vědomosti

Znalosti technologie CNC obrábění jsou rozpracovány v následujících šesti sekcích:

1. Úvod do CNC zpracování a jeho klíčové vlastnosti

2. Důležité prvky CNC zpracování

3. Parametry CNC zpracování

4. Běžné kroky následného zpracování v CNC zpracování

5. Základní konstrukční návrh pro CNC zpracování

6. Předběžné posouzení vyrobitelnosti pro CNC zpracování

I. Úvod do CNC zpracování a jeho klíčové vlastnosti

1. Definice CNC:

Computer Numerical Control, což znamená počítačové digitální řízení.

CNC stroj je automatizovaný obráběcí stroj řízený programem. Řídicí systém může logicky zpracovávat programy určené řídicími kódy nebo jinými symbolickými instrukcemi, dekódovat je pomocí počítače a přimět stroj provádět předepsané akce. Prostřednictvím řezného působení nástroje se surovina zpracovává na polotovary nebo hotové díly.

CNC zpracování je subtraktivní technologie. Využívá vysokorychlostní rotační nástroje k odstraňování materiálů z pevných bloků k výrobě dílů podle CAD modelů.

2. Charakteristika CNC obrábění

Díly zpracované CNC obráběním mají vysokou rozměrovou přesnost a přísné tolerance a jsou vhodné pro hromadnou výrobu a jednorázové práce.

II. Klíčové prvky CNC

CNC klíčové prvky - materiály

1. Běžně používané zpracovatelské materiály v CNC

Kovy: hliník, nerezová ocel, mosaz, bronz, měď, ocel

Plasty: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA atd.

2. Podle zdroje materiálů je lze rozdělit do následujících typů:

(1) Plošné materiály: zpracované jednoduchým řezáním a obráběním

Výhody: Vlastnosti materiálu jsou relativně stabilní, usnadňují zpracování,

Nevýhody: Existuje mnoho zbytkového materiálu, doba zpracování je dlouhá a není vhodný pro hromadnou výrobu ve velkém měřítku

(2) Profily: Přizpůsobený výběr na základě konstrukčního tvaru produktu nebo ke snížení obráběcího frézovacího objemu

Výhody: Může výrazně snížit příspěvek na obrábění a zkrátit dobu zpracování a náklady a náklady na suroviny. Mělo by se energicky prosazovat

Nevýhody: Je obtížné zajistit přesnost tolerancí profilů a nelze dosáhnout vzhledového efektu třídy A;

(3) Výkovky: Většinou tvořené kováním plošných materiálů

Výhody: Stejně jako profily dokáže tvarovat i konstrukční tvary, kterých profily nedosáhnou, čímž šetří materiál a čas

Nevýhody: Určité riziko existuje při převodu měřítek zpracování mezi kováním a CNC obráběním. Nárůst napětí během procesu kování způsobuje zhoršení stability CNC obrábění;

(4) Lisování polotovarů: Většinou se vyrábí z plošných materiálů (pásové materiály) a poté se provádí jednoduché děrování a řezání hran

Výhody: Může do určité míry snížit přídavek na obrábění a čas a poskytnout měřítko hrubovacího obrábění pro CNC obrábění;

Nevýhody: Existuje riziko deformace v důsledku děrování a řezání, což způsobuje rizika pro polohování CNC obráběné plochy.

(5) Předlitky pro tlakové lití: Většinou u produktů s vysokými požadavky na určité vlastnosti se polotovary pro tlakové odlévání zpracovávají po tlakovém odlévání, aby se dosáhlo požadavků zákazníka na hotové výrobky. Při velkém objemu zpracování však hrozí vznik pískových otvorů a je nutné předem požádat zákazníka o přejímací normy.

Klíčová součást CNC - obráběcí stroj

Hlavní parametry obráběcího stroje

• Dostupný výkon

• Životnost/stav - stabilita

• Horizontální/vertikální

• Typ a specifikace vřetena

• Počet a konfigurace hřídelí

• Upínání obrobků.

