• Блог

Вам когда-нибудь приходилось проектировать деталь с идеально квадратным углублением, а потом обнаруживать, что обработка внутренних углов затруднительна или обходится дорого?

Это типичная конструктивная проблема при обработке на станках с ЧПУ.

Причина проста: Вращающаяся фреза имеет круглую форму, поэтому с помощью обычного фрезерования невозможно получить идеально острый внутренний угол 90°.

Эта небольшая деталь в вашей CAD-модели может повлиять на изготовление инструментов, время обработки и конечную стоимость детали.

1. Почему при фрезеровании с ЧПУ невозможно получить идеально острый внутренний угол?

При фрезеровании с ЧПУ удаление материала осуществляется с помощью вращающихся режущих инструментов, называемых концевыми фрезами.

Поскольку резец имеет фиксированный диаметр, в месте соединения двух внутренних стенок образуется радиус.

Например, концевая фреза диаметром 6 мм имеет радиус инструмента 3 мм. При обычном фрезеровании с помощью этой фрезы невозможно получить радиус внутреннего угла меньше 3 мм.

Если в вашем проекте требуется меньший радиус, производителю, возможно, понадобится инструмент меньшего размера или альтернативная стратегия обработки.

2. Почему небольшой радиус поворота может стоить дороже?

Меньший внутренний радиус часто требует использования режущего инструмента меньшего размера. Это может повлечь за собой ряд сложностей:

• Более длительное время обработки: Более мелкие инструменты могут удалять материал медленнее.
• Снижение жесткости инструмента: Тонкие инструменты более подвержены прогибу и вибрации, особенно при обработке глубоких карманов.
• Более сложная механическая обработка: Возможно, потребуются дополнительные проходы для чистовой обработки или замена инструмента.
• Более высокая сложность изготовления: Особую сложность могут представлять глубокие углубления с очень малыми радиусами углов.

Каков результат? Элемент, который на чертеже выглядит незначительным, может привести к ненужным затратам, если узкий радиус не является функционально необходимым.

3. Как спроектировать внутренние углы, чтобы облегчить их обработку?

Вот три практических совета для инженеров, занимающихся подготовкой деталей к обработке на станках с ЧПУ.

Совет 1: По возможности используйте больший внутренний радиус

Если радиус угла не влияет на сборку или работу, стоит рассмотреть возможность его увеличения.

Более большой радиус может позволить использовать более крупный и жесткий резец, а также способствовать сокращению времени обработки.

Совет 2: Учитывайте глубину кармана и радиус угла одновременно

Небольшой радиус в неглубокой выемке может быть прост в обработке. Тот же радиус на дне глубокой выемки может оказаться гораздо сложнее.

При рассмотрении вашего проекта учитывайте как радиус, так и глубину, а не рассматривайте их как отдельные требования.

Совет 3: Проверьте, действительно ли нужен острый угол

Если квадратная деталь должна входить в фрезерованный карман, можно сделать небольшую фаску на сопрягаемой детали или предусмотреть угловое снятие фаски в кармане.

Эти варианты позволяют обеспечить необходимый зазор, не вынуждая при этом использовать для обработки всего элемента очень маленький резец.

Конечно, оптимальный вариант зависит от конструкции, нагрузки и эксплуатационных требований.

4. А что, если в вашей конструкции действительно нужен острый внутренний угол?

Иногда острый внутренний угол необходим для сборки или обеспечения работоспособности.

В таком случае не стоит идти на компромисс в отношении конструкции только ради упрощения обработки. Обсудите эти требования со своим партнёром по производству.

В зависимости от геометрии, материала и объема производства в качестве альтернативных решений могут рассматриваться электроэрозионная обработка (ЭО), специальная угловая разгрузка или разбиение детали на несколько частей.

Каждый вариант имеет свои особенности с точки зрения затрат и технологических аспектов, поэтому перед утверждением проекта их следует тщательно проанализировать.

Вывод

Качественное проектирование с ЧПУ — это не только создание нужной геометрии. Это ещё и понимание того, как эта геометрия будет изготовлена.

Прежде чем отправить следующий файл STEP или технический чертеж для получения расценок на обработку на станках с ЧПУ, проверьте три момента:

• Не слишком ли велики радиусы внутренних углов?
• Есть ли небольшие радиусы на дне глубоких карманов?
• Можно ли с помощью простой модификации конструкции обеспечить ту же функциональность при меньших производственных затратах?

Небольшой анализ конструкции перед запуском в производство поможет вам избежать излишней сложности обработки, сохранив при этом соответствие детали ее назначению.

В компании AluCarbon Tech мы считаем, что обсуждение технологичности на раннем этапе помогает инженерам принимать более взвешенные решения при разработке нестандартных деталей, изготавливаемых на станках с ЧПУ.

При проектировании кармана, обрабатываемого на станке с ЧПУ, вы обычно указываете минимально возможный радиус угла или максимальный радиус, допустимый для вашей сборки?

Поделитесь своим подходом в комментариях.

#CNC-обработка #Проектирование с учетом технологичности #DFM #Машиностроение #Проектирование изделий