CNC işleme yeteneğinden tam olarak yararlanmak için tasarımcıların belirli üretim kurallarına uymaları gerekir.Ancak bu, belirli bir endüstri standardı olmadığı için zor olabilir.Bu yazıda, CNC işleme için en iyi tasarım uygulamalarını içeren kapsamlı bir kılavuz derledik.
İlgili maliyetleri göz ardı ederek modern CNC sistemlerinin fizibilitesini açıklamaya odaklanıyoruz.CNC için uygun maliyetli parçalar tasarlama konusunda rehberlik için lütfen bu makaleye bakın.
CNC işleme
CNC işleme, çıkarmalı bir işleme teknolojisidir.CNC'de, CAD modellerine göre parçalar üretmek için katı bloklardan malzemeleri çıkarmak için çeşitli yüksek hızlı dönen (binlerce RPM) araçlar kullanılır.Metal ve plastik CNC ile işlenebilir.
CNC işleme parçaları yüksek boyutsal hassasiyete ve katı toleransa sahiptir.CNC, seri üretime ve tek seferlik çalışmaya uygundur.Aslında, CNC işleme şu anda metal prototipler üretmenin en uygun maliyetli yoludur, hatta 3D baskıya kıyasla.
CNC'nin ana tasarım sınırlamaları
CNC, mükemmel tasarım esnekliği sağlar, ancak bazı tasarım sınırlamaları vardır.Bu sınırlamalar, esas olarak takım geometrisi ve takım erişimi ile ilgili olmak üzere, kesme işleminin temel mekaniği ile ilgilidir.
1. Takım geometrisi
En yaygın CNC takımları (parmak frezeleri ve matkaplar) sınırlı kesme uzunluğuna sahip silindiriktir.
Malzeme iş parçasından çıkarıldığında, takımın geometrisi işlenen parçaya aktarılır.Bu, örneğin bir takım ne kadar küçük kullanılırsa kullanılsın, CNC parçasının iç açısının her zaman bir yarıçapa sahip olduğu anlamına gelir.
2. Araç erişimi
Malzemeyi çıkarmak için alet, iş parçasına doğrudan yukarıdan yaklaşır.Bu şekilde erişilemeyen fonksiyonlar CNC ile işlenemez.
Bu kuralın bir istisnası vardır: undercut.Bir sonraki bölümde tasarımda alttan kesmelerin nasıl kullanılacağını öğreneceğiz.
Modelin tüm özelliklerini (delikler, boşluklar, dikey duvarlar vb.) altı ana yönden biriyle hizalamak iyi bir tasarım uygulamasıdır.5 eksenli CNC sistemi gelişmiş iş parçası tutma yeteneği sağladığından, bu kural bir sınırlama değil bir öneri olarak kabul edilir.
Takım erişimi, büyük en boy oranlarına sahip özellikleri işlerken de bir sorundur.Örneğin, derin boşluğun dibine ulaşmak için uzun eksenli özel bir alet gereklidir.Bu, uç efektörün sertliğini azaltır, titreşimi artırır ve elde edilebilir doğruluğu azaltır.
CNC uzmanları, mümkün olan maksimum çapta ve mümkün olan en kısa uzunlukta takımlarla işlenebilecek parçalar tasarlamayı önerir.
CNC tasarım kuralları
CNC işleme için parçalar tasarlarken sıklıkla karşılaşılan zorluklardan biri, belirli bir endüstri standardının olmamasıdır: CNC takım tezgahı ve takım üreticileri, teknik yeteneklerini sürekli olarak geliştirir ve olasılık yelpazesini genişletir.
Aşağıdaki tabloda, CNC işleme parçalarında karşılaşılan en yaygın özelliklerin önerilen ve uygulanabilir değerlerini özetliyoruz.
