Cuprins
Obținerea unor toleranțe strânse în prelucrarea CNC implică mai mult decât simpla utilizare a unei mașini de înaltă performanță. Precizia finală a unei piese depinde de mulți factori, inclusiv comportamentul materialului, condițiile de așchiere, uzura sculelor și designul piesei.
Acest ghid prezintă modul în care este controlată prelucrarea CNC de precizie, sursele comune de erori dimensionale și considerațiile de proiectare care ajută la îmbunătățirea preciziei și la reducerea provocărilor de producție.
Prelucrarea CNC de precizie explicată
Prelucrarea CNC de precizie utilizează procese de tăiere controlate pentru a produce piese care îndeplinesc dimensiunile, toleranțele, cerințele de suprafață și obiectivele de repetabilitate specificate.
Precizia nu înseamnă aplicarea celei mai mici toleranțe posibile peste tot. Adevăratul scop este de a controla caracteristicile care afectează potrivirea, etanșarea, alinierea sau mișcarea.
Precizie vs. Repetabilitate
Acești termeni descriu cerințe diferite:
- Precizie: Cât de aproape este rezultatul de țintă
- repetabilitatea: Cât de constant se produce același rezultat
- toleranţă: Variația permisă a desenului
- Rezolutie: Cea mai mică mișcare afișată de unitatea de comandă a mașinii
Rezoluția fină a controlului nu garantează o precizie egală de așchiere. Bătaia sculei, temperatura, mișcarea dispozitivului de fixare și calibrarea afectează în continuare rezultatul.
Procese de prelucrare CNC de precizie
frezare CNC
Frezarea CNC produce buzunare, caneluri, găuri, suprafețe plane, fețe înclinate, carcase și inserții de matriță. Mașinile cu trei axe prelucrează multe piese simple, în timp ce echipamentele cu patru și cinci axe îmbunătățesc accesul la fețe suplimentare.
Mai multe axe nu înseamnă automat o precizie mai mare. Principalul lor avantaj este adesea un număr mai mic de setări, ceea ce reduce erorile de repoziționare și de transfer al datelor de referință.
Strunjire CNC și Prelucrare Elvețiană
Strunjirea este potrivită pentru arbori, știfturi, manșoane, bucșe, conectori și piese filetate.
Prelucrarea CNC de precizie elvețiană susține materialul brut aproape de zona de așchiere, fiind utilă pentru componente mici sau subțiri. Strunjirea convențională poate fi totuși mai practică pentru piese mai mari sau mai simple.
Strunjire-frezare, electroeroziune și rectificare
Mașinile de strunjire-frezare combină strunjirea, frezarea și găurirea într-o singură configurație. Acest lucru poate îmbunătăți relația dintre elemente prin reducerea repoziționării.
EDM este utilă pentru materiale conductive dure, fante înguste și detalii interne fine. Rectificarea este adesea utilizată pentru diametre controlate, suprafețe plane și rugozitate redusă a suprafeței.
Ce controlează precizia CNC?
Stabilitatea mașinii și cea termică
Rigiditatea mașinii, starea axului, calibrarea, încălzirea, temperatura lichidului de răcire și compensarea termică afectează toate dimensiunile.
Scula, mașina și piesa de prelucrat se dilată pe măsură ce se încălzesc. O piesă măsurată imediat după prelucrare se poate modifica ușor după răcire, în special când toleranțele sunt strânse.
Scule și menținerea lucrărilor
Bătaia excesivă a sculei, uzura, starea muchiei și proeminența afectează dimensiunea și finisajul suprafeței. Sculele lungi se pot deforma sub sarcină, în timp ce sculele uzate pot împinge materialul în loc să taie curat.
Strângerea poate, de asemenea, deforma o piesă. O carcasă subțire de aluminiu se poate măsura corect în dispozitivul de fixare, apoi se poate mișca după eliberare din cauza aplicării unei forțe prea mari.
