Chiny Shenzhen Perfect Precision Product Co., Ltd. Wiadomości Firmowe

Obróbkę cieplną można zastosować do wielu stopów metali, aby znacznie poprawić kluczowe właściwości fizyczne, takie jak twardość, wytrzymałość lub skrawalność.Zmiany te wynikają ze zmian w mikrostrukturze, a czasem ze zmian w składzie chemicznym materiału. Obróbki te obejmują ogrzewanie stopu metalu do (zwykle) ekstremalnych temperatur, a następnie chłodzenie w kontrolowanych warunkach.Temperatura, do której materiał jest nagrzewany, czas utrzymania temperatury i szybkość chłodzenia mają duży wpływ na końcowe właściwości fizyczne stopu metalu.W niniejszym artykule dokonujemy przeglądu obróbki cieplnej związanej z najczęściej stosowanymi stopami metali w obróbce CNC.Opisując wpływ tych procesów na końcowe właściwości części, ten artykuł pomoże Ci wybrać odpowiedni materiał do Twojego zastosowania. Kiedy zostanie przeprowadzona obróbka cieplna?Obróbkę cieplną można stosować do stopów metali w całym procesie produkcyjnym.W przypadku części obrabianych CNC obróbka cieplna ma ogólne zastosowanie do: Przed obróbką CNC: gdy wymagane jest dostarczenie gotowych, standardowych stopów metali, dostawcy usług CNC będą bezpośrednio przetwarzać części z materiałów magazynowych.Zwykle jest to najlepszy wybór, aby skrócić czas realizacji.Po obróbce CNC: niektóre obróbki cieplne znacznie zwiększają twardość materiału lub są stosowane jako etapy wykańczające po formowaniu.W tych przypadkach obróbka cieplna wykonywana jest po obróbce CNC, ponieważ duża twardość zmniejsza skrawalność materiału.Na przykład jest to standardowa praktyka podczas obróbki części stalowych narzędziowych CNC. Wspólna obróbka cieplna materiałów CNC: wyżarzanie, odprężanie i odpuszczanieWyżarzanie, odpuszczanie i odprężanie obejmują podgrzewanie stopu metalu do wysokiej temperatury, a następnie powolne chłodzenie materiału, zwykle na powietrzu lub w piecu.Różnią się temperaturą nagrzewania materiału oraz kolejnością procesu produkcyjnego.Podczas wyżarzania metal jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, a następnie powoli schładzany do uzyskania pożądanej mikrostruktury.Wyżarzanie jest zwykle stosowane do wszystkich stopów metali po formowaniu i przed dalszą obróbką w celu ich zmiękczenia i poprawy ich urabialności.Jeśli nie określono żadnej innej obróbki cieplnej, większość części obrabianych CNC będzie miała właściwości materiałowe w stanie wyżarzonym.Odprężanie obejmuje podgrzewanie części do wysokiej temperatury (ale niższej niż wyżarzanie), które jest zwykle stosowane po obróbce CNC w celu wyeliminowania naprężeń szczątkowych generowanych w procesie produkcyjnym.W ten sposób można uzyskać części o bardziej spójnych właściwościach mechanicznych.Odpuszczanie powoduje również nagrzewanie części w temperaturze niższej niż temperatura wyżarzania.Stosuje się go zwykle po hartowaniu stali niskowęglowej (1045 i A36) oraz stopowej (4140 i 4240) w celu zmniejszenia jej kruchości i poprawy właściwości mechanicznych. ugasićHartowanie polega na podgrzaniu metalu do bardzo wysokiej temperatury, a następnie szybkim schłodzeniu, zwykle przez zanurzenie materiału w oleju lub wodzie lub wystawienie go na działanie strumienia zimnego powietrza.Szybkie chłodzenie „blokuje” zmiany mikrostruktury zachodzące podczas podgrzewania materiału, co skutkuje wyjątkowo dużą twardością części.Części są zwykle hartowane po obróbce CNC jako ostatni etap procesu produkcyjnego (pomyśl o zanurzeniu ostrza w oleju przez kowala), ponieważ wzrost twardości utrudnia obróbkę materiału. Stale narzędziowe są hartowane po obróbce CNC w celu uzyskania wyjątkowo wysokiej twardości powierzchni.Uzyskaną twardość można następnie kontrolować za pomocą procesu odpuszczania.Na przykład twardość stali narzędziowej A2 po hartowaniu wynosi 63-65 Rockwell C, ale można ją odpuszczać do twardości w zakresie 42-62 HRC.Odpuszczanie może przedłużyć żywotność części, ponieważ odpuszczanie może zmniejszyć kruchość (najlepsze wyniki można uzyskać, gdy twardość wynosi 56-58 HRC). Utwardzanie wydzieleniowe (starzenie)Utwardzanie lub starzenie w wyniku wytrącania to dwa terminy powszechnie używane do opisu tego samego procesu.Utwardzanie wydzieleniowe jest procesem trójetapowym: najpierw materiał jest podgrzewany do wysokiej temperatury, następnie hartowany, a na końcu podgrzewany do niskiej temperatury (starzenie) przez długi czas.Prowadzi to do rozpuszczenia i równomiernego rozkładu pierwiastków stopowych początkowo w postaci odrębnych cząstek o różnym składzie w metalowej osnowie, tak jak kryształy cukru rozpuszczają się w wodzie, gdy roztwór jest ogrzewany. Po utwardzeniu wydzieleniowym gwałtownie wzrasta wytrzymałość i twardość stopu metalu.Na przykład 7075 to stop aluminium, który jest zwykle używany w przemyśle lotniczym do produkcji części o wytrzymałości na rozciąganie równej wytrzymałości stali nierdzewnej, a jego waga jest mniejsza niż 3 razy.Poniższa tabela ilustruje efekt utwardzania wydzieleniowego aluminium 7075:Nie wszystkie metale można poddawać obróbce cieplnej w ten sposób, ale kompatybilne materiały są uważane za superstopy i nadają się do zastosowań o bardzo wysokiej wydajności.Najpopularniejsze stopy utwardzane wydzieleniowo stosowane w CNC są podsumowane w następujący sposób: Hartowanie i nawęglanieUtwardzanie powierzchniowe to seria obróbki cieplnej, dzięki której powierzchnia części ma wysoką twardość, a podkład pozostaje miękki.Jest to generalnie lepsze niż zwiększanie twardości części w całej objętości (np. przez hartowanie), ponieważ twardsza część jest również bardziej krucha.Nawęglanie jest najczęstszą obróbką cieplną przez nawęglanie.Polega na podgrzewaniu stali niskowęglowej w środowisku bogatym w węgiel, a następnie hartowaniu części w celu zablokowania węgla w metalowej osnowie.Zwiększa to twardość powierzchni stali, podobnie jak anodowanie zwiększa twardość powierzchni stopu aluminium.