1. Boşluk ve oluk
Önerilen boşluk derinliği: 4 kez boşluk genişliği
Parmak frezenin kesme uzunluğu sınırlıdır (genellikle çapının 3-4 katı).Derinlik genişlik oranı küçük olduğunda takım sapması, talaş boşalması ve titreşim daha belirgin hale gelir.Boşluğun derinliğini genişliğinin dört katı ile sınırlamak iyi sonuçlar sağlar.
Daha büyük bir derinlik gerekiyorsa, değişken boşluk derinliğine sahip bir parça tasarlamayı düşünün (örnek için yukarıdaki şekle bakın).
Derin kavite frezeleme: Takım çapının 6 katından daha büyük bir derinliğe sahip bir oyuk, derin bir oyuk olarak kabul edilir.Özel aletler kullanılarak takım çapının boşluk derinliğine oranı 30:1 olabilir (1 inç çapında parmak frezeler kullanılarak, maksimum derinlik 30 cm'dir).
2. İç kenar
Dikey köşe yarıçapı: önerilen ⅓ x boşluk derinliği (veya daha fazla)
Önerilen iç köşe yarıçapı değerinin kullanılması, uygun çap takımının kullanılmasını ve önerilen boşluk derinliği için kılavuzlarla hizalanmasını sağlar.Köşe yarıçapının önerilen değerin biraz üzerine çıkarılması (örn. 1 mm), aletin 90 ° açı yerine dairesel bir yol boyunca kesmesine olanak tanır.Bu, daha kaliteli bir yüzey kalitesi elde edebildiği için tercih edilir.90 ° keskinlik bir iç açı gerekiyorsa, açı yarıçapını azaltmak yerine T şeklinde bir alttan kesme eklemeyi düşünün.
Önerilen alt plaka yarıçapı 0,5 mm, 1 mm'dir veya yarıçap yoktur;Herhangi bir yarıçap uygulanabilir
Parmak frezenin alt kenarı düz kenar veya hafif yuvarlak kenardır.Diğer zemin radyüsleri bilyeli aletlerle işlenebilir.Makinistin ilk tercihi olduğu için önerilen değeri kullanmak iyi bir tasarım uygulamasıdır.
3. İnce duvar
Önerilen minimum duvar kalınlığı: 0,8 mm (metal) ve 1,5 mm (plastik);0,5 mm (metal) ve 1,0 mm (plastik) uygulanabilir
Duvar kalınlığının azaltılması, malzemenin sertliğini azaltacak, böylece işleme sürecindeki titreşimi artıracak ve elde edilebilir doğruluğu azaltacaktır.Plastikler eğilme (artık gerilim nedeniyle) ve yumuşama (sıcaklık artışı nedeniyle) eğilimindedir, bu nedenle daha büyük bir minimum duvar kalınlığı kullanılması önerilir.
4. Delik
Çap önerilen standart matkap boyutu;1 mm'den büyük herhangi bir çap kabul edilebilir
Delikleri işlemek için bir matkap veya parmak freze kullanın.Matkap ucu boyutunun standardizasyonu (metrik ve İngiliz birimleri).Raybalar ve delik işleme kesiciler, sıkı toleranslar gerektiren delikleri bitirmek için kullanılır.▽ 20 mm'den küçük boyutlar için standart çaplar önerilir.
Önerilen maksimum derinlik 4 x nominal çap;Tipik olarak 10 x nominal çap;Mümkün olduğunda 40 x nominal çap
Standart olmayan çaplı delikler parmak frezelerle işlenmelidir.Bu durumda maksimum boşluk derinlik sınırı uygulanır ve önerilen maksimum derinlik değeri kullanılmalıdır.Tipik değeri aşan derinliğe sahip delikleri işlemek için özel bir matkap (minimum çap 3 mm) kullanın.Matkap tarafından işlenen kör delik, konik bir alt plakaya (135 ° açı) sahiptir, parmak freze tarafından işlenen delik ise düzdür.CNC işlemede, açık delikler ve kör delikler arasında özel bir tercih yoktur.
5. İplik
Minimum diş boyutu m2'dir;M6 veya daha büyük önerilir
İç diş bir kılavuz ile kesilir ve dış diş bir kalıp ile kesilir.Dişleri m2'ye kesmek için kılavuzlar ve kalıplar kullanılabilir.
