CNC İşleme Frezeleme: Takım Yolu Stratejisi, Malzeme Parametreleri ve Parçanızın Spesifikasyona Göre Gönderilip Gönderilmeyeceğini Belirleyen Fikstürleme Kararları
Cep derinliğiniz 18 mm'dir. Genişlik 4 mm'dir. Uzun taraftaki duvar 1,1 mm'dir. Malzeme 7075-T651'dir. DFM incelemeniz tek bir işaretle geri geldi: "yuva oranları daha düşük ilerleme ve daha fazla geçiş gerektirecektir - duvar geometrisinin işlevsel olarak kısıtlanıp kısıtlanmadığını incelemenizi öneririz."
Bu bayrağı geri itmeden önce anlamaya değer. 4 mm'lik genişlik, çağırdığınız köşe yarıçapını korumak için maksimum 3,2 mm'lik freze çapını zorlar. 18 mm derinliğe sahip 3,2 mm'lik bir parmak freze, 5,6:1 uzunluk/çap oranında çalışıyor. Bu oranda, takım yan yük altında sapar ve sapma tekdüze değildir - cebin alt kısmı üst kısmına göre daha büyüktür, bu da konik bir duvar oluşturur. Koniklik paralellik toleransınız dahilinde olabilir; olmayabilir. Her iki durumda da, ilerleme hızının sapmayı kontrol etmek için düşmesi gerektiğinden çevrim süresi iki katına çıkar.
Bu, geometri-süreç ilişkisidir.CNC işleme frezekararlar devreye girer. Makinenin - özelliğine ulaşıp ulaşamayacağı değil, - ancak takım yolu stratejisinin, takım seçiminin ve fikstürlemenin, bilgilerinizi parçayı üretilebilir hale getirecek bir maliyette tutup tutamayacağıdır.
Takımyolu Stratejisi: Trokoidal Frezeleme Geleneksel Kanal Açmayı Geride Bıraktığında
CNC frezeleme trokoidal ve geleneksel takım yolu karşılaştırmasısoyut bir optimizasyon sorusu değildir. Özellik geometrisine ve malzemeye dayalı özel bir cevabı vardır.
Tam-genişlikte bir parmak frezeyi cebe daldıran ve - çapraz geçiş yapan geleneksel kanal açma -, aleti iş parçasıyla sürekli temas halinde tutar. Orta derinliklerdeki alüminyumda bu işe yarar. Sorun, yuva kesici çapının 1,5 katından daha dar olduğunda veya derinlik-/genişlik oranı 3:1'i aştığında başlar. Bu noktada talaş tahliyesi azalır, kesme ısısı kanalın alt kısmında yoğunlaşır ve radyal kavrama, takımın bu kullanma uzunluğu uzunluğundaki sertliği için çok yüksek olduğundan takım sapar.
Yuva genişliğinden ({3}} bağımsız olarak radyal etkileşimi kesici çapının %10-20'si ile sınırlayan trokoidal frezeleme - dairesel yaylı takım yolları, her üç sorunu da aynı anda çözer. Kavrama yayı sabit kaldığı için diş başına talaş yükü sabit kalır. Takım her yayda kesimden çıktığı için ısı tahliye olur. Sapma düşer çünkü radyal kuvvet geleneksel kanal açma durumunun bir kısmıdır. Buradaki değiş tokuş-takım yolu uzunluğudur: trokoidal bir program aynı hacmi kaldırmak için daha fazla mesafe kat eder. Ancak 7075-T651'de trokoidal, geleneksel kanal açmanın birden fazla derinlik artışı ve %30-40 daha düşük ilerleme gerektirdiği durumlarda, kanalın toplam derinliğinde tam derinlikli geçişlere tek bir işlemde izin verir.
Pratik geçiş noktası: kanal derinliği-/genişlik oranı 2,5:1'i aştığında veya kanal genişliği kesici çapının 1,0 katı ile 1,5 katı arasında olduğunda trokoidal kullanın. Alüminyumdaki açık bir yuvada 2,5:1 derinlik-ila-genişlik aralığının altında, geleneksel takım yolları daha hızlıdır. Bunun üzerinde trokoidal, döngü süresinden tasarruf sağlar ve daha iyi duvar kalitesi sağlar -; bu, yuva duvarlarında bir paralellik veya düzlük belirtmeniz varsa önemlidir.
