Vai ar CNC griešanu var izveidot sarežģītas ģeometriskas formas?

Kā mūsdienu CNC apstrāde sasniedz sarežģītu ģeometriju

Tiešraides instrumenti, Y ass un palīgass: iespēja izveidot asimetriskas un neapļveida funkcijas

CNC apstrāde šodien pārvar senās rotācijas ierobežojumu dēļ trīs galvenos uzlabojumus. Pirmkārt, tiešā instrumentu montāža, kur frēzniecības griezēji tiek integrēti taisngriezī tureklī. Tas nozīmē, ka mēs varam urbt šķērsām, frēzēt slēgus un pat veikt frēzēšanas darbus uz rotējošiem gabaliem vienā ciklā, tādējādi nav nepieciešams pārvietot detaļas citur papildu operācijām. Otrkārt, Y-ass funkcija nodrošina vertikālu kustību taisnā leņķī pret galveno vārpstu. Tas ļauj meistariem izveidot sarežģītas neassimetrisks formas un asimetriskus dizainus, piemēram, nobīdītus plakanos virsmas vai daudzpusīgas profili. Un beidzot, palīgvārpstas pilnībā mainījušas situāciju pilnai detaļu apstrādei. Tās automātiski pārnes заготовку otrā pusē darbiem, piemēram, rievēšanai, vītņošanai vai līmēšanai, bez nepieciešamības manuāli apstrādāt gabalu. Savienojot visu kopā, kas notiek? Detaļas, kas agrāk bija neiespējamas, tagad kļūst par realitāti. Mēs runājam par pāreju no pamata cilindriskām formām uz sarežģītām hibrīda sastāvdaļām ar koniskām virsmām, sāniskām caurumām, rievām un slīpām virsmām. Labākais ir tas, ka visa šī sarežģītība nenoziedz precizitāti. Mašīnas joprojām sasniedz mikronu tolerances, un ražotnes ziņo, ka iestatījumi tiek samazināti gandrīz par 70% salīdzinājumā ar vecākām metodēm.

Reālas pasaules piemērs: vienkāršas iestatīšanas ražošana aviācijas flanča ar koniskiem, rievām, rievējumu un radiālajiem caurumiem

Sarežģītam aviācijas un kosmosa nozarē izmantojamam savienojumflančam bija vajadzīgi aptuveni 15 dažādi elementi, tostarp sarežģīti koniskie virsmas, ļoti precīzas rievas, funkcionālas rievotas virsmas, kā arī astoņas radiālas caurules. Viss izstrādājums tika izgatavots vienā vienīgā apstrādes ciklā, izmantojot modernu daudzas asis apstrādes pagriešanas centru. Konusa virsmām tika izmantota Y ass konturēšana, lai nodrošinātu augstu precizitāti. Darba rīki veica urbumus un vītņošanu radiālajās caurulēs, nevajadzot pārpozicionēt detaļu. Savukārt palīgspindelis vienlaicīgi veica apstrādi uz aizmugures puses, izveidojot rievotu virsmu. Rievām bija jābūt ideāli precīzām — atbilstoši pieļaujamai novirzei plus vai mīnus 0,005 collas, ko panāca, veiksmīgi koordinējot C un Y asi. Veicot visu šo vienlaicīgi, nebija nepieciešams neviens papildu apstrādes posms. Ko tas nozīmē praksē? Apstrādes laiks dramatiski saīsinājās no trīs ilgām stundām līdz tikai 22 minūtēm. Tas parāda, ko var sasniegt CNC pagriešana, ja detaļas pamatprojektējumā ir rotācijas simetrija.

CNC apstrāde ar apgriešanu pret 5-ass frezēšanu: kad izvēlēties CNC apstrādi ar apgriešanu sarežģītiem daļām

Simetrijas priekšrocība: kāpēc rotācijas dominante padara CNC apstrādi ar apgriešanu efektīvu hibrīdām ģeometrijām

