Знание - Sanxin

Познанията за технологията за обработка с ЦПУ са разработени в следните шест раздела:

1. Въведение в CNC обработката и нейните основни характеристики

2. Важни елементи на CNC обработката

3. Параметри на CNC обработка

4. Общи стъпки за последваща обработка при CNC обработка

5. Основен структурен проект за CNC обработка

6. Предварителна оценка на технологичността за CNC обработка

I. Въведение в CNC обработката и нейните основни характеристики

1. Дефиниция на CNC:

Компютърно цифрово управление, което означава компютърно цифрово управление.

CNC машината е автоматизиран машинен инструмент, управляван от програма. Системата за управление може логически да обработва програми, зададени от контролни кодове или други символни инструкции, да ги декодира чрез компютър и да накара машината да извърши предписаните действия. Чрез режещото действие на инструмента суровината се преработва в полуготови или готови части.

CNC обработката е субтрактивна технология. Той използва високоскоростни въртящи се инструменти за отстраняване на материали от твърди блокове, за да произвежда части според CAD модели.

2. Характеристики на обработката с ЦПУ

Частите, обработени чрез CNC обработка, притежават висока точност на размерите и строги допуски и са подходящи за масово производство и еднократна работа.

II. Ключови елементи на CNC

CNC ключови елементи - материали

1. Често използвани материали за обработка в CNC

Метали: алуминий, неръждаема стомана, месинг, бронз, мед, стомана

Пластмаси: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA и др.

2. Според източника на материалите те могат да бъдат класифицирани в следните видове:

(1) Листови материали: обработени чрез просто рязане и машинна обработка

Предимства: Свойствата на материала са относително стабилни, улесняващи обработката,

Недостатъци: Има много остатъчен материал, времето за обработка е дълго и не е подходящо за широкомащабно масово производство

(2) Профили: Персонализиран избор въз основа на структурната форма на продукта или за намаляване на обема на фрезоване при обработка

Предимства: Може значително да намали надбавката за обработка и да съкрати времето за обработка и разходите и разходите за суровини. Трябва енергично да се насърчава

Недостатъци: Точността на толеранса на профилите е трудна за осигуряване и ефектът на външния вид от клас А не може да бъде постигнат;

(3) Изковки: Предимно образувани чрез коване на листови материали

Предимства: Подобно на профилите, той може също да оформя структурните форми, които профилите не могат да постигнат, като по този начин спестява материали и време

Недостатъци: Съществува известен риск при преобразуването на еталонните показатели за обработка между коване и CNC обработка. Увеличаването на напрежението по време на процеса на коване води до влошаване на стабилността на CNC обработката;

(4) Заготовки за щамповане: Изработени предимно от листови материали (лентови материали) и след това се извършва просто щанцоване и рязане на ръбове

Предимства: Може да намали допустимото време и времето за обработка до известна степен и да осигури еталон за груба обработка за CNC обработка;

Недостатъци: Съществува риск от деформация поради щанцоване и рязане, което създава рискове за позиционирането на CNC обработващата повърхност.

(5) Заготовки за леене под налягане: Най-вече за продукти с високи изисквания за определени характеристики, заготовките за леене под налягане се обработват след отливането, за да се постигнат изискванията на клиента за крайния продукт. Въпреки това, когато обемът на обработка е голям, съществува риск от пясъчни дупки и е необходимо предварително да се приложи към клиента стандарти за приемане.

CNC ключов компонент - металорежеща машина

Основни параметри на машината

• Налична мощност

• Срок на експлоатация/състояние - стабилност

• Хоризонтално/вертикално

• Вид и спецификация на шпиндела

• Брой и конфигурация на валовете

• Захващане на заготовки.

Ключовият елемент на CNC - режещи инструменти

1. Често срещани видове фрези, използвани в обработващи центрове с ЦПУ

(1) Челни/челни фрези: Те имат режещи ръбове както на страничните, така и на долните повърхности и могат да се използват за груба и крайна обработка на страничните и долните повърхности на продуктите. Те са подходящи за различни равнинни обработки като дупки, процепи и кухини, но не и за обработка на извити повърхности.

(2) Мелници с топка: Те са подходящи за обработка на сложни триизмерни форми, но не и за обработка на плоски повърхности.

(3) Фрези с кръгъл нос: Известни също като R-фрези с плоско дъно, те се използват за груба и крайна обработка на странични и долни повърхности с R-ъгълни структурни характеристики на продуктите.

(4) Формовъчни мелници: Режещите инструменти със специална форма могат да бъдат персонализирани според структурните характеристики на продуктите. Т-образни фрези, фрези тип "лястовича опашка", фрези за скосяване и др. се считат за специални формовъчни мелници.

2. Материали на фрези:

Бързорежеща стомана, циментиран карбид, керамика, кубичен борен нитрид (CBN), синтетичен диамант

3. Избор на фрези

(1) Общи диаметри на фрези

Диаметри на често използвани челни мелници/сферични мелници

Твърди материали (стомана): D1, D1.5, D2, D2.5, D3, D3.5, D4, D6, D8, D10 и др.

Меки материали (алуминий, мед): D1, D2, D3, D4, D6, D8, D10 и др.

Обичайни диаметри на мелници с кръгъл нос

D2r0.5, D3r0.5, D3r0.2, D4r0.5, D4r1, D6r1, D8r1, D10r3 и др.

(2) Принципи за избор на фрезови инструменти

По-големият инструмент премахва повече материал с една операция, намалявайки времето и разходите за обработка. Принципът за избор на инструмент: принципът на големия инструмент, което означава, че радиусът на избрания инструмент е малко по-малък от радиуса на филето. Например, за филе с R2.1 могат да се използват фрезови инструменти с диаметри D4, D3, D2 и D1, но фрезовият инструмент D4 е за предпочитане, тъй като има най-висока ефективност на обработка и минимална допустима стойност за смяна на инструмента.

(3) Използване на Т-образни инструменти и V-образни инструменти

Когато определени повърхности на детайла не могат да бъдат достъпни директно отгоре и не могат да се използват стандартни режещи инструменти за обработка, са необходими Т-образни инструменти или V-образни инструменти за долно рязане.

Нож тип Т: Препоръчителната ширина на долно рязане w трябва да бъде по-голяма от 3 mm и трябва да бъде цяло число.

Конзолен нож: Ъгълът се определя като размер. Обикновено се използват 45° и 60°, а други ъгли могат да бъдат персонализирани.

Съотношението на диаметъра на рязане към диаметъра на вала обикновено е 2:1; когато извършвате едностранно долно рязане, трябва да се запази достатъчно място и се препоръчва да бъде ≥ 4d.

CNC ключов елемент - приспособление

1. Функция на приспособлението

(1) Позициониране: За позициониране на обработвания продукт в правилната позиция спрямо машинния инструмент и режещите инструменти.

(2) Затягане: За затягане на продукта след позициониране, така че позицията на продукта да не се променя по време на обработката.

2. Позициониране: В триизмерната декартова координатна система детайлът има шест степени на свобода. Приспособлението използва шест подходящо разпределени опорни точки за съответно ограничаване на шестте степени на свобода на детайла, като по този начин напълно определя позицията на детайла в приспособлението. (Принципът на шестточковото позициониране)

Няколко форми на позициониране

Пълно позициониране: По време на обработка всичките шест степени на свобода на детайла са напълно ограничени.

Непълно позициониране: При предпоставката за изпълнение на изискванията за обработка, шестте степени на свобода на детайла не са напълно ограничени.

Свръхпозициониране: Определена степен на свобода на детайла е многократно ограничена (избягвайте прекалено позициониране)

Недостатъчно позициониране: Степените на свобода, които трябва да бъдат ограничени според изискванията за обработка, не са ограничени (прекомерното позициониране не е разрешено)

3. Затягане: За да се гарантира, че детайлът поддържа предварително определената си позиция по време на обработка под въздействието на външни сили, като сила на рязане, инерционна сила и гравитация, на приспособлението трябва също да бъде осигурено затягащо устройство, което да упражнява подходяща сила на затягане върху детайла.

Пневматично затягане: Предимствата му са ниска цена, висока ефективност и широко приложение; Недостатъците му са, че е склонен да не успее да се задържи, когато въздушното налягане е нестабилно и е лесно да причини повреда на продукта.

Вакуумно затягане: Предимството му е, че няма да повреди продукта; неговият недостатък е, че силата на затягане е относително слаба.

Ръчно затягане: Предимството му е ниската цена; неговият недостатък е, че операцията е сложна, контролът на силата на динамометричния ключ не е достатъчно прецизен и е склонен да причини повреда.

Електромагнитно затягане: Предимството му е, че силата на затягане е голяма; неговият недостатък е, че топлината, генерирана по време на работа, ще доведе до отслабване на магнетизма, може да има феномен на неуспех да се задържи здраво, а цената е висока и е склонен да причини повреда.

III. Параметри на CNC процес

По време на фрезоване, относителното движение между фрезата и детайла се нарича движение на рязане; сред тях въртеливото движение на фрезата е основното движение, а движението или въртенето на фрезата спрямо детайла е движението на подаване.

(1) Скорост на фрезоване Vc: Линейната скорост на основното движение, която е скоростта на въртене на фрезата. Измерва се в метри в минута.

Vc = π*d*n/1000 m/min

Скорост на шпиндела n: Скоростта на въртене на фрезата за минута, измерена в обороти за минута (rpm).

Брой зъби z на фрезата.

(2) Скоростта на подаване е изместването на режещия инструмент спрямо детайла в посоката на подаване.

Скорост на подаване на зъб fz: Преместването на всеки зъб на фрезата спрямо детайла в посоката на движение на подаване, когато фрезата завърти един зъб, единица: mm/z

Скорост на подаване за оборот fr: Разстоянието, на което детайлът се движи спрямо фрезата в посоката на движение на подаването, когато фрезата се завърти с един оборот, единица: mm/r

Скорост на подаване на минута fm: Разстоянието, на което обработваният детайл се движи спрямо фрезата в посоката на движение на подаването, когато фрезата се върти за една минута, единица: mm/min. fm има същото значение като скоростта на подаване.

fr = fz * z (mm/r)

fm = fz * z * n (mm/min)

(3) Дълбочина на странично рязане / Дълбочина на радиално рязане a_e: Ширината на диаметъра на фрезата, участващ в рязане на детайла по радиална посока, mm, се отнася до разстоянието през обработваната повърхност.

Задна дълбочина на рязане / Аксиална дълбочина на рязане a_p: Това е количеството метал, който инструментът отстранява върху повърхността на детайла, mm. Това е разстоянието от инструмента до необработената повърхност отдолу, когато инструментът влезе.

(4) Фрезоване напред: Посоката на въртене на фрезата е същата като посоката на движение напред на детайла; може да избегне ефекта на полиране, като по този начин генерира по-малко топлина и минимизира тенденцията за втвърдяване при работа.

Обратно фрезоване: посоката на въртене на фрезата е противоположна на посоката на движение напред на детайла;

Издръжливостта на инструмента е по-висока при фрезоване напред. При фрезоване напред инструментът се врязва в детайла в началото и дебелината на рязане се променя от дебела към тънка, с по-малко износване на ръба на инструмента; докато при обратното фрезоване дебелината на рязане постепенно се увеличава от нула, поради наличието на радиус на дъгата на ръба на зъба, ръбът на инструмента притиска и трие обработената повърхност, плъзга се за кратко разстояние преди рязане в детайла, ускорявайки износването на инструмента и засилвайки степента на втвърдяване на повърхността, засягайки по-нататъшната обработка.

IV. CNC пост-обработка

1. Почистване на повърхностни маслени петна върху продукти, обработени с ЦПУ, за предотвратяване на корозия и замърсяване на продуктите.

2. Отстранете остатъчните метални или пластмасови неравности, останали след CNC обработка. Съществуват методи като магнитно шлайфане, валцоване, пясъкоструене и премахване на ръбове със сух лед.

V. Проектиране на основна структура на CNC продукти

1. Минимизирайте броя на операциите по затягане, доколкото е възможно

Траекторията на обработка е едно от основните ограничения при CNC обработката. За да постигнете всички повърхности на модела, детайлът трябва да се завърти и обърне многократно. Всеки път, когато детайлът се завърти, референтната машина трябва да се калибрира отново и трябва да се дефинира нова координатна система. (В сравнение с конвенционалната триосна обработка)

За да се получи максимална относителна позиционна точност между две или повече характеристики, тези характеристики трябва да бъдат обработени в една и съща настройка. Това е така, защото новата стъпка на калибриране въвежда малка (но не за пренебрегване) грешка, независимо от използваните високопрецизни приспособления. Увеличаването на броя на настройките неизбежно ще повлияе на точността.

2. В дизайна избягвайте дълбоки жлебове, дълбоки дупки и дълбоки кухини.

Дълбоките тесни жлебове трябва да се обработват с по-дълги режещи инструменти. По-дългите режещи инструменти са склонни към счупване и могат да причинят вибрации на инструмента или машината. Обработването на дълбок канал изисква няколко процеса, което ще увеличи времето за обработка и производствените разходи.

При фрезоване на относително дълбоки кухини могат да възникнат проблеми като провисване на инструмента, изкривяване на инструмента, трудно отстраняване на стружки и счупване на инструмента. Обикновено дълбочината на кухината е ограничена до 4 до 5 пъти дължината му (т.е. максималния размер в равнината XY), което може да постигне минимални разходи за обработка.

3. Обработка на ръбове

Тъй като всички фрезови глави се въртят като кръгли въртящи се тела, е невъзможно да се постигнат вътрешни остри ъгли и вътрешни ъгли на скосяване. Вместо това, фрезата ще остави необработена зона (ъгъл) със същия радиус като инструмента. С помощта на алтернативни методи, като електроерозионна обработка, могат да се обработват вътрешни ъгли на скосяване или вдлъбнати жлебове без скосове, но тези методи често са скъпи.

За да се използват напълно предимствата на по-големите инструменти, максималният радиус на вътрешния заоблен ъгъл трябва да бъде проектиран, за предпочитане по-голям от 1.0 mm, а минималният не трябва да бъде по-малък от R0.5 mm.

Фаските на горните ръбове на издатините и жлебовете изискват персонализирани инструменти за формоване с еднакъв диаметър, които са скъпи. Препоръчително е да скосявате ръбовете на елементите, вместо да ги закръгляте. При необходимост могат да се правят изключения.

4. Дизайн на дебелината на стената

Когато използвате метал за фрезоване или CNC обработка, тънките стени могат да причинят трептене, което ще повлияе на точността на процеса на обработка и повърхностното покритие на частите; при пластмасите тънките стени могат да доведат до изкривяване и омекване.

За метални части се препоръчва дебелината на стената да бъде проектирана на 0.8 mm или повече, като минимумът е 0.5 mm.

За пластмасови части се препоръчва дебелината на стената да бъде проектирана на 1.5 mm или повече, като минимумът е 1 mm.

 

Високите и тънки елементи ще бъдат подложени на значителни вибрации по време на обработката, което ще доведе до лоша толерантност и лошо покритие на повърхността. В случаите, когато е възможно, опитайте да намалите височината. Препоръчва се H < 4W.

5. Обработка на отвори

Разделен е на отвори със стандартен диаметър и отвори с нестандартен диаметър. Отвори със стандартен диаметър могат да се обработват със свредла, като максималната дълбочина на пробиване се препоръчва да бъде 4 пъти номиналния диаметър; обикновено е 10 пъти по-голям от номиналния диаметър; и е възможно за 40 пъти номиналния диаметър.

Фрезите за райбериране и пробиване се използват за обработка на отвори със строги изисквания за толеранс. Също така се препоръчва използването на стандартни диаметри.

Отворите с нестандартен диаметър се обработват с челни фрези (при спазване на ограничението за максимална дълбочина). Слепите отвори, обработени със свредла, имат конусовидни дъна, докато отворите, обработени с челни фрези, са плоски.

6. Обработка на отвори за резба

Вътрешните резби могат да се обработват с помощта на метчици или фрезови фрези. Метчиците могат да се използват за обработка на резби от M2 и по-високи, докато CNC инструментите за нарязване на резби могат да се използват за обработка на резби с минимален диаметър M6.

За да се получат точни и прецизни резултати, трябва да се избягва дълбокото набиване: колкото по-голяма е дълбочината на набиване, толкова по-голям е рискът от вибрации и отклонения по време на работа, което може да доведе до дефекти на продукта.

Най-общо казано, дължина на резбата, която е 1.5 пъти диаметъра, може да осигури достатъчно зацепване на резбата, тъй като по-голямата част от натоварването, приложено върху резбата, се поема от първите няколко зъба (не надвишава 1.5 пъти номиналния диаметър). Не се препоръчва дължината на резбата да надвишава три пъти диаметъра на режещия инструмент.

VI. Предварителна оценка на технологичността на CNC изделия

1. Обща оценка

(1) Видове суровини

(2) Необходима ли е повърхностна обработка? (пясъкоструене? анодиране? пръскане? галванопластика? и т.н.)

(3) Съществуващата структура на продукта отговаря ли на изискванията за затягане и улеснява ли търсенето на еталони за обработка?

(4) 2D чертежът показва ли изискванията за грапавост на повърхността, толеранс на отворите за резба и размерите на позицията на формата? (т.е. допълнителни изисквания, които не могат да бъдат отразени в 3D чертежа)

2. Анализ на рационалността на общите структури

(1) Продуктът има ли структура с дълбоки канали, дълбоки дупки или дълбоки кухини? Преценете рационалността въз основа на принципа на максималната граница на дълбочината.

(2) Продуктът има ли полезна ъглова структура? Ако вътрешните изгодни ъгли не могат да бъдат обработени, трябва да се добавят R ъгли; ако външните полезни ъгли на продукта са предразположени към срутване или причиняват опасности за безопасността, се препоръчва да се даде приоритет на използването на обърнати C ъгли, последвани от кръгли ъгли (ъгълът на фаската трябва да бъде същият и външните R ъгли трябва да се обмислят използването на инструменти за формоване за обработка).

(3) Ъгълът R на структурата на продукта твърде малък ли е? Малък ъгъл R съответства на по-малък инструмент, който има слаба якост и е склонен към счупване и вибрации и има ниска ефективност на обработка.

(4) Продуктът има ли тънкостенна структура?

(5) Функциите твърде близо ли са една до друга? Тесните зони са трудни за обработка и инструментът трудно преминава през тях. Дългите инструменти и малките инструменти са склонни към счупване и треперене.

(6) Трябва ли предната позиция на затягане да запази ъгъл на технологична станция за следващата позиция на затягане? (Използва се като позициониране за задната позиция на затягане; или за увеличаване на структурната здравина за стабилна обработка и намаляване на деформацията), или за осигуряване на точка за окачване за последващи процеси на обработка на повърхността, като анодиране и галванопластика.

Ако имате въпроси, търсене, развитие на свързани части или подобряване на вашата верига за доставки, моля не се колебайте да се свържете с нас info@castings-forging.com