עיבוד CNC מדויקפירים דקים: כיצד אנו שולטים בסטייה (מבלי להשתגע)
בואו נהיה כנים. אם תשאלו כל מכונאי ברצפת החנות שלנו איזה חלק הם הכי שונאים לרוץ, הוא לא יגיד אימפלר תעופה וחלל מורכב בן 5-צירים. הם כנראה יצביעו על פיר דק פשוט למראה.
רק בחודש שעבר, לקוח הביא מופע אימה אמיתי של חלק. השתמשנו בפיר נירוסטה 316L. זה נראה יותר כמו ספגטי מאשר רכיב מעובד. היחס בין אורך-ל-קוטר (L/D) דחף 35:1.
כאשר יחס L/D שלך עובר את 10 או 12, חוסר הקשיחות אומר שהמתכת מתנהגת כמו אטריות רטיבות. אם הספק שלך חסר את הכישורים הנכונים, אתה עשוי לקבל חלקים מחודדים, גימורים מחוספסים וחתיכות שמתכופפות לאחר עיבוד. ראינו קונים שמגיעים אלינו ומבקשים עזרה. הספק האחרון שלהם בעלות נמוכה- שלח 2,000 פירים שנראו כמו בננות.
הנה מבט ברור מה עובד עבורנו ברצפת החנות. זה עוזר להפחית סטיה, רטט והתפשטות תרמית בעת עיבוד של חלקים דקים. אין תיאוריות של ספרי לימוד-רק תיקוני רצפה אמיתיים-בחנות.
מדוע פירים דקים נכשלים לעתים קרובות כל כך? הפיזיקה מאחורי כאב הראש?
הכל מסתכם בפיזיקה. כשאתה גורר כלי חיתוך קרביד על פני חלק מתכת ארוך ולא נתמך, אתה מתמודד עם שלושה אתגרים עיקריים בבת אחת.
1. סטייה רדיאלית (אפקט ה"קשת")
במהלך הפנייה, כלי החיתוך יוצר כוח צירי שנע לאורך חומר העבודה. זה גם יוצר כוח רדיאלי שנלחץ לתוך הצד של החלק. מכיוון שהפיר דק וארוך, אין לו את קשיחות הקורה כדי לעמוד בלחץ הרדיאלי הזה. זה ממש מתכופף מהכלי.
התוצאה? הכלי חותך פחות חומר באמצע הפיר מאשר בקצוות. בסופו של דבר אתה מקבל צורת חבית או "תוף"-עבה באמצע, דקה בקצוות. הפיזיקה מנצחת בכל פעם אם אתה לא תומך בה נכון.
2. הפטפוט הצורח הזה (רטט הרמוני)
אם בילית זמן כלשהו בחנות מכונות, אתה יודע את הצליל. צווחה- גבוהה שמשמעותה שהכלי שלך מקפיץ את החומר במקום לחתוך אותו.
קשיחות ירודה מובילה לרטט הרמוני בתדר גבוה-. הפטפוט הזה הורס את גימור השטח שלך ומשאיר סימני פסי נמר מכוערים-. זה גם יכול לשבב את תוספות הקרביד היקרים שלך בתוך דקות.
3. התרחבות תרמית (הרוצח השקט)
מתכות גדלות כשהן מתחממות. חיתוך פיר ארוך יוצר כמות עצומה של חיכוך וחום.
לדוגמה, אורך של 500 מ"מ של אלומיניום יכול בקלות לגדול כמה אלפיות אינץ' רק על ידי התחממות למגע. אם צ'אק קשיח ועמוד גב קשיח נועלים את הציר חזק, לאורך הנוסף אין לאן ללכת. זה צריך להתכופף ולהשתחוות כלפי חוץ.
התיקון האולטימטיבי: עיבוד CNC מסוג-שוויצרי
אם נשתמש בפיר דק שקוטרו מתחת ל-32 מ"מ (כ-1.25 אינץ'), יחס L/D עשוי להיות גבוה. במקרה זה, איננו משתמשים מחרטות CNC סטנדרטיות. אנו מעבירים את העבודה היישר למכונות ה-CNC השוויצריות-(כמו ה-Citizens או Tsugamis שלנו).
אני ישר איתך:עיבוד שבבי שוויצרי הוא קוד הצ'יט האולטימטיבי עבור פירים דקים.
מַדוּעַ? הכל קשור ל-Guide Bushing.