Strādājot ar detaļām, kuru forma ir galvenokārt apaļa, CNC apstrāde ar apgriešanu nodrošina ražotājiem labāku ātrumu un ietaupa naudu salīdzinājumā ar citām metodēm. Šis process darbojas, rotējot заготовку, kamēr griešanas rīki paliek nekustīgi vai pārvietojas līdzi tai, ļaujot strauju materiāla noņemšanu tādām funkcijām kā ārējie diametri, konusi, vītnes un urbumi. Šāda veida elementiem 5-ass frezēšanas mašīnā būtu nepieciešamas daudzas uzstādīšanas izmaiņas un darbība būtu daudz lēnāka. Savukārt piecu asu frezēšana tiešām labi tika galā ar sarežģītām slīpām virsmām un neregulārām formām, taču visas šīs kustīgās sastāvdaļas nozīmē ilgāku programmēšanas laiku un augstākas mašīnu izmaksas. Ņemot vērā detaļas, kur vairāk nekā puse no kopējā tilpuma ir cilindriskas, piemēram, flančus ar caurumiem malā vai korpusa komponentus ar spraugām perimetrā. Šāda veida detaļām CNC apgriešana var samazināt uzstādīšanas darbu aptuveni par 40 procentiem un saīsināt ražošanas ciklus līdz pat 60 procentiem. Turklāt tā uztur stingras pielaidi zem 0,005 collām, nepārslogojot budžetu, jo īpaši tad, ja tiek ražoti vairāk nekā 1000 gabali.

Lēmumu rāmis: Funkciju atrašanās vietas, daudzuma un ass prasību novērtēšana, lai priorizētu CNC apstrādi ar apgriešanu

Optimālā procesa izvēle ir atkarīga no trīs savstarpēji saistītiem kritērijiem:

1. Rotācijas funkciju blīvums : Prioritāte CNC apgriešanai, ja 70% no būtiskām funkcijām (piemēram, diametri, urbumi, vītnes, konusi) ir rotācijas simetriskas.
2. Nerotācijas sarežģītība : Izvēlieties 5-ass frēzēšanu, ja detaļā ir vairāk nekā 3 neatkarīgas virsmas, kas nav uz asīm, piemēram, slīpi stiprinājumu laukumi vai nepiedalveida kabatas, kam nevar piekļūt, izmantojot dzīvo instrumentu vai Y-ass kustību.
3. Apjoma un izmaksu līdzsvars : CNC apgriešana samazina izmaksas par gabalu aptuveni par 30% lielos sērijas apjomos, jo cikla laiks ir īsāks un nepieciešamība pēc fiksatoriem minimāla, savukārt 5-ass frēzēšana joprojām ir ieteicamāka mazos sērijas apjomos prototipēšanai vai ļoti neregulārām ģeometrijām. Par pamatnoteikumu — ja kodola struktūra ir cilindriska, pat tad, ja ir vidēja perifērijas frēzēšana, parasti labāku ražošanas caurlaidību, precizitāti un izmaksu kontroli nodrošina apgriešanai orientēts process.

CNC apstrādes projektēšanas norādījumi un praktiskie ierobežojumi

Izvairīšanās no 'intricīta, bet neasimetriska' slazda: galvenie ierobežojumi izgriezumos, dziļās dobumos un nerotējošās virsmās

CNC apstrādes stiprā puse ir rotācijas simetrija, taču tās fizikai ir skaidri ierobežojumi asimetriskajām detaļām. Trīs mehāniski ierobežojumi nosaka ražošanas robežas:

• Iegriezumi : Iekšējie izgriezumi, kas pārsniedz aptuveni 135°, nav pieejami ar standarta instrumentiem, jo traucē gultnei un žākam; nepieciešami speciāli instrumentu turētāji vai papildu operācijas.
• Dziļās caurulītes : Dziļuma un diametra attiecība, kas pārsniedz 4:1, rada risku instrumenta novirzei un sliktākai virsmas kvalitātei, īpaši mīkstākos vai lipīgos materiālos; vēlams uzturēt dobumu dziļumu ietvaros līdz 3× instrumenta diametram.
• Nerotējošas virsmas : Plakani vaigi, kvadrātveida pleci vai leņķiskas detaļas prasa dzīvo instrumentu, C-ass indeksēšanu vai Y-ass kustību, kas palielina sarežģītību, cikla laiku un var radīt novietojuma kļūdas.

