Afin d'utiliser pleinement la capacité de la commande numérique par ordinateur usinant, les concepteurs doivent suivre des règles de fabrication spécifiques. Mais ceci peut être un défi parce qu'il n'y a aucun standard de l'industrie spécifique. En cet article, nous avons compilé un guide complet avec les meilleures pratiques en matière de conception pour l'usinage de commande numérique par ordinateur.
Nous nous concentrons sur décrire la faisabilité des systèmes modernes de commande numérique par ordinateur, ignorant les coûts relatifs. Pour des conseils sur concevoir les pièces rentables pour la commande numérique par ordinateur, référez-vous svp à cet article.
Usinage de commande numérique par ordinateur
L'usinage de commande numérique par ordinateur est une technologie de usinage soustractive. Dans la commande numérique par ordinateur, de divers (des milliers de T/MN) outils tournants ultra-rapides sont utilisés pour enlever des matériaux des blocs solides pour produire des pièces selon des modèles de DAO. Le métal et le plastique peuvent être traités par commande numérique par ordinateur.
Les pièces de usinage de commande numérique par ordinateur ont l'exactitude dimensionnelle élevée et la tolérance stricte. La commande numérique par ordinateur convient à la production en série et au travail ancien. En fait, l'usinage de commande numérique par ordinateur est actuellement la manière la plus rentable de produire des prototypes en métal, même comparés à l'impression 3D.
Limites de calcul principales de commande numérique par ordinateur
La commande numérique par ordinateur fournit la grande flexibilité de conception, mais il y a quelques limites de calcul. Ces limitations sont liées aux mécanismes de base du processus de coupure, principalement rapportés pour usiner la géométrie et l'accès d'outil.
1. La géométrie d'outil
Les outils de commande numérique par ordinateur les plus communs (des fraises en bout et des exercices) sont cylindrique avec la longueur de coupe limitée.
Quand le matériel est enlevé de l'objet, la géométrie de l'outil est transférée à la cloison usinée. Ceci signifie que, par exemple, n'importe comment petit un outil est utilisé, l'angle interne d'une pièce de commande numérique par ordinateur a toujours un rayon.
2. Accès d'outil
Afin d'enlever le matériel, l'outil approche l'objet directement d'en haut. Les fonctions qui ne peuvent pas être accédées de cette façon ne peuvent pas être commande numérique par ordinateur ont traité.
Il y a une exception à cette règle : dégagez. Nous apprendrons comment employer des dégagements dans la conception dans la prochaine section.
Une bonne pratique en matière de conception est d'aligner toutes les caractéristiques du modèle (trous, cavités, murs verticaux, etc.) avec une des six directions principales. Cette règle n'est considérée une recommandation, pas une limitation, parce que le système de commande numérique par ordinateur de 5 axes fournit l'objet avancé tenant la capacité.
L'accès d'outil est également une question en usinant des caractéristiques avec de grands allongements. Par exemple, pour atteindre le fond de la cavité profonde, un outil spécial avec un d'axe long est exigé. Ceci réduit la rigidité du terminal, augmente la vibration et réduit l'exactitude réalisable.
Les experts en matière de commande numérique par ordinateur recommandent de concevoir les pièces qui peuvent être usinées avec des outils avec le diamètre possible maximum et la longueur la plus courte possible.
Règles de conception de commande numérique par ordinateur
Un des défis a souvent rencontré en concevant des pièces pour l'usinage de commande numérique par ordinateur est qu'il n'y a aucun standard de l'industrie spécifique : Fabricants de machine-outille à commande numérique et d'outil constamment améliorer leurs capacités techniques et augmenter la gamme des possibilités.
Dans la table suivante, nous récapitulons recommandée et les valeurs faisables des la plupart des traits communs ont rencontré dans les pièces de usinage de commande numérique par ordinateur.