Material și geometrie
Materialul influențează forța de tăiere, căldura, formarea bavurilor și uzura sculelor. Oțelul inoxidabil se poate ecruiza, aluminiul poate produce bavuri, iar materialele plastice inginerești se pot deplasa sub influența căldurii sau a prinderii.
Pereții subțiri, buzunarele adânci, secțiunile lungi și găurile adânci sunt mai greu de controlat decât elementele scurte, bine susținute. Aceeași toleranță nu este la fel de dificilă pentru fiecare piesă.
Programare și control al proceselor
Un proces stabil separă degroșarea complexă de finisarea critică. Lăsarea unei adaosuri de finisare controlate oferă trecerii finale a sculei o cantitate mai consistentă de material de îndepărtat.
Limitele de durată de viață a sculei, compensarea frezei și corecțiile de offset ajută, de asemenea, la menținerea dimensiunilor în timpul ciclurilor mai lungi de prelucrare.
Inspecție și calibrare
Sublerele, micrometrele, alezajele, CMM-urile, sistemele optice și rugozimetrele servesc unor scopuri diferite. Metoda de măsurare trebuie să corespundă caracteristicii și toleranței.
Un calibru cu rezoluție sau repetabilitate slabă nu poate confirma în mod fiabil o dimensiune precisă.
Toleranțe CNC și finisaj suprafață
Nu se aplică o singură toleranță fiecărui material, caracteristică sau dimensiune a piesei, așadar toleranțele de prelucrare CNC ar trebui definite în funcție de geometrie, configurație, scule, temperatură și metoda de inspecție.
Toleranțe generale vs. toleranțe critice
Ajustările rulmenților, diametrele arborilor, suprafețele de etanșare, găurile de aliniere, reperele și interfețele de alunecare pot justifica toleranțe strânse. Dimensiunile de joc și suprafețele nefuncționale, de obicei, nu.
Toleranța excesivă adaugă treceri de finisare, inspecție și risc de resturi fără a îmbunătăți neapărat produsul.
Toleranță vs. Rugozitatea suprafeței
Toleranța dimensională și rugozitatea suprafeței sunt cerințe diferite. Un alezaj poate avea dimensiunea corectă, dar poate fi prea rugos pentru o etanșare. O față lustruită poate părea netedă, dar totuși să fie deplasată.
Finisajul suprafeței depinde de geometria sculei, viteza de avans, vibrații, material și starea sculei. Netezimea nu înseamnă automat precizie.
DFM pentru piese CNC de precizie
Reduceți configurațiile
Elementele conexe ar trebui prelucrate în aceeași configurație, acolo unde este posibil, în special atunci când depind de poziție, perpendicularitate, concentricitate sau bătaie longitudinală.
Fiecare nouă configurație introduce un alt transfer de date. Prelucrarea multiaxe poate ajuta, dar un dispozitiv de fixare bine proiectat poate obține același rezultat pe o mașină mai simplă.
Controlează pereții subțiri și caracteristicile adânci
Pereții subțiri se pot îndoi sub forțele de tăiere și strângere. Buzunarele adânci necesită scule mai lungi, ceea ce crește vibrațiile și îngreunează îndepărtarea așchiilor.
Evitați elementele adânci și înguste, cu excepția cazului în care sunt funcționale. Grosimea și adâncimea peretelui trebuie verificate în funcție de material, accesul la scule și toleranța necesară.
Utilizați raze și toleranțe practice
O freză rotativă lasă o rază în colțurile interne. Colțurile interne ascuțite pot necesita electroeroziune, broșare sau o modificare de design.
Găurile, filetele, razele și adâncimile accesibile ale elementelor reduc costurile și riscurile. De asemenea, reperele clare facilitează prelucrarea și inspecția.