Klíčový prvek CNC - řezné nástroje

1. Běžné typy fréz používaných v CNC obráběcích centrech

(1) Stopkové frézy / Čelní frézy: Mají řezné hrany na bočních i spodních plochách a lze je použít pro hrubé a dokončovací obrábění bočních a spodních ploch výrobků. Jsou vhodné pro různé rovinné obrábění, jako jsou díry, drážky a dutiny, ale ne pro obrábění zakřivených ploch.

(2) Kulové frézy: Jsou vhodné pro zpracování složitých trojrozměrných tvarů, ale ne pro zpracování rovných povrchů.

(3) Frézy s kulatým čelem: Také známé jako R frézy s plochým dnem, používají se pro hrubé a dokončovací obrábění bočních a spodních ploch s R-úhlovými konstrukčními rysy výrobků.

(4) Tvářecí frézy: Řezné nástroje speciálního tvaru lze přizpůsobit podle konstrukčních vlastností produktů. T-frézy, rybinové frézy, fazetovací frézy atd. jsou považovány za speciální tvářecí frézy.

2. Materiály fréz:

Rychlořezná ocel, slinutý karbid, keramika, kubický nitrid bóru (CBN), syntetický diamant

3. Výběr fréz

(1) Běžné průměry fréz

Běžně používané průměry stopkových fréz/kulových stopkových fréz

Tvrdé materiály (ocel): D1, D1.5, D2, D2.5, D3, D3.5, D4, D6, D8, D10 atd.

Měkké materiály (hliník, měď): D1, D2, D3, D4, D6, D8, D10 atd.

Běžné průměry válcových fréz

D2r0.5, D3r0.5, D3r0.2, D4r0.5, D4r1, D6r1, D8r1, D10r3 atd.

(2) Zásady pro výběr frézovacích nástrojů

Větší nástroj odebírá více materiálu v jedné operaci, čímž se zkracuje doba zpracování a náklady. Princip výběru nástroje: princip velkého nástroje, což znamená, že poloměr zvoleného nástroje je o něco menší než poloměr zaoblení. Například pro zaoblení s R2.1 lze použít frézovací nástroje s průměry D4, D3, D2 a D1, ale preferován je frézovací nástroj D4, protože má nejvyšší efektivitu zpracování a minimální přídavek na výměnu nástroje.

(3) Použití nástrojů ve tvaru T a nástrojů ve tvaru V

Když některé povrchy dílu nejsou přístupné přímo shora a nelze pro zpracování použít standardní řezné nástroje, jsou pro spodní řezání potřeba nástroje ve tvaru T nebo V.

Nůž typu T: Doporučená šířka spodního řezu w by měla být větší než 3 mm a mělo by jít o celé číslo.

Konzolový nůž: Úhel je definován jako velikost. Běžně se používají 45° a 60° a další úhly lze přizpůsobit.

Poměr řezného průměru k průměru hřídele je obvykle 2:1; při provádění jednostranného spodního řezání by měl být vyhrazen dostatečný prostor a doporučuje se ≥ 4d.

CNC klíčový prvek - přípravek

1. Funkce svítidla

(1) Umístění: Pro umístění zpracovávaného produktu do správné polohy vzhledem k obráběcímu stroji a řezným nástrojům.

(2) Upínání: Pro utažení produktu po umístění, aby se poloha produktu během zpracování nezměnila.

2. Umístění: V trojrozměrném kartézském souřadnicovém systému má obrobek šest stupňů volnosti. Upínací přípravek využívá šest vhodně rozmístěných podpěrných bodů pro příslušné omezení šesti stupňů volnosti obrobku, čímž zcela určuje polohu obrobku v upínacím přípravku. (Princip šestibodového polohování)

Několik forem polohování

Kompletní polohování: Během zpracování je všech šest stupňů volnosti obrobku zcela omezeno.

Neúplné polohování: Za předpokladu splnění požadavků na zpracování není šest stupňů volnosti obrobku zcela omezeno.