1. Cavité et cannelure
Profondeur recommandée de cavité : largeur de cavité de 4 fois
La longueur de coupe de la fraise en bout est limitée (habituellement 3-4 fois son diamètre). Quand le rapport de largeur de profondeur est petit, le débattement d'outil, la décharge de puce et la vibration deviennent plus importants. Limitant la profondeur de la cavité à quatre fois sa largeur assure de bons résultats.
Si une plus grande profondeur est exigée, envisagez de concevoir une partie avec une profondeur variable de cavité (voyez la figure ci-dessus pour un exemple).
Fraisage profond de cavité : une cavité avec des plus grands que 6 temps d'une profondeur le diamètre d'outil est considérée comme cavité profonde. Le rapport du diamètre d'outil à la profondeur de cavité peut être 30:1 à l'aide des outils spéciaux (utilisant des fraises en bout avec un diamètre de 1 pouce, la profondeur maximum est 30 cm).
2. Bord intérieur
Rayon faisant le coin vertical : recommandée profondeur de cavité du ⅓ x (ou plus grand)
Utilisant la valeur recommandée du rayon faisant le coin interne s'assure que l'outil approprié de diamètre peut être utilisé et aligné avec les directives pour la profondeur recommandée de cavité. L'augmentation du rayon faisant le coin légèrement au-dessus de la valeur recommandée (par exemple par 1 millimètre) permet à l'outil de couper le long d'un chemin circulaire au lieu d'un angle de 90°. Ceci est préféré parce qu'il peut obtenir une finition plus de haute qualité de surface. Si un angle interne d'acuité de 90° est exigé, envisagez d'ajouter un dégagement en forme de t au lieu de réduire le rayon d'angle.
Le rayon recommandé d'embase est 0.5mm, 1mm ou aucun rayons ; N'importe quel rayon est faisable
Le bord inférieur de la fraise en bout est un bord plat ou un bord légèrement rond. D'autres rayons de plancher peuvent être traités avec les outils principaux de boule. Il est dans de bons habitudes de conception d'employer la valeur recommandée parce que c'est le premier choix du machiniste.
3. Mur mince
Épaisseur de paroi minimum recommandée : 0.8mm (métal) et 1.5mm (en plastique) ; 0.5mm (métal) et 1.0mm (en plastique) sont faisables
La réduction de l'épaisseur de paroi réduira la rigidité du matériel, augmentant la vibration dans le processus de usinage et réduisant de ce fait l'exactitude réalisable. Les plastiques tendent à se déformer (en raison de la contrainte résiduelle) et à se ramollir (en raison de la hausse de la température), ainsi on lui recommande d'employer une plus grande épaisseur de paroi minimum.
4. Trou
Le diamètre a recommandé la taille standard de perceuse ; N'importe quel diamètre plus grand que 1mm est acceptable
Employez une perceuse ou une fraise en bout pour usiner des trous. Standardisation de nombre de bits de perceuse (unités métriques et anglaises). Des alésoirs et les coupeurs ennuyants sont utilisés pour finir des trous exigeant des tolérances strictes. Pour des tailles moins de▽ 20 millimètres, les diamètres standard sont recommandés.
La profondeur maximum a recommandé le diamètre nominal de 4 x ; Diamètre nominal d'en général 10 x ; diamètre nominal de 40 x lorsque cela est possible
Des trous non standard de diamètre doivent être traités avec des fraises en bout. Dans ce cas, la limite maximum de profondeur de cavité s'applique et la valeur recommandée de profondeur maximum devrait être employée. Utilisez une perceuse spéciale (diamètre minimum 3 millimètres) pour usiner des trous avec une profondeur dépassant la valeur typique. Le trou borgne usiné par la perceuse a une embase conique (angle de 135 °), alors que le trou usinait vers la fin le moulin est plat. Dans la commande numérique par ordinateur l'usinage, là n'est aucune préférence spéciale entre les trous traversants et les trous borgnes.
