Что нужно знать при подготовке вашей CAD-модели для фрезерования с ЧПУ

Преобразование модели САПР в успешно обработанные детали требует тщательного рассмотрения требований к проектированию, производственных возможностей и оптимизации, чтобы избежать проблем с траекторией движения инструмента. В этом руководстве рассматриваются ключевые факторы, которые инженеры должны учитывать при настройке моделей САПР, чтобы обеспечить эффективное и точное фрезерование на станках с ЧПУ.

Проектирование деталей с учетом технологичности

Проектирование деталей с учетом производства с самого начала позволяет избежать проблем с обрабатываемостью:

Избегайте ненужной сложности

Упростите геометрию и объедините элементы, где это возможно. Сложные органические формы обычно не приносят никакой функциональной пользы, но требуют более медленной обработки.

Дизайн для минимальных операций

Сократите количество второстепенных операций, таких как сверление и нарезание резьбы, путем включения этих функций непосредственно в основные операции фрезерования, если это возможно.

Стандартизировать элементы

Повторно используйте общие функции, размеры и размеры компонентов в семействах деталей, чтобы упростить требования к креплениям и инструментам.

Используйте стандартные размеры запасов

Выбирайте размеры сырья, которые минимизируют необходимые разрезы. Учитывайте возможности имеющегося у поставщика запаса и собственных мощностей пилы и резки.

Учетная запись для хранения данных и доступа

Обеспечьте достаточную площадь поверхности для зажима и достаточный доступ для фрез во избежание столкновений.

Облегчение снятия заусенцев/финишной обработки

Включите фаски, угловые радиусы и углы уклона, чтобы облегчить вторичные операции по очистке. Избегайте глубоких карманов без углов, куда инструменты не смогут добраться.

Минимизируйте тонкие функции

Тонких стен и секций, склонных к вибрации, следует избегать или указывать как некритические области.

За счет оптимизации моделей САПР для производства время программирования и затраты на обработку сокращаются при максимальном повышении качества.

Принципы проектирования обрабатываемых деталей

Дополнительные рекомендации, которым следует следовать при проектировании деталей для фрезерования на станках с ЧПУ:

Укажите большие внутренние радиусы на пересечениях, чтобы предотвратить концентрацию напряжений.
Обозначьте все скругления, скругления и фаски, чтобы избежать острых углов, требующих дополнительной работы по удалению заусенцев.
Установите толщину стенок с шагом, соответствующим доступным диаметрам фрезы.
Там, где необходима резьба, укажите стандартные формы и размеры резьбы.
Используйте болты с буртиком вместо установочных штифтов для более надежной и регулируемой фиксации.
Избегайте крошечных отверстий, которые могут привести к поломке инструмента; если возможно, укажите минимум 12-15 диаметров отверстий.
Для отверстий выровняйте оси, чтобы обеспечить сквозную обработку, когда это возможно.
Ориентируйте элементы последовательно, чтобы свести к минимуму необходимость крепления во время обработки.
Создавайте симметричные схемы, чтобы максимально увеличить срок службы инструмента и сбалансировать силы на шпинделе.

Включение этих лучших практик в модели САПР упростит программирование и обработку.

Точное моделирование геометрии деталей

Точное создание моделей САПР имеет решающее значение для обработки на станках с ЧПУ:

Номинальные размеры детали моделируйте с точными значениями без допусков. Допуски следует указывать только на чертежах.
Убедитесь, что модели представляют собой заданную геометрию без непреднамеренных зазоров, дефектов поверхности и т. д., которые могут сбить с толку программное обеспечение CAM.
Учитывайте радиус изгиба деталей из листового металла и моделируйте растянутые внешние поверхности.
Моделируйте резьбу, бобышки, отверстия и т. д., а не просто размещайте в моделях косметические отверстия.
Геометрия каркаса должна быть четкой, с нулевыми зазорами на пересечениях и вершинах.
Поверхности, такие как боковые стенки и конусы цилиндров, должны быть геометрически точными, а не гранеными.
Дважды проверьте модели по 2D-печатям, чтобы убедиться, что все размеры точно переведены с чертежей.

Точные твердотельные модели необходимы для бесперебойного программирования CAM и для изготовления правильно обработанных деталей.

Организация сборок САПР

Логически структурируйте сборки CAD, чтобы облегчить программирование и обработку CAM:

Сделайте каждый подкомпонент отдельным файлом детали, на который есть ссылка в полной сборке.
Детали следует моделировать в их окончательном обработанном состоянии, а не в виде необработанных отливок/чертежей.
Последовательно ориентируйте все детали относительно основной системы координат сборки.
Установите начало координат детали в точке отсчета приспособления, чтобы оно соответствовало настройке на фрезерном станке.
Моделируйте детали в контексте сборки, чтобы обнаружить любые пересечения или несовпадения.
Подавите ненужные детали, которые не обрабатываются, чтобы избежать беспорядка и снижения производительности файла.

Правильно построенные сборки САПР обеспечивают эффективный и безошибочный перевод в готовые детали.

