У сферы прэцызійнай апрацоўкі з ЧПУ на заказ многія чарцяжы, здаецца, маюць поўныя памеры і стандартызаваныя параметры, аднак, калі вытворчасць фактычна пачынаецца, узнікаюць такія праблемы, як немагчымасць апрацоўкі, часты лом, страта кантролю дакладнасці і рэзкі рост выдаткаў. Пераважная большасць няўдач апрацоўкі звязана не з недастатковай дакладнасцю абсталявання, а з-за неабгрунтаванага DFM (Design for Manufacturability) на ранніх стадыях — у прыватнасці, трох распаўсюджаных праблем: празмерна тонкая мінімальная таўшчыня сценкі, неадпаведная ўнутраная канструкцыя галоўкі і празмерная ўнутраная глыбіня адтуліны. Неэфектыўная канструктыўная канструкцыя можа прывесці да таго, што рэжучыя інструменты не змогуць дасягнуць нарыхтоўкі, вібрацыі пры апрацоўцы выклікаюць дэфармацыю, дрэнны адвод стружкі і адхіленні памераў, якія перавышаюць дапушчальныя адхіленні. У цяжкіх выпадках гэта можа непасрэдна прывесці да скасавання чарцяжа і неабходнасці перагляду канструкцыі і пачатку апрацоўкі з нуля. Авалоданне стандартызаванымі спецыфікацыямі канструкцыі DFM з'яўляецца асноўнай перадумовай для забеспячэння паспяховага ўкаранення высокадакладнага фрэзеравання з ЧПУ, павышэння выхаду дэталяў і зніжэння выдаткаў на апрацоўку, а таксама з'яўляецца фундаментальным арыенцірам для наладжвання нестандартных прэцызійных дэталяў.
一、Тэхнічныя характарыстыкі канструкцыі для мінімальнай таўшчыні сценкі дэталяў з ЧПУ: прадухіленне дэфармацыі і палос на паверхні, якія прыводзяць да злому
1. Прамысловыя стандарты мінімальнай таўшчыні сценкі ў залежнасці ад матэрыялу
Таўшчыня сценкі з'яўляецца фундаментальным паказчыкам у канструкцыі DFM для фрэзераваных з ЧПУ дэталяў. Празмерна тонкія сценкі з'яўляюцца асноўнай прычынай дэфармацыі пры апрацоўцы, паверхневых палос і разломаў, што прыводзіць да лому. Розныя металічныя матэрыялы адрозніваюцца па цвёрдасці, трываласці і апрацоўцы, што прыводзіць да відавочных адрозненняў у адпаведных стандартах бяспечнай мінімальнай таўшчыні сценкі. Для стандартных дэталяў з алюмініевага сплаву рэкамендуемая мінімальная таўшчыня сценкі, якая паддаецца апрацоўцы, складае ≥0,8 мм; для стабільнага масавага вытворчасці пераважная таўшчыня 1,5 мм або больш. Для цвёрдых металаў, такіх як нержавеючая сталь і вугляродзістая сталь, якія патрабуюць большай калянасці, рэкамендуемая мінімальная таўшчыня сценкі складае ≥1,0 мм; для масавых структурных кампанентаў пераважная таўшчыня 2,0 мм або больш. Многія чарцяжы даследаванняў і распрацовак слепа памяншаюць таўшчыню сценкі ў імя палегчанай канструкцыі, не звяртаючы ўвагі на праблемы дэфармацыі, выкліканыя вібрацыямі пры апрацоўцы. Гэта прыводзіць да дэфектаў масавай вытворчасці фрэзераваных з ЧПУ дэталяў, такіх як дэфармацыя, зрух памераў і шурпатасць паверхні, якія не адпавядаюць спецыфікацыям.
2. Парады, як пазбегнуць падводных камянёў пры праектаванні тонкасценных канструкцый
Акрамя асноўных параметраў таўшчыні сценкі, размяшчэнне і кампаноўка танкасценных канструкцый таксама ўплывае на апрацоўваемасць. Танкасценныя ўчасткі павінны быць размешчаны як мага далей ад кропак напружання заціску і зон высокай сілы рэзання, каб прадухіліць дэфармацыю, выкліканую нераўнамернымі сіламі апрацоўкі. Вельмі доўгія або кансольныя тонкія сценкі патрабуюць дадання спецыфічных узмацняльных рэбраў, якія можна выдаліць пры неабходнасці пасля апрацоўкі. Гэта значна паляпшае стабільнасць апрацоўкі, забяспечваючы палегчаны канструкцыйны вага. Строгае захаванне канструктыўных спецыфікацый па таўшчыні сценак можа цалкам вырашыць праблемы апрацоўкі танкасценных дэталяў, ухіляючы неабходнасць наступнай змены формы або пераробкі і значна паляпшаючы каэфіцыент выхаду за першы праход для дакладных дэталяў.