שלא כמו מחרטה רגילה, שבה חומר העבודה משתרע מהצ'אק, מכונה שוויצרית פועלת בצורה הפוכה. תותב מוביל מדויק מאוד מזין את מלאי הבר הגולמי דרכו. כלי החיתוך יושב נייח, ממש ליד התותב הזה-בדרך כלל במרחק מילימטר או שניים בלבד. החומר מחליק החוצה, והכלי פורס אותו כשהוא מגיח.
מכיוון שהכלי חותך ממש ליד התמיכה,היחס L/D בנקודת החיתוך קרוב לאפס. הסטייה נעלמת לחלוטין. הפטפוט מת.
עם עיבוד שבבי מסוג -שוויצרי, אנו שומרים על סובלנות קוטר הדוקים של ±0.005 מ"מ (0.0002 אינץ') וגימורים של Ra 0.4.
אנו עושים זאת בחלקים שחנויות רבות אחרות מסרבות לצטט. בנוסף, אנחנו יכולים לכרסם שטחים שטוחים, לקדוח חורים צולבים- ולהקיש חוטים, הכל בהגדרה אחת, המטפלת באופן דרסטי בשגיאות.
עצות מחרטה מסורתיות (כאשר חומר העבודה גדול מדי עבור שוויצרי)
מכונות שוויצריות הן מדהימות, אבל הן מתאפיינות בקטרים מסוימים. אם לקוח שולח לנו פיר משאבה מותאם אישית בקוטר 50 מ"מ ואורך 800 מ"מ, הוא לא יתאים למחרטה שוויצרית. אנחנו צריכים להסתמך על קונבנציונאליפניית CNCמרכזים.
כך אנו מונעים מהפירים הדקים והגדולים להפוך לבננות:
1. מנוחה קבועה לעומת מנוחה עוקבים
אתה צריך לתמוך באמצע החתך.
· המפעיל מתקן את אמנוחה יציבהלמיטת המכונה. הוא מחזיק נקודה ספציפית אחת על הפיר בזמן שהכלי חותך במקום אחר. מצוין לקידוח קצה של פיר ארוך, אבל לא מושלם למעברי סיבוב ארוכים.
· A מנוחת עוקביםברגים ממש לגררת הכלים. הוא נוסע עם כלי החיתוך, תומך כל הזמן בפיר ישירות מול כוחות החיתוך. זה יעיל, אבל להגדיר את גלילי המנוחה העוקבים כך שהם לא ישרוטו את משטח החתך החדש דורש מכונאי מומחה.
2. הפניית הזנה לאחור (טריק המתח)
בדרך כלל, אתה מתחיל לחתוך בקצה הזנב ומזין את הכלי לכיוון הצ'אק. זה מכניס את הפיר הדק תחת דחיסה. רעיון גרוע.
במקום זאת, אנו מתכנתים את המכונה להתחיל ליד הצ'אק ולחתוך לאחור לכיוון עמוד הזנב. זה מכניס את הפיר למתח משיכה. תחשוב על זה כמו למשוך חזק את מיתר הגיטרה-זה כמובן רוצה להישאר ישר לחלוטין.
3. תאומים-סיבוב צריח
אם אנו מפעילים את העבודה על מחרטת CNC תאומה-, אנו משתמשים ב-Pinch Turning. אנו מתכנתים כלי עליון וכלי תחתון לחתוך זה מול זה באותו זמן.
כלי אחד לוקח את מעבר החספוס, השני משליך מעט למעבר הסיום. כוחות הדחיפה הרדיאליים מבטלים זה את זה לחלוטין. הפיר אפילו לא יודע שמישהו דוחף אותו.
4. קפיצים-מרכזים חיים טעונים ולחץ גב
כדי להילחם בהתרחבות התרמית שהזכרתי קודם, אנחנו אף פעם לא משתמשים במרכז מוצק מת. אנו משתמשים במרכזים חיים עם קפיץ פנימי בעמוד האחורי.
כאשר הפיר מתחמם וגדל במהלך עיבוד כבד, הקפיץ תופס את האורך הנוסף. זה שומר על לחץ האחיזה קבוע ומונע מהחלק להתכווץ.
כמו כן, הורדת הלחץ ההידראולי בעמוד האחורי היא קריטית. לחץ רב מדי על פיר 10 מ"מ יכפוף אותו. זה יכול לקרות עוד לפני שהכלי נוגע בו.
