Στη μηχανολογική κατασκευή, τα όρια μεταξύ αυτού που μπορεί να φανταστεί ένας σχεδιαστής σε CAD και αυτού που μπορεί να παράγει φυσικά ένας μηχανουργός μεταβάλλονται συνεχώς. Ωστόσο, υπάρχει ένας θεμελιώδης νόμος στην κατασκευή: Η πολυπλοκότητα ισούται με το κόστος. Όταν ένα σχέδιο αγνοεί τις φυσικές πραγματικότητες του χώρου παραγωγής, οδηγεί σε «μη μηχανικά» εξαρτήματα, υπερβολική θραύση εργαλείων και εκτοξευόμενους χρόνους παράδοσης. Αυτός ο οδηγός διερευνά γιατί ορισμένες δομές αυξάνονται. CNC μηχανική κατεργασία δυσκολία και πώς μπορείτε να βελτιστοποιήσετε τα σχέδιά σας για να διασφαλίσετε την ποιότητα χωρίς να ξοδέψετε μια περιουσία.
Γιατί το CAD δεν μεταφράζεται πάντα σε CAM
Οι σχεδιαστές συχνά εργάζονται σε ένα «τέλειο» ψηφιακό περιβάλλον. Στο CAD, μια εσωτερική γωνία 90 μοιρών απέχει μόλις ένα κλικ. Στον πραγματικό κόσμο, η κατεργασία CNC βασίζεται σε περιστρεφόμενα κυλινδρικά εργαλεία. Ένα στρογγυλό εργαλείο δεν μπορεί, εξ ορισμού, να κόψει μια τέλεια τετράγωνη εσωτερική γωνία. Αυτό είναι το παράδοξο πολυπλοκότητας-κόστους. Καθώς η γεωμετρία ενός εξαρτήματος γίνεται πιο περίπλοκη, η διαδικασία κατασκευής απαιτεί εξειδικευμένα εργαλεία, πιο πολύπλοκο προγραμματισμό (CAM), πρόσθετες ρυθμίσεις και βραδύτερους ρυθμούς τροφοδοσίας. Εάν αυτοί οι παράγοντες δεν αντιμετωπιστούν μέσω DFM, ο ρυθμός απόρριψης αυξάνεται και ο «ψαγμένος» σχεδιασμός καθίσταται οικονομική υποχρέωση.Τα 3 κορυφαία μηχανικά εμπόδια: Τα «φυσικά όρια» του CNC
Για να βελτιστοποιήσουμε ένα σχέδιο, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τα τρία πιο συνηθισμένα γεωμετρικά «σημεία πόνου» που απογοητεύουν τους χειριστές CNC και αυξάνουν τις τιμές.1. Βαθιές, στενές αυλακώσεις και υψηλές αναλογίες διαστάσεων
Μία από τις πιο συχνές προκλήσεις στην κατεργασία CNC αφορά βαθιές τσέπες ή στενές αυλακώσεις, που συχνά βρίσκονται σε ψύκτρες ή σώματα βαλβίδων.- Η Τεχνική Ρίζα: Η φυσική της παραμόρφωσης του εργαλείου. Ένα εργαλείο κοπής CNC λειτουργεί σαν δοκός προβόλου. Όσο μακρύτερο είναι σε σχέση με τη διάμετρό του (ο λόγος L:D), τόσο περισσότερο θα κάμπτεται υπό πίεση κοπής.
- Το πρόβλημα: Όταν ένα εργαλείο «περπατάει» ή λυγίζει, προκαλεί διαστατικές ανακρίβειες, κακό φινίρισμα επιφάνειας (σημάδια τριξίματος) και, τελικά, σπάσιμο του εργαλείου. Επιπλέον, σε βαθιές αυλακώσεις, τα θραύσματα (γρεζάκια) δεν έχουν πουθενά να πάνε. Εάν ένα εργαλείο ξανακόψει τα δικά του θραύσματα, παράγει θερμότητα και σπάει.
- Η Λύση:
2. Εσωτερικές ακτίνες και νεκρές γωνίες
Όπως αναφέρθηκε, τα εργαλεία CNC είναι στρογγυλά. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εσωτερική γωνία θα έχει ακτίνα. Η Τεχνική Ρίζα: Οι τυπικές φρέζες άκρου είναι κυκλικές. Για να πετύχετε μια σφιχτή γωνία, χρειάζεστε ένα μικροσκοπικό εργαλείο. Το Πρόβλημα: Τα μικροσκοπικά εργαλεία απαιτούν εξαιρετικά αργούς ρυθμούς τροφοδοσίας και είναι επιρρεπή σε θραύση. Εάν ο σχεδιασμός απαιτεί μια «κοφτερή» εσωτερική γωνία, το συνεργείο πρέπει να μετακινήσει το εξάρτημα σε μια μηχανή EDM (Κατεργασία Ηλεκτρικής Εκκένωσης). Η EDM είναι ακριβής αλλά απίστευτα αργή και ακριβή. Η Λύση: Υπερμεγέθης: Να κάνετε πάντα την εσωτερική ακτίνα του σχεδίου σας τουλάχιστον 10% μεγαλύτερη από την ακτίνα του εργαλείου που αναμένετε να χρησιμοποιήσετε. Αυτό επιτρέπει στο εργαλείο να κινείται μέσα από τη γωνία χωρίς να «θάβεται», γεγονός που μειώνει τους κραδασμούς. Φιλέτα Dog Bone: Σε εξαρτήματα συναρμολόγησης όπου ένα τετράγωνο εξάρτημα πρέπει να χωρέσει σε μια τσέπη, χρησιμοποιήστε ανάγλυφα «dog-bone» ή «T-bone». Αυτά μετακινούν την ακτίνα έξω από το τετράγωνο αποτύπωμα, επιτρέποντας στο αντίστοιχο εξάρτημα να ταιριάζει τέλεια.3. Γεωμετρίες με λεπτά τοιχώματα
Η μείωση του βάρους είναι κρίσιμη στους τομείς της αεροδιαστημικής και των ηλεκτρικών οχημάτων, οδηγώντας τους σχεδιαστές να διευρύνουν τα όρια του πάχους των τοίχων. Η Τεχνική Ρίζα: Έλλειψη δομικής μάζας. Το Πρόβλημα: Όταν ένας τοίχος γίνεται πολύ λεπτός (συνήθως κάτω από 0.8 χιλιοστά για το αλουμίνιο), η δύναμη του εργαλείου κοπής προκαλεί δόνηση ή «κουδούνισμα» του υλικού. Αυτό δημιουργεί ένα κυματιστό φινίρισμα επιφάνειας και καθιστά σχεδόν αδύνατη τη διατήρηση αυστηρών ανοχών. Σε ακραίες περιπτώσεις, ο τοίχος μπορεί ακόμη και να λυγίσει ή να σκιστεί. Η Λύση: Θυσιαστικές νευρώσεις: Σχεδιάστε προσωρινές νευρώσεις στήριξης που διατηρούν τον τοίχο άκαμπτο κατά την κατεργασία, οι οποίες μπορούν να αφαιρεθούν στο τελικό πέρασμα. Κατεργασία Υψηλής Ταχύτητας (HSM): Η χρήση χαμηλής ακτινικής εμπλοκής και υψηλών ταχυτήτων ατράκτου μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής που ασκείται στον τοίχο.