Obróbkę cieplną można zastosować do wielu stopów metali, aby znacznie poprawić kluczowe właściwości fizyczne, takie jak twardość, wytrzymałość lub skrawalność.Zmiany te wynikają ze zmian w mikrostrukturze, a czasem ze zmian w składzie chemicznym materiału.Obróbki te obejmują ogrzewanie stopu metalu do (zwykle) ekstremalnych temperatur, a następnie chłodzenie w kontrolowanych warunkach.Temperatura, do której materiał jest nagrzewany, czas utrzymania temperatury i szybkość chłodzenia mają duży wpływ na końcowe właściwości fizyczne stopu metalu. W niniejszym artykule dokonujemy przeglądu obróbki cieplnej związanej z najczęściej stosowanymi stopami metali w obróbce CNC.Opisując wpływ tych procesów na końcowe właściwości części, ten artykuł pomoże Ci wybrać odpowiedni materiał do Twojego zastosowania.Kiedy zostanie przeprowadzona obróbka cieplna?Obróbkę cieplną można stosować do stopów metali w całym procesie produkcyjnym.W przypadku części obrabianych CNC obróbka cieplna ma ogólne zastosowanie do: Przed obróbką CNC: gdy wymagane jest dostarczenie gotowych, standardowych stopów metali, dostawcy usług CNC będą bezpośrednio przetwarzać części z materiałów magazynowych.Zwykle jest to najlepszy wybór, aby skrócić czas realizacji.Po obróbce CNC: niektóre obróbki cieplne znacznie zwiększają twardość materiału lub są stosowane jako etapy wykańczające po formowaniu.W tych przypadkach obróbka cieplna wykonywana jest po obróbce CNC, ponieważ duża twardość zmniejsza skrawalność materiału.Na przykład jest to standardowa praktyka podczas obróbki części stalowych narzędziowych CNC. Wspólna obróbka cieplna materiałów CNC: wyżarzanie, odprężanie i odpuszczanieWyżarzanie, odpuszczanie i odprężanie obejmują podgrzewanie stopu metalu do wysokiej temperatury, a następnie powolne chłodzenie materiału, zwykle na powietrzu lub w piecu.Różnią się temperaturą nagrzewania materiału oraz kolejnością procesu produkcyjnego.Podczas wyżarzania metal jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, a następnie powoli schładzany do uzyskania pożądanej mikrostruktury.Wyżarzanie jest zwykle stosowane do wszystkich stopów metali po formowaniu i przed dalszą obróbką w celu ich zmiękczenia i poprawy ich urabialności.Jeśli nie określono żadnej innej obróbki cieplnej, większość części obrabianych CNC będzie miała właściwości materiałowe w stanie wyżarzonym.Odprężanie obejmuje podgrzewanie części do wysokiej temperatury (ale niższej niż wyżarzanie), które jest zwykle stosowane po obróbce CNC w celu wyeliminowania naprężeń szczątkowych generowanych w procesie produkcyjnym.W ten sposób można uzyskać części o bardziej spójnych właściwościach mechanicznych.Odpuszczanie powoduje również nagrzewanie części w temperaturze niższej niż temperatura wyżarzania.Stosuje się go zwykle po hartowaniu stali niskowęglowej (1045 i A36) oraz stopowej (4140 i 4240) w celu zmniejszenia jej kruchości i poprawy właściwości mechanicznych. ugasićHartowanie polega na podgrzaniu metalu do bardzo wysokiej temperatury, a następnie szybkim schłodzeniu, zwykle przez zanurzenie materiału w oleju lub wodzie lub wystawienie go na działanie strumienia zimnego powietrza.Szybkie chłodzenie „blokuje” zmiany mikrostruktury zachodzące podczas podgrzewania materiału, co skutkuje wyjątkowo dużą twardością części.Części są zwykle hartowane po obróbce CNC jako ostatni etap procesu produkcyjnego (pomyśl o zanurzeniu ostrza w oleju przez kowala), ponieważ wzrost twardości utrudnia obróbkę materiału.Stale narzędziowe są hartowane po obróbce CNC w celu uzyskania wyjątkowo wysokiej twardości powierzchni.Uzyskaną twardość można następnie kontrolować za pomocą procesu odpuszczania.Na przykład twardość stali narzędziowej A2 po hartowaniu wynosi 63-65 Rockwell C, ale można ją odpuszczać do twardości w zakresie 42-62 HRC.Odpuszczanie może przedłużyć żywotność części, ponieważ odpuszczanie może zmniejszyć kruchość (najlepsze wyniki można uzyskać, gdy twardość wynosi 56-58 HRC). Utwardzanie wydzieleniowe (starzenie)Utwardzanie lub starzenie w wyniku wytrącania to dwa terminy powszechnie używane do opisu tego samego procesu.Utwardzanie wydzieleniowe jest procesem trójetapowym: najpierw materiał jest podgrzewany do wysokiej temperatury, następnie hartowany, a na końcu podgrzewany do niskiej temperatury (starzenie) przez długi czas.Prowadzi to do rozpuszczenia i równomiernego rozkładu pierwiastków stopowych początkowo w postaci odrębnych cząstek o różnym składzie w metalowej osnowie, tak jak kryształy cukru rozpuszczają się w wodzie, gdy roztwór jest ogrzewany.Po utwardzeniu wydzieleniowym gwałtownie wzrasta wytrzymałość i twardość stopu metalu.Na przykład 7075 to stop aluminium, który jest zwykle używany w przemyśle lotniczym do produkcji części o wytrzymałości na rozciąganie równej wytrzymałości stali nierdzewnej, a jego waga jest mniejsza niż 3 razy.Poniższa tabela ilustruje efekt utwardzania wydzieleniowego aluminium 7075:Nie wszystkie metale można poddawać obróbce cieplnej w ten sposób, ale kompatybilne materiały są uważane za superstopy i nadają się do zastosowań o bardzo wysokiej wydajności.Najpopularniejsze stopy utwardzane wydzieleniowo stosowane w CNC są podsumowane w następujący sposób: Hartowanie i nawęglanieUtwardzanie powierzchniowe to seria obróbki cieplnej, dzięki której powierzchnia części ma wysoką twardość, a podkład pozostaje miękki.Jest to generalnie lepsze niż zwiększanie twardości części w całej objętości (np. przez hartowanie), ponieważ twardsza część jest również bardziej krucha.Nawęglanie jest najczęstszą obróbką cieplną przez nawęglanie.Polega na podgrzewaniu stali niskowęglowej w środowisku bogatym w węgiel, a następnie hartowaniu części w celu zablokowania węgla w metalowej osnowie.Zwiększa to twardość powierzchni stali, podobnie jak anodowanie zwiększa twardość powierzchni stopu aluminium.

Aby w pełni wykorzystać możliwości obróbki CNC, projektanci muszą przestrzegać określonych zasad wytwarzania.Ale może to być wyzwaniem, ponieważ nie ma określonego standardu branżowego.W tym artykule opracowaliśmy obszerny przewodnik z najlepszymi praktykami projektowymi dotyczącymi obróbki CNC. Skupiamy się na opisaniu wykonalności nowoczesnych systemów CNC, ignorując związane z tym koszty.Aby uzyskać wskazówki dotyczące projektowania opłacalnych części do CNC, zapoznaj się z tym artykułem. Obróbka CNCObróbka CNC to subtraktywna technologia obróbki.W CNC różne narzędzia obrotowe o dużej prędkości (tysiące obrotów na minutę) są używane do usuwania materiałów z pełnych bloków w celu produkcji części zgodnie z modelami CAD.Metal i plastik mogą być obrabiane przez CNC.Części do obróbki CNC mają wysoką dokładność wymiarową i ścisłą tolerancję.CNC nadaje się do masowej produkcji i jednorazowej pracy.W rzeczywistości obróbka CNC jest obecnie najbardziej opłacalnym sposobem wytwarzania metalowych prototypów, nawet w porównaniu z drukowaniem 3D.Główne ograniczenia konstrukcyjne CNCCNC zapewnia dużą elastyczność projektowania, ale istnieją pewne ograniczenia projektowe.Ograniczenia te dotyczą podstawowej mechaniki procesu skrawania, głównie związanej z geometrią narzędzia i dostępem do narzędzia. 1. Geometria narzędziaNajczęściej spotykane narzędzia CNC (frezy palcowe i wiertła) są cylindryczne z ograniczoną długością skrawania.Gdy materiał jest usuwany z przedmiotu obrabianego, geometria narzędzia jest przenoszona na obrabianą część.Oznacza to, że na przykład bez względu na to, jak małe jest używane narzędzie, kąt wewnętrzny części CNC zawsze ma promień. 2. Dostęp do narzędziaW celu usunięcia materiału narzędzie zbliża się do przedmiotu obrabianego bezpośrednio od góry.Funkcje, do których nie można uzyskać dostępu w ten sposób, nie mogą być przetwarzane CNC.Od tej reguły jest jeden wyjątek: podcięcie.W następnym rozdziale dowiemy się, jak wykorzystać podcięcia w projektowaniu.Dobrą praktyką projektową jest dopasowanie wszystkich cech modelu (otwory, wgłębienia, ściany pionowe itp.) do jednego z sześciu głównych kierunków.Ta zasada jest uważana za zalecenie, a nie ograniczenie, ponieważ 5-osiowy system CNC zapewnia zaawansowane możliwości mocowania obrabianego przedmiotu.Dostęp do narzędzia jest również problemem podczas obróbki elementów o dużych proporcjach.Na przykład, aby dotrzeć do dna głębokiej wnęki, wymagane jest specjalne narzędzie z długą osią.Zmniejsza to sztywność efektora końcowego, zwiększa wibracje i zmniejsza osiągalną dokładność.Eksperci CNC zalecają projektowanie części, które można obrabiać narzędziami o maksymalnej możliwej średnicy i możliwie najkrótszej długości. Zasady projektowania CNCJednym z wyzwań często napotykanych przy projektowaniu części do obróbki CNC jest brak określonego standardu branżowego: producenci obrabiarek i narzędzi CNC stale poprawiają swoje możliwości techniczne i poszerzają wachlarz możliwości.W poniższej tabeli podsumowujemy zalecane i możliwe wartości najczęstszych cech spotykanych w częściach do obróbki CNC. 1. Wnęka i rowekZalecana głębokość wnęki: 4 razy szerokość wnękiDługość cięcia frezu palcowego jest ograniczona (zwykle 3-4 razy jego średnica).Gdy stosunek głębokości do szerokości jest mały, ugięcie narzędzia, odprowadzanie wiórów i wibracje stają się bardziej widoczne.Ograniczenie głębokości ubytku do czterokrotności jego szerokości zapewnia dobre wyniki.Jeśli wymagana jest większa głębokość, należy rozważyć zaprojektowanie części ze zmienną głębokością gniazda (przykład patrz rysunek powyżej).Frezowanie głębokiego wgłębienia: wgłębienie o głębokości większej niż 6-krotność średnicy narzędzia jest uważane za głębokie wgłębienie.Stosunek średnicy narzędzia do głębokości wgłębienia może wynosić 30:1 przy użyciu specjalnych narzędzi (przy użyciu frezów palcowych o średnicy 1 cala maksymalna głębokość wynosi 30 cm). 