CNC-töötlemismaterjalid: kuidas teie materjali valik suurendab tolerantse, tööriista kasutusiga ja osade maksumust
Olete täpsustanud 6061-T6, joonistanud tasku põrandale 0,6 mm seina ja välja pakkunud tasasuse 0,05 mm juures. DFM tuleb tagasi:stressi leevendamine vajalik enne finiši läbimist; sein võib kinnitusavamisel liikuda.Materjal ei põhjustanud neid probleeme üksi,{0}}kuid see määras piiritingimused, mis muutsid need vältimatuks.
See on miscnc-töötlusmaterjalidValik on tegelikult järgmine: te ei vali spetsifikatsioonilehte, vaid valite piirangute komplekti, mis järgib seda osa läbi iga seadistuse, iga tööriista vahetuse ja kontrolliaruande iga rea. Tehke see varakult õigeks ja osa hakkab peaaegu ise töötama. Kui teete valesti, määrate keset-hinda ümber.
Nii mõtleme materjali valikuleMID täpsus-Alumiiniumisulamite, titaani klasside, roostevabade materjalide perekondade ja tehniliste plastide hulgas, mis meie poes igapäevaselt liiguvad.
Viis CNC-töötlemismaterjalide perekonda, mille insenerid jõuavad esimesena
Töödeldavuse reitingud eksisteerivad igal spektril ja nii ka kulud. Allolev tabel kaardistab perekonnad, mida me kõige sagedamini töötleme, võrreldes teie joonisel oluliste muutujatega.
| Materjal | Töödeldavuse indeks | Tolerantsi põrand (freesimine) | Ra Saavutatav | Tööriistade suhteline kulumine | Tüüpilised sektorid |
|---|---|---|---|---|---|
| Al 6061-T6 | ~100% | ±0,005 mm (±0,002 mm rakise avaga) | 0,4 µm (0,1 µm kärbs-lõige) | Madal | Pooljuht, tööstusautomaatika |
| Al 7075-T651 | ~70% | ±0,005 mm | 0.4µm | Madal – keskmine | Lennundusraamid,-kandevardad |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0,008 mm (±0,005 mm hoolduse kohta) | 0,8 µm (0,4 µm võimalik) | Kõrge | Aerokonstruktsioonilised, meditsiinilised implantaadid |
| 316L roostevaba | ~45% | ±0,008 mm | 0.4µm | Keskmine – kõrge | Vedelikukollektorid, kirurgiainstrumendid |
| 17-4PH H900 | ~38% | ±0,008 mm | 0.4µm | Kõrge | Lennundustarvikud, ülitugevad{0}}võllid |
| PEEK | ~75% | ±0,02 mm (sõltub niiskusest{1}}) | 0.8µm | Madal | Meditsiiniline, pooljuht, keemia |
Töödeldavuse indeks on viidatud 160 HB vaba-terasele=100%.
Üks erinevus, mida tabel ei näita: "saavutatav" ja "kogu partii korratav" ei ole sama number. Õiges keskkonnas on ±0,002 mm löömine ühele alumiiniumdetailidele lihtne. Selle hoidmine 80 tüki vahel standardse kinnitusega ja ümbritseva keskkonna temperatuuri kõikumisega on protsessi kavandamise probleem, mitte võimekuse lünk.
Alumiinium vs titaan CNC-mehaaniline töötlemine: kus vahetus{0}}tegelikult elab
Kõige tavalisemcnc-töötlusmaterjali valikkosmose- ja meditsiiniklientide otsus on see. Insenerid võrdlevad instinktiivselt tõmbetugevuse numbreid, kuid see ei ole koht, kus kulude erinevus ei kehti.
Alumiinium vs titaan cnc töötleminetaandub kolmele omavahel seotud tegurile: lõikekiirus, soojusjuhtimine ja tööriistade kasutamise strateegia.
Mudelite 6061-T6 või 7075-T651 puhul töötate spindli kiirusel üle 10 000 p/min, rakendate agressiivseid radiaalseid ühendusi ja loputate laastud kiiresti õhu või üleujutusvedelikuga. Materjal ei säilita lõikepiirkonnas soojust.
Ti-6Al-4V puhul teete vastupidist. Pinnapealsed kiirused jäävad tavaliselt vahemikku 40–80 m/min – see on ligikaudu viiendik 6061-ga sõitmisest. Põhjus ei ole ainult kõvaduses, vaid 2000 m/min. see on soojusjuhtivus. Titaan juhib soojust ligikaudu 7 W/m·K versus alumiiniumi 167 W/m·K. Soojus jääb lõikeserva, mitte laastu sisse. See lagundab karbiidi kiiresti, kui teie parameetrid või jahutusvedeliku rõhk on valesti kalibreeritud.
Siit saate teada, kuidas me määrame trohhoidaalse vs. süvistamise-freesimise otsuse taskuoperatsioonidel-otsuskutse, mis ilmub spetsifikatsioonilehtedel harva, kuid mõjutab otseselt tsükliaega ja tööriista eluiga rasketel juhtudelcnc-töötlusmaterjalid:
Trochoidaalne (kõrge{0}}efektiivsusega) freesimineon eelistatud titaanist taskutele, mis on laiemad kui ~15mm. Radiaalne haardumine töötab 10–15% tööriista läbimõõdust suure aksiaalse sügavusega ja 60+ varda üleujutusvedelikuga. Ühtlane haardekaar hoiab ära hõõrdumise ja{6}}ehitatud serva, mis tapab karbiidist sisetükke.
Süvisfreesiminevõtab üle, kui tasku sügavuse -laiuse suhe{1}} ületab ligikaudu 3:1 või kui osa jäikus on ebapiisav. Aksiaalsed lõikejõud on väiksemad kui radiaalsed{5}}see on oluline, kui olete 40 mm sügavusel ja detail on kinnituses juba läbi paindumas.
Sinu jaokscnc-töötlusmaterjali valik: kui titaanist funktsioon ühendab taskud, mis on sügavamad kui 25 mm, ja seinad, mis on õhemad kui 3 mm, märgistage see enne disaini külmutamist. Need kombinatsioonid nõuavad uuesti-järjestatud toiminguid ja vahepealseid stressi leevendamise samme, mis pole standardses tsükliaja hinnangus nähtavad.
Materjali taluvusvõime: mida numbrid tegelikult tähendavad
| Seadistuse tüüp | Al 6061/7075 | Ti-6Al-4V | 316L / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Standardne freesimine, ühekordne seadistus | ±0,010 mm | ±0,015 mm | ±0,012 mm |
| 5-teljeline täppiskinnitusega | ±0,005 mm | ±0,008 mm | ±0,008 mm |
| Kriitilised augud (puurimine/hõõritamine) | ±0,003 mm | ±0,005 mm | ±0,005 mm |
| Täppisoperatsioonid (Šveitsi{0}}pööre, jig-puur) | ±0,002 mm | ±0,003 mm | ±0,003 mm |
| Maapinnad | ±0,001 mm | ±0,002 mm | ±0,001 mm |
Üllatus paljudele disainiinseneridele:alumiiniumil on raskem hoida rangeid tolerantse, kui selle töödeldavuse reiting eeldab, sest see töötab nii kiiresti ja laieneb nii vabalt. Alumiinium CTE töötab umbes 23,6 µm/m·K. 100 mm osal, millel on pika töötamise ajal 10-kraadine kõikumine ümbritsevas keskkonnas, on see ligikaudu 24 µm mõõtmete triivi-, mis on juba 5 × ±0,005 mm tolerantsi eelarve ainuüksi temperatuurist.
Meie standardne töövoog alumiiniumist osadele, mis on tihedamad kui ±0,005 mm: töötlemata → temperatuuri stabiliseerimine (20–30 minutit kontrollitud tsoonis) → pool-viimistlus → uuesti stabiliseerimine → viimistlemine. Kareda ja poolviimistluse vaheline hoidmine Jätke see ajakava surve all vahele ja saate osa, mis mõõdab CMM-il õigesti ja väljub seejärel taluvusest tund pärast jahtumist.
See stabiliseerimissamm töötlemata ja poolviimistluse-mitte lõikeparameetrite- vahel on kõige levinum alumiiniumi ümbertöötlemise algpõhjus tihedal-tolerantsi tööl.
Pikkade peenikeste võllide puhul, mille L/D > 20 roostevabast terasest või titaanist, juhivad meie Šveitsi-pöördelemendid juhtpuksi vahetult lõiketsooni taga, kusjuures põhivõll ja järgnev tugi on koordineeritud 0,005 mm täpsusega. Ilma selle seoseta paindub osa lõikamissurve all toetamata vahemiku juures ning te kaotate ümaruse ja silindrilisuse enne, kui olete poole pikkusega alla jõudnud.
Roostevabast terasest CNC-mehaaniline töötlemine: pinnaviimistlus ja tööriistahaldus
Roostevabast terasest cnc-töötluspinna viimistlusnõuded dikteerivad sageli protsessi järjestust rohkem kui mõõtmete tolerantsidjaspetsiifiline pinna tekstuur, mis toetab PVD või kõva anodeerimise nakkumist.
Roostevaba materjali raskendav käitumine on töökarastamine. 316L kõvastub kiiresti, kui tööriist seisab, ettenihke kiirus langeb alla läve või sisetükk on kulunud. Kui pind kõveneb, haakuvad järgnevad läbimised materjali kõrgema kõvadusega, kui alustasite. See kaskaadib tööriista purunemise ja aroostevabast terasest cnc-töötluspinna viimistlusseda on peaaegu võimatu taastada ilma planeerimata passi lisamata.
Meie protsessijuhtimine roostevabast terasest täppiskomponentide jaoks:
Säilitage viimistlusdetailide positiivne kaldenurk-negatiivne kahanemine kulunud tööriistadel põhjustab enne lõikamist hõõrumist. Ärge kunagi peatage pöörlevat tööriista kokkupuutel roostevaba pinnaga. Kasutage läbipääsude viimistlemiseks PVD-kaetud submikronkarbiidi; katmata karedaks 17-4PH H900-l, et säilitada serva geomeetria. Kui Ra on väiksem kui 0,2 µm või sellega võrdne, lisage jahutusvedeliku loputamisega mikroviimistluskäik, mille aksiaalne sügavus on väiksem või võrdne 0,05 mm.
Üks allavoolu sõltuvus, mida tasub jälgida: paljud meditsiinilised roostevabast terasest komponendid lähevad pärast töötlemist elektropoleerimiseks. Kui eel-EP pind on üle Ra 0,8 µm, ei vii elektropoleerimine seda tavaliselt Ra 0,1 µm -spetsifikatsioonini, eemaldab keemia materjali ühtlaselt, see ei täida piike. Theroostevabast terasest cnc-töötluspinna viimistluspeab olema lähedal, enne kui osa masinast lahkub.
Mida DFM-i ülevaated tabavad, mida materjali andmelehed ei näe
Materjali andmelehtedel on kirjas, mis materjaliga on tegemiston. DFM-i ülevaade räägib teile, mis juhtub, kui proovite seda konkreetsete tähelepanulaienditega oma konkreetsesse geomeetriasse lõigata.
KellMID täpsus, materjal on STEP-faili ülevaatuse esimene filter,-kuid seda loetakse alati geomeetria ja tolerantsi virna suhtes. Tihe -tolerantsiga auk alumiiniumis on rutiinne. See sama ava, mille ühel küljel on 0,8 mm sein, on erinev kinnitus- ja järjestusprobleem.
Kõige sagedamini esinevad DFM-i lipudcnc-töötlusmaterjalid:
Nurgaraadiused on tasku sügavuse jaoks alamõõdulised.10 mm sügavuse 0,3 mm siseraadiusega tasku jaoks on vaja alla 0,6 mm läbimõõduga tööriista. Need tööriistad töötavad aeglaselt, purunevad kergesti ja lisavad tsükliaega ebaproportsionaalselt tasku alaga. R1mm-ni suurendamine-või raadiuse sobitamine 55–65% tasku sügavusest-säästab märkimisväärselt tööriistakulusid. Kui raadius on ainult vaba ruumi jaoks, avage see.
Seina paksus ei vasta materjali jäikusele.Titaani moodul (≈114 GPa) annab õhematele seintele suurema vastupidavuse lõikejõu läbipainele kui 6061 (≈69 GPa). Kuid titaani kuumuskäitumine piirab siiski seda, kui agressiivselt saate tööriista õhukese seina lähedale suruda. Need kaks tegurit lihtsalt ei tühista.
Keerme sügavus pole mahutugevuse jaoks kohandatud.1,5 × nimiläbimõõt on standardne vaikeväärtus. PEEK-i või pehme alumiiniumi puhul on 2× odav kindlustus väljatõmbamise vastu,{3}}mis ei maksa tsükli ajal peaaegu midagi.
5-teljeline töötleminevälistab seadistused, mis muidu sunniksid teid geomeetrias kompromisse tegema. 3-telje orientatsiooniga ligipääsmatuid funktsioone muudetakse sageli asjatult ümber-lihtsustatud raadiused, eemaldatakse allalõiked, lisatakse poolitusjooni. Enne osa lihtsustamist saatke meile STEP.
KKK
Millist nurgaraadiust peaksin kasutama, et tööriistakulud oleksid mõistlikud?
Sihtige sisemised raadiused, mis on suuremad kui 55% tasku sügavusest või kinnitage standardsetele otsafreesi suurustele (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6 mm). Alla R0,5 mm mis tahescnc-töötlusmaterjalkõvem kui alumiinium, olete mikro{0}}tööriistade territooriumil-eraldi seadistus, aeglasem kiirus, spetsiaalne kontroll. See järkjärguline kulude muutus on raiutava ala suhtes ebaproportsionaalne. Kui kitsas raadius on mõeldud vaba ruumi jaoks ja ei tööta, muutke seda.
Kas saate hoida ±0,005 mm 100 mm alumiiniumist detaili ilma lihvimiseta?
Jah, temperatuuriga -stabiliseeritud jämetöötluse, õige kinnitusdetaili ja ülalkirjeldatud stabiliseerimisjärjestusega. Enamiku ±0,005 mm alumiiniumitööde puhul pole lihvimist vaja. Kriitilistel pindadel alla ±0,003 mm lisame rakis-ava või täppis{6}}puurimise. Alla ±0,001 mm siseneb protsessi lihvimine.
Kas 7075-T651 on tugevuskriitiliste osade jaoks alati parem valik 6061-T6 ees?
Automaatselt. 7075 ei ole suurem tõmbetugevus, kuid väiksem korrosioonikindlus, anodeeritakse vähem ühtlaselt ega ole üldiselt keevitatav. Osade puhul, milles on kombineeritud kitsad tolerantsid, kõva anodeerimine ja allavoolu keevitus, on 6061-T6 sageli õigecnc-töötlusmaterjali valikisegi kui FEA on marginaalne,-seina paksuse ebatasasus maksab vähem kui katte adhesioonitõrge põllul.
Mis on minimaalne seinapaksus, mida saate Ti-6Al-4V-ga usaldusväärselt töödelda?
Tootmis- ja kosmosetöös on Ti-6Al-4V seinad 0,8 mm saavutatavadtäppis CNC töötleminekui kinnitusde konstruktsioon arvestab vibratsiooniga ja tööriista teekond hoiab kogu ulatuses madalat radiaalset haardumist. Alla 0,5 mm muutub titaani soojusjuhtivus aktiivseks probleemiks-soojus koguneb seinale, sein kaldub kõrvale ja mõõtmete stabiilsus katkeb läbi lõike. Kui teie kujundus on suunatud alla 0,5 mm titaanseintele, võtke meiega enne joonise valmimist vestlusse.
Teie materjali viiktekst on ka protsessiplaan. Vajalikud tolerantsid, teie määratud pinnaviimistlus ja joonistatud geomeetria mõjutavad materjali viisil, mida ühelgi andmelehel ei kuvata.
Saatke meile oma STEP-fail DFM-i ülevaatamiseks-meie protsessiinsenerid loevad teie materjali, geomeetria ja tolerantsi kokku ning esitavad hinnapakkumisejavalmistatavusmärkus kõikjal, kus see on oluline.