Materiālu uzvedība patiešām ietekmē to, ko var praktiski izdarīt. Sakausējumi ar cietību virs 45 HRC tendēcē ātrāk nodilināt griezējinstrumentus, veicot precīzu profilēšanu. Mīkstas sienas, kuru biezums ir mazāks par pusmilimetru, apstrādes laikā liecas no centrālā spēka. Kad detaļām ir neregulāras iezīmes, kas traucē normālu skaidru plūsmu, tas arī rada problēmas. Skaidas iestrēgst un tiek pārgrieztas pa detaļas virsmu, rezultējot raupjākā apdarē, nekā vēlams, reizēm pat sliktākā par 32 Ra mikropalma collu. Lai panāktu labākus rezultātus ar CNC apdarināšanas operācijām, ir lietderīgi projektēt detaļas ar vienmērīgiem rādiusiem, cik vien iespējams. Mēģiniet minimizēt aksiālos pārrāvumus un ierobežot nenovirzāmās iezīmes līdz aptuveni 15% no kopējās detaļas ģeometrijas. Pārsniedzot šo slieksni, sarežģītām ģeometrijām parasti labāk darbojas hibrīds pieeja, kas kombinē frēzēšanu un apdarināšanu.

Detaļu dizaina optimizēšana CNC apdarināšanai

Projektējot ar CNC apstrādi domā, atklājas ievērojamas izmaksu un laika priekšrocības, īpaši lielapjomu ražošanā. Jau sākumā piemērojot galvenos izgatavošanas vieglumu (DFM) principus, nodrošina, ka elementi atbilst procesa stiprajām pusēm, vienlaikus izvairoties no dārgiem risinājumiem. Galvenie stratēģijas ietver:

• Toleranču optimizācija : Norādiet ciešas pieļaujamās novirzes tikai tur, kur tās funkcionalitātei ir nepieciešamas. Pārmērīga precizitātes norādīšana palielina apstrādes laiku par 30–50% un prasa speciālas instrumentus un inspekcijas protokolus.
• Stieņveida materiāla izlīdzināšana : Sakārtojiet galvenos diametrus atbilstoši standarta stieņveida materiāla izmēriem (piemēram, 1", 1,5", 2") materiāla atkritumu samazināšanai, turētāju vienkāršošanai un pielāgotu заготовок izvairīšanos.
• Iekšējo izgriezumu mazināšana : Aizvietojiet iekšējos izgriezumus ar ārējiem veidiem, koniskiem vai fasēm, ja vien funkcionalitāte to atļauj, samazinot vai pilnībā novēršot sekundārās operācijas.
• Garuma kontrole : Ievietojiet aizmugurējās atbalsta iezīmes (piemēram, vadpiederumu diametrus vai atslodzes rievas) tieši dizainā, kad garuma un diametra attiecība ir virs 6:1, lai novērstu vibrāciju un lieci.

Šie pielāgojumi uzlabo skaidru izvadi, palielina izmēru stabilitāti un samazina griešanas laiku, kas kopā ar sākotnējās projekta apskates piemērošanu ļauj samazināt detaļas izmaksas līdz pat 25% un paātrināt piegādi.

BUJ

Kādi ir galvenie CNC apdarināšanas priekšrocības salīdzinājumā ar citām apstrādes metodēm?

CNC apdarināšana galvenokārt nodrošina efektīvu rotācijas simetrisku daļu ražošanu, piedāvājot priekšrocības ātrumā, precizitātē un izmaksās liela apjoma partijām. Tā ļauj integrēt sarežģītas operācijas, piemēram, vītņošanu, rievu veidošanu un radiālo urbumu urbšanu, bez materiāla pārvietošanas.

Kā padziļinātas tehnoloģijas, piemēram, darbojošās piederumu ierīces un palīgspindelis, uzlabo CNC apdarināšanu?

Tiešās apstrādes iekārtas ļauj CNC pagriešanas centriem integrēt frēzēšanas operācijas tieši tēvnī, novēršot nepieciešamību pēc papildu uzstādījumiem. Palīgass automātiski pārnes заготовки pretējai pusei, palielinot efektivitāti un samazinot kļūdas, kas saistītas ar manuālu apstrādi.

Kad man vajadzētu izvēlēties CNC pagriešanu, nevis 5-ass frēzēšanu?

CNC pagriešana ir ideāla tad, ja lielākā daļa detaļas elementu ir rotācijas simetriski un ja detaļa prasa efektīvu, izmaksu ziņā izdevīgu ražošanu lielos apjomos. Detaļām, kurās ir sarežģīti ne-rotācijas elementi, kas prasa kustības pa vairākām asīm, piemērotāka var būt 5-ass frēzēšana.