Daldırma frezeleme (插铣) üçüncü seçenektir ve özel bir kullanım durumu vardır: birincil kısıtlamanın duvar kalitesi değil, malzeme kaldırma hızı olduğu derin boşluklarda-büyük hacimli kaba işleme. Dalma frezeleme, kesme kuvvetlerini radyal yerine eksenel olarak yönlendirir; bu, takımın sapma olmadan çok daha büyük derinlikleri işleyebileceği anlamına gelir. Yüzey kalitesi zayıftır ve bir bitirme pasosu gerektirir, ancak kaba operasyonda hacmin %80'ini çıkardığınız 7075-T651'deki 30 mm-derinlikteki yuva cebi için dalma frezeleme, trokoidal ile karşılaştırıldığında kaba işleme süresini %35-50 oranında azaltır. Karar kuralı: Derin bir özellikte duvar kalitesine ihtiyacınız varsa, trokoidal. Geniş ve derin bir boşlukta malzeme kaldırma hızına ihtiyacınız varsa ve yine de son frezeleme yapacaksanız daldırın.
Malzeme-Özel Frezeleme Parametreleri: Üretimde Gerçekte Neler Yürür?
Aşağıdaki tablo üretim parametrelerini yansıtmaktadır.cnc frezeleme işlemi parametreleri alüminyumve düzenli olarak kullandığımız diğer materyallerCNC işleme frezeoperasyonlar. Bunlar katalog değerleri değildir -, iş mili içinden soğutmalı, iyi-bakımlı 5-eksenli ve 3 eksenli işleme merkezlerinde kullandığımız değerleri yansıtırlar.
| Malzeme | Kesme Hızı (m/dak) | Diş başına ilerleme (mm) | Radyal DOC - Kaba İşleme | Radyal DOC - Bitirme | Soğutma Sıvısı Stratejisi |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 400–600 | 0.05–0.12 | %40–60 DC | %5–10 DC | Sel veya sis; derin cepler için basınçlı hava |
| 7075-T651 | 350–500 | 0.05–0.10 | %30–50 DC | %5–8 DC | Sel basmak; Açık özelliklerde buğu kabul edilebilir |
| Ti-6Al-4V | 50–80 | 0.05–0.10 | %10–20 Dc (trokoidal) | %3–5 DC | İş mili-içinden HPC 70 bar'a eşit veya daha büyük zorunlu |
| 303 Paslanmaz | 80–120 | 0.04–0.08 | %20–30 DC | %5–8 DC | Sel basmak; kuru kesimden kaçının |
| 316L Paslanmaz | 60–100 | 0.03–0.07 | %15–25 DC | %3–5 DC | Yüksek-basınçlı su baskını; iş-hızla sertleşiyor |
| İnkonel 718 | 25–45 | 0.03–0.06 | %5–10 DC | %2–3 DC | İş mili HPC'si{0} aracılığıyla; kaba işleme için seramik takımlar |
| POM (Delrin) | 200–400 | 0.05–0.15 | %30–50 DC | %10–15 DC | Basınçlı hava; taşkın soğutucusundan kaçının |
| PEEK | 150–300 | 0.04–0.10 | %20–40 DC | %5–10 DC | Basınçlı hava; talaş tahliyesini dikkatli bir şekilde yönetin |
Dc=kesici çapı. Parametreler, alüminyum ve plastiklerde keskin, kaplamasız karbür olduğunu varsayar; Çelik ve titanyum üzerine TiAlN-kaplanmış; Inconel kaba işlemede seramik.
Katalog verilerinde nadiren görünen ancak üretimde önemli olan bir parametre: iş mili hızı ile parçanın ince duvar özellikleri üzerindeki doğal frekansı arasındaki ilişki-. 0,8 mm'lik bir alüminyum duvarı yüksek iş mili hızında frezeliyorsanız ve duvarda çentikler veya çatırtı işaretleri varsa, çözüm her zaman yavaşlamak değildir. Bazen yavaşlamak iş milini duvarın titreşim modunun harmonik frekansına getirir. İş mili hızını her iki yönde de ±%15 - değiştirmek -, ilerleme hızını değiştirmekten daha hızlı bir şekilde gevezeliği ortadan kaldırabilir. Bu teori değil; bu, programın ortasında gevezelik göründüğünde-ince duvarlı alüminyum muhafazalar üzerinde-yaptığımız ayarlamadır.
