Täpne CNC mehaaniline töötlemineÕhukesed võllid: kuidas me läbipainet kontrollime (ilma hulluks minemata)
Olgem ausad. Kui küsite mõnelt meie töökoja masinistilt, millist osa nad jooksmist kõige rohkem vihkavad, ei vasta nad keerukale 5-teljelisele kosmosetiivikule. Tõenäoliselt viitavad need lihtsa välimusega saledale varrele.
Just eelmisel kuul tõi klient ühe osa tõelise õudussaate. Kasutasime 316L roostevabast terasest võlli. See nägi rohkem välja nagu spagetid kui töödeldud komponent. Selle pikkuse-ja-diameetri (L/D) suhe oli 35:1.
Kui teie L/D suhe ületab 10 või 12, tähendab jäikuse puudumine seda, et metall käitub nagu märg nuudl. Kui teie tarnijal puuduvad õiged oskused, võite saada kitsenevaid osi, töötlemata viimistlust ja tükke, mis pärast töötlemist painduvad. Oleme näinud, kuidas ostjad pöörduvad meie poole abi palumas. Nende viimane odava{5}}tarnija tarnis 2000 šahti, mis nägid välja nagu banaanid.
Siin on selge ülevaade sellest, mis meie jaoks poes töötab. See aitab vähendada läbipainde, vibratsiooni ja soojuspaisumist õhukeste osade töötlemisel. Ei mingeid õpikuteooriaid-lihtsalt tõelised-põrandaparandused.
Miks peenikesed võllid nii sageli ebaõnnestuvad? Füüsika peavalu taga?
Kõik taandub füüsikale. Kui lohistate karbiidist lõiketööriista üle pika, toestuseta metallitüki, seisate silmitsi kolme suure väljakutsega korraga.
1. Radiaalne läbipaine ("vibu" efekt)
Treimise ajal tekitab lõiketööriist aksiaaljõu, mis liigub piki tooriku pikkust. See loob ka radiaalse jõu, mis surub detaili külge. Kuna võll on õhuke ja pikk, puudub sellel radiaalrõhule vastupidav tala jäikus. See sõna otseses mõttes paindub tööriistast eemale.
Tulemus? Tööriist lõikab võlli keskelt vähem materjali kui otstest. Lõppkokkuvõttes on tünni või trummi kuju -keskelt paks, otstest õhuke. Füüsika võidab iga kord, kui te seda õigesti ei toeta.
2. See karjuv jutuvadin (harmooniline vibratsioon)
Kui olete mõnda aega masinatöökojas veetnud, teate seda heli. kõrge-kõla, mis tähendab, et teie tööriist põrkab materjalilt maha, selle asemel et seda viilutada.
Halb jäikus põhjustab{0}}kõrge sagedusega harmoonilist vibratsiooni. See lobisemine rikub teie pinnaviimistluse ja jätab koledad tiigri{2}}triibu jäljed. Samuti võib see mõne minuti jooksul purustada teie kulukaid karbiidist sisetükke.
3. Soojuspaisumine (Vaikne tapja)
Metallid kasvavad kuumaks. Pika võlli lõikamine tekitab tohutul hulgal hõõrdumist ja kuumust.
Näiteks võib 500 mm pikkune alumiinium lihtsalt katsudes soojaks kasvada mitu tuhandikku tolli. Kui jäik padrun ja jäik sabavarras lukustavad selle võlli tihedalt, pole lisapikkusel kuhugi minna. See peab kinni keerama ja väljapoole kummardama.
Parim lahendus: Šveitsi{0}}tüüpi CNC-töötlus
Kui kasutame õhukest võlli, mille läbimõõt on alla 32 mm (umbes 1,25 tolli), võib L/D suhe olla kõrge. Sel juhul me standardseid CNC treipinke ei kasuta. Viime töö otse meie Šveitsi{4}}tüüpi CNC-masinatele (nagu meie Citizens või Tsugamis).