二、Стандартызаваны дызайн унутраных галёнак, каб пазбегнуць праблем з ачышчэннем вуглоў інструмента
1. Асноўныя прынцыпы праектавання для ўнутраных галёнак
Для фрэзеравання з ЧПУ выкарыстоўваюцца цыліндрычныя рэжучыя інструменты, якія не могуць апрацоўваць абсалютна вострыя ўнутраныя прамыя вуглы - характарыстыка апрацоўкі, якую лягчэй за ўсё не заўважыць пры распрацоўцы чарцяжоў. Многія інжынеры пераносяць дызайнерскае мысленне з ліставога металу або ліцця пад ціскам, указваючы ўнутраныя прамыя вуглы на чарцяжах. Гэта прыводзіць да таго, што рэжучыя інструменты не могуць ачысціць куты пасля пачатку вытворчасці, пакідаючы празмерныя рэшткі матэрыялу. Гэта патрабуе дадатковых працэсаў EDM або рэзкі дроту, значна павялічваючы час апрацоўкі і выдаткі на наладку; у цяжкіх выпадках дэталь лічыцца непрыдатнай для апрацоўкі. Стандартызаваныя патрабаванні да канструкцыі ўнутраных шчылін прадугледжваюць, што ўнутраныя куты паражнін дэталяў і прарэзаў павінны быць выкананы. Для звычайнай апрацоўкі мінімальны радыус закруглення не павінен быць менш за R0,5 мм; для глыбокіх паражнін, радыус галачэння павінен быць прапарцыйна павялічаны, каб улічыць радыус апрацоўкі інструмента.
2. Рэкамендацыі па супастаўленні радыусу галоўкі і глыбіні апрацоўкі
Унутраны радыус галачкі павінен супастаўляць з глыбінёй паражніны. Прамысловым стандартам з'яўляецца тое, што радыус унутранага фільца павінен быць не менш за адну траціну глыбіні паражніны. Па меры павелічэння глыбіні патрабуецца большы радыус закруглення, што эфектыўна прадухіляе такія праблемы, як вібрацыя, паломка інструмента і празмерны знос пры апрацоўцы глыбокіх паражнін невялікімі рэжучымі інструментамі. Стандартызуйце спецыфікацыі па ўсёй дэталі, каб паменшыць частае змяненне інструмента і рэгуляванне, узгадняйце са стандартызаванымі працэсамі апрацоўкі Metal Milling Service, спрасціць вытворчыя працоўныя працэсы і скараціць час наладкі станка. Такі падыход пазбаўляе ад залішняй апрацоўкі і збояў апрацоўкі на этапе праектавання.
三、Рацыянальны кантроль глыбіні адтуліны для вырашэння праблем з выдаленнем стружкаў з глыбокіх адтулін і кантролем дакладнасці
1. Гранічныя параметры для апрацоўкі глыбокімі адтулінамі і глыбокімі паражнінамі
Празмерная глыбіня свідравання з'яўляецца асноўнай прычынай непаддаюцца апрацоўцы малюнкаў і адхіленняў у дакладнасці размяшчэння адтулін. Цвёрдасць інструмента, здольнасць выдалення стружкі і цеплавыдзяленне пастаянна зніжаюцца па меры павелічэння глыбіні адтуліны. У стандартных умовах апрацоўкі з ЧПУ стаўленне глыбіні да дыяметра глухіх адтулін павінна быць у межах 4:1. Суадносіны, якія перавышаюць 5:1, класіфікуюцца як апрацоўка з глыбокімі адтулінамі, якая патрабуе спецыяльных свердзелаў з глыбокімі адтулінамі, паэтапнага свідравання і высокачашчыннага ўцягвання для выдалення стружкі. Гэта не толькі значна зніжае эфектыўнасць апрацоўкі, але і робіць яе вельмі схільнай да такіх праблем, як шурпатыя сценкі адтуліны, неадпаведны дыяметр адтуліны і адхіленні на дне адтуліны. Калі нестандартныя прэцызійныя дэталі не адпавядаюць спецыфікацыям праектавання глыбіні адтуліны, гэта напрамую ўскладніць працэс і павысіць рызыку лому.
2. Рашэнні па аптымізацыі DFM для канструкцый з глыбокімі адтулінамі
Для дэталяў, якія павінны захоўваць структуру з глыбокімі адтулінамі, этап праектавання можа ўключаць належнае павелічэнне дыяметра адтуліны і аптымізацыю размяшчэння адтуліны для памяншэння суадносін глыбіні і дыяметра. У той жа час, канаўкі для адводу стружкі і структуры для скіду ціску павінны быць уключаны для паляпшэння выдалення стружкі і рассейвання цяпла падчас апрацоўкі. Загадзя аптымізуючы структуру ўнутраных адтулін праз агляды DFM і адаптуючы іх да ўстаноўленых працэсаў масавай вытворчасці фрэзерных станкоў з ЧПУ, дапамагае пазбегнуць празмерна экстрэмальных канструктыўных спецыфікацый, якія могуць прывесці да рэзкага росту выдаткаў на апрацоўку, павелічэння тэрмінаў выканання і неадпаведнасці патрабаванням дакладнасці.
四、Поўнае рэзюмэ дызайну DFM: пазбяганне збояў апрацоўкі ў іх крыніцы
Падводзячы вынік, тры асноўныя прынцыпы DFM (Design for Manufacturability) для дэталяў з ЧПУ: указанне мінімальнай таўшчыні сценак, стандартызацыя ўнутраных галёнак і разумны кантроль унутранай глыбіні адтулін. Пазбягаючы экстрэмальных або ідэалізаваных структур на этапе даследаванняў і распрацовак і праектавання і прытрымліваючыся фізічных характарыстык механічнай апрацоўкі, можна цалкам пазбегнуць такіх праблем, як чарцяжы, якія не паддаюцца апрацоўцы, дэфармацыя дэталяў, адхіленні дакладнасці і лом партыі. Забяспечваючы прадукцыйнасць дэталяў і дакладнасць зборкі, гэты падыход максімальна зніжае выдаткі на нестандартную апрацоўку і скарачае тэрміны вытворчасці, забяспечваючы эфектыўнае, стабільнае і эканамічна эфектыўнае масавае вытворчасць прэцызійных дэталяў.