Fikstürleme Mantığı: Düzlüğü ve Konumsal Doğruluğu Belirleyen Kurulum Kararı
CNC işleme frezeKarmaşık parçalar üzerindeki toleranslar, makinenin konumlandırma doğruluğu ile sınırlı değildir - modern işleme merkezleri, kontrollü koşullar altında ±0,003 mm konumlandırma tekrarlanabilirliğine sahiptir. Üretimde ulaşılabilir toleransı sınırlayan şey fikstürdür: parçanın ne kadar sıkı tutulduğu, veri yüzeyleriyle ne kadar tutarlı bir şekilde temas edildiği ve kenetleme kuvvetlerinin, kenetlemeden sonra serbest bırakılan sapmaya neden olup olmadığı.
Birden fazla yüzünde işlenmiş özelliklere sahip prizmatik parçalar için fikstürle bağlama yöntemi kadar fikstürle bağlama sırası da önemlidir. İlk kurulum, sonraki tüm işlemler için parçayı konumlandıracak yüzlerin veri yüzeylerini - işlemelidir. Veri yüzeyleri, aşağı akış özellikleri için gereken tolerans dahilinde düz ve birbirine paralel değilse, sonraki her kurulum bu hatayı devralır.
En sık gördüğümüz spesifik fikstür arıza moduCNC frezelemeilk makaledeki işler: daha önceki bir işlemde işlenmiş veri yüzlerindeki kelepçe işaretleri. Bir kelepçe doğrudan bitmiş bir yüzeye dayandığında, yerel temas gerilimi yüzeyi elastik olarak deforme eder - parça kelepçeyi açtıktan sonra geri yaylanır, ancak kesme sırasındaki deformasyon, bu kurulumda işlenen unsurun yerinden çıkmış bir veriye karşı konumlandırıldığı anlamına gelir. Sonuç, makine hatası gibi görünen ancak aslında bir fikstür hatası olan konumsal bir hatadır. Bunun çözümü, bitmiş referans yüzleri yerine stok, ham yüzeyler veya önceden-işlenmiş kurban pedleri üzerine kelepçelenmektir.
Tüm yüzlerin işlevsel olduğu parçalar için - kelepçelemek için ham yüzey yok - seçenekler, parçanın profiline işlenmiş yumuşak çeneler, birincil veri yüzünde vakumlu sabitleme veya parça gövdesine işlenen ve daha sonra çıkarılan dişli ek parçaları olan bir alt-plakadır. Her yaklaşımın bir maliyeti vardır; hiçbiri bedava değil. Doğru seçim, parti büyüklüğüne ve tolerans gerekliliklerine bağlıdır.
Yüzey Cilası: Aşırı-tolerans Olmadan Ra Nasıl Belirlenir?
CNC frezeleme yüzey kalitesi Ra spesifikasyonuişlenmiş parçalarda en sık aşırı-sıkıştırılmış açıklamadır. Ra 0,8 µm, kontrollü bir son kat frezeleme geçişiyle elde edilebilir ve çoğu birleşme yüzeyi, sızdırmazlık olukları ve genel mühendislik yüzeyleri için uygundur. Ra 0,4 µm'nin belirtilmesi, azaltılmış ilerlemede özel bir sonlandırma geçişi ekler. Ra'nın 0,2 µm veya daha iyi olduğunu belirtmek, frezelemenin yanı sıra alıştırma veya hassas taşlama işlemini gerektirir - ayrı bir maliyet ve teslim süresi etkisi olan ayrı bir işlem.
