CNC obrábění Frézování: Strategie dráhy nástroje, parametry materiálu a rozhodnutí o upnutí, která určují, zda bude váš díl dodáván podle specifikace

CNC obrábění Frézování: Strategie dráhy nástroje, parametry materiálu a rozhodnutí o upnutí, která určují, zda bude váš díl dodáván podle specifikace

Hloubka kapsy je 18 mm. Šířka je 4 mm. Stěna na dlouhé straně je 1,1 mm. Materiál je 7075-T651. Vaše recenze DFM se vrátila s jedním příznakem: "Proporce drážky budou vyžadovat menší posuv a zvýšený počet průchodů - doporučujeme zkontrolovat, zda je geometrie stěny funkčně omezena."

Ta vlajka stojí za pochopení, než ji zatlačíte zpět. Šířka 4 mm vynutí maximální průměr stopkové frézy 3,2 mm, aby byl zachován poloměr rohu, který jste vyvolali. Čelní fréza 3,2 mm s hloubkou 18 mm běží v poměru délky-k-průměru 5,6:1. Při tomto poměru se nástroj při bočním{10} zatížení vychyluje a průhyb není rovnoměrný, - je větší ve spodní části kapsy než nahoře, což vytváří zkosenou stěnu. Zkosení může být v rámci vaší tolerance rovnoběžnosti; nemusí. V každém případě se doba cyklu zdvojnásobí, protože rychlost posuvu musí klesnout, aby se řídila výchylka.

Toto je vztah geometrie-procesu, kterýCNC obrábění frézovánírozhodnutí zapnout. Ne, zda stroj může dosáhnout funkce - může -, ale zda strategie dráhy nástroje, výběr nástroje a upínání udrží vaše popisy za cenu, která činí součást vyrobitelnou.

Strategie dráhy nástroje: Když Trochoidální frézování překonává konvenční drážkování

CNC frézování trochoidní vs konvenční dráha nástrojenení abstraktní optimalizační otázka. Má konkrétní odpověď na základě geometrie prvku a materiálu.

Konvenční drážkování - zanoření-stopkové frézy plné šířky do kapsy a posouvání - udržuje nástroj v nepřetržitém kontaktu s obrobkem. Na hliníku ve středních hloubkách to funguje. Problém začíná, když je štěrbina užší než 1,5× průměr frézy nebo když poměr hloubky-k-šířce překročí 3:1. V tomto bodě se odvádění třísky zhoršuje, řezné teplo se koncentruje na dně drážky a nástroj se vychyluje, protože radiální záběr je příliš vysoký pro tuhost nástroje při této délce přesahu.

Dráhy nástroje pro kruhové obloukové frézování -, které omezují radiální záběr na 10–20 % průměru frézy bez ohledu na šířku drážky -, řeší všechny tři problémy současně. Zatížení třísky na zub zůstává konstantní, protože záběrový oblouk zůstává konstantní. Teplo se odvádí, protože nástroj opouští řez při každém oblouku. Průhyb klesá, protože radiální síla je zlomkem běžného drážkovacího pouzdra. Kompromisem-je délka dráhy nástroje: trochoidní program urazí větší vzdálenost, aby odstranil stejný objem. Ale na 7075-T651 trochoidální umožňuje průchody s plnou hloubkou v celkové hloubce drážky v jediné operaci, kde konvenční drážkování vyžaduje vícenásobné přírůstky hloubky a o 30–40 % nižší posuv.

Praktický bod křížení: použijte trochoidální, když poměr hloubky -k-šířce drážky překročí 2,5:1 nebo když je šířka drážky mezi 1,0× a 1,5× průměr frézy. Pod 2,5:1 hloubka-k-šířce u otevřené drážky v hliníku jsou běžné dráhy nástroje rychlejší. Nad tím trochoidální šetří čas cyklu a vytváří lepší kvalitu stěny -, což je důležité, pokud máte na stěnách slotu popis rovnoběžnosti nebo přímosti.