Ma olen sinuga otsekohene:Šveitsi mehaaniline töötlus on peenikeste võllide ülim petukood.
Miks? See kõik puudutab juhtpuksi.
Erinevalt tavalisest treipingist, kus toorik ulatub padrunilt välja, töötab Šveitsi masin vastupidiselt. Ülitäpne juhtpuks toidab töötlemata vardavaru läbi. Lõiketööriist asub paigal, otse selle puksi kõrval-tavaliselt vaid millimeetri või kahe kaugusel. Materjal libiseb välja ja tööriist viilutab selle välja ilmudes.
Kuna tööriist lõikab otse toe kõrval,L/D suhe lõikepunktis on nullilähedane. Läbipaine kaob täielikult. Chatter on surnud.
Šveitsi -tüüpi töötlusega säilitame range läbimõõdu tolerantsid ±0,005 mm (0,0002 tolli) ja Ra 0,4 viimistlust.
Teeme seda osade puhul, mida paljud teised poed keelduvad pakkumast. Lisaks saame freesida tasapindu, puurida rist-auke ja treida keermeid üheainsa seadistusega, mis käsitleb drastiliselt vigu.
Traditsioonilised treipingi otsikud (kui toorik on šveitslase jaoks liiga suur)
Šveitsi masinad on uskumatud, kuid teatud läbimõõduga on need maksimaalsed. Kui klient saadab meile kohandatud pumba võlli, mille läbimõõt on 50 mm ja pikkus 800 mm, ei mahu see Šveitsi treipinki. Peame lootma tavapärasteleCNC treiminekeskused.
Siin on, kuidas me takistame suurte peenikeste varrede muutumist banaanideks:
1. Püsivad puhked vs. järgijapuhkused
Peate toetama lõike keskosa.
· Operaator parandab aPidev puhkusmasina voodisse. See hoiab võllil ühte kindlat kohta, samal ajal kui tööriist lõikab mujal. Suurepärane pika võlli otsa puurimiseks, kuid mitte ideaalne pikkade pöördekäikude jaoks.
· A Jälgija Puhkuspoldid otse tööriistakäru külge. See liigub koos lõikeriistaga, toetades pidevalt lõikejõudude vastas olevat võlli. See on tõhus, kuid järgijate tugirullikute seadistamine nii, et need ei kriimustaks uut lõikepinda, nõuab asjatundlikku masinameistrit.
2. Pööramine tagurpidi (pingutustrikk)
Tavaliselt alustate lõikamist sabavarda otsast ja sööte tööriista padruni poole. See paneb õhukese võlli kokkusurumise alla. Halb mõte.
Selle asemel programmeerime masina nii, et see käivitaks padruni lähedalt ja lõikaks tagurpidi sabaosa suunas. See paneb võlli tõmbepinge alla. Mõelge sellele nagu kitarri nööri pingule tõmbamiseks-, et see loomulikult püsiks täiesti sirge.
3. kaksik-torni pigistamine
Kui teeme tööd kahe{0}}torniga CNC-treipingil, kasutame pigistustreimist. Programmeerime ülemise ja alumise tööriista lõikama samal ajal üksteise vastas.
Üks tööriist võtab jämedalt läbi, teine jookseb kergelt finišisse. Radiaalsed tõukejõud tühistavad üksteist täielikult. Võll ei teagi, et keegi seda lükkab.
4. Vedruga-koormatud pingekeskused ja sabatoe rõhk
Selle soojuspaisumise vastu võitlemiseks, mida ma varem mainisin, ei kasuta me kunagi surnud tahket keset. Kasutame pingestatud keskusi, mille sabapukis on sisemine vedru.
Kuna võll kuumeneb ja kasvab raske töötlemiskäigu ajal, võtab vedru lisapikkust. See hoiab hoidmisrõhu konstantsena ja hoiab ära detaili paindumise.