Указание материалов

Точно определите материалы модели, чтобы рассчитать скорость/подачу инструмента:

Укажите точную марку материала, а не общий тип материала (например, алюминий 6061 вместо просто алюминия).
Включите соответствующие данные о материале, такие как твердость, прочность и термические свойства.
Для пластмасс укажите температуру плавления/стеклования, химический состав и содержание наполнителя.
Если используется предварительно закаленная инструментальная сталь, укажите в модели уровень ее твердости.
Для отливок обозначают зернистую структуру – мелкую, среднюю или крупную.

Точная информация о материале оптимизирует автоматически генерируемые скорости и подачи для увеличения срока службы инструмента, мощности и качества поверхности.

Моделирование литых или кованых деталей

Учитывайте требования процессов литья и ковки в моделях:

Создавайте большие углы уклона и радиусы для литых деталей, чтобы обеспечить освобождение формы.
Разрешить удаление лишнего припуска вокруг кованых участков во время операций с ЧПУ.
Моделируйте пористость, линии разъема или эффекты охлаждения, типичные для отливок, чтобы избежать столкновений инструментов.
Установите соответствующую вытяжку на кованых бобышках и отверстиях для вырубки.
Во время проверки проекта проверяйте литейность/формуемость моделей у экспертов литейного/кузнечного дела.

Это снабжает CAM-программистов полной информацией для обработки полуфабрикатов отливок/поковок.

Детализация критических допусков

Выделите критические размеры и допуски на моделях:

Допуск всех критических особенностей на чертежах и пометка их в моделях с помощью аннотаций.
Более жесткие допуски могут потребовать более медленных подач и консервативной глубины резания.
Ослабьте некритические поля допуска для более простой и быстрой обработки.
Избегайте указания излишне жестких допусков, таких как +/- 0.005 мм, только потому, что это звучит точно.
Рассмотрите GD&T (геометрическое определение размеров и допусков) для сложных допусков.

Это позволяет CAM-программистам выбирать оптимальные траектории движения инструмента и фиксацию детали для достижения ключевых допусков.

Указание отделки поверхности

Укажите требования к качеству поверхности в модели САПР:

Укажите значение шероховатости поверхности (например, 63 микродюйма) или стандартный эталон (например, зернистость № 250).
Учитывайте отметки инструментов и схемы укладки, приемлемые для некритических косметических участков.
Если внешний вид неважен, оставьте на пластиковых деталях камешки/апельсиновую корку.
Ослабьте стандарты качества поверхности, если функция позволяет обеспечить более высокую скорость съема материала.
Для более плотной отделки могут потребоваться уменьшенные подачи, меньшие шаги и циклы выжигания.

Точные характеристики качества поверхности предотвращают такие проблемы обработки, как строжка, и одновременно оптимизируют время цикла.

Моделирование крепления и крепления

Смоделируйте фактические приспособления и тиски, которые будут использоваться вместе с деталями:

Это позволяет проверять наличие столкновений между деталями, держателями деталей и компонентами машины.
Крепления должны располагаться за пределами станка и располагать детали так, чтобы обеспечить эффективный доступ к инструменту.
Смоделируйте зажимы, губки тисков, ремни и т. д. для проверки достаточной прочности крепления и точного расположения деталей.
Добавьте компоненты приспособлений, такие как стояки, параллели, угловые пластины и т. д., которые будут поддерживать заготовки.

Моделирование настроек предотвратит такие проблемы, как недостаточный зазор для смены инструмента или взаимосвязь заготовок.

Контрольный список проверки модели САПР

Тщательно проверяйте модели перед выпуском, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям обрабатываемости:

Все элементы деталей, основанные на технических чертежах, точно моделируются как твердые тела.
Там, где это применимо, указаны стандартные размеры отверстий.
Минимальные внутренние радиусы определяются согласно рекомендациям.
Углы уклона соответствуют требованиям процесса литья, если это применимо.
Базовая схема соответствует запланированной установке фрезерного приспособления.
Определены критические допуски и качество поверхности.
Детали/сборки логически структурированы для программирования CAM.
Смоделированы реальные рабочие удерживающие устройства.

Этот всесторонний обзор модели позволяет избежать задержек, дефектов и неэффективности при фрезеровании деталей.

Заключение

Подготовка моделей САПР требует значительной предусмотрительности, чтобы предотвратить проблемы во время программирования и обработки на станках с ЧПУ. Следование принципам производственного проектирования, точное моделирование деталей с правильными GD&T, определение требований к обработке и соответствующее структурирование данных позволяют программистам ЧПУ эффективно генерировать траектории движения инструмента. Уделяя время разработке готовых к производству моделей, вы оптимизируете весь процесс разработки — от САПР до готовых фрезерованных деталей. Использование коллективного опыта вашей команды в области проектирования, обработки и качества помогает повысить технологичность моделей САПР. Этот предварительный подход DFM/DFA стоит усилий по производству высококачественных обработанных компонентов быстрее и с меньшими затратами.