סודות גיאומטריית כלי עבודה: אילו תוספות אנחנו קונים בפועל
אתה יכול לקבל את המכונה הטובה בעולם, אבל אם תפגע בפיר דק עם תוספת קרביד לא נכונה, יהיה לך זמן רע. כך נראית מיטת הכלים שלנו עבור העבודות האלה:
· רדיוסי אף זעירים: לרוב יש רדיוס אף של 0.8 מ"מ או 0.4 מ"מ לתוספות סטנדרטיות. עבור פירים דקים, אנו מורידים את זה ל-0.2 מ"מ (0.008") או אפילו 0.1 מ"מ. רדיוס גדול יותר פועל כמו מפרשת שלג, ויוצר לחץ רדיאלי מסיבי שדוחף את החלק. רדיוס חד וזעיר פועל כמו אזמל, ומוריד את כוחות החיתוך.
·זוויות גריפה חיוביות גבוהות: אנו מוותרים על התוספות הכבדות והשליליות של הגריפה. אנו משתמשים בתערובות חיתוך גבוהות של-אלומיניום-חדות כתער{{4}, אפילו על פלדה לפעמים, כדי לגזור את החומר בצורה נקייה. זה עוזר למנוע קריעה.
· מגבונים (The Finish Hack): בדרך כלל, רדיוס אף זעיר נותן רעגימור פני השטח. אלא אם כן אתה מאט את קצב ההזנה לזחילה.
כדי לתקן זאת, אנו משתמשים בתוספות "מגב". יש להם קצה שטוח משני שמתנהג כמו כף, מחליק את סימני ההזנה. זה מאפשר לנו לרוץ ברדיוס זעיר ללחץ נמוך, ועדיין לקבל גימור מלוטש במהירויות הגונות.
מדריך לבחירת חומרים עבור פירים דקים
כל מתכת מתנהגת אחרת כאשר אתה מותח אותה ומנסה לחתוך אותה. אם אתה מהנדס שבוחר חומר, קרא תחילה את זה:
· 304 / 316 נירוסטה:סיוט אם לא מטפלים בו נכון. העבודה-מתקשה במהירות. אם הכלי שלך משפשף במקום חתך, המשטח הופך לזכוכית-קשה, והחלק מתכופף מיד. צריך כלים חדים במיוחד ונוזל קירור הצפה.
· פלדת אל חלד 17-4 PH:למעשה הרבה יותר טוב מסדרה 300 עבור פירים ארוכים. הוא מכונות יפה במצב החישול שלו ונשאר ישר באופן מפתיע.
· טיטניום (כיתה 5):זה גומי ולא מוליך חום טוב. החום נשאר באזור החיתוך, מה שאומר שהכלי נשרף והפיר נדחף. דורש מהירויות חיתוך נמוכות במיוחד והתזת נוזל קירור בלחץ- גבוה ממש בקצה החיתוך.
· פלדה קרה-מגולגלת (למשל, 1018 CR):המלכודת הנפוצה ביותר. גלגול קר אורז את העור החיצוני של הבר בלחץ פנימי עצום. כאשר אנו מכינים את העור החיצוני, מתח משתחרר בצורה לא אחידה, והפיר מתעוות ברגע שהוא עוזב את המכונה. ציין תמיד Hot-Rolled or Stress-מלאי משוחרר עבור פירים ארוכים!
טובה DFM מהירה לשאול מהנדסים
למהנדסי התכנון שקוראים את זה: אנחנו נהנים לייצר את הרכיבים שלך. אם אתה מציין פיר ארוך ודק, זכור את העצות הפשוטות הללו לעיצוב לייצור (DFM). הם יהפכו את החלק לזול משמעותית ומהיר יותר עבורנו לעבד עבורכם.
1.לשחרר את האמצע:הצ'אק והמרכז מחזיקים את הקצוות של הציר שלך בצורה נוקשה. קל להחזיק עליהם סובלנות הדוקה.
האמצע הוא המקום שבו החלק רוצה להשתחוות. אם החלק האמצעי לא יתאים למיסב, גלגלת או אטם, אנא השתמש בסובלנות רופפת יותר שם. לדוגמה, השתמש ב-±0.1 מ"מ במקום ב-±0.01 מ"מ. זה חוסך לנו שעות של לחימה במכונה, מה שחוסך לך כסף.
2.צפו ב-Keyways:כרסום נתיב מפתח עמוק וארוך לאורך פיר ארוך משחרר מתח פנימי. זה יכול להתעוות בבת אחת כאשר הוא מגיע ל-מרכז כרסום. אם אתה צריך מפתח ארוך, תכנן שני מפתחות סימטריים, אחד בכל צד, כדי לאזן את הפגת המתח.
לחלופין, תכנן לשלם עבור טיפולי חום נוספים של יישור ומתח-.
3.הימנע משרשורים במרכז המתים:השחלה חד-נקודתית מפעילה לחץ צדדי רב על החלק. נסו לשמור קטעי הברגה בקרבת קצוות הפיר שבהם הקשיחות היא הגבוהה ביותר.