2. Wewnętrzna krawędźPionowy promień naroża: zalecana ⅓ x głębokość wnęki (lub większa)Użycie zalecanej wartości wewnętrznego promienia naroża zapewnia, że ​​narzędzie o odpowiedniej średnicy może być użyte i ustawione zgodnie z wytycznymi dotyczącymi zalecanej głębokości wgłębienia.Zwiększenie promienia naroża nieco powyżej zalecanej wartości (np. o 1 mm) pozwala narzędziu ciąć po torze kołowym zamiast pod kątem 90 °.Jest to preferowane, ponieważ umożliwia uzyskanie wyższej jakości wykończenia powierzchni.Jeśli wymagany jest kąt wewnętrzny 90 °, rozważ dodanie podcięcia w kształcie litery T zamiast zmniejszania promienia kąta.Zalecany promień dolnej płyty wynosi 0,5 mm, 1 mm lub bez promienia;Każdy promień jest możliwy!Dolna krawędź frezu palcowego jest płaską krawędzią lub lekko zaokrągloną krawędzią.Inne promienie podłogi można obrabiać za pomocą narzędzi z głowicą kulową.Dobrą praktyką projektową jest stosowanie zalecanej wartości, ponieważ jest to pierwszy wybór operatora. 3. Cienka ścianaZalecana minimalna grubość ścianki: 0,8 mm (metal) i 1,5 mm (plastik);Możliwe są 0,5 mm (metal) i 1,0 mm (plastik)Zmniejszenie grubości ścianki zmniejszy sztywność materiału, zwiększając tym samym drgania w procesie obróbki i zmniejszając osiągalną dokładność.Tworzywa sztuczne mają tendencję do wypaczania się (z powodu naprężeń szczątkowych) i mięknienia (z powodu wzrostu temperatury), dlatego zaleca się stosowanie większej minimalnej grubości ścianki. 4. DziuraZalecana średnica standardowego wiertła;Dopuszczalna jest każda średnica większa niż 1 mmUżyj wiertła lub frezu palcowego do obróbki otworów.Standaryzacja rozmiaru wiertła (jednostki metryczne i angielskie).Rozwiertaki i wytaczadła służą do wykańczania otworów wymagających ścisłych tolerancji.W przypadku rozmiarów mniejszych niż ▽ 20 mm zalecane są standardowe średnice.Zalecana maksymalna głębokość 4 x średnica nominalna;Zazwyczaj 10 x średnica nominalna;40 x średnica nominalna, jeśli to możliweOtwory o niestandardowych średnicach należy obrabiać frezami walcowo-czołowymi.W takim przypadku obowiązuje limit maksymalnej głębokości wnęki i należy zastosować zalecaną maksymalną wartość głębokości.Użyj specjalnego wiertła (minimalna średnica 3 mm) do obróbki otworów o głębokości przekraczającej typową wartość.Obrobiony przez wiertło otwór nieprzelotowy ma stożkową płytę dolną (kąt 135°), natomiast otwór obrobiony frezem palcowym jest płaski.W obróbce CNC nie ma specjalnych preferencji między otworami przelotowymi a otworami nieprzelotowymi. 5. WątekMinimalny rozmiar nici to m2;Zalecany M6 lub większyGwint wewnętrzny wycinany jest kranikiem, a gwint zewnętrzny wykrojnikiem.Gwintowniki i narzynki mogą służyć do nacinania gwintów do m2.Narzędzia do gwintowania CNC są powszechne i preferowane przez operatorów maszyn, ponieważ ograniczają ryzyko złamania gwintownika.Narzędzia do gwintowania CNC mogą być używane do nacinania gwintów do M6.Minimalna długość gwintu to 1,5 x średnica nominalna;Zalecane 3 x średnica nominalnaWiększość obciążenia przyłożonego do gwintu jest przenoszona przez kilka pierwszych zębów (do 1,5 raza średnicy nominalnej).Dlatego wymagane jest nie więcej niż 3-krotność nominalnej średnicy gwintu.W przypadku gwintów w otworach nieprzelotowych wycinanych za pomocą gwintownika (tj. wszystkich gwintów mniejszych niż M6), na dnie otworu należy dodać długość niegwintowaną równą 1,5 x średnica nominalna.Gdy można użyć narzędzia do gwintowania CNC (tzn. gwint jest większy niż M6), otwór może przebiegać przez całą jego długość. 6. Małe cechyZaleca się, aby minimalna średnica otworu wynosiła 2,5 mm (0,1 cala);0,05 mm (0,005 cala) jest możliweWiększość warsztatów mechanicznych będzie w stanie dokładnie obrabiać wnęki i otwory przy użyciu narzędzi o średnicy mniejszej niż 2,5 mm (0,1 cala).Wszystko poniżej tego limitu jest uważane za mikroobróbkę.Do obróbki takich cech wymagane są specjalne narzędzia (mikrowiertła) i specjalistyczna wiedza (fizyczne zmiany w procesie skrawania mieszczą się w tym zakresie), dlatego zaleca się unikanie ich używania, chyba że jest to absolutnie konieczne. 7. TolerancjaStandardowo: ± 0,125 mm (0,005 cala)Typowo: ± 0,025 mm (0,001 cala)Wykonalne: ± 0,0125 mm (0,0005 cala)Tolerancje określają granice dopuszczalnych wymiarów.Osiągalne tolerancje zależą od podstawowych wymiarów i geometrii części.Powyższe wartości są rozsądnymi wytycznymi.Jeśli nie określono tolerancji, większość warsztatów mechanicznych zastosuje standardową tolerancję ± 0,125 mm (0,005 cala). 8. Słowa i literyZalecany rozmiar czcionki to 20 (lub większy), 5 mm literZnaki grawerowane są korzystnie znakami wytłaczanymi, ponieważ usuwa się mniej materiału.Zaleca się stosowanie czcionek bezszeryfowych (takich jak Arial lub Verdana) o wielkości co najmniej 20 punktów.Wiele maszyn CNC ma wstępnie zaprogramowane procedury dla tych czcionek.Ustawienia maszyny i orientacja częściSchemat ideowy części, które należy kilkakrotnie ustawić, wygląda następująco:Jak wspomniano wcześniej, dostęp do narzędzi jest jednym z głównych ograniczeń konstrukcyjnych obróbki CNC.Aby dotrzeć do wszystkich powierzchni modelu, obrabiany przedmiot musi zostać kilkakrotnie obrócony.Na przykład część z powyższego obrazu musi zostać obrócona w sumie trzy razy: dwa otwory są obrabiane w dwóch głównych kierunkach, a trzeci wchodzi z tyłu części. Za każdym razem, gdy obrabiany przedmiot się obraca, należy ponownie skalibrować maszynę i zdefiniować nowy układ współrzędnych.Ważne jest, aby podczas projektowania uwzględnić ustawienia maszyny z dwóch powodów:Całkowita liczba ustawień maszyny wpływa na koszty.Obracanie i wyrównywanie części wymaga obsługi ręcznej i wydłuża całkowity czas przetwarzania.Jeśli część musi zostać obrócona 3-4 razy, jest to ogólnie akceptowalne, ale przekroczenie tego limitu jest zbędne.Aby uzyskać maksymalną względną dokładność pozycjonowania, dwie cechy muszą być obrabiane w tym samym ustawieniu.Dzieje się tak, ponieważ nowy krok wywołania wprowadza mały (ale nie pomijalny) błąd. Obróbka CNC w pięciu osiachStosując 5-osiową obróbkę CNC, można wyeliminować potrzebę wielu ustawień maszyny.Wieloosiowa obróbka CNC może wytwarzać części o złożonej geometrii, ponieważ zapewniają 2 dodatkowe osie obrotowe.Obróbka CNC w pięciu osiach sprawia, że ​​narzędzie jest zawsze styczne do powierzchni cięcia.Można podążać bardziej złożonymi i wydajnymi ścieżkami narzędzia, co skutkuje lepszym wykończeniem powierzchni i krótszym czasem obróbki.Oczywiście 5-osiowe CNC ma też swoje ograniczenia.Podstawowa geometria narzędzia i ograniczenia dostępu do narzędzi nadal obowiązują (na przykład części o wewnętrznej geometrii nie mogą być obrabiane).Ponadto koszt korzystania z takich systemów jest wyższy. Podcięcie projektuPodcięcia to cechy, których nie można obrabiać standardowymi narzędziami skrawającymi, ponieważ do niektórych ich powierzchni nie można uzyskać bezpośredniego dostępu od góry.Istnieją dwa główne rodzaje podcięć: T-rowki i jaskółczy ogon.Podcięcie może być jednostronne lub dwustronne i obrabiane specjalnymi narzędziami. Narzędzie tnące do rowków T jest zasadniczo wykonane z poziomej wkładki tnącej połączonej z osią pionową.Szerokość podcięcia może wahać się od 3 mm do 40 mm.Zaleca się stosowanie standardowych wymiarów dla szerokości (tj. pełne milimetrowe przyrosty lub standardowe ułamki calowe), ponieważ istnieje większe prawdopodobieństwo dostępności narzędzi.W przypadku narzędzi typu jaskółczy ogon kąt definiuje rozmiar elementu.Za standardowe uważane są narzędzia typu jaskółczy ogon 45° i 60°.Projektując części z podcięciami na wewnętrznej ścianie, pamiętaj, aby dodać odpowiedni prześwit dla narzędzia.Dobrą zasadą jest dodanie co najmniej czterokrotnej głębokości podcięcia między obrobioną ścianą a dowolną inną ścianą wewnętrzną.W przypadku narzędzi standardowych typowy stosunek średnicy skrawania do średnicy wału wynosi 2:1, co ogranicza głębokość skrawania.Gdy wymagane jest niestandardowe podcięcie, warsztat zwykle samodzielnie wykonuje niestandardowe narzędzia podcinające.Zwiększa to czas realizacji i koszty i powinno się tego unikać w jak największym stopniu. Rowek w kształcie litery T (po lewej), podcięcie na jaskółczy ogon (w środku) i podcięcie jednostronne (po prawej) na ścianie wewnętrznejSporządzanie rysunków technicznychNależy zauważyć, że niektórych kryteriów projektowych nie można uwzględnić w plikach step lub IGES.Jeśli Twój model zawiera co najmniej jeden z poniższych elementów, należy dostarczyć rysunki techniczne 2D:Gwintowany otwór lub wałekWymiar tolerancjiSzczegółowe wymagania dotyczące wykończenia powierzchniInstrukcje dla operatorów obrabiarek CNC Praktyczna zasada1. Zaprojektuj części, które można obrabiać za pomocą narzędzia o największej średnicy.2. Dodaj duże zaokrąglenia (co najmniej ⅓ x głębokość wnęki) do wszystkich wewnętrznych kątów pionowych.3. Ogranicz głębokość ubytku do 4-krotności jego szerokości.4. Dopasuj główne funkcje projektu do jednego z sześciu głównych kierunków.Jeśli nie jest to możliwe, można wybrać 5-osiową obróbkę CNC.5. Jeżeli projekt zawiera gwint, tolerancję, specyfikację wykończenia powierzchni lub inne uwagi operatora maszyny, prosimy o przesłanie rysunków technicznych wraz z rysunkami.

