Para hacer el uso completo de la capacidad del CNC que trabaja a máquina, los diseñadores deben seguir reglas de fabricación específicas. Pero esto puede ser un desafío porque no hay estándar industrial específico. En este artículo, hemos compilado una guía completa con las mejores prácticas del diseño para trabajar a máquina del CNC.
Nos centramos en la descripción de la viabilidad de los sistemas modernos del CNC, ignorando los costes relacionados. Para la dirección en el diseño de las piezas rentables para el CNC, refiera por favor a este artículo.
El trabajar a máquina del CNC
El trabajar a máquina del CNC es una tecnología que trabaja a máquina que se tiene que sustraer. En el CNC, las diversas (los millares de RPM) herramientas giratorias de alta velocidad se utilizan para quitar los materiales de bloques sólidos para producir piezas según modelos del cad. El metal y el plástico se pueden procesar por el CNC.
Las piezas que trabajan a máquina del CNC tienen alta exactitud dimensional y tolerancia estricta. El CNC es conveniente para la producción en masa y el trabajo de una sola vez. De hecho, el trabajar a máquina del CNC es actualmente la manera más rentable de producir los prototipos del metal, incluso comparados a la impresión 3D.
Límites de cálculo principales del CNC
El CNC proporciona gran flexibilidad del diseño, pero hay algunos límites de cálculo. Estas limitaciones se relacionan con los mecánicos básicos del proceso que corta, relacionados principalmente para equipar geometría y el acceso de la herramienta.
1. Geometría de la herramienta
Las herramientas mas comunes del CNC (los molinos y los taladros de extremo) son cilíndricas con longitud que corta limitada.
Cuando el material se quita del objeto, la geometría de la herramienta se transfiere a la partición trabajada a máquina. Esto significa que, por ejemplo, no importa cómo es pequeño se utiliza una herramienta, el ángulo interno de una pieza del CNC tiene siempre un radio.
2. Acceso de la herramienta
Para quitar el material, la herramienta se acerca al objeto directamente desde arriba. Las funciones que no pueden ser alcanzadas de esta manera no pueden ser CNC procesaron.
Hay una excepción a esta regla: socave. Aprenderemos cómo utilizar socavas en diseño en la sección siguiente.
Una buena práctica del diseño es alinear todas las características del modelo (agujeros, cavidades, paredes verticales, etc.) con una de las seis direcciones principales. Esta regla se considera una recomendación, no una limitación, porque el sistema del CNC de 5 ejes proporciona el objeto avanzado que lleva a cabo capacidad.
El acceso de la herramienta es también un problema al trabajar a máquina características con las relaciones de aspecto grandes. Por ejemplo, para alcanzar la parte inferior de la cavidad profunda, una herramienta especial con un de eje largo se requiere. Esto reduce la tiesura del efector final, aumenta la vibración y reduce exactitud realizable.
Los expertos del CNC recomiendan el diseñar de las piezas que se pueden trabajar a máquina con las herramientas con el diámetro posible máximo y la longitud posible más corta.
Reglas del diseño del CNC
Uno de los desafíos encontró a menudo al diseñar las piezas para trabajar a máquina del CNC es que no hay estándar industrial específico: Fabricantes de la máquina herramienta CNC y de la herramienta constantemente mejorar sus capacidades técnicas y ampliar la gama de posibilidades.
En la tabla siguiente, resumimos haber recomendado y los valores posibles de las características mas comunes encontraron en piezas que trabajaban a máquina del CNC.
1. Cavidad y surco
Profundidad recomendada de la cavidad: anchura de la cavidad de 4 veces
La longitud que corta del molino de extremo es limitada (generalmente 3-4 veces su diámetro). Cuando el ratio de la anchura de la profundidad es pequeño, la desviación de la herramienta, la descarga del microprocesador y la vibración llegan a ser más prominentes. Limitando la profundidad de la cavidad a cuatro veces su anchura asegura buenos resultados.
Si se requiere una mayor profundidad, considere diseñar una parte con una profundidad variable de la cavidad (véase la figura arriba para un ejemplo).
El moler profundo de la cavidad: una cavidad con mayores de 6 tiempos de una profundidad el diámetro de la herramienta se considera como cavidad profunda. El ratio del diámetro de la herramienta a la profundidad de la cavidad puede ser 30:1 usando las herramientas especiales (usando molinos de extremo con un diámetro de 1 pulgada, la profundidad máxima es 30 cm).
2. Borde interno
Radio de la esquina vertical: profundidad de la cavidad del ⅓ x (o mayor recomendada)
Usando el valor recomendado del radio de la esquina interno se asegura de que la herramienta apropiada del diámetro se puede utilizar y alinear con las instrucciones para la profundidad recomendada de la cavidad. El aumento del radio de la esquina sobre el valor recomendado (e.g por 1 milímetro) permite levemente que la herramienta corte a lo largo de una trayectoria circular en vez de un ángulo de 90 °. Se prefiere esto porque puede obtener un final más de alta calidad de la superficie. Si un ángulo interno de la agudeza de 90 ° se requiere, considere añadir una socava T-formada en vez de reducir el radio del ángulo.