Ponorné frézování (插铣) je třetí možností a má specifický případ použití: velkoobjemové hrubování v hlubokých dutinách, kde je primárním omezením rychlost úběru materiálu, nikoli kvalita stěny. Zapichovací frézování směřuje řezné síly spíše axiálně než radiálně, což znamená, že nástroj zvládne mnohem větší hloubky bez vychýlení. Povrchová úprava je špatná a vyžaduje dokončovací průchod, ale u 30 mm-hluboké kapsy pouzdra v 7075-T651, kde při hrubování odstraňujete 80 % objemu, zkracuje ponorné frézování dobu hrubování o 35–50 % ve srovnání s trochoidálním. Rozhodovací pravidlo: pokud potřebujete kvalitu stěny na hlubokém prvku, trochoidální. Pokud potřebujete rychlost úběru materiálu na široké hluboké dutině a přesto budete dokončovat frézování, zanořte se.

Parametry frézování-specifické pro materiál: Co se skutečně používá ve výrobě

Níže uvedená tabulka uvádí výrobní parametry proCNC frézovací proces parametry hliníkua další materiály, se kterými pravidelně jezdímeCNC obrábění frézováníoperace. Toto nejsou katalogové hodnoty - odrážejí to, co používáme na dobře-udržovaných 5- a 3osých obráběcích centrech s chladicí kapalinou procházející vřetenem.

Průměr frézy DC =. Parametry předpokládají ostrý, nepovlakovaný karbid na hliníku a plastech; TiAlN-potažený ocelí a titanem; keramika na hrubování Inconel.

Jeden parametr, který se v katalogových datech objevuje jen zřídka, ale ve výrobě je důležitý: vztah mezi rychlostí vřetena a vlastní frekvencí součásti na prvcích tenkých{0}}stěn. Pokud frézujete hliníkovou stěnu o tloušťce 0,8 mm vysokou rychlostí vřetena a stěna se drolí nebo vykazuje stopy chvění, není vždy nutné zpomalit. Někdy zpomalení uvede vřeteno na harmonickou frekvenci vibračního režimu stěny. Změna rychlosti vřetena o ±15 % - v obou směrech - může eliminovat chvění rychleji než změna rychlosti posuvu. To není teorie; je to úprava, kterou provádíme na tenkých-hliníkových krytech, když se uprostřed programu objeví štěbetání.

Logika upevnění: Rozhodnutí o nastavení, které určuje rovinnost a přesnost polohy

CNC obrábění frézovánítolerance u složitých dílů nejsou omezeny přesností polohování stroje - moderní obráběcí centra udržují opakovatelnost polohování ±0,003 mm za kontrolovaných podmínek. To, co omezuje dosažitelnou toleranci ve výrobě, je upínání: jak pevně je součást držena, jak konzistentně se dotýkají základní plochy a zda upínací síly způsobují vychýlení, které se uvolní po uvolnění.

U prizmatických dílů s obrobenými prvky na více plochách záleží na pořadí upínání stejně jako na metodě upínání. První nastavení by mělo obrábět pomocné plochy - plochy, které určí polohu součásti pro všechny následující operace. Pokud pomocné povrchy nejsou rovné a vzájemně rovnoběžné v rámci tolerance požadované pro následující prvky, každé následující nastavení zdědí tuto chybu.

Konkrétní režim selhání upínacího zařízení vidíme nejčastějiCNC frézovánízakázky u prvního článku: značky upnutí na pomocných plochách, které byly obrobeny v dřívější operaci. Když se svorka opírá přímo o hotový povrch, lokální kontaktní napětí deformuje povrch pružně -, díl se po uvolnění odpruží, ale deformace během řezání znamená, že obráběný prvek v tomto nastavení byl umístěn proti posunutému nulovému bodu. Výsledkem je poziční chyba, která vypadá jako chyba stroje, ale ve skutečnosti je to chyba fixtury. Oprava spočívá v upnutí na polotovar, hrubé povrchy nebo před-obrobené obětní podložky namísto hotových pomocných ploch.