Samuti on ülioluline hüdraulilise tagavarda rõhu alandamine. Liiga suur surve 10 mm võllile paneb selle painutama. See võib juhtuda enne, kui tööriist seda isegi puudutab.
Tööriistade geomeetria saladused: milliseid sisestusi me tegelikult ostame
Sul võib olla maailma parim masin, aga kui lööd sihvakale võllile vale karbiidsisuga, läheb sul kehvasti. Meie tööriistavoodi nende tööde jaoks näeb välja järgmine:
· Tiny Nose Radii: standardsete sisetükkide nina raadius on sageli 0,8 mm või 0,4 mm. Peenikeste võllide puhul vähendame seda 0,2 mm (0,008 tolli) või isegi 0,1 mm-ni. Suurem raadius toimib nagu lumesahk, luues tohutu radiaalsurve, mis lükkab osa eemale. Terav väike raadius toimib nagu skalpell, alandades lõikejõude.
·Suured positiivsed reha nurgad: eemaldame rasked negatiivsed{0}}reha jämedusdetailid. Materjali puhtaks lõikamiseks kasutame -positiivseid, habemenuga-teravaid alumiiniumist-lõiketükke isegi terasel. See aitab vältida rebenemist.
· Klaasipuhasti sisestused (The Finish Hack): Tavaliselt annab väike nina raadius halvastipinnaviimistlus. Kui te just ei aeglusta etteandekiirust roomamiseni.
Selle parandamiseks kasutame sisestusi "Wiper". Neil on sekundaarne lame serv, mis toimib nagu kellu, siludes etteandejälgi. See võimaldab meil madalal rõhul töötada väikese raadiusega, saavutades samal ajal korraliku kiiruse juures poleeritud viimistluse.
Materjali valiku juhend õhukeste võllide jaoks
Iga metall käitub erinevalt, kui te seda välja venitate ja proovite lõigata. Kui olete materjali valiv insener, lugege kõigepealt seda:
· 304/316 roostevaba teras:Õudusunenägu, kui seda õigesti ei käsitleta. See töötab-kiiresti. Kui teie tööriist lõigete asemel hõõrub, muutub pind klaaskõvaks ja osa paindub koheselt. Vajab äärmiselt teravaid tööriistu ja üleujutusvedelikku.
· 17-4 PH roostevaba teras:Tegelikult palju parem kui 300-seeria pikkade varre jaoks. See töötab ilusti lõõmutatud olekus ja püsib üllatavalt sirge.
· Titaan (5. klass):See on kleepuv ja ei juhi soojust hästi. Soojus jääb lõiketsooni, mis tähendab, et tööriist põleb ära ja võll tõukab eemale. Nõuab ülimadalat lõikekiirust ja suure-survega jahutusvedelikuga pritsimist otse lõikeservas.
· Külm-valtsitud teras (nt 1018 CR):Kõige tavalisem lõks. Külmvaltsimine pakib varda välispinnale tohutu sisemise pinge. Väliskihi eemaldamisel vabaneb pinge ebaühtlaselt ja võll kõverdub niipea, kui see masinast lahkub. Pikkade võllide jaoks määrake alati Hot-Rolled või Stress-Refeed stock!
Kiire DFM-i teene, mida inseneridelt küsida
Seda lugevatele disainiinseneridele: meile meeldib teie komponentide valmistamine. Kui määrate pika ja õhukese varre, pidage meeles neid lihtsaid disainilahenduse (DFM) nõuandeid. Need muudavad detaili oluliselt odavamaks ja kiiremaks, et saaksime teie eest töödelda.
1.Lõdvendage keskosa:Padrun ja keskosa hoiavad teie võlli otstest jäigalt kinni. Neil on lihtne hoida rangeid tolerantse.