Frezeleme işleminden elde edilen Ra değeri yönlüdür: ilerleme işaretleri ilerleme yönü boyunca yönlendirildiğinden, ilerleme yönüne dik olan yüzey, paralele göre daha pürüzsüzdür. Parçanızda contaya temas eden bir sızdırmazlık yüzeyi varsa ilgili Ra besleme yönü boyunca değil, besleme yönünün karşısındadır. CMM-raporlu Ra değerlerinin anlamlı olması için, ölçüm yönünün, çizimde belirtilmesi veya mağaza ile onaylanması gereken fonksiyonel temas yönüne - uyması gerekir.
| Ra Hedefi | Ulaşılabilir Süreç | Tipik İlerleme Hızı Azaltımı ve Ra 3,2 µm | Notlar |
|---|---|---|---|
| Ra 3,2 µm | Standart bitiş geçişi | - (taban çizgisi) | Genel-birleşmeyen yüzeyler |
| Ra 1,6 µm | Bitiş geçişi, kontrollü parametreler | %20–30 azalma | Mühendislik birleşme yüzlerinin çoğu |
| Ra 0,8 µm | Özel bitirme geçişi, keskin takımlama | %40–50 azalma | Sızdırmazlık yüzeyleri, optik montaj, sürgülü geçmeler |
| Ra 0,4 µm | Yavaş bitirme pas veya uçma{0}}kesme | %60–70 azalma | Yüksek-hassasiyette mühürleme, CMM verileri |
| Ra 0,2 µm | Taşlama veya alıştırma gerekli | Yalnızca frezelemeyle elde edilemez | Ayna{0}kalitesinde optik veya yalıtım yüzeyleri |
| Ra 0,02 µm | Hassas alıştırma, MID özellikli tavan | Uzman bitirme işlemi | Ultra-hassas metroloji yüzeyleri |
Alüminyum üzerindeki Ra değerlerini etkileyen bir detay: kesici ucun köşe yarıçapı veya parmak freze ucu geometrisi. Finiş takımında daha büyük bir köşe yarıçapı aynı ilerleme hızında daha düzgün bir yüzey oluşturur çünkü tarak yüksekliği - bitişik geçişler arasında kalan tepe noktaları - daha düşüktür. Konturlu bir yüzeyi bitiren küresel uçlu-uçlu bir parmak freze için Ra, adımın karesinin-bilya yarıçapına bölünmesiyle doğru orantılıdır. Adımı yarıya indirmek-tarak yüksekliğini 4 kat azaltır. Bu nedenle alüminyum muhafazalarda konturlu yüzey bitirme işlemi, aynı Ra spesifikasyonunda düz yüzey bitirme işleminden genellikle daha uzun sürer.
MID'in Frezeleme Yeteneği ve DFM Süreci
BizimCNC işleme frezeprogramlar, özellik türüne göre seçilen takım yolu stratejileriyle 3-eksenli ve 5-eksenli işleme merkezlerinde çalışır - derin dar yuvalar için trokoidal, büyük hacimli boşluklar için dalma kaba işleme, bileşik konturlu yüzeyler için eş zamanlı 5 eksen. Tüm işlere tek bir takım yolu şablonu uygulamıyoruz; strateji, işlem başına STEP dosyası başına yazılır.
İçinCNC frezelemealüminyum - titanyum, paslanmaz, Inconel, PEEK - dışındaki malzemelerde süreç planı takım değiştirme aralıklarını,-proses içi ölçüm noktalarını ve son işlem geçişlerinden önce termal stabilizasyon gereksinimlerini içerir. İçinhassas frezelenmiş parçalar±0,01 mm'den daha dar toleranslarda, muayene planı ilk parça kesilmeden önce yazılır, sonra değil.
STEP dosyanızı bize gönderin süreç mühendisliği ekibiYazılı bir DFM incelemesi için. Program alıntılanmadan önce geometri çakışmalarını, araca erişim sorunlarını ve tolerans risklerini işaretliyoruz - 24 saat içinde iade edilir, herhangi bir taahhüt gerekmez. Başka bir yerde halihazırda üretimde olan ve uyumsuzluklara- yol açan parçalar için mevcut süreç planını inceleyebilir ve temel nedeni belirleyebiliriz. Bishenprecision.com'dan başlayın.
SSS
Küçük-takım işlemlerini ve uzun çevrim sürelerini önlemek için derin frezelenmiş bir cepte hangi köşe yarıçapını belirtmeliyim?