אמת-מקרה מחקר בעולם: שמירת פרויקט מכשיר רפואי
בואו נכניס את כל התיאוריה הזו למציאות.
· החלק:מוט מכשיר אנדוסקופי.
· חוֹמֶר:נירוסטה 316L.
· מפרט: קוטר 4 מ"מ, אורך 150 מ"מ (יחס L/D של 37.5:1!).
· הבעיה:הספק הקודם של הלקוח ביטל כמעט 40% מהחלקים. הם לא יכלו לעמוד בסימן הישר המחמיר של 0.02 מ"מ. סימני פטפוט גרמו לחלקים להיכשל באימות ניקוי ביולוגי.
· התיקון שלנו:מיד הורדנו את העבודה הזו על המחרטה השוויצרית האזרחית בעלת 5 הצירים שלנו. כדי לעצור רטט הרמוני קל על הקצה במהלך החיתוך הסופי, התאמנו את קווי נוזל הקירור שלנו ב-2,000 PSI.
כיוונו אותם לאזור החיתוך המדויק. זה הפחית את הצמיחה התרמית. החלפנו גם להוספת מגב חיובית לגרפה חיובית-בגובה-הקרקע.
· התוצאה:שלחנו אצווה של 2,000 חתיכות שבוע לאחר מכן. דוחות הבדיקה מה-CMM האופטי שלנו הראו אפס התחדדות. ללקוח היה שיעור תשואה של 100% בקו הייצור שלו.
מַסְקָנָה
אחרי שנים על רצפת החנות בדאזאו, אני יכול להגיד לך דבר אחד. עיבוד של פיר ארוך ודק ישפיל אותך מהר אם לא תכבד את הפיזיקה.
אתה פשוט לא יכול לזרוק חתיכת פלדה קרה-גולגולת לתוך מחרטה רגילה, ללחוץ על הכפתור הירוק ולהתפלל שהיא תצא ישר. זה פשוט לא עובד. הפיזיקה תנצח את הקרב הזה בכל פעם מחדש.
ב-Dazao, למעשה בנינו נתח עצום מהמוניטין שלנו בטיפול בעבודות הסיוט המדויקות הללו. אנו עושים זאת על ידי ניהול אגרסיבי של כל משתנה זעיר. בין אם הצוות שלי מנהל את העבודה שלך במכונות השוויצריות הגבוהות-כדי להסיר סטיה, אנחנו לא סומכים על מזל.
בין אם אנו מחייגים לחיתוך צריח תאומים-, איננו סומכים על מזל.
לחלופין, אנו מחליפים כלי עבודה במכשיר-תער חד ברדיוס של 0.1 מ"מ כדי לעצור את הפטפוט.
אף פעם לא נתנו לתוצאות להסתכם במזל. אנחנו יודעים איך המתכת רוצה לזוז, ואנחנו עוצרים את זה לפני שהיא עושה את זה.
אבל תראה, אני יודע כמה מתסכל העיצוב והמקור של החלקים האלה יכולים להיות. אני מדבר עם מהנדסים וקונים שמאסו-כל שבוע. הספק שלהם בדיוק שלח עוד אצווה של פירים מכופפים.
בגלל זה, אני רואה את אותן שאלות ספציפיות,-מושכות שיער צצות שוב ושוב. אז, לפני שאתם מקליקים משם, בואו נצלול אל התשובות האמיתיות לכאבי הראש הנפוצים ביותר של הפיר הדק שאני רואה שם בחוץ.
שאלות נפוצות בקומת החנות: מענה על השאלות הקשות
שאלה 1: מדוע הציר הדק שלי מתעקם לאחר שאני מוריד אותו מהמכונה, גם אם השתמשתי בעמוד קצה והוא נמדד בצורה מושלמת בצ'אק?
A1:מתח פנימי. זה רוצח.
אם תהפוך פלדה מגולגלת קרה-, מפעל הפלדה לוכד מתחים בשכבה החיצונית. ברגע שאתה חותך את העור הזה, הלחץ משתחרר. ברגע שאתה פותח את הצ'אק, החלק מתכופף בידך.
לִקְבּוֹעַ:הפסק להשתמש במלאי-קר מגולגל עבור חלקים ארוכים. השתמש בחום-מגולגל, מחולל, או קנה חומרים מוקלים-לפני לחץ-.
ש 2: איך אני מפסיק את הפטפוט המפחיד הזה כשמסובבים את האמצע המדויק של הפיר?