CNC diş açma takımları, kılavuz kırılma riskini sınırladıkları için makinistler tarafından yaygındır ve tercih edilir.CNC diş açma araçları, dişleri M6'ya kesmek için kullanılabilir.
Minimum diş uzunluğu 1,5 x nominal çaptır;3 x nominal çap önerilir
Dişe uygulanan yükün çoğu birkaç ilk diş tarafından taşınır (nominal çapın 1,5 katına kadar).Bu nedenle, dişin nominal çapının 3 katından fazlasına gerek yoktur.
Bir kılavuzla kesilen kör deliklerdeki dişler için (yani M6'dan daha küçük tüm dişler), deliğin alt kısmına 1,5 x nominal çapa eşit dişsiz bir uzunluk ekleyin.
Bir CNC diş açma takımı kullanılabildiğinde (yani diş M6'dan büyükse), delik tüm uzunluğu boyunca ilerleyebilir.
6. Küçük özellikler
Minimum delik çapının 2,5 mm (0,1 inç) olması önerilir;0,05 mm (0,005 inç) uygulanabilir
Çoğu makine atölyesi, çapı 2,5 mm'den (0,1 inç) daha küçük aletler kullanarak boşlukları ve delikleri doğru şekilde işleyebilecektir.
Bu sınırın altındaki herhangi bir şey mikro işleme olarak kabul edilir.Bu tür özellikleri işlemek için özel aletler (mikro matkaplar) ve uzman bilgisi gereklidir (kesme işlemindeki fiziksel değişiklikler bu aralıktadır), bu nedenle kesinlikle gerekli olmadıkça kullanılmaması önerilir.
7. Tolerans
Standart: ± 0,125 mm (0,005 inç)
Tipik: ± 0,025 mm (0,001 inç)
Uygulanabilir: ± 0,0125 mm (0,0005 inç)
Toleranslar, kabul edilebilir boyutların sınırlarını tanımlar.Ulaşılabilir toleranslar, parçanın temel boyutlarına ve geometrisine bağlıdır.Yukarıdaki değerler makul yönergelerdir.Tolerans belirtilmezse, çoğu makine atölyesi standart ± 0,125 mm (0,005 inç) tolerans kullanır.
8. Kelimeler ve harfler
Önerilen yazı tipi boyutu 20 (veya daha büyük), 5 mm yazıdır
Daha az malzeme kaldırıldığından, oyulmuş karakterler tercihen kabartmalı karakterlerdir.En az 20 punto büyüklüğünde sans serif yazı tiplerinin (Arial veya Verdana gibi) kullanılması tavsiye edilir.Birçok CNC makinesinin bu yazı tipleri için önceden programlanmış rutinleri vardır.
Makine ayarları ve parça yönü
Birkaç kez ayarlanması gereken parçaların şematik diyagramı aşağıdaki gibidir:
Daha önce belirtildiği gibi, takım erişimi, CNC işlemenin ana tasarım sınırlamalarından biridir.Modelin tüm yüzeylerine ulaşmak için iş parçası birkaç kez döndürülmelidir.
Örneğin, yukarıdaki görüntünün parçası toplamda üç kez döndürülmelidir: iki ana yönde iki delik işlenir ve üçüncüsü parçanın arkasına girer.
İş parçası döndüğünde, makine yeniden kalibre edilmeli ve yeni bir koordinat sistemi tanımlanmalıdır.
Tasarımda makine ayarlarının dikkate alınması iki nedenden dolayı önemlidir:
Toplam makine ayarı sayısı maliyetleri etkiler.Parçaların döndürülmesi ve yeniden hizalanması, manuel işlem gerektirir ve toplam işlem süresini artırır.Parçanın 3-4 kez döndürülmesi gerekiyorsa, bu genellikle kabul edilebilir, ancak bu sınırın aşılması gereksizdir.
Maksimum göreceli konumsal doğruluk elde etmek için, aynı kurulumda iki özelliğin işlenmesi gerekir.Bunun nedeni, yeni çağrı adımının küçük (ama göz ardı edilemez) bir hata sunmasıdır.
Beş eksenli CNC işleme
5 eksenli CNC işleme kullanılırken birden fazla makine ayarına duyulan ihtiyaç ortadan kaldırılabilir.Çok eksenli CNC işleme, 2 ek dönme ekseni sağladıkları için karmaşık geometriye sahip parçalar üretebilir.
Beş eksenli CNC işleme, takımın her zaman kesme yüzeyine teğet olmasını sağlar.Daha karmaşık ve verimli takım yolları izlenebilir, bu da daha iyi yüzey kalitesi ve daha düşük işleme süresi sağlar.
Elbette 5 eksenli CNC'nin de sınırlamaları vardır.Temel takım geometrisi ve takım erişim kısıtlamaları hala geçerlidir (örneğin, iç geometriye sahip parçalar işlenemez).Ayrıca, bu tür sistemleri kullanmanın maliyeti daha yüksektir.
Tasarım alt kesimi
Alttan kesimler, bazı yüzeylerine yukarıdan doğrudan erişilemediği için standart kesici aletlerle işlenemeyen özelliklerdir.
İki ana alt kesim türü vardır: T-oluklar ve kırlangıç kuyrukları.Undercut tek taraflı veya çift taraflı olabilir ve özel aletlerle işlenebilir.
T-oluk kesici takım, temel olarak dikey bir eksene bağlı yatay bir kesici uçtan yapılmıştır.Alt kesimin genişliği 3 mm ile 40 mm arasında değişebilir.Aletlerin mevcut olma olasılığı daha yüksek olduğundan, genişlikler için standart boyutların (yani tam milimetrelik artışlar veya standart inç kesirler) kullanılması önerilir.
Kırlangıç kuyruğu araçları için açı, unsur boyutunu tanımlar.45 ° ve 60 ° kırlangıç takımları standart olarak kabul edilir.
İç duvarda alttan kesikli parçalar tasarlarken, alet için yeterli boşluk eklemeyi unutmayın.İyi bir kural, işlenmiş duvar ile diğer herhangi bir iç duvar arasına alttan kesme derinliğinin en az dört katı eklemektir.
Standart takımlar için, kesme çapı ile mil çapı arasındaki tipik oran, kesme derinliğini sınırlayan 2:1'dir.Standart olmayan alttan kesme gerektiğinde, makine atölyesi genellikle özelleştirilmiş alttan kesme takımlarını kendisi yapar.Bu, teslim sürelerini ve maliyetleri arttırır ve mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.
İç duvarda T-şekilli oluk (solda), alttan kırlangıç oluğu (ortada) ve tek taraflı alttan oyuk (sağda)
Teknik çizimlerin hazırlanması
Bazı tasarım kriterlerinin adım veya IGES dosyalarına dahil edilemeyeceğini unutmayın.Modeliniz aşağıdakilerden bir veya daha fazlasını içeriyorsa 2D teknik çizimler sağlanmalıdır:
Dişli delik veya mil
Tolerans boyutu
Özel yüzey bitirme gereksinimleri
CNC takım tezgahı operatörleri için talimatlar
Temel kural
1. En büyük çaplı takımla işlenebilecek parçaları tasarlayın.
2. Tüm iç dikey açılara büyük filetolar (en az ⅓ x boşluk derinliği) ekleyin.
3. Boşluğun derinliğini genişliğinin 4 katı ile sınırlayın.
4. Tasarımın ana işlevlerini altı ana yönden biri boyunca hizalayın.Bu mümkün değilse 5 eksenli CNC işleme seçilebilir.
5. Tasarımınız diş, tolerans, yüzey kalitesi özellikleri veya makine operatörünün diğer yorumlarını içeriyorsa, lütfen teknik resimleri çizimlerle birlikte gönderin.