5. Fil
La taille minimum de fil est m2 ; M6 ou plus grand est recommandé
Le fil interne est coupé avec un robinet, et le fil externe est coupé avec une matrice. Des robinets et les matrices peuvent être employés pour couper des fils au m2.
Les outils de filetage de commande numérique par ordinateur sont communs et préférés par des machinistes parce qu'ils limitent le risque de rupture de robinet. Des outils de fil de commande numérique par ordinateur peuvent être utilisés pour couper des fils à M6.
La longueur minimum de fil est diamètre nominal de 1,5 x ; le diamètre nominal de 3 x a recommandé
La majeure partie de la charge appliquée au fil est soutenue par quelques premières dents (jusqu'à 1,5 fois le diamètre nominal). Par conséquent, pas plus de 3 fois le diamètre nominal du fil est exigé.
Pour des fils en trous borgnes coupés avec un robinet (c.-à-d. tous les fils plus petits que M6), ajoutez un égal non fileté de longueur au diamètre nominal de 1,5 x au fond du trou.
Quand un outil de fil de commande numérique par ordinateur peut être utilisé (c.-à-d. le fil est plus grand que M6), le trou peut fonctionner par sa longueur entière.
6. Petites caractéristiques
Le diamètre de trou minimum est recommandé pour être de 2,5 millimètres (0,1 pouces) ; 0,05 millimètres (0,005 dedans) sont faisables
La plupart des ateliers de construction mécanique pourront usiner exactement des cavités et des trous utilisant des outils moins de 2,5 millimètres (0,1 pouces) de diamètre.
Quelque chose au-dessous de cette limite est considéré micromachining. La connaissance d'outil (exercices micro) et approfondie spéciale sont exigées pour traiter de telles caractéristiques (les changements physiques du processus de coupe sont dans cette marge), ainsi on lui recommande d'éviter au moyen de elles à moins qu'absolument nécessaire.
7. Tolérance
Norme : ± 0,125 millimètre (0,005 dedans)
Typique : ± 0,025 millimètre (0,001 dedans)
Faisable : ± 0,0125 millimètre (0,0005 dedans)
Les tolérances définissent les frontières des dimensions acceptables. Les tolérances réalisables dépendent des dimensions et de la géométrie de base de la cloison. Les valeurs ci-dessus sont les directives raisonnables. Si aucune tolérance n'est spécifiée, la plupart des ateliers de construction mécanique emploieront un ± standard 0,125 millimètres (0,005 dedans) de tolérance.
8. Mots et lettrage
La taille de la police recommandée est 20 (ou plus grande), 5mm marquant avec des lettres
Les caractères gravés sont les caractères de préférence de relief parce que moins de matériel est enlevé. On lui recommande d'employer des polices de caractère sans obit et sans empattement (telles qu'Arial ou Verdana) avec une taille au moins de 20 points. Beaucoup de machines de commande numérique par ordinateur ont pré programmé des routines pour ces polices.
Arrangements de machine et orientation de partie
Le schéma de principe des pièces qui doivent être placées plusieurs fois est comme suit :
L'as a mentionné plus tôt, accès d'outil est l'une des limites de calcul principales de l'usinage de commande numérique par ordinateur. Pour atteindre toutes les surfaces du modèle, l'objet doit être tourné plusieurs fois.
Par exemple, la partie de l'image ci-dessus doit être tournée trois fois au total : deux trous sont usinés dans deux directions principales, et le tiers écrit le dos de la cloison.
Toutes les fois que l'objet tourne, la machine doit être recalibrée et un nouveau système du même rang doit être défini.
Il est important de considérer les arrangements de machine dans la conception pour deux raisons :
Tout le nombre d'arrangements de machine affecte des coûts. La rotation et réaménager des pièces exige l'opération manuelle et augmente toute la durée de la transformation. Si la pièce doit être tournée 3-4 fois, c'est généralement acceptable, mais dépasser cette limite est superflu.
Afin d'obtenir l'exactitude de position relative maximum, deux caractéristiques doivent être usinées dans la même installation. C'est parce que la nouvelle étape d'appel présente une petite (mais non négligeable) erreur.
Usinage de commande numérique par ordinateur de cinq axes
En employant la commande numérique par ordinateur de 5 axes usinant, on peut éliminer le besoin d'arrangements multiples de machine. L'usinage multi de commande numérique par ordinateur d'axe peut fabriquer des parties avec la géométrie complexe parce qu'elles fournissent 2 haches de rotation supplémentaires.
L'usinage de commande numérique par ordinateur de cinq axes permet à l'outil d'être toujours tangente sur la surface de coupure. Des chemins plus complexes et plus efficaces d'outil peuvent être suivis, ayant pour résultat une meilleure finition de surface et un temps machine inférieur.
Naturellement, la commande numérique par ordinateur de 5 axes a également ses limitations. La géométrie d'outil et les restrictions de base d'accès d'outil s'appliquent toujours (par exemple, des parties avec la géométrie interne ne peuvent pas être usinées). En outre, le coût d'employer de tels systèmes est plus haut.
Dégagement de conception
Les dégagements sont des caractéristiques qui ne peuvent pas être usinées avec les outils de coupe standard parce que certaines de leurs surfaces ne peuvent pas être directement accédées d'en haut.
Il y a deux types principaux de dégagements : T-cannelures et queues d'aronde. Dégagez peut être à simple face ou double face et traité avec les outils spéciaux.
L'outil de coupe de T-cannelure est fondamentalement fait d'une insertion de coupure horizontale reliée à un axe vertical. La largeur du dégagement peut varier entre 3 millimètres et 40 millimètres. On lui recommande d'employer des dimensions standard pour des largeurs (c.-à-d., de pleines augmentations de millimètre ou fractions standard de pouce) car les outils sont pour être disponibles.
Pour des outils de queue d'aronde, l'angle définit la taille de caractéristique. 45 60 de queue d'aronde de ° outils de ° et sont considérés standard.
En concevant des parties avec des dégagements sur le mur intérieur, rappelez-vous d'ajouter assez de dégagement pour l'outil. Un bon principe de base est d'ajouter au moins quatre fois la profondeur dégagée entre le mur usiné et n'importe quel autre mur intérieur.
Pour les outils standard, le rapport typique au diamètre de coupure du diamètre d'axe est 2:1, qui limite la profondeur de coupure. Quand le dégagement non standard est exigé, l'atelier de construction mécanique fait habituellement les outils dégagés adaptés aux besoins du client par lui-même. Ceci augmente des délais d'exécution et des coûts et devrait être évité autant que possible.
la cannelure en forme de t (gauche), cannelure de queue d'aronde a dégagé (moyen) et dégagement unilatéral (droit) sur le mur intérieur
Dessins techniques de rédaction
Notez que quelques critères de conception ne peuvent pas être inclus dans l'étape ou les dossiers d'IGES. Si votre modèle contient un ou plusieurs du suivant, les 2D dessins techniques doivent être fournis :
Trou ou axe fileté
Dimension de tolérance
Conditions extérieures spécifiques de finition
Instructions pour des opérateurs de machine-outille à commande numérique
Principe de base
1. conception les pièces qui peuvent être traitées avec l'outil du plus grand diamètre.
2. ajoutez les grands filets (au moins profondeur de cavité de ⅓ x) à tous les angles verticaux internes.
3. limite la profondeur de la cavité à 4 fois sa largeur.
4. alignez les fonctions principales de la conception le long d'une des six directions principales. Si ce n'est pas possible, l'usinage de commande numérique par ordinateur de 5 axes peut être choisi.
5. Quand votre conception inclut le fil, la tolérance, les spécifications extérieures de finition ou d'autres commentaires de l'opérateur, soumettez svp les dessins techniques avec les dessins.