A2:פטפוט אומר שלחץ הכלי הרדיאלי שלך מנצח את קשיחות הפיר. ראשית, הורד את רדיוס האף של התוסף ל-0.1 מ"מ. רדיוס זעיר מוריד באופן דרסטי את הלחץ הרדיאלי.
שנית, ודא שהכלי שלך נמצא בדיוק בגובה המרכז (או אפילו שערה מעל המרכז עבור סיבוב חיצוני). אם זה נכשל, נסה "פנייה מפוצלת".
טבלו וחתכו את הפיר בקטעים קצרים, -בעומק מלא. זז לכיוון הצ'אק. אל תיקח מעברים ארוכים ורדודים על פני כל החלק.
שאלה 3: המנוחה היציבה שלי משאירה סימני מסלול מגעילים וניקוד על פני השטח. איך אני מתקן את זה?
A3:שבבים כנראה נתפסים מתחת לגלגלי המתכת הסטנדרטיים שלך, או שלחץ ההידוק מרגיש גבוה מדי.
לִקְבּוֹעַ:נסה קודם להפוך מסלול חלק, מעט גדול מדי. לאחר מכן עטפו את המקום הזה בשכבה של ציר פליז. שלב את הגלילים לאחר מכן. לגימורים עדינים במיוחד, החלף את גלילי הפלדה בקצות ברונזה או טפלון (PTFE) מותאמים אישית.
ש 4: האם עיבוד שבבי שוויצרי תמיד התשובה עבור פירים דקים?
A4:לֹא. מכונות שוויצריות הן מדהימות, אבל יש להן שני חסרונות: גודל וזמן התקנה.
הם מרביים בסביבות 32 מ"מ עד 38 מ"מ. והגדרת תותב המדריך והכלים עבור שוויצרי היא מורכבת וגוזלת זמן-.
אם אתה צריך רק אב טיפוס קטן של שלושה חלקים, הגדרת מכונה שוויצרית היא מוגזמת. זה עולה זמן וכסף.
במקום זאת, השתמש במכונאי מסורתי מנוסה. תנו להם להפעיל מחרטה סטנדרטית עם מנוחת עוקב מוצקה.
ש 5: האם תרגילי תכנות יכולים לבדם לתקן סטייה אם אין לי מנוחה קבועה או שוויצרית?
A5:במידה מסוימת, כן. מלבד טריק העדכון-ההפוך שהזכרתי קודם לכן, אתה יכול להשתמש ב-SSV (וריאציה של מהירות ציר) בקוד ה-G- שלך. על ידי תכנות הציר להאיץ ולהאט בכ-10-15% במהלך החיתוך, אתה משבש את התהודה שגורמת לפטפוט. זה נשמע מוזר כשהמכונה פועלת, אבל זה עובד כמו קסם.
ש6: איך קודחים חור מרכזי בפיר זעיר של 3 מ"מ מבלי לכופף אותו באופן מיידי עם המקדח?
A6:אתה לא יכול פשוט לדחוף מקדחה מרכזית לתוך חוט קטן וחופשי-תלוי. אתה צריך לתמוך בזה בצורה מושלמת. אם אינך משתמש במכונה שוויצרית, תצטרך תותב פליז מפוצל מותאם אישית.
הנח אותו בציר כדי להחזיק את הקצה קשיח לחלוטין בזמן שאתה מזהה את החור המרכזי. ללא מדריך, המקדח פשוט ידחוף את החלק הצידה וישבר.
ש7: האם נוזל הקירור חשוב כל כך עבור פירים ארוכים, או שזה רק עבור חיי הכלי?
A7:זה משנה לחלוטין ליציבות הממדית. חתיכת נירוסטה בגודל 500 מ"מ תגדל בקלות ב-0.1 מ"מ רק מהתחממות למגע. אם אתה נועל אותו בין מרכזים, הצמיחה הזו מאלצת אותו להתכופף הצידה.
אתה צריך נוזל קירור-בלחץ גבוה-בנפח גבוה על קצה הכלי. זה שומר על הליבה של הפיר קפואה לחלוטין במהלך כל החיתוך.
ש8: האם אתה יכול לטחון פירים דקים כדי להחזיק סובלנות הדוקה לאחר הסיבוב?
A8:כן, וזה מאוד מומלץ. השחזה ללא מרכז היא הדרך שלנו-לפעולה משנית עבור פירים דקים. כי גלגל ויסות ולהב עבודה תומכים בחלק לכל אורכו.
החלק לא יתכופף כשהוא עובר דרך גלגלי השחזה. כיצד אנו מקבלים מראה-כמו גימורים ודיוק ברמת מיקרון- מבלי לגרום ללחצים חדשים.