Inconel: kolejny superstop żaroodporny (HRSA), Inconel to najlepszy wybór w przypadku ekstremalnych temperatur lub środowisk korozyjnych.Oprócz silników odrzutowych Inconel 625 oraz jego twardszy i mocniejszy brat Inconel 718 są również stosowane w elektrowniach jądrowych, platformach wiertniczych naftowych i gazowych, zakładach przetwórstwa chemicznego itp. Oba są dość spawalne, ale są drogie i jeszcze trudniejsze w proces niż CoCr.Dlatego należy ich unikać, chyba że jest to konieczne. Stal nierdzewna: dodając minimum 10,5% chromu, zawartość węgla zmniejsza się do maksimum 1,2%, a dodając elementy stopowe, takie jak nikiel i molibden, metalurg zamienia zwykłą zardzewiałą stal w stal nierdzewną, która jest zabójcą antykorozyjności przełącznik w branży produkcyjnej.Ponieważ jednak do wyboru są dziesiątki poziomów i kategorii, może być trudno określić, który jest najlepszy dla danej aplikacji.Na przykład struktura krystaliczna austenitycznych stali nierdzewnych 304 i 316L sprawia, że ​​są one niemagnetyczne, nieutwardzalne, ciągliwe i dość ciągliwe.Z drugiej strony, martenzytyczna stal nierdzewna (gatunek 420 to gatunek 1) jest magnetyczna i utwardzalna, co czyni ją idealnym wyborem na narzędzia chirurgiczne i różne części odporne na zużycie.Istnieje również ferrytyczna stal nierdzewna (głównie seria 400), stal duplex (pomyśl o oleju i gazie ziemnym) oraz stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo 15-5 pH i 17-4 PH, z których wszystkie są preferowane ze względu na swoje doskonałe właściwości mechaniczne.Obrabialność waha się od dość dobrej (stal nierdzewna 416) do umiarkowanie słabej (stal nierdzewna 347).Stal: podobnie jak stal nierdzewna, istnieje zbyt wiele stopów i właściwości.Należy jednak wziąć pod uwagę cztery ważne kwestie: 1. Koszt stali jest zwykle niższy niż koszt stali nierdzewnej i stopu wysokotemperaturowego2. W obecności powietrza i wilgoci cała stal koroduje3. Z wyjątkiem niektórych stali narzędziowych, większość stali ma dobrą skrawalność4. Im niższa zawartość węgla, tym mniejsza twardość stali (reprezentowana przez dwie pierwsze cyfry stopu, np. 1018, 4340 lub 8620).Oznacza to, że stal i jej bliscy krewni żelazo są zdecydowanie najczęściej używanymi metalami, a następnie aluminium.Na liście nie wymieniono czerwonych metali: miedzi, mosiądzu i brązu, ani tytanu, kolejnego bardzo ważnego superstopu.Nie ma również wzmianki o niektórych polimerach.Na przykład ABS to materiał, z którego wykonane są klocki Lego i rury drenażowe, który można formować i przetwarzać, i ma doskonałą wytrzymałość i odporność na uderzenia. Acetal z tworzywa sztucznego klasy inżynieryjnej jest niezwykłym przykładem, który można zastosować we wszystkich produktach, od przekładni po artykuły sportowe.Połączenie wytrzymałości i elastyczności nylonu zastąpiło jedwab jako preferowany materiał na spadochrony.Istnieją również poliwęglan, polichlorek winylu (PVC), polietylen o wysokiej i niskiej gęstości.Kluczem jest to, że wybór materiałów jest obszerny, dlatego jako projektant części ważne jest, aby zbadać, co jest dostępne, co jest dobre i jak przetwarzać.Quick plus oferuje ponad 40 różnych gatunków tworzyw sztucznych i metali.

Inconel: kolejny superstop żaroodporny (HRSA), Inconel to najlepszy wybór w przypadku ekstremalnych temperatur lub środowisk korozyjnych.Oprócz silników odrzutowych Inconel 625 oraz jego twardszy i mocniejszy brat Inconel 718 są również stosowane w elektrowniach jądrowych, platformach wiertniczych naftowych i gazowych, zakładach przetwórstwa chemicznego itp. Oba są dość spawalne, ale są drogie i jeszcze trudniejsze w proces niż CoCr.Dlatego należy ich unikać, chyba że jest to konieczne. Stal nierdzewna: dodając minimum 10,5% chromu, zawartość węgla zmniejsza się do maksimum 1,2%, a dodając elementy stopowe, takie jak nikiel i molibden, metalurg zamienia zwykłą zardzewiałą stal w stal nierdzewną, która jest zabójcą antykorozyjności przełącznik w branży produkcyjnej.Ponieważ jednak do wyboru są dziesiątki poziomów i kategorii, może być trudno określić, który jest najlepszy dla danej aplikacji.Na przykład struktura krystaliczna austenitycznych stali nierdzewnych 304 i 316L sprawia, że ​​są one niemagnetyczne, nieutwardzalne, ciągliwe i dość ciągliwe.Z drugiej strony, martenzytyczna stal nierdzewna (gatunek 420 to gatunek 1) jest magnetyczna i utwardzalna, co czyni ją idealnym wyborem na narzędzia chirurgiczne i różne części odporne na zużycie.Istnieje również ferrytyczna stal nierdzewna (głównie seria 400), stal duplex (pomyśl o oleju i gazie ziemnym) oraz stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo 15-5 pH i 17-4 PH, z których wszystkie są preferowane ze względu na swoje doskonałe właściwości mechaniczne.Obrabialność waha się od dość dobrej (stal nierdzewna 416) do umiarkowanie słabej (stal nierdzewna 347).Stal: podobnie jak stal nierdzewna, istnieje zbyt wiele stopów i właściwości.Należy jednak wziąć pod uwagę cztery ważne kwestie: 1. Koszt stali jest zwykle niższy niż koszt stali nierdzewnej i stopu wysokotemperaturowego2. W obecności powietrza i wilgoci cała stal koroduje3. Z wyjątkiem niektórych stali narzędziowych, większość stali ma dobrą skrawalność4. Im niższa zawartość węgla, tym mniejsza twardość stali (reprezentowana przez dwie pierwsze cyfry stopu, np. 1018, 4340 lub 8620).Oznacza to, że stal i jej bliscy krewni żelazo są zdecydowanie najczęściej używanymi metalami, a następnie aluminium.Na liście nie wymieniono czerwonych metali: miedzi, mosiądzu i brązu, ani tytanu, kolejnego bardzo ważnego superstopu.Nie ma również wzmianki o niektórych polimerach.Na przykład ABS to materiał, z którego wykonane są klocki Lego i rury drenażowe, który można formować i przetwarzać, i ma doskonałą wytrzymałość i odporność na uderzenia. Acetal z tworzywa sztucznego klasy inżynieryjnej jest niezwykłym przykładem, który można zastosować we wszystkich produktach, od przekładni po artykuły sportowe.Połączenie wytrzymałości i elastyczności nylonu zastąpiło jedwab jako preferowany materiał na spadochrony.Istnieją również poliwęglan, polichlorek winylu (PVC), polietylen o wysokiej i niskiej gęstości.Kluczem jest to, że wybór materiałów jest obszerny, dlatego jako projektant części ważne jest, aby zbadać, co jest dostępne, co jest dobre i jak przetwarzać.Quick plus oferuje ponad 40 różnych gatunków tworzyw sztucznych i metali.

Od lat pięćdziesiątych do chwili obecnej formowanie wtryskowe dominuje w branży produkcji dóbr konsumpcyjnych, dostarczając nam wszystko, od figurek po pojemniki na protezy.Pomimo niesamowitej wszechstronności formowania wtryskowego, ma pewne ograniczenia konstrukcyjne.Podstawowym procesem formowania wtryskowego jest podgrzewanie i zwiększanie ciśnienia cząstek plastiku, aż wpłyną do wnęki formy;Chłodzenie formy;Otwórz formę;Wysuń części;A następnie zamknij formę.Powtarzaj i powtarzaj, zwykle 10000 razy dla jednego cyklu produkcyjnego tworzywa sztucznego, milion razy w ciągu życia formy.Nie jest łatwo wyprodukować setki tysięcy części, ale są pewne zmiany w konstrukcji części z tworzyw sztucznych, z których najprostszym jest zwrócenie uwagi na projektowaną grubość ścianki. Granica grubości ścianki formowania wtryskowegoJeśli rozmontujesz jakiekolwiek plastikowe urządzenie w domu, zauważysz, że grubość ścian większości części wynosi około 1 mm do 4 mm (najlepsza grubość do formowania), a grubość ścian całej części jest jednolita.Czemu?Są dwa powody.Przede wszystkim szybkość chłodzenia cieńszej ścianki jest większa, co skraca czas cyklu formy i skraca czas potrzebny na wykonanie każdej części.Jeśli część z tworzywa sztucznego można szybciej schłodzić po napełnieniu formy, można ją bezpiecznie wypchnąć szybciej bez wypaczania, a ponieważ koszt czasu na wtryskarce jest wysoki, koszt produkcji części jest niski. Drugim powodem jest jednorodność: w cyklu chłodzenia najpierw chłodzona jest zewnętrzna powierzchnia części z tworzywa sztucznego.Skurcz z powodu chłodzenia;Jeśli część ma jednakową grubość, cała część skurczy się równomiernie z formy podczas chłodzenia, a część zostanie wyjęta płynnie.Jednakże, jeśli gruba sekcja i cienka sekcja części sąsiadują ze sobą, środek topienia grubszego obszaru będzie nadal stygł i kurczył się po zestaleniu się cieńszego obszaru i powierzchni.Ponieważ ten gruby obszar nadal się ochładza, kurczy się i może tylko ściągać materiał z powierzchni.W rezultacie na powierzchni części pojawia się małe wgniecenie, które nazywa się znakiem skurczu.Znaki skurczu wskazują tylko, że projekt techniczny ukrytych obszarów jest słaby, ale na powierzchni dekoracyjnej mogą wymagać dziesiątek tysięcy juanów na ponowną instalację.Skąd wiesz, czy twoje części mają problemy z „grubą ścianką” podczas formowania wtryskowego? Rozwiązania grubościenneNa szczęście grube ściany mają kilka prostych rozwiązań.Pierwszą rzeczą do zrobienia jest zwrócenie uwagi na obszar problemowy.W kolejnych sekcjach można zobaczyć dwa typowe problemy: grubość wokół otworu na śrubę i grubość części, która wymaga wytrzymałości.W przypadku otworów na śruby w elementach formowanych wtryskowo, rozwiązaniem jest zastosowanie „wypustów śrub”: małego cylindra materiału bezpośrednio otaczającego otwory na śrubę, połączonego z resztą płaszcza za pomocą żebra wzmacniającego lub kołnierza materiałowego.Pozwala to na bardziej jednolitą grubość ścian i mniej znaki skurczu. Gdy obszar części musi być szczególnie wytrzymały, ale ściana jest zbyt gruba, rozwiązanie jest również proste: wzmocnienie.Zamiast czynić całą część grubszą i trudną do schłodzenia, lepiej jest rozcieńczyć zewnętrzną powierzchnię w skorupę, a następnie dodać pionowe żebra materiałowe wewnątrz, aby poprawić wytrzymałość i sztywność.Oprócz tego, że jest łatwiejszy do formowania, zmniejsza to również ilość wymaganego materiału i obniża koszty.Po wprowadzeniu tych zmian możesz ponownie użyć narzędzia DFM, aby sprawdzić, czy zmiany rozwiązały problem.Oczywiście, gdy wszystko zostanie rozwiązane, prototyp części można wykonać w drukarce 3D, aby przetestować go przed kontynuowaniem produkcji.

Konstrukcja wtryskarki ma jasne zasady: dodaj przeciąg, brak podcięcia, zaokrągloną krawędź, wyraźną linię podziału, a ścianka powinna być jednolita i niezbyt gruba.Ostre krawędzie wymagają dodatkowych kosztów i czasu obróbki;Zmiany grubości ścianek pozostawiają nieestetyczne ślady skurczu i podcięcia.Chociaż może działać z boku formy, zwiększy koszty i czas cyklu. Forma wtryskowaPodstawowe formowanie wtryskowe składa się z dwóch połączonych ze sobą połówek formy, tworzywo sztuczne jest podgrzewane i wciskane we wnękę pomiędzy dwiema połówkami formy, a połówki formy są rozdzielane w celu uwolnienia części z formy.Ostatni krok powoduje, że podcięcie w części jest trudne do uformowania.Podcięcia to zasadniczo powierzchnie części, które nie są widoczne od góry ani od dołu. Jeśli spojrzysz na przekrój części poniżej, zobaczysz, że większość powierzchni jest łatwo formowana przez górną lub dolną połowę formy, ale mała półka po prawej stronie spowoduje, że część utknie w dolna połowa formy.W innych rodzajach odlewania, takich jak usuwanie wosku lub odlewanie w piasku, forma jest jednorazowa.Jednak w formowaniu wtryskowym części form są zaprojektowane tak, aby wyprodukować setki tysięcy sztuk.Dlatego każda część formy musi być łatwo oddzielona od formy po jej otwarciu, a te podcięcia zapewniają specjalną konstrukcję dla wyzwań produkcyjnych.Jeśli Twój projekt wymaga podcięcia, czy jest to zasada, którą można wyginać?Tak, tutaj wchodzi się do obrazu z boku. Efekt uboczny w narzędziu do podcinaniaPodcięcie nie jest nowym problemem i opracowano rozwiązanie.Zamiast po prostu łączyć ze sobą dwie połówki narzędzia w celu utworzenia części, utwórz kolejną część (lub wiele części, w zależności od potrzeb), aby przesuwać się z boku, umożliwiając utworzenie powierzchni, której nie można było uformować, a jednocześnie umożliwiając łatwe wyjęcie części z formy.Bardziej sensowne jest spojrzenie na metodę formowania powyższych części.Aby utworzyć tę półkę, dolna połowa formy będzie miała działanie boczne, które będzie poruszać się pionowo z dolną częścią formy i poziomo w ramach cyklu formowania.Gdy forma jest zamknięta, to działanie boczne tworzy część wnęki formy, ale gdy forma jest otwarta, odsuwa się od części, dzięki czemu część można łatwo wyjąć z formy. Chociaż jest pomysłowy i może produkować naprawdę niesamowite części, w przeciwnym razie nie można go uformować, akcja poboczna ma wady.Projektowanie form o działaniu bocznym wymaga dodatkowej inżynierii formy, aby poradzić sobie z dużymi siłami, cyklami ogrzewania i chłodzenia oraz dodatkowymi ruchomymi częściami obecnymi we wszystkich formach.Części te wymagają również dodatkowego czasu przetwarzania, aby wyprodukować i zmontować narzędzia do form.Wszystko to znacznie zwiększa koszt form, które wymagają operacji pomocniczych.Jak oceniasz, czy Twoja część musi podjąć środki pomocnicze?Dzięki doświadczeniu inżynierowie, którzy często zajmują się formowaniem wtryskowym, mogą szybko analizować i projektować. Alternatywa dla akcji bocznej: unikaj podcięciaNajczęstszym rozwiązaniem dla podcięcia, a co za tym idzie zwiększonym kosztem formy i czasem realizacji działań bocznych, jest cięcie materiału poniżej podcięcia.Na poniższym rysunku można zobaczyć, w jaki sposób rowek z boku wypraski umożliwia uformowanie sprzączki bez żadnego podcięcia oraz jak można uformować wałek zawiasu bez działania bocznego.Innym możliwym rozwiązaniem jest podzielenie części.Część jest formowana w jedną całość z wieloma skutkami ubocznymi, a projekt jest formowany w kilka mniejszych części i zgrzewany ultradźwiękowo po uformowaniu.Chociaż zwiększa to również koszt jednostkowy i koszt narzędzia, zwykle warto zbadać i odnieść się do opcji produkcyjnej, zwłaszcza gdy twoja geometria jest bardzo złożona (tak jak poniższe narzędzie do treningu golfa) lub gdy część musi zawierać objętość. Podcięcie w projekciePrzy ciągłym ulepszaniu technologii formowania wtryskowego od ponad wieku, zasady projektowania form rzadko są bezwzględne.Jednak odejście od standardowych zasad DFM zwiększa koszt narzędzi i każdej jednostki, a działania poboczne, które powodują podcięcia na częściach, nie są wyjątkiem.

Kiedy wybrać obróbkę CNC zamiast odlewania?Jeśli zaczynasz od odlewania ciśnieniowego, dlaczego decydujesz się przeprojektować swoje części i zamiast tego zastosować obróbkę CNC?Chociaż odlewanie jest bardziej opłacalne w przypadku części o dużej objętości, obróbka CNC jest najlepszym wyborem w przypadku części o małej i średniej objętości.Obróbka CNC może lepiej sprostać napiętym cyklom dostaw, ponieważ nie ma potrzeby wytwarzania formy, czasu ani kosztów z wyprzedzeniem podczas procesu przetwarzania.Ponadto w każdym przypadku odlewanie ciśnieniowe zwykle wymaga obróbki jako operacji pomocniczej.Obróbka wykańczająca jest stosowana w celu uzyskania określonych wykończeń powierzchni, wiercenia i gwintowania otworów oraz spełnienia ścisłych tolerancji części odlewanych, które pasują do innych części w zespole.A przetwarzanie końcowe musi dostosować urządzenie, co jest bardzo skomplikowane. Obróbka CNC może również produkować części wyższej jakości.Możesz mieć większą pewność, że każda część będzie konsekwentnie produkowana zgodnie z wymaganiami tolerancji.Obróbka CNC jest oczywiście dokładniejszym procesem produkcyjnym i nie ma ryzyka wystąpienia wad w procesie odlewania, takich jak pory, wgniecenia i niewłaściwe wypełnienie.Ponadto odlewanie złożonej geometrii wymaga bardziej złożonych form, a także dodatkowych komponentów, takich jak rdzenie, suwaki lub wkładki.Wszystko to składa się na ogromną inwestycję w koszty i czas jeszcze przed rozpoczęciem produkcji.Nie tylko skomplikowane części mają większe znaczenie w obróbce CNC.Na przykład maszyny CNC mogą z łatwością wytwarzać płaskie płyty poprzez obróbkę materiałów wyjściowych do wymaganego rozmiaru i grubości.Ale odlewanie tej samej metalowej płyty może łatwo prowadzić do problemów z wypełnieniem, wypaczeniem lub zatonięciem. Jak przekształcić projekt odlewania w projekt obróbki CNC?Jeśli zdecydujesz się przeprojektować część, aby była bardziej odpowiednia do obróbki CNC, wymagane jest kilka kluczowych korekt.Należy wziąć pod uwagę kąt pochylenia, rowek i wgłębienie, grubość ścianki, kluczowe wymiary i tolerancje oraz wybór materiału. Usuń kąt pochyleniaJeśli początkowo rozważałeś odlewanie podczas projektowania części, powinien zawierać kąt pochylenia.Podobnie jak w przypadku formowania wtryskowego, kąt zbieżności jest bardzo ważny, aby części można było wyjąć z formy po schłodzeniu.Podczas obróbki kąt pochylenia jest zbędny i należy go usunąć.Projekt, w tym kąt pochylenia, wymaga frezu z kulką do obróbki i wydłużenia całkowitego czasu obróbki.Dodatkowy czas maszyny, dodatkowe narzędzia i dodatkowe operacje wymiany narzędzi oznaczają dodatkowe koszty - więc zaoszczędź trochę pieniędzy i zrezygnuj z projektowania kąta pochylenia! Unikaj dużych i głębokich rowków oraz pustych wnękPodczas odlewania zwykle unika się wnęk skurczowych i pustych wgłębień, ponieważ grubsze obszary są często słabo wypełnione i mogą prowadzić do wad, takich jak zagłębienia.Te same funkcje wymagają długiego czasu przetwarzania, co generuje wiele odpadów.Co więcej, ponieważ wszystkie siły działają po jednej stronie, po zwolnieniu części z uchwytu naprężenie w głębokiej wnęce spowoduje wypaczenie.Jeśli rowki nie są krytyczną cechą projektu i jeśli możesz sobie pozwolić na dodatkowy ciężar, rozważ ich wypełnienie lub dodanie żeber lub fałd, aby zapobiec wypaczeniu lub deformacji. Im grubsza ściana, tym lepiejPonownie musisz wziąć pod uwagę grubość ściany.Zalecana grubość ścianek odlewów zależy od struktury, funkcji i materiału, ale zwykle jest stosunkowo cienka, od 0,0787 do 0,138 cala (2,0 do 3,5 mm).W przypadku bardzo małych części grubość ścianki może być jeszcze mniejsza, ale proces odlewania musi być dopracowany.Z drugiej strony obróbka CNC nie ma górnej granicy grubości ścianki.W rzeczywistości grubszy jest zwykle lepszy, ponieważ oznacza mniej przetwarzania i mniej odpadów materiałowych.Ponadto można uniknąć ryzyka wypaczenia lub ugięcia, które może wystąpić w przypadku elementów cienkościennych podczas obróbki. Ścisła tolerancjaOdlewanie zwykle nie może zachować ścisłych tolerancji, takich jak obróbka CNC, więc mogłeś pójść na ustępstwa lub kompromisy w projektowaniu odlewów.Dzięki obróbce CNC możesz w pełni zrealizować swoje założenia projektowe i wytwarzać dokładniejsze części, eliminując te kompromisy i wprowadzając bardziej rygorystyczne tolerancje. Rozważ użycie szerszej gamy materiałówWreszcie obróbka CNC oferuje szerszy wybór materiałów niż odlewanie.Aluminium jest bardzo popularnym materiałem odlewniczym.Cynk i magnez są również powszechnie stosowane w odlewaniu ciśnieniowym.Inne metale, takie jak mosiądz, miedź i ołów, wymagają bardziej specjalnej obróbki w celu wytworzenia wysokiej jakości części.Stal węglowa, stal stopowa i stal nierdzewna rzadko są odlewane ciśnieniowo, ponieważ łatwo rdzewieją.Z drugiej strony w obróbce CNC do obróbki nadaje się więcej metali.Możesz nawet spróbować wykonać swoje części z tworzywa sztucznego, ponieważ istnieje wiele tworzyw sztucznych, które można dobrze przetwarzać i mają przydatne właściwości materiałowe.

W tym artykule poprowadzimy Cię do zrozumienia zagadnień związanych z produkcją i projektowaniem przemysłowym różnych opcji materiałowych oraz przedstawimy sugestie dotyczące materiałów dla różnych celów projektowych produktu, w tym materiałów wypełniających ze szkła i włókna do wytrzymalszych części oraz materiałów silikonowych i poliuretanowych do części elastycznych. Jak zdobyć mocniejsze części: popularne rodzaje opakowańwłókno szklaneNajczęstszym sposobem poprawienia właściwości mechanicznych tworzyw sztucznych jest dodanie włókna szklanego.Włókno szklane poprawia właściwości strukturalne, takie jak wytrzymałość i sztywność oraz zmniejsza skurcz części.Są stosunkowo tanie i można je dodawać do większości tworzyw sztucznych.Żywice wypełnione szkłem mogą mieć różne kolory.Jeśli chodzi o wady, włókno szklane może powodować kruche części i zmniejszać udarność.Włókno szklane skróci również żywotność formy i zużyje lufę i dyszę maszyny do formowania.Żywica wypełniona szkłem zwiększa również lepkość materiału, co utrudnia wypełnienie formy. włókno węgloweWypełniacz z włókna węglowego może poprawić właściwości mechaniczne materiałów z tworzyw sztucznych.Części z tworzywa sztucznego wypełnionego węglem mają podobne właściwości mechaniczne do tworzywa sztucznego wypełnionego włóknem szklanym, ale sprawią, że części będą mocniejsze i lżejsze.Włókno węglowe ma przewodność, dzięki czemu części wypełnione węglem mają lepszą wydajność ekranowania elektromagnetycznego.Włókno węglowe może nawet poprawić właściwości strukturalne, takie jak wytrzymałość i sztywność, oraz zmniejszyć kurczenie się części bardziej niż włókno szklane.Główną wadą części wypełnionych węglem jest to, że są drogie.Podobnie jak włókno szklane, włókno węglowe sprawi, że części będą kruche i zmniejszą siłę uderzenia;Zmniejszyć żywotność formy i spowodować zużycie lufy i dyszy maszyny do formowania.Włókno węglowe zwiększa również lepkość materiału, utrudniając wypełnienie formy.Pamiętaj, że w przypadku materiałów wypełnionych węglem kolor części jest ograniczony do czerni.Niektóre żywice wymagają również bardzo wysokich temperatur formy, co może wymagać drogiego sprzętu pomocniczego. Konstrukcja matrycy części wypełnionych włóknemGdy włókno szklane lub włókno węglowe zostanie zmieszane z żywicą, moduł sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie tworzywa sztucznego ulegną znacznej poprawie, dzięki czemu części z tworzywa sztucznego będą twarde.Oznacza to, że przy dużym obciążeniu części z tworzywa sztucznego część z tworzywa sztucznego nie ulegnie łatwej deformacji.Jednak siła uderzenia zmniejszy się, a tworzywo sztuczne będzie kruche.Płynność jest niska, a skurcz w kierunku przepływu jest mniejszy niż prostopadły do ​​kierunku przepływu.W konstrukcji formy trudno jest określić szybkość skurczu w zależności od kierunku przepływu tworzywa przez zasuwę.Oprogramowanie CAD pozwala użytkownikowi na ustawienie skurczu tylko w kierunkach X, y i Z.Oznacza to, że jeśli rozmiar części jest duży, a tolerancja jest wąska, niektóre wymiary mogą być poza tolerancją. Rozwiązaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa stali matrycowej poprzez pozostawienie większej ilości stali matrycowej niż jest to potrzebne.Po zmierzeniu części łatwo jest usunąć stal na matrycę z matrycy za pomocą CNC lub EDM, ale trudno jest dodać stal do matrycy.W tym celu należy przyspawać formę, a następnie usunąć stal za pomocą CNC lub EDM.Ponadto spawanie prowadzi do deformacji formy, co nie jest zbyt dobre dla żywotności formy lub jakości części.W przypadku dalszej modyfikacji formy, jeśli rozmiar części z tworzywa sztucznego jest poza tolerancją, należy usunąć lub dodać trochę stali formy z formy, aby zmienić kształt lub rozmiar formy.Aby uniknąć tego kroku, aluminiowa forma testowa CNC zapewnia szybki i tani sposób na wykonanie form, uzyskanie próbek części z tworzyw sztucznych i porównanie kluczowych wymiarów części z tworzyw sztucznych z produktami drukowanymi.Jeśli jakikolwiek krytyczny wymiar jest poza tolerancją, należy odpowiednio zmienić formę produkcyjną (forma produkcyjna zostanie wykonana po formie testowej).Celem testowania formy jest określenie, które wymiary przekroczą tolerancję i które kluczowe funkcje będą działać zgodnie z założeniami.Po ustaleniu, jak różne skurcze w różnych kierunkach przepływu wpłyną na rozmiar, model 3D można dostosować podczas wykonywania twardego narzędzia.Materiały wypełniające zużywają formę szybciej niż niewypełnione tworzywo sztuczne, dlatego przy ich użyciu do wykonania wnęki rdzenia i wkładki formy należy użyć stali hartowanej.HDT (temperatura odkształcenia termicznego) będzie również wyższa, więc materiał może być używany w środowisku o wyższej temperaturze.Co zwiększa trudność spawania ultradźwiękowego.W niektórych przypadkach włókna będą unosić się na powierzchni widocznych części plastikowych, dlatego większość wypełnionych części plastikowych jest wykorzystywana do części wewnętrznych.Aby uniknąć tej sytuacji, wnęka formy może być teksturowana. Jak wykonać elastyczne części: poliuretan (PU) i silikonMateriały poliuretanowe (PU) i silikonowe zapewniają różne metody realizacji miękkich części.Pu używa formowania tłocznego i formy RTV, podczas gdy silikon i TPU wykorzystują formowanie wtryskowe.Główną wadą silikonu jest to, że ma błysk.Gdy lampa błyskowa zostanie przycięta lub przycięta, zawsze pozostaną pozostałości.Dodatkowo przy formowaniu wtryskowym silikonu, formę trzeba podgrzewać zamiast tradycyjnego procesu podgrzewania materiału.Formowany wtryskowo TPU jest łatwiejszy w obróbce i zapewnia podobną wydajność do silikonu. Poliuretan (PU)Poliuretan (PU) dzieli się na dwie kategorie: poliuretan termoutwardzalny (PU) i poliuretan termoplastyczny (TPE).Główna różnica między nimi polega na tym, że materiały termoutwardzalne są sieciowane podczas przetwarzania i nie można ich ponownie użyć.Z drugiej strony termoplastyczny poliuretan można poddać recyklingowi.Możesz dowiedzieć się więcej o materiałach termoutwardzalnych i termoplastycznych tutaj.Termoutwardzalny Pu jest używany głównie do produkcji prototypów w procesie zwanym odlewaniem poliuretanu lub wulkanizacją w temperaturze pokojowej (RTV).Odlew uretanowy wykorzystuje część macierzystą pokrytą ciekłym elastycznym materiałem silikonowym, który twardnieje w temperaturze pokojowej.Gdy silikon stwardnieje, matryca jest usuwana, co daje miękką, elastyczną formę, która może tworzyć kopie matrycy. Części wytwarzane w tym procesie wahają się od 30A do 85D.W procesie odlewania poliuretanu zadziory są nieuniknione.Zwykle, jeśli część jest z twardego plastiku, lampę błyskową można przyciąć ręcznie, a bliznę przeszlifować papierem ściernym, więc nie jest to oczywiste.Jednakże, gdy części są tak miękkie jak PU, zadziory nie mogą być łatwo usunięte.Pu ma lepszą odporność na zużycie niż termoplastyczny elastomer (TPE) i polichlorek winylu (PVC), dzięki czemu może być stosowany do produkcji kółek i podeszew. Części z termoplastycznego poliuretanu mogą być formowane wtryskowo, dzięki czemu linia podziału może być bardzo precyzyjna (bez zadziorów).Twardość termoplastycznego poliuretanu waha się od 65A do 85D, więc żywica może być miękka jak guma i twarda jak twardy plastik.Poliuretany termoplastyczne są powszechnie stosowane do obtryskiwania, takich jak gniazda do produkcji przewodów elektronicznych.W porównaniu z elastycznym sznurkiem wykonanym z PVC lub TPE, elastyczny sznur wykonany z termoplastycznego materiału PU ma lepsze wyniki testów elastyczności i zginania. Żel krzemionkowyŻel krzemionkowy jest żywicą termoutwardzalną, dzięki czemu ma dobrą odporność na ciepło i warunki atmosferyczne.Istnieją trzy metody produkcji części silikonowych: odlewanie RTV, formowanie tłoczne lub wtrysk ciekłego silikonu.Żel krzemionkowy nie może być ponownie przetwarzany ani poddawany recyklingowi. Produkcja elastycznych częściJak wspomniano powyżej, odlewanie poliuretanu jest najczęściej stosowaną metodą prototypowania przy użyciu miękkich materiałów.Twardość około 40-50.Jednak z form poliuretanowych można wykonać tylko ograniczoną liczbę próbek.Formowanie tłoczne jest zwykle stosowane do masowej produkcji zwykłych części silikonowych.Zadziory są nieuniknione i muszą być przycinane ręcznie.Klienci nadal widzą blizny o grubościach większości grubości kompresji termicznej przekraczających 0,2 mm.Niewiele fabryk może wyprodukować grubość 0,1 mm. Generalnie cykl formowania tłocznego trwa kilka minut.Materiałem matrycy jest zwykle stal z wieloma wgłębieniami w celu poprawy wydajności produkcji.Przy projektowaniu części silikonowych nie jest konieczne przestrzeganie zasady, że stosunek żebro / nominalna grubość ścianki jest mniejszy lub równy 0,6.W większości przypadków, nawet jeśli występuje podcięcie, działanie boczne nie jest używane w narzędziu i można je ręcznie wybrać z narzędzia.Wtrysk płynnego silikonu jest procesem bardzo podobnym do formowania wtryskowego, ale różnica polega na tym, że forma jest podgrzewana do wysokiej temperatury.Zwykle czas realizacji jest dłuższy niż w przypadku formowania wtryskowego, a części mogą być tak szczegółowe, jak części do formowania wtryskowego, co oznacza, że ​​nie ma zadziorów lub zadziory są bardzo cienkie. Poniższy rysunek przedstawia typowe próbki o różnej twardości:Inne kwestie dotyczące materiałów do formowania wtryskowego: płynność (lepkość)Przy wyborze materiałów należy wziąć pod uwagę płynność materiałów.W przypadku części o bardzo cienkich ściankach lub dużych części bardzo ważna jest płynność.Różne rodzaje żywic mają różną płynność.Istnieje wiele różnych gatunków żywicy;Na przykład ABS ma klasę ogólną, wysoką klasę płynności i wysoką klasę udarności. Istnieje wiele rodzajów materiałów ABS, które różnią się właściwościami mechanicznymi i ceną.Niektóre rodzaje ABS są bardzo odpowiednie do produkcji części o wysokim połysku;Niektóre modele są idealne do wytwarzania części galwanizowanych;Niektóre mają dobrą płynność i są używane do produkcji części cienkościennych lub części o dużych rozmiarach.Generalnie, dla tej samej żywicy różnych gatunków, im wyższa płynność, tym niższe właściwości mechaniczne.Wskaźnik szybkości płynięcia (MI) reprezentuje płynność żywicy.Żywica o dobrej płynności może być używana do produkcji cienkościennych części plastikowych, takich jak obudowy baterii telefonów komórkowych lub dużych części plastikowych, takich jak wanienki.Żywice o dobrej płynności: LCP, PA, PE, PS, str.Żywica średniopłynna: ABS, as, PMMA i POM.Żywice o słabej płynności: PC, PSF i PPO. projekt maszynyWzględy wydajności inżynieryjnej określają, jaki rodzaj materiału należy zastosować.Żywice wypełnione włóknem szklanym najlepiej nadają się do wytrzymałych elementów, które wymagają odporności na zużycie i wytrzymałości, takich jak obudowy komputerów, zabawki i inne towary konsumpcyjne.Natomiast materiały niewypełnione, takie jak ABS lub poliwęglan, najlepiej nadają się na elementy dekoracyjne, które nie wymagają specjalnej wytrzymałości.Polipropylen lub polietylen to idealna konstrukcja dla pojemników lub części z ruchomymi zawiasami.stabilność wymiarowaProjektując część z tworzywa sztucznego, należy wziąć pod uwagę dokładność dopasowania między częścią a innymi częściami.W celu dokładnego dopasowania ważne jest, aby wybrać tworzywa sztuczne o dobrej stabilności wymiarowej, takie jak PC, ABS lub POM.W tym przypadku PA i PP nie są dobrym wyborem, ponieważ skurcz, wytrzymałość i elastyczność będą niekorzystne dla projektu części, która musi współpracować z innymi częściami.Jednak w przypadku, gdy konieczne jest zastosowanie PA lub PP, do żywicy można dodać środek zarodkujący, aby poprawić stabilność wymiarową. siła uderzeniaUdarność oznacza wytrzymałość materiału – gdy udarność jest niska, jest on kruchy.Zasadniczo udarność tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu jest niższa niż żywic nieprzetworzonych.Kiedy włókno szklane i włókno węglowe są połączone z żywicą, udarność jest mniejsza, ale obciążenie i wytrzymałość na zużycie są wyższe.Podczas projektowania nowej części z tworzywa sztucznego ważne jest, aby wziąć pod uwagę, jaki rodzaj siły zostanie obciążony na część, jak duża jest siła i częstotliwość siły.Na przykład podręczne produkty elektroniczne mogą spaść, więc materiałem powłoki produktu powinien być PC lub PC / ABS.Tworzywo PC ma prawie najwyższą udarność wśród zwykłych tworzyw konstrukcyjnych. Odporność na warunki atmosferyczne i liniowość odporności na promieniowanie UVGdy tworzywo sztuczne jest używane na zewnątrz, części z tworzywa sztucznego powinny mieć dobrą odporność na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV.ASA to rodzaj żywicy o dobrej odporności na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV.Jego właściwości mechaniczne są zbliżone do ABS.Gdy konieczne jest użycie innej żywicy, opcjonalne jest dodanie do żywicy stabilizatora ultrafioletowego i środka odpornego na warunki atmosferyczne.Jednak każdą żywicę z tworzywa sztucznego należy dokładnie przetestować przed użyciem, aby upewnić się, że spełnia wymagania produktu.Środki ostrożności dotyczące temperaturyPrzy doborze żywicy należy również wziąć pod uwagę temperaturę.Podczas pracy silnika temperatura w obudowie silnika wynosi około 70 ℃ - 90 ℃, więc wszystkie materiały w obudowie silnika powinny wytrzymać tę temperaturę.

