ. Более мягкие материалы (например, алюминий и пластик) легче обрабатывать, чем более твёрдые (например, сталь и титан), поскольку их можно обрабатывать на более высоких скоростях резания с меньшим износом инструмента, что повышает скорость и качество обработки. Ещё одно преимущество мягких материалов заключается в том, что они меньше деформируются при обработке, что облегчает достижение требуемых допусков и качества поверхности. Однако при выборе материала важно учитывать конечное применение и требования к производительности.
Повышение эффективности удаления материала
Оптимизация конструкции для использования инструментов стандартных размеров и сокращения количества смен инструмента является ключом к повышению эффективности удаления материала. Инструменты стандартных размеров следует использовать везде, где это возможно, поскольку они не только более доступны, но и менее дороги. Кроме того, при проектировании следует учитывать сокращение количества этапов обработки, например, за счёт уменьшения использования инструмента и оптимизация траекторий обработки для повышения эффективности. Конструкторы могут попытаться стандартизировать диаметры отверстий и пазов, чтобы можно было выполнять несколько этапов обработки с помощью одного и того же инструмента, тем самым сокращая количество смен инструмента и время на настройку.
Влияние сложной геометрии на дизайн и выбор материалов
Чтобы эффективно улучшить проектирование и эффективность обработки сложных геометрических форм, а также гарантировать качество и функциональность ваших деталей, компания Yonglihao Machinery составила список передовых методов и рекомендаций, которые помогут вам принимать более обоснованные решения.
Лучшие практики проектирования сложных геометрических форм
При проектировании деталей со сложной геометрией следует учитывать несколько важных моментов. Во-первых, избегайте слишком сложных внутренних элементов, таких как глубокие отверстия, узкие пазы и острые внутренние углы, которые могут усложнить и удорожить обработку. Во-вторых, старайтесь использовать более крупные внутренние скругления, чтобы минимизировать концентрацию напряжений и повысить прочность детали. Кроме того, при проектировании следует учитывать доступность инструмента, чтобы гарантировать возможность обработки всех элементов стандартным инструментом.
Рекомендуемые инструменты проектирования включают в себя программное обеспечение CAD и CAM, такое как AutoCAD и SolidWorks, которое помогает проектировщикам точно создавать сложные геометрические формы и генерировать оптимизированные траектории обработки. Использование этих инструментов сокращает время проб и ошибок, а также повышает точность и технологичность конструкции.
Меры предосторожности
При обработке деталей со сложной геометрией вы можете столкнуться с некоторыми распространенными проблемами.
Глубокие отверстия и узкие канавки, как правило, приводят к поломке инструмента и ошибкам обработки. Чтобы избежать этих проблем, уменьшайте глубину каждой подачи, выполняя резку поэтапно, и используйте специально разработанные инструменты для повышения стабильности обработки. Во-вторых, сложные внутренние структуры могут препятствовать полному доступу инструмента к обрабатываемой поверхности, поэтому можно рассмотреть специальные методы обработки, такие как многокоординатные станки с ЧПУ или электроэрозионная обработка (ЭЭО).
Различные материалы ведут себя по-разному при обработке на станках с ЧПУ: твердые материалы, такие как титан и нержавеющая сталь, обрабатывать сложнее и дороже, в то время как более мягкие материалы, такие как алюминий и пластик, обрабатывать легче. Конструкция должна основываться на требованиях к применению детали и учитывать особенности обработки материала. Например, алюминий легко обрабатывается и стоит дешевле, но может не подходить для применений, требующих высокой прочности.
Выбор материала и его влияние на дизайн
Понимая характеристики обработки и требования к конструкции различных материалов, конструкторы могут оптимизировать конструкцию деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, чтобы обеспечить оптимальную производительность и экономическую эффективность.
Характеристики различных материалов при обработке на станках с ЧПУ
Характеристики обработки различных материалов на станках с ЧПУ значительно различаются. Наиболее часто обрабатываемыми материалами являются алюминий, сталь, титан и пластик. При выборе материала следует учитывать условия эксплуатации детали и функциональные требования. Выберите оптимальный материал для обработки.
Алюминий: Алюминий — один из наиболее распространённых материалов для обработки на станках с ЧПУ. Он отличается лёгкостью, умеренной прочностью и лёгкостью резки. Алюминий также обладает высокой теплопроводностью, что способствует быстрому рассеиванию тепла, снижая износ инструмента.
Сталь: Сталь обладает высокой прочностью и износостойкостью, но её сложнее обрабатывать. Обработка стали требует более прочных инструментов и более низких скоростей резания, что увеличивает время и стоимость обработки.
Титан: Титан обладает очень высокой прочностью и коррозионной стойкостью, но его очень трудно обрабатывать. Высокая твёрдость и низкая теплопроводность титана приводят к быстрому износу инструментов, поэтому требуются специальные инструменты и охлаждающие жидкости.
Пластики: Пластиковые материалы, такие как АБС и поликарбонат, легко и недорого обрабатываются. Однако пластики менее термостойки и требуют контроля температуры во время обработки для предотвращения деформации.
Влияние свойств материала на конструкцию
Свойства материала напрямую влияют на конструкцию детали. Высокая теплопроводность алюминия и лёгкость его обработки позволяют создавать более сложные геометрические формы, в то время как высокая твёрдость стали и титана ограничивает сложность конструкции. Гибкость и низкая прочность пластика требуют добавления опорных конструкций на этапе проектирования для обеспечения стабильности и долговечности детали. Понимая эти свойства материала, конструкторы могут оптимизировать свои конструкции, чтобы максимально повысить эффективность обработки и эксплуатационные характеристики детали.
Заключение
В данной статье мы рассмотрим основные принципы проектирования, оптимизированные траектории обработки и рациональный выбор материалов в руководстве по проектированию обработки на станках с ЧПУ. Приводится подробное объяснение. Избегание глубоких отверстий, узких пазов и острых внутренних углов может помочь снизить сложность и стоимость обработки. Использование больших внутренних радиусов и инструментов стандартных размеров может повысить эффективность снятия материала и сократить время обработки. Правильный выбор материалов, таких как алюминий, сталь, титан и пластик, может удовлетворить потребности различных областей применения и повысить качество деталей.
Соблюдение этих принципов проектирования и методов оптимизации не только повышает эффективность и качество обработки на станках с ЧПУ, но и значительно снижает производственные затраты. Правильное проектирование и оптимизация траекторий обработки гарантируют долговечность и функциональность ваших деталей.
Если у вас есть какие-либо потребности в руководстве по обработке на станках с ЧПУ или вам нужна дополнительная техническая поддержка, свяжитесь с Yonglihao Machinery, мы предоставляем профессиональную помощь. деталь с ЧПУ и предоставим вам лучшее решение для обеспечения успешного завершения вашего проекта!
Часто задаваемые вопросы
Что такое обработка с ЧПУ?
ЧПУ (числовое программное управление) означает использование компьютеров для автоматизации станков. Это означает, что в процессе обработки используются компьютерные программы для управления такими станками, как токарные, фрезерные и шлифовальные. Эта технология повышает точность, эффективность и стабильность производства деталей и изделий.
Какие проблемы наиболее распространены при проектировании станков с ЧПУ?
К распространенным проблемам относятся глубокие отверстия и узкие пазы, которые затрудняют и удорожают обработку, острые внутренние углы, которые трудно обрабатывать, а также неправильный выбор материала, который влияет на эффективность и качество обработки.
Как правильно выбрать материал для обработки на станке с ЧПУ?
Выбор материала должен основываться на сочетании требований к применению и эксплуатационным характеристикам. Алюминий используется для лёгких изделий, сталь — для высокопрочных, титан — для высокопроизводительных деталей, а пластик — для экономичных вариантов.
Каков наилучший способ оптимизации траекторий обработки на станках с ЧПУ?
Оптимизация траекторий включает использование стандартных размеров инструментов для сокращения количества смен инструмента, сокращение использования инструмента для оптимизации конструкции и использование программного обеспечения CAD/CAM для создания оптимизированных траекторий обработки с целью повышения эффективности.