El radio recomendado de la chapa fonda es 0.5m m, 1m m o ningún radio; Cualquier radio es posible
El borde más bajo del molino de extremo es un borde plano o un borde levemente redondo. Otros radios del piso se pueden procesar con las herramientas principales de la bola. Es una buena práctica del diseño utilizar el valor recomendado porque es la primera opción del maquinista.
3. Pared fina
Grueso de pared mínimo recomendado: 0.8m m (metal) y 1.5m m (plástico); 0.5m m (metal) y 1.0m m (plástico) son posibles
La reducción del grueso de pared reducirá la tiesura del material, de tal modo aumentando la vibración en el proceso que trabaja a máquina y reduciendo la exactitud realizable. Los plásticos tienden a deformarse (debido a la tensión residual) y a ablandar (debido a la subida de la temperatura), así que se recomienda para utilizar un grueso de pared mínimo más grande.
4. Agujero
El diámetro recomendó tamaño estándar del taladro; Cualquier diámetro mayor de 1m m es aceptable
Utilice un molino del taladro o de extremo para trabajar a máquina los agujeros. Normalización del tamaño de broca (unidades métricas e inglesas). Los exprimidores y los cortadores que agujerean se utilizan para acabar los agujeros que requieren tolerancias estrictas. Para los tamaños se recomiendan menos▽ de 20 milímetros, los diámetros estándar.
La profundidad máxima recomendó el diámetro nominal de 4 x; Diámetro nominal de típicamente 10 x; diámetro nominal de 40 x de ser posible
Los agujeros no estándar del diámetro se deben procesar con los molinos de extremo. En este caso, el límite máximo de la profundidad de la cavidad se aplica y el valor recomendado de la profundidad máxima debe ser utilizado. Utilice un taladro especial (diámetro mínimo 3 milímetros) para trabajar a máquina los agujeros con una profundidad que excede el valor típico. El agujero ciego trabajado a máquina por el taladro tiene una chapa fonda cónica (ángulo de 135 °), mientras que el agujero trabajó a máquina para el final el molino es plano. En el CNC el trabajar a máquina, allí no es ninguna preferencia especial entre los agujeros directos y los agujeros ciegos.
5. Hilo
El tamaño mínimo del hilo es m2; Se recomienda M6 o más grande
El hilo interno se corta con un golpecito, y el hilo externo se corta con un dado. Los golpecitos y los dados se pueden utilizar para cortar los hilos al m2.
Las herramientas que roscan del CNC son comunes y preferidas por los maquinistas porque limitan el riesgo de fractura del golpecito. Las herramientas del hilo del CNC se pueden utilizar para cortar los hilos a M6.
La longitud mínima del hilo es diámetro nominal de 1,5 x; el diámetro nominal de 3 x recomendó
La mayor parte de la carga aplicada al hilo es llevada por algunos primeros dientes (hasta 1,5 veces el diámetro nominal). Por lo tanto, no más que 3 veces el diámetro nominal del hilo se requiere.
Para los hilos en los agujeros ciegos cortados con un golpecito (es decir todos los hilos más pequeños que M6), añada un igual no roscado de la longitud al diámetro nominal de 1,5 x en la parte inferior del agujero.
Cuando una herramienta del hilo del CNC se puede utilizar (es decir el hilo es más grande que M6), el agujero puede correr con su toda la longitud.
6. Pequeñas características
El diámetro de agujero mínimo se recomienda para ser 2,5 milímetros (0,1 pulgadas); 0,05 milímetros (0,005 adentro) son posibles
La mayoría de las tiendas de máquina podrán trabajar a máquina exactamente las cavidades y los agujeros usando las herramientas menos de 2,5 milímetros (0,1 pulgadas) en diámetro.
Cualquier cosa debajo de este límite se considera el micromachining. Las herramientas especiales (taladros micro) y el conocimiento experto se requieren para procesar tales características (los cambios físicos en el proceso del corte están dentro de esta gama), así que se recomienda para evitar usando ellas a menos que absolutamente sea necesario.
7. Tolerancia
Estándar: ± 0,125 milímetro (0,005 adentro)
Típico: ± 0,025 milímetro (0,001 adentro)
Posible: ± 0,0125 milímetro (0,0005 adentro)
Las tolerancias definen los límites de dimensiones aceptables. Las tolerancias realizables dependen de las dimensiones y de la geometría básicas de la partición. Los valores antedichos son instrucciones razonables. Si no se especifica ninguna tolerancia, la mayoría de las tiendas de máquina utilizarán un ± estándar 0,125 milímetros (0,005 adentro) de tolerancia.
8. Palabras y letras
El tamaño de fuente recomendado es 20 (o más grande), 5m m que ponen letras
Los caracteres grabados son caracteres preferiblemente grabados en relieve porque se quita menos material. Se recomienda para utilizar las fuentes de sans serif (tales como Arial o Verdana) con un tamaño por lo menos de 20 puntos. Muchas máquinas del CNC pre han programado las rutinas para estas fuentes.
Ajustes de la máquina y orientación de la parte
El diagrama esquemático de las piezas que necesitan ser fijadas varias veces es como sigue:
Tan mencionó anterior, el acceso de la herramienta es uno de los límites de cálculo principales de trabajar a máquina del CNC. Para alcanzar todas las superficies del modelo, el objeto se debe girar varias veces.
Por ejemplo, la parte de la imagen antedicha se debe girar tres veces en total: dos agujeros se trabajan a máquina en dos direcciones principales, y el tercero incorpora la parte posterior de la partición.
Siempre que el objeto gire, la máquina debe ser recalibrada y un nuevo sistema coordinado debe ser definido.
Es importante considerar los ajustes de la máquina en el diseño por dos razones:
El número total de ajustes de la máquina afecta a costes. La rotación y realinear de piezas requiere la operación manual y aumenta el tiempo de procesamiento total. Si la pieza necesita ser girada 3-4 veces, esto es generalmente aceptable, pero exceder este límite es redundante.
Para obtener exactitud posicional relativa máxima, dos características se deben trabajar a máquina en la misma disposición. Esto es porque el nuevo paso de la llamada introduce un error pequeño (pero no insignificante).
El trabajar a máquina del CNC de cinco ejes
Al usar el CNC de 5 ejes que trabaja a máquina, la necesidad de ajustes múltiples de la máquina puede ser eliminada. El trabajar a máquina multi del CNC del eje puede fabricar partes con geometría compleja porque proporcionan 2 hachas rotatorias adicionales.
El trabajar a máquina del CNC de cinco ejes permite que la herramienta sea siempre tangente a la superficie que corta. Trayectorias más complejas y más eficientes de la herramienta se pueden seguir, dando por resultado un mejor final de la superficie y un tiempo que trabaja a máquina más bajo.
Por supuesto, el CNC de 5 ejes también tiene sus limitaciones. La geometría de la herramienta y las restricciones básicas del acceso de la herramienta todavía se aplican (por ejemplo, las partes con geometría interna no se pueden trabajar a máquina). Además, el coste de usar tales sistemas es más alto.
Socava del diseño
Las socavas son las características que no se pueden trabajar a máquina con las herramientas que cortan estándar porque algunas de sus superficies no se pueden alcanzar directamente desde arriba.
Hay dos tipos principales de socavas: T-surcos y colas de milano. Socave puede ser de un sólo lado o de doble cara y procesado con las herramientas especiales.
La herramienta de corte del T-surco se hace básicamente de un parte movible que corta horizontal conectado con un eje vertical. La anchura de la socava puede variar entre 3 milímetros y 40 milímetros. Se recomienda para utilizar las dimensiones estándar para las anchuras (es decir, los incrementos completos del milímetro o fracciones estándar de la pulgada) pues las herramientas son más probables estar disponibles.
Para las herramientas de la cola de milano, el ángulo define el tamaño de característica. 45 60 de la cola de milano del ° herramientas del ° y se consideran estándar.
Al diseñar partes con las socavas en la pared interna, recuerde añadir bastante liquidación para la herramienta. Una buena regla empírica es añadir por lo menos cuatro veces la profundidad socavada entre la pared trabajada a máquina y cualquier otra pared interna.
Para las herramientas estándar, el ratio típico entre el diámetro que corta y el diámetro del eje es 2:1, que limita la profundidad que corta. Cuando se requiere la socava no estándar, la tienda de máquina hace generalmente las herramientas socavadas modificadas para requisitos particulares en sí mismo. Esto aumenta plazos y costes de ejecución y se debe evitar tanto cuanto sea posible.
el surco T-formado (izquierda), surco de la cola de milano socavó (medio) y socava unilateral (correcta) en la pared interna
Dibujos técnicos de elaboración
Observe que algunos criterios de diseño no se pueden incluir en paso o ficheros de IGES. Si su modelo contiene uno o más del siguiente, los 2.os dibujos técnicos deben ser proporcionados:
Agujero o eje roscado
Dimensión de la tolerancia
Requisitos superficiales específicos del final
Instrucciones para los operadores de la máquina herramienta CNC
Regla empírica
1. diseño las piezas que se pueden procesar con la herramienta del diámetro más grande.
2. añada los prendederos grandes (por lo menos profundidad de la cavidad del ⅓ x) a todos los ángulos verticales internos.
3. límite la profundidad de la cavidad a 4 veces su anchura.
4. alinee las funciones principales del diseño a lo largo de una de las seis direcciones principales. Si esto no es posible, el trabajar a máquina del CNC de 5 ejes puede ser seleccionado.
5. Cuando su diseño incluye el hilo, la tolerancia, la especificación superficial del final u otros comentarios del maquinista, someta por favor los dibujos técnicos con los dibujos.