U dílů, u kterých jsou funkční všechny plochy - není k dispozici žádná surová plocha pro upnutí -, jsou možnosti měkké čelisti opracované na profil součásti, vakuové upínání na primární pomocné ploše nebo pomocná -deska se závitovými vložkami obrobená do těla součásti a později odstraněná. Každý přístup něco stojí; žádný z nich není zadarmo. Správná volba závisí na velikosti šarže a požadavcích na toleranci.

Povrchová úprava: Jak určit Ra bez nadměrné-tolerance

CNC frézování povrchová úprava Ra specifikaceje nejčastěji příliš{0}}dotažený popis na obráběných součástech. Ra 0,8 µm je dosažitelné řízeným dokončovacím frézováním a je vhodné pro většinu lícujících ploch, těsnicích drážek a obecných technických povrchů. Specifikace Ra 0,4 µm přidává vyhrazený dokončovací průchod při sníženém posuvu. Specifikace Ra 0,2 µm nebo lepší vyžaduje buď lapování, nebo operaci přesného broušení nad frézováním - samostatný proces se samostatným dopadem na náklady a dobu přípravy.

Hodnota Ra z frézovací operace je směrová: povrch je kolmý ke směru posuvu než rovnoběžný s ním, protože značky posuvu jsou orientovány podél směru posuvu. Pokud má váš díl těsnicí plochu, která je v kontaktu s těsněním, relevantní Ra je napříč směrem posuvu, nikoli podél něj. Aby hodnoty Ra hlášené CMM- měly smysl, musí směr měření odpovídat směru funkčního kontaktu -, který by měl být specifikován na výkresu nebo potvrzen v obchodě.

Jeden detail, který ovlivňuje hodnoty Ra na hliníku: poloměr špičky břitové destičky nebo geometrie konce čelní frézy. Větší poloměr rohu na dokončovacím nástroji vytváří hladší povrch při stejné rychlosti posuvu, protože výška vroubkování - vrcholy zbývající mezi sousedními průchody - je nižší. U kulové-čelové frézy dokončující konturovaný povrch je Ra přímo úměrné druhé mocnině stupně-přes dělené poloměrem kuličky. Zkrácení kroku na polovinu-zmenší výšku hřebenatky 4×. To je důvod, proč dokončování konturovaného povrchu na hliníkových pouzdrech často trvá déle než dokončování plochého povrchu se stejnou specifikací Ra.

Schopnost frézování MID a proces DFM

NášCNC obrábění frézováníprogramy běží na 3-osých a 5{3}}osých obráběcích centrech, se strategiemi dráhy nástroje vybranými podle typu prvku – trochoidální pro hluboké úzké drážky, ponorné hrubování pro velkoobjemové dutiny, simultánní 5osé pro složené konturované povrchy. Neaplikujeme jedinou šablonu dráhy nástroje na všechny úlohy; strategie je zapsána na soubor STEP, na operaci.

ProCNC frézováníu materiálů mimo hliník - titan, nerez, Inconel, PEEK - procesní plán zahrnuje intervaly výměny nástrojů, -měřicí body procesu a požadavky na tepelnou stabilizaci před dokončením. Propřesně frézované dílys tolerancemi těsnějšími než ±0,01 mm je plán kontroly sepsán před vyříznutím prvního kusu, nikoli po něm.

Pošlete svůj STEP soubor na náš tým procesního inženýrstvípro písemnou recenzi DFM. Konflikty geometrie, problémy s přístupem k nástrojům a rizika tolerance nahlásíme před uvedením programu - do 24 hodin, bez závazků. U dílů, které se již vyrábí jinde a které generují-neshody, můžeme přezkoumat stávající plán procesu a identifikovat hlavní příčinu. Začněte na bishenprecision.com.

FAQ

Jaký poloměr rohu bych měl zadat na hluboce frézované kapse, abych se vyhnul malým{0}}operacím nástroje a prodlouženým cyklům?