Materiale pentru prelucrare CNC de precizie
| Material | Avantaje principale | Considerații de prelucrare |
| Aluminiu: | Ușor și prelucrabil mecanic | Bavuri, expansiune, mișcare a pereților subțiri |
| Oţel inox | Puternic și rezistent la coroziune | Căldură, ecruisare, uzură a sculelor |
| Oțel carbon și aliat | Puternic și disponibil pe scară largă | Duritate și condiții de tratament termic |
| Alama si cupru | Conductiv și atent la detalii | Bavuri și marcaje de suprafață |
| Titan | Raport mare rezistență / greutate | Concentrația de căldură și uzura sculelor |
| Ingineria materialelor plastice | Rezistent la lumină și coroziune | Deformare prin expansiune și prin strângere |
Alegerea materialului afectează timpul de așchiere, uneltele, căldura, finisajul și stabilitatea procesului. Aliajul sau gradul specific contează la fel de mult ca familia generală de materiale.
Când prelucrarea CNC de precizie se potrivește
Prelucrarea CNC este o alegere bună pentru prototipuri funcționale, dispozitive de fixare personalizate, inserții de matriță și piese care necesită toleranțe strânse. De asemenea, funcționează bine pentru producția de volum mic până la mediu, în special atunci când mai multe caracteristici critice trebuie prelucrate din aceeași bază de date.
Un alt proces ar putea funcționa mai bine pentru forme mai simple sau volume mai mari. Fabricarea de precizie a tablei metalice este de obicei mai potrivită pentru carcase subțiri, panouri îndoite, console și alte structuri de tablă formate. Turnarea prin injecție este de obicei mai economică pentru cantități mari de piese din plastic, odată ce sculele sunt justificate. O comparație între prelucrarea CNC și turnarea prin injecție ar trebui să ia în considerare volumul producției, geometria, materialul, toleranța și investiția în scule.
Piesele tipice de prelucrare CNC de precizie includ arbori, bucșe, carcase, dispozitive de fixare, inserții de matriță, suporturi robotizate și plăci de echipament. Un arbore poate depinde de diametru și bătaie liberă, în timp ce o carcasă se poate baza mai mult pe poziția găurii și planeitate.
Ce afectează costul prelucrării CNC?
- Material Prețul materialului, duritatea, prelucrabilitatea, viteza de așchiere și uzura sculelor afectează costul.
- Geometrie și configurații Buzunarele adânci, pereții subțiri, unghiurile complexe și prelucrarea pe mai multe laturi cresc timpul de programare și configurare.
- Toleranțe și inspecție Toleranțele strânse pot necesita o finisare mai lentă, mai multe măsurători, un control mai bun al temperaturii sau o rectificare secundară.
- Cantitate și finisare Cantitatea afectează modul în care sunt distribuite costurile de instalare. Debavurarea, tratamentul termic, anodizarea, placarea, asamblarea și ambalarea adaugă, de asemenea, costuri.
- Costul prelucrarii CNC ar trebui evaluată în funcție de material, timpul de prelucrare, configurații, toleranțe, inspecție și operațiuni secundare, mai degrabă decât doar în funcție de rata orară.
Alegerea unui atelier de prelucrare CNC de precizie
Un atelier de prelucrare CNC de precizie competent ar trebui să înțeleagă materialul, geometria, toleranțele, sistemul de prindere a pieselor, sculele, inspecția și prelucrarea secundară. Marca mașinii și numărul de axe nu dovedesc singure capacitatea.
Un furnizor de încredere ar trebui să explice modul în care vor fi prelucrate și măsurate caracteristicile critice. Serviciile sale de prelucrare CNC ar trebui să corespundă piesei reale, mai degrabă decât să se bazeze pe o singură afirmație generală de precizie.
Concluzie
Prelucrarea CNC de precizie depinde de întregul proces. Sculele, elementele de prindere, comportamentul materialului, temperatura, programarea și inspecția trebuie să funcționeze împreună.
Toleranțe strânse ar trebui utilizate doar acolo unde acestea afectează funcționalitatea. Dacă aveți nevoie de asistență pentru prelucrare CNC, fabricarea tablei metalice, turnare prin injecție sau fabricarea matrițelor, HingTung poate analiza piesa și poate recomanda o rută practică de fabricație. Echipa noastră poate recomanda o abordare practică de fabricație.