Cep derinliği D için, minimum iç köşe yarıçapını D/4 - belirtin ve tasarım izin veriyorsa D/3'e gidin. 15 mm-derinlikteki bir cepte, minimum R3,75; R5 daha iyi. Köşe yarıçapı, onu işleyebilecek en küçük takımın yarıçapına eşittir. Daha küçük takımlar, özellikle önemli kesme kuvvetlerine sahip malzemelerde daha yavaş çalışır, daha fazla sapar ve daha sık kırılır. 15 mm'lik bir cepteki R2 köşesi, 4 mm'lik parmak frezeyi azaltılmış parametrelerde zorlar -, yalnızca bu köşeler için çevrim süresine %25-40 ekler. Köşe geometrisinin işlevsel bir kısıtlaması yoksa, yarıçapı R5'e artırmanın çizimde hiçbir maliyeti yoktur ve küçük-araç sorununu tamamen ortadan kaldırır.
150 mm'lik bir alüminyum yüzey üzerinde taşlama işlemi olmadan ±0,005 mm tutabilir misiniz?
Düzlük belirtme çizgisinde, evet -, ölçümden önce bitiş uçuşu-kesme geçişi ve termal stabilizasyon ile. İki yüz arasındaki paralellik belirtmesinde, evet - eğer her iki yüz de aynı veriden aynı kurulumda işlenmişse, dolayısıyla paralellik yeniden-fikstürleme yerine makinenin eksen geometrisi tarafından kurulur. 150 mm boyunca ±0,005 mm'lik bir kalınlık belirtmesinde yanıt, talaşlı imalat öncesinde malzemenin düzlüğüne ve ölçüm sırasındaki termal durumuna bağlıdır. Alüminyum derece başına 100 mm'de 23 µm genişler - referans sıcaklığının 2 derece üzerinde ölçülen 150 mm'lik bir parça gerçekte olduğundan 0,007 mm daha kalındır. İşleme yapılabilir; ölçüm koşulları ±0,005 mm'nin tutarlı bir şekilde doğrulanmasının zorlaştığı durumlardır.
Karmaşık bir parçada ne zaman 3 eksenli frezelemeden 5 eksenli frezelemeye geçmeliyim?
Özellik kümesi, 3-eksenli bir makinede ikiden fazla kurulum gerektirdiğinde ve bu kurulumlar, bitmiş veya yarı-bitmiş bir veri yüzeyinden yeniden-fikstürlemeyi içerdiğinde. Her yeniden-fikstürde, fikstür tasarımına ve tekrarlanabilirliğine bağlı olarak genellikle 0,005–0,015 mm'lik bir veri-aktarımı hatası - ortaya çıkar. Farklı yüzlerdeki özellikler arasında ±0,01 mm konum toleransına sahip bir parçada, üç yeniden fikstür, iş mili başlamadan önce tolerans bütçesini tehdit edecek kadar yeterli hata biriktirir. Beş-eksenli eş zamanlı işleme, tek bir kurulumda bileşik açı özelliklerine ulaşarak yeniden fikstürleri ortadan kaldırır. 5-eksen için maliyet primi (tipik olarak 3 eksene göre %25-40 daha yüksek saatlik ücret) genellikle kurulum süresinde geri kazanılır ve aksi takdirde geometrinin dört veya daha fazla 3 eksenli kurulum gerektireceği parçalardaki hurda azaltılır.
Frezelenmiş bir yüzeyde ince duvarlı bir alüminyum parçada-takırdama izleri görüldüğünde doğru yaklaşım nedir?
İlk olarak, fikstürlemeyi hariç tutun: Tıkırtının yalnızca kelepçe konumlarına bitişik özelliklerde görünüp görünmediğini kontrol edin; bu, kelepçenin aletten ziyade parçanın rezonansını heyecanlandırdığını gösterir. Titreme yüzey boyunca aynıysa sorun takım-iş parçası dinamiğindedir. İlerleme oranını değiştirmeden önce iş mili hızını ±%10–15 oranında değiştirmeyi deneyin - İş milini duvarın rezonans frekansını önleyen bir hıza koymak genellikle ilerlemeyi azaltmaktan daha hızlıdır. Titreme devam ederse, kesme bölgesindeki sönümlemeyi artırmak için bitirme aletindeki kanal sayısını artırın (bu uygulama için alüminyumda 2-kanal yerine 4-kanal). Bunların hiçbiri işe yaramazsa, duvarın ek sabitleme desteğine ihtiyacı vardır - ya bir destek fikstürü ya da ince duvar bitirme geçişinden önce cebin balmumu ile doldurulduğu dolu boşluk yaklaşımı.
