Ve strojírenské výrobě se hranice mezi tím, co si konstruktér dokáže v CADu představit, a tím, co může obráběč fyzicky vyrobit, neustále posouvá. Ve výrobě však platí základní zákon: Složitost se rovná ceně. Když návrh ignoruje fyzickou realitu výrobní haly, vede to k „neobrobitelným“ dílům, nadměrnému lomu nástrojů a prudce se prodlužujícím dodacím lhůtám. Tato příručka zkoumá, proč se určité struktury zvyšují. CNC obrábění obtížnost a jak můžete optimalizovat své návrhy, abyste zajistili kvalitu, aniž byste museli utratit majlant.
Proč se CAD ne vždy převádí do CAM
Konstruktéři často pracují v „dokonalém“ digitálním prostředí. V CADu je vnitřní roh o úhlu 90 stupňů vzdálený jen jedno kliknutí. V reálném světě se CNC obrábění spoléhá na rotující válcové nástroje. Kulatý nástroj ze své podstaty nemůže vyřezat dokonale čtvercový vnitřní roh. Toto je paradox složitosti a nákladů. S tím, jak se geometrie dílu stává složitější, vyžaduje výrobní proces specializované nástroje, komplexnější programování (CAM), další nastavení a pomalejší posuvy. Pokud tyto faktory nejsou řízeny pomocí DFM, zvyšuje se míra zmetkovitosti a „cool“ design se stává finanční zátěží.3 největší inženýrské překážky: „Fyzikální limity“ CNC
Abychom optimalizovali návrh, musíme nejprve pochopit tři nejběžnější geometrické „bolestivé body“, které frustrují operátory CNC a zvyšují cenové nabídky.1. Hluboké, úzké drážky a vysoké poměry stran
Jednou z nejčastějších výzev při CNC obrábění jsou hluboké kapsy nebo úzké drážky, které se často vyskytují v chladičích nebo tělesech ventilů.- Technický základ: Fyzika průhybu nástroje. CNC řezný nástroj se chová jako konzolový nosník. Čím delší je v poměru ke svému průměru (poměr L:D), tím více se ohne pod řezným tlakem.
- Problém: Když se nástroj „pohybuje“ nebo vychyluje, způsobuje to rozměrové nepřesnosti, špatnou kvalitu povrchu (stopy chvění) a nakonec i zlomení nástroje. Navíc v hlubokých drážkách nemají třísky (špony) kam jít. Pokud nástroj znovu řeže své vlastní třísky, generuje teplo a praská.
- Řešení:
2. Vnitřní poloměry a mrtvé rohy
Jak již bylo zmíněno, CNC nástroje jsou kulaté. To znamená, že každý vnitřní roh bude mít poloměr. Technický kořen: Standardní frézy jsou kruhové. Pro dosažení ostrého rohu potřebujete malý nástroj. Problém: Malé nástroje vyžadují extrémně pomalé posuvy a jsou náchylné k zlomení. Pokud konstrukce vyžaduje „ostrý“ vnitřní roh, musí dílna přesunout na EDM (elektroerozivní obrábění). EDM je přesné, ale neuvěřitelně pomalé a drahé. Řešení: Předimenzování: Vnitřní poloměr konstrukce vždy zvětšete alespoň o 10 %, než je poloměr nástroje, který očekáváte. To umožňuje nástroji pohybovat se rohem, aniž by se „zabořil“, což snižuje vibrace. Zaoblení ve tvaru „dog bone“: U montážních dílů, kde se čtvercový komponent musí vejít do kapsy, použijte odlehčení ve tvaru „dog bone“ nebo „T-bone“. Tato odlehčení posouvají poloměr mimo čtvercový rozměr, což umožňuje perfektní usazení spojovacího dílu.3. Tenkostěnné geometrie
Snížení hmotnosti je v leteckém a kosmickém průmyslu a odvětví elektromobilů zásadní, což vede konstruktéry k posouvání limitů tloušťky stěn. Technický kořen: Nedostatek strukturální hmoty. Problém: Když se stěna stane příliš tenkou (obvykle pod 0.8 mm u hliníku), síla řezného nástroje způsobí, že materiál vibruje nebo „zvoní“. To vytváří zvlněný povrch a téměř znemožňuje dodržení přesných tolerancí. V extrémních případech se stěna může dokonce prohnout nebo roztrhnout. Řešení: Obětní žebra: Navrhněte dočasná podpůrná žebra, která udržují stěnu tuhou během obrábění a která lze v posledním průchodu odstranit. Vysokorychlostní obrábění (HSM): Použití nízkého radiálního záběru a vysokých otáček vřetena může snížit řeznou sílu vyvíjenou na stěnu.