Pro hloubku kapsy D zadejte minimální poloměr vnitřního rohu D/4 - a pokud to návrh umožňuje, přejděte na D/3. Na 15mm-hluboké kapse, minimálně 3,75 R; R5 je lepší. Poloměr rohu se rovná poloměru nejmenšího nástroje, který jej dokáže obrábět. Menší nástroje běží pomaleji, více se vychylují a častěji se lámou, zejména u materiálů s velkými řeznými silami. Roh R2 na 15mm kapse vynutí 4mm stopkovou frézu při snížených parametrech - přidá 25–40 % k době cyklu jen pro tyto rohy. Pokud geometrie rohu nemá žádné funkční omezení, zvětšení poloměru na R5 nestojí na výkresu nic a zcela odstraní problém s malým{17}}nástrojem.

Dokážete udržet ±0,005 mm na 150 mm hliníkové ploše bez broušení?

Pokud jde o rovinnost, ano - s koncovou muškou-průchodem a tepelnou stabilizací před měřením. V popisku rovnoběžnosti mezi dvěma plochami ano -, pokud jsou obě plochy obráběny ve stejném nastavení ze stejného počátku, takže rovnoběžnost je stanovena geometrií osy stroje spíše než pře{4}}upínáním. U tloušťky ±0,005 mm přes 150 mm závisí odpověď na rovinnosti polotovaru před obráběním a tepelném stavu při měření. Hliník se roztahuje o 23 µm na 100 mm na stupeň - 150 mm díl měřený 2 stupně nad referenční teplotou je o 0,007 mm tlustší, než ve skutečnosti je. Obrábění je dosažitelné; podmínky měření jsou takové, kde je obtížné konzistentně ověřit ±0,005 mm.

Kdy mám přejít z 3osého na 5osé frézování u složité součásti?

Když sada funkcí vyžaduje více než dvě nastavení na 3-osém stroji a tato nastavení zahrnují opětovné-upevnění z hotového nebo částečně{4}}dokončeného základního povrchu. Každé nové{5}}přípravky zavádějí výchozí-chybu přenosu - obvykle 0,005–0,015 mm v závislosti na konstrukci přípravku a opakovatelnosti. U součásti s polohovou tolerancí ±0,01 mm mezi prvky na různých plochách nahromadí tři re{13}}upravky dostatek chyb, aby ohrozily rozpočet tolerance před spuštěním vřetena. Simultánní obrábění v pěti{14}}osách eliminuje pře{15}}přípravky díky dosažení složených-úhlových prvků v jediném nastavení. Cenová prémie za 5-osy – obvykle o 25–40 % vyšší hodinová sazba než u 3osých – se často vrátí během doby nastavení a sníží zmetkovitost u dílů, kde by geometrie jinak vyžadovala čtyři nebo více 3osých nastavení.

Jaký je správný přístup, když frézovaný povrch vykazuje stopy chvění na tenkostěnném hliníkovém dílu-?

Nejprve vylučte upnutí: zkontrolujte, zda se chvění neobjevuje pouze na prvcích sousedících s umístěním upínek, což naznačuje, že upnutí budí rezonanci součásti spíše než nástroj. Pokud je chvění po celém povrchu rovnoměrné, jde o dynamiku nástroje-obrobku. Zkuste změnit otáčky vřetena o ±10–15 % před změnou rychlosti posuvu - uvedení vřetena na rychlost, která se vyhýbá rezonanční frekvenci stěny, je často rychlejší než snížení posuvu. Pokud chvění přetrvává, zvyšte počet drážek na dokončovacím nástroji (4-drážky místo 2-drážky na hliníku pro tuto aplikaci), abyste zvýšili tlumení v zóně řezání. Pokud nic z toho nefunguje, stěna potřebuje dodatečnou upínací podporu – buď podložku, nebo přístup s vyplněnou dutinou, kde je kapsa naplněna voskem před dokončením tenkostěnného průchodu.