Kiedy kończysz obróbkę CNC części, twoja praca nie jest zakończona.Te oryginalne elementy mogą mieć nieestetyczne powierzchnie, mogą być niewystarczająco mocne lub mogą być tylko częścią jednego elementu, który należy połączyć z innymi elementami, aby stworzyć kompletny produkt.W końcu jak często używasz sprzętu składającego się z pojedynczych części?Kluczową kwestią jest to, że proces przetwarzania końcowego jest niezbędny dla szeregu aplikacji.W tym miejscu wprowadzamy pewne środki ostrożności, aby można było wybrać prawidłową operację drugorzędną dla swojego projektu. W tej trzyczęściowej serii przedstawimy opcje i rozważania dotyczące procesu obróbki cieplnej, obróbki powierzchni i instalacji sprzętu.Niektóre lub wszystkie z nich mogą być wymagane do przejścia części ze stanu obrabianego do stanu gotowości klienta.W tym artykule omówiono obróbkę cieplną, natomiast w drugiej i trzeciej części omówiono obróbkę powierzchni i montaż sprzętu.W tej trzyczęściowej serii przedstawimy proces obróbki cieplnej, opcje wykończenia i instalacji sprzętu oraz rozważania.Dowolne lub wszystkie z nich mogą być konieczne do zmiany części ze stanu obrobionego na stan gotowości klienta.W artykule omówiono obróbkę cieplną.Obróbka cieplna przed czy po obróbce? Obróbka cieplna jest pierwszą operacją, którą należy rozważyć po przetworzeniu i można ją nawet uznać za przetwarzanie materiałów do podgrzewania wstępnego.Po co używać jednej metody zamiast drugiej?Kolejność wyboru obróbki cieplnej i obróbki metali może wpływać na właściwości materiału, proces obróbki i tolerancje części.Gdy używasz materiałów, które zostały poddane obróbce cieplnej, wpłynie to na twoją obróbkę - twardsze materiały mają dłuższy czas obróbki i szybsze zużycie narzędzi, co zwiększy koszty obróbki.W zależności od rodzaju zastosowanej obróbki cieplnej i głębokości pod dotkniętą powierzchnią materiału, możliwe jest również odcięcie utwardzonej warstwy materiału i zniszczenie w pierwszej kolejności przeznaczenia utwardzonego metalu.Proces obróbki może również generować wystarczającą ilość ciepła, aby zwiększyć twardość przedmiotu obrabianego.Niektóre materiały, takie jak stal nierdzewna, są bardziej podatne na utwardzenie podczas obróbki i wymagana jest dodatkowa ostrożność, aby temu zapobiec. Jednak wybór metali, które zostały wstępnie podgrzane, ma pewne zalety.W przypadku metali hartowanych części mogą zachować węższe tolerancje, a zakup materiałów jest łatwiejszy, ponieważ metale poddane wstępnej obróbce cieplnej są łatwo dostępne.Co więcej, jeśli przetwarzanie zostanie zakończone, obróbka cieplna doda kolejny czasochłonny etap procesu produkcyjnego.Z drugiej strony obróbka cieplna po obróbce umożliwia lepszą kontrolę procesu obróbki.Istnieje wiele rodzajów obróbki cieplnej i możesz wybrać, którego chcesz użyć, aby uzyskać wymagane właściwości materiału.Obróbka cieplna po obróbce może również zapewnić, że efekt obróbki cieplnej powierzchni części jest spójny.W przypadku materiałów, które zostały wstępnie podgrzane, obróbka cieplna może mieć tylko pewien wpływ na materiały, więc obróbka skrawaniem może usuwać utwardzone materiały w niektórych miejscach, a nie w innych. Jak wspomniano wcześniej, obróbka cieplna po obróbce zwiększa koszty i czas realizacji, ponieważ proces ten wymaga dodatkowych etapów outsourcingu.Obróbka cieplna może również prowadzić do wypaczenia lub deformacji części, wpływając w ten sposób na ścisłą tolerancję uzyskaną podczas obróbki. obróbka cieplnaOgólnie obróbka cieplna zmienia właściwości materiałowe metali.Ogólnie oznacza to zwiększenie wytrzymałości i twardości metalu, aby mógł on wytrzymać bardziej ekstremalne zastosowania.Jednak niektóre procesy obróbki cieplnej, takie jak wyżarzanie, faktycznie zmniejszają twardość metalu.Przyjrzyjmy się różnym metodom obróbki cieplnej.skleroza Hartowanie służy do utwardzania metalu.Większa twardość oznacza, że ​​metal jest mniej podatny na wgniecenia lub ślady po uderzeniu.Obróbka cieplna zwiększa również wytrzymałość metalu na rozciąganie, która jest siłą niszczenia i pękania materiału.Większa wytrzymałość sprawia, że ​​materiał lepiej nadaje się do określonych zastosowań. W celu utwardzenia metalu obrabiany przedmiot jest podgrzewany do określonej temperatury wyższej niż temperatura krytyczna metalu lub punktu, w którym zmienia się jego struktura krystaliczna i właściwości fizyczne.Metal jest utrzymywany w tej temperaturze, a następnie hartowany i chłodzony w wodzie, solance lub oleju.Płyn hartowniczy zależy od konkretnego stopu metalu.Każde hartowanie ma unikalną szybkość chłodzenia, więc jest wybierane zgodnie z szybkością chłodzenia metalu. Utwardzanie powierzchniHartowanie powierzchniowe to rodzaj utwardzania, który wpływa tylko na zewnętrzną powierzchnię materiału.Proces ten jest zwykle kończony po przetworzeniu, aby utworzyć trwałą warstwę zewnętrzną.Głębokość hartowania można zmienić, modyfikując parametry procesuUtwardzanie wydzielenioweHartowanie wydzieleniowe to proces dla określonych metali z określonymi pierwiastkami stopowymi.Te pierwiastki to miedź, aluminium, fosfor i tytan.Gdy materiał jest podgrzewany przez długi czas, pierwiastki te wytrącają się w stałym metalu lub tworzą stałe cząstki.Wpłynie to na strukturę ziarna i zwiększy wytrzymałość materiału. wyżarzanieJak wspomniano wcześniej, wyżarzanie służy do zmiękczenia metalu, a także do uwolnienia naprężeń i zwiększenia ciągliwości materiału.Ten proces sprawia, że ​​metal jest łatwiejszy w obróbce. Aby wyżarzać metal, metal jest powoli podgrzewany do określonej temperatury (wyższej niż temperatura krytyczna materiału), następnie utrzymywany w tej temperaturze, a na koniec bardzo powoli chłodzony.Ten powolny proces chłodzenia jest realizowany przez zakopanie metalu w materiale izolacyjnym lub trzymanie go w piecu, gdy piec i metal stygną. Odprężanie przy obróbce dużych płytOdprężanie jest podobne do wyżarzania, to znaczy, że materiał jest podgrzewany do określonej temperatury i powoli chłodzony.Jednak w przypadku odprężania temperatura jest niższa niż temperatura krytyczna.Materiał jest następnie chłodzony powietrzem.Proces ten może wyeliminować naprężenia spowodowane obróbką na zimno lub ścinaniem, ale nie zmienia znacząco właściwości fizycznych metalu.Chociaż właściwości fizyczne się nie zmieniają, wyeliminowanie tego naprężenia podczas dalszej obróbki lub użytkowania części pomaga uniknąć zmian wymiarowych (lub wypaczenia lub innego odkształcenia). ruszenieGdy metal jest hartowany, należy go podgrzać do temperatury poniżej temperatury krytycznej, a następnie schłodzić w powietrzu.To prawie to samo, co odprężanie, ale końcowa temperatura nie jest tak wysoka, jak odprężanie.Odpuszczanie zwiększa wytrzymałość przy zachowaniu większości twardości materiału dodanej w procesie hartowania. Ostatnia myślObróbka cieplna metali jest często konieczna do uzyskania właściwości fizycznych wymaganych dla konkretnego zastosowania.Chociaż obróbka cieplna materiałów przed frezowaniem może zaoszczędzić całkowity czas produkcji, zwiększy czas przetwarzania i koszty.Jednocześnie przetworzone części poddane obróbce cieplnej ułatwiają obróbkę materiałów, ale dodają dodatkowe kroki do procesu produkcyjnego.