Přemístění: Určitý stupeň volnosti obrobku je opakovaně omezen (vyvarujte se přemístění)

Podmístění: Stupně volnosti, které by měly být omezeny podle požadavků na zpracování, nejsou omezeny (přemístění není povoleno)

3. Upínání: Aby se zajistilo, že si obrobek udrží svou předem stanovenou polohu během obrábění pod vlivem vnějších sil, jako je řezná síla, setrvačná síla a gravitace, musí být na upínacím přípravku také umístěno upínací zařízení, které vyvine na obrobek vhodnou upínací sílu.

Pneumatické upínání: Jeho předností je nízká cena, vysoká účinnost a široké použití; jeho nevýhodou je, že při nestabilním tlaku vzduchu je náchylný k selhání držení a je snadné způsobit poškození produktu.

Vakuové upínání: Jeho výhodou je, že nezpůsobí poškození výrobku; jeho nevýhodou je, že upínací síla je poměrně slabá.

Ruční upínání: Jeho výhodou je nízká cena; jeho nevýhodou je složitá obsluha, řízení síly momentového klíče není dostatečně přesné a je náchylné k poškození.

Elektromagnetické upínání: Jeho výhodou je velká upínací síla; jeho nevýhodou je, že teplo vznikající během provozu povede k zeslabení magnetismu, může docházet k jevu nedostatečného uchycení, náklady jsou vysoké a je náchylný k poškození.

III. Parametry CNC procesu

Během frézování se relativní pohyb mezi frézou a obrobkem nazývá řezný pohyb; mezi nimi je rotační pohyb frézy hlavním pohybem a pohyb nebo rotace frézy vzhledem k obrobku je pohyb posuvu.

(1) Rychlost frézování Vc: Lineární rychlost hlavního pohybu, což je rychlost otáčení frézy. Měří se v metrech za minutu.

Vc = π*d*n/1000 m/min

Rychlost vřetena n: Rychlost otáčení frézy za minutu, měřená v otáčkách za minutu (ot/min).

Počet zubů z frézy.

(2) Rychlost posuvu je posunutí řezného nástroje vzhledem k obrobku ve směru posuvu.

Rychlost posuvu na zub fz: Posun každého zubu frézy vzhledem k obrobku ve směru pohybu posuvu, když fréza otočí jeden zub, jednotka: mm/z

Posuv na otáčku fr: Vzdálenost, o kterou se obrobek posune vzhledem k fréze ve směru pohybu posuvu, když se fréza otočí o jednu otáčku, jednotka: mm/r

Rychlost posuvu za minutu fm: Vzdálenost, o kterou se obrobek posune vzhledem k fréze ve směru pohybu posuvu, když se fréza otáčí po dobu jedné minuty, jednotka: mm/min. fm má stejný význam jako rychlost posuvu.

fr = fz * z (mm/r)

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

(3) Hloubka bočního řezu / Radiální hloubka řezu a_e: Šířka průměru frézy podílející se na řezání obrobku v radiálním směru, mm, se vztahuje ke vzdálenosti přes obrobený povrch.

Hloubka zpětného řezu / Axiální řezná hloubka a_p: Je to množství úběru kovu nástrojem na povrchu obrobku, mm. Toto je vzdálenost od nástroje k nezpracovanému povrchu pod ním, když nástroj vstupuje.

(4) Frézování vpřed: Směr otáčení frézy je stejný jako směr pohybu obrobku vpřed; může se vyhnout leštícímu efektu, a tím generovat méně tepla a minimalizovat tendenci k mechanickému zpevňování.

Zpětné frézování: Směr otáčení frézy je opačný než směr pohybu obrobku dopředu;

Odolnost nástroje je vyšší při dopředném frézování. Při dopředném frézování se nástroj zařezává do obrobku na začátku a tloušťka řezu se mění z tlusté na tenkou, s menším opotřebením břitu nástroje; zatímco při zpětném frézování se řezná tloušťka od nuly postupně zvyšuje, v důsledku existence poloměru oblouku břitu zubu břit nástroje tlačí a dře o obrobený povrch, před řezem do obrobku na krátkou vzdálenost klouže, zrychluje opotřebení nástroje a zintenzivňuje stupeň zpevnění povrchu, což má vliv na další zpracování.

IV. CNC Postprocessing

1. Čištění povrchových olejových skvrn na CNC zpracovaných výrobcích, aby se zabránilo korozi a znečištění výrobků.

2. Odstraňte zbytkové kovové otřepy nebo plastové otřepy, které zůstaly po CNC zpracování. Existují metody jako magnetické broušení, válcování, pískování a odstraňování otřepů suchým ledem.

V. Návrh základní konstrukce CNC výrobků

1. Co nejvíce minimalizujte počet upínacích operací

Dráha obrábění je jedním z hlavních omezení v CNC obrábění. Pro dosažení všech povrchů modelu je nutné obrobek několikrát otočit a převrátit. Pokaždé, když se obrobek otočí, musí být rekalibrována reference obráběcího stroje a musí být definován nový souřadný systém. (Ve srovnání s konvenčním tříosým obráběním)

Aby bylo dosaženo maximální relativní polohové přesnosti mezi dvěma nebo více prvky, musí být tyto prvky obrobeny ve stejném nastavení. Je to proto, že nový krok kalibrace přináší malou (ale nezanedbatelnou) chybu bez ohledu na použitá vysoce přesná svítidla. Zvýšení počtu nastavení nevyhnutelně ovlivní přesnost.

2. V návrhu se vyvarujte hlubokých drážek, hlubokých děr a hlubokých dutin.

Hluboké úzké drážky je nutné obrábět delšími řeznými nástroji. Delší řezné nástroje jsou náchylné ke zlomení a mohou způsobit vibrace nástroje nebo vibrace stroje. Obrábění hluboké drážky vyžaduje několik procesů, které prodlouží dobu zpracování a výrobní náklady.

Při frézování relativně hlubokých dutin může docházet k problémům, jako je prohýbání nástroje, zkosení nástroje, obtížné odstraňování třísek a lom nástroje. Obecně je hloubka dutiny omezena na 4 až 5 násobek její délky (tj. maximální velikost v rovině XY), čímž lze dosáhnout minimálních nákladů na zpracování.

3. Úprava hran

Protože se všechny frézovací hlavy otáčejí jako kruhová rotační tělesa, je nemožné dosáhnout vnitřních ostrých úhlů a vnitřních úhlů zkosení. Místo toho fréza zanechá nezpracovanou oblast (roh) se stejným poloměrem jako nástroj. Pomocí alternativních metod, jako je obrábění elektrickým výbojem, lze obrábět vnitřní úhly úkosu nebo konkávní drážky bez úkosů, ale tyto metody jsou často nákladné.

Pro plné využití výhod větších nástrojů by měl být navržen maximální poloměr vnitřního zaobleného rohu, nejlépe větší než 1.0 mm, a minimální by neměl být menší než R0.5 mm.

Zkosení na horních hranách nálitků a drážek vyžaduje přizpůsobené tvářecí nástroje o stejném průměru, které jsou nákladné. Doporučuje se zkosit hrany prvků namísto jejich zaoblení. V případě potřeby lze učinit výjimky.

4. Návrh tloušťky stěny

Při použití kovu pro frézování nebo CNC obrábění mohou tenké stěny způsobit chvění, které ovlivní přesnost procesu obrábění a povrchovou úpravu dílů; u plastů mohou tenké stěny vést k deformaci a měknutí.

U kovových dílů se doporučuje tloušťka stěny 0.8 mm nebo více, přičemž minimum je 0.5 mm.

U plastových dílů se doporučuje tloušťka stěny 1.5 mm nebo více, přičemž minimum je 1 mm.

 

Vysoké a štíhlé prvky budou během zpracování podléhat značným vibracím, což má za následek špatnou toleranci a povrchovou úpravu. V případech, kdy je to možné, zkuste výšku snížit. Doporučuje se, aby H < 4W.

5. Obrábění otvorů

Dělí se na otvory se standardním průměrem a otvory s nestandardním průměrem. Otvory se standardním průměrem lze obrábět vrtáky a maximální hloubka vrtání se doporučuje 4násobek jmenovitého průměru; typicky je to 10násobek jmenovitého průměru; a je to možné pro 40násobek jmenovitého průměru.

Vystružovací frézy a vyvrtávací frézy se používají k obrábění otvorů s přísnými požadavky na toleranci. Doporučuje se také používat standardní průměry.

Otvory s nestandardním průměrem jsou obráběny stopkovými frézami (s omezením maximální hloubky). Slepé otvory obrobené vrtáky mají kuželová dna, zatímco otvory obrobené stopkovými frézami jsou ploché.

6. Obrábění závitových otvorů

Vnitřní závity lze obrábět pomocí závitníků nebo závitových fréz. Závitníky lze použít pro obrábění závitů M2 a vyšší, zatímco CNC závitořezné nástroje lze použít pro obrábění závitů s minimálním průměrem M6.

Pro získání přesných a přesných výsledků je třeba se vyvarovat hlubokého závitování: čím delší je hloubka závitu, tím větší je riziko vibrací a odchylek během provozu, které mohou vést k vadám výrobku.

Obecně řečeno, délka závitu, která je 1.5 násobkem průměru, může zajistit dostatečný záběr závitu, protože většinu zatížení působícího na závit nese několik prvních zubů (nepřesahující 1.5 násobek jmenovitého průměru). Délka závitu se nedoporučuje překračovat trojnásobek průměru řezného nástroje.

VI. Předběžné hodnocení vyrobitelnosti CNC výrobků

1. Celkové hodnocení

(1) Druhy surovin

(2) Je vyžadována povrchová úprava? (pískování? eloxování? stříkání? galvanické pokovování? atd.)

(3) Splňuje stávající struktura výrobku požadavky na upnutí a usnadňuje hledání zpracovatelských standardů?

(4) Uvádí 2D výkres požadavky na drsnost povrchu, toleranci závitových otvorů a rozměry polohy formy? (tj. další požadavky, které nelze zohlednit ve 3D výkresu)

2. Analýza racionality společných struktur

(1) Má produkt hlubokou drážku, hlubokou díru nebo hlubokou dutinu? Posuďte racionalitu založenou na principu limitu maximální hloubky.

(2) Má produkt výhodnou úhlovou strukturu? Pokud vnitřní užitečné úhly nelze obrábět, je třeba přidat úhly R; pokud jsou vnější výhodné úhly produktu náchylné ke zhroucení nebo způsobují bezpečnostní rizika, doporučuje se upřednostnit použití obrácených C úhlů následovaných kulatými úhly (úhel zkosení musí být stejný a vnější úhly R je třeba zvážit použití tvářecích nástrojů pro zpracování).

(3) Je úhel R struktury produktu příliš malý? Malý úhel R odpovídá menšímu nástroji, který má slabou pevnost a je náchylný ke zlomení a vibracím a má nízkou efektivitu zpracování.

(4) Má výrobek tenkostěnnou strukturu?

(5) Jsou prvky příliš blízko u sebe? Úzké oblasti se obtížně obrábějí a nástroj je obtížně prostupný. Dlouhé nástroje a malé nástroje jsou náchylné ke zlomení a otřesu.

(6) Musí přední upínací poloha vyhradit úhel procesní stanice pro následující upínací polohu? (Používá se jako polohování pro zadní upínací polohu; nebo pro zvýšení strukturální pevnosti pro stabilní zpracování a snížení deformace) nebo jako závěsný bod pro následné procesy povrchové úpravy, jako je eloxování a galvanické pokovování.

Máte-li jakýkoli dotaz, poptávku, vývoj souvisejících dílů nebo zlepšení vašeho dodavatelského řetězce, neváhejte nás kontaktovat info@castings-forging.com