Keskmine on koht, kus osa tahab kummardada. Kui keskmine sektsioon ei sobi vastu laagrit, rihmaratast või tihendit, kasutage seal väiksemat tolerantsi. Näiteks kasutage ±0,01 mm asemel ±0,1 mm. See säästab tunde masinaga võitlemisest, mis säästab teie raha.
2.Vaadake võtmeteid:Sügava pika kiiluava freesimine mööda pikka võlli vabastab sisemise pinge. See võib kohe väänduda, kui see jõuabfreesimiskeskus. Kui vajate pikka võtmeava, kujundage pinge leevendamiseks kaks sümmeetrilist võtmeava, üks mõlemal küljel.
Või plaanite maksta täiendavate sirgendamise ja{0}}stressi leevendavate kuumtöötluste eest.
3.Vältige niite surnud keskuses:Ühepunktiline{0}}keermestamine avaldab detailile tugevat külgsurvet. Püüdke hoida keermestatud sektsioone võlli otste lähedal, kus jäikus on kõige suurem.
Tegelik-Maailma juhtumiuuring: meditsiiniseadme projekti salvestamine
Paneme kogu selle teooria ellu.
· Osa:Endoskoopilise instrumendi võll.
· Materjal:316L roostevaba teras.
· Tehnilised andmed: läbimõõt 4 mm, pikkus 150 mm (L/D suhe 37,5:1!).
· Probleem:Kliendi eelmine tarnija lammutas ligi 40% osadest. Nad ei suutnud täita ranget 0,02 mm sirguse viitenumbrit. Purunemisjäljed põhjustasid osade bioloogilise puhastuse valideerimise ebaõnnestumise.
· Meie parandus:Jätsime selle töö kohe oma 5-teljelise Citizen Swissi treipingi peale. Otsa kerge harmoonilise vibratsiooni peatamiseks viimase lõike ajal kohandasime oma 2000 PSI jahutusvedeliku torusid.
Suunasime need täpselt lõiketsooni. See vähendas termilist kasvu. Vahetasime ka kohandatud-kõrge maapinnaga-positiivse rehapuhasti sisetüki vastu.
· Tulemus:Nädal hiljem saatsime 2000 tüki partii. Meie optilise CMM-i kontrolliaruanded näitasid, et koonus on null. Kliendi tootmisliinil oli 100% tootlus.
Järeldus
Pärast aastaid Dazao poepõrandal võin teile öelda ühte asja. Pika õhukese võlli töötlemine alandab teid kiiresti, kui te füüsikat ei austa.
Sa lihtsalt ei saa toorest külmvaltsitud{0}}terast tavalise treipingi sisse suruda, vajutada rohelist nuppu ja palvetada, et see tuleks otse välja. See lihtsalt ei tööta. Füüsika võidab selle võitluse iga kord.
Dazaos oleme tegelikult loonud tohutu osa oma mainest just nende õudusunenägude töödega. Me teeme seda agressiivselt haldades iga väikest muutujat. Olenemata sellest, kas minu meeskond juhib teie tööd meie tipptasemel{2}}Šveitsi masinatega, et kõrvaldada kõrvalekalded, me ei looda õnnele.
Sõltumata sellest, kas valime{0}}kakstorniga näpunäide, me ei looda õnnele.
Või vahetame tööriistad habemenuga-terava 0,1 mm raadiusega sisetüki vastu, et lobisemist peatada.
Me ei lase kunagi tulemustel õnnele taanduda. Me teame, kuidas metall tahab liikuda, ja peatame selle enne, kui see liigub.
Aga vaata, ma tean, kui masendav võib nende osade projekteerimine ja hankimine olla. Räägin iga nädal tüdinenud{1}}inseneride ja ostjatega. Nende tarnija saatis just teise partii painutatud võlli.
Seetõttu näen, et samad spetsiifilised,{0}}karva tõmbavad küsimused kerkivad ikka ja jälle esile. Niisiis, enne kui klõpsate ära, sukeldume tõelistesse vastustesse kõige tavalisematele sihvaka varrega peavaludele, mida ma seal näen.
Poekorrusele KKK: Rasketele küsimustele vastamine
K1: Miks mu õhuke võll kõverdub pärast seda, kui ma selle masinalt maha võtan, isegi kui kasutasin sabavarre ja see oli padrunis suurepäraselt mõõdetud?
A1:Sisemine stress. See on tapja.
Külmvaltsitud{0}}terase treimisel püüab teraseveski väliskihi pinged kinni. Kui olete selle naha ära lõiganud, vabaneb stress. Hetkel, kui te padruni klambrist lahti võtate, kummardub osa teie käes.
Paranda:Lõpetage pikkade osade jaoks{0}}külmvaltsmaterjali kasutamine. Kasutage kuumvaltsitud-, lõõmutatud või ostke eel-pingevaba-materjale.
K2: Kuidas peatada seda hirmuäratavat loba, kui keerad täpselt võlli keskosa?
A2:Löömine tähendab, et teie tööriista radiaalne rõhk ületab võlli jäikust. Esmalt langetage sisetüki nina raadius 0,1 mm-ni. Väike raadius alandab drastiliselt radiaalset rõhku.
Teiseks veenduge, et teie tööriist on täpselt keskkoha kõrgusel (või isegi juuksekarva võrra keskpunktist kõrgemal, kui soovite väljastpoolt pöörata). Kui see ei õnnestu, proovige "Segmenteeritud treimine".
Süvistage ja lõigake võll lühikesteks, täis{0}}sügavusteks osadeks. Liikuge padruni poole. Ärge tehke pikki, madalaid käike läbi kogu osa.
K3: Minu stabiilne puhkus jätab pinnale vastikud rajajäljed ja skoori. Kuidas seda parandada?
A3:Laastud jäävad tõenäoliselt teie tavaliste metallrullikute alla või tundub, et kinnitusrõhk on liiga kõrge.
Paranda:Proovige esmalt keerata sile, veidi ülemõõduline rada. Seejärel mässige see koht messingist aluskihiga. Pärast seda kinnitage rullid. Üliõrna viimistluse saamiseks vahetage terasrullid kohandatud pronksist või teflonist (PTFE) otsikute vastu.
K4: Kas Šveitsi mehaaniline töötlemine on alati lahendus õhukeste võllide jaoks?
A4:Ei. Šveitsi masinad on uskumatud, kuid neil on kaks puudust: suurus ja seadistusaeg.
Nende maksimaalne pikkus on 32–38 mm. Ja juhtpuksi ja tööriistade seadistamine Šveitsi jaoks on keeruline ja aeganõudev{3}}.
Kui vajate ainult väikest kolmest osast koosnevat prototüüpi, on Šveitsi masina seadistamine üle jõu käiv. See maksab aega ja raha.
Selle asemel kasutage kogenud traditsioonilist masinameistrit. Laske neil töötada tavalisel treipingil, millel on tugev tugijalg.
K5: Kas programmeerimisnipid üksi suudavad kõrvalekaldeid parandada, kui ma ei puhka stabiilselt või ei puhka?
A5:Mingil määral jah. Peale selle, mida ma varem mainisin, saate kasutada SSV-d (Spindle Speed Variation) oma G--koodis. Programmeerides spindli lõikamise ajal umbes 10-15% kiirendama ja aeglustuma, rikute lõksu tekitavat resonantsi. See kõlab imelikult, kui masin töötab, kuid see toimib nagu võluväel.
K6: Kuidas puurida väikesesse 3 mm võlli keskmist auku ilma seda kohe puuriga painutamata?
A6:Keskmist puurit ei saa lihtsalt pisikesse, vabalt{0}}rippuvasse traati lükata. Peate seda suurepäraselt toetama. Kui te ei kasuta Šveitsi masinat, vajate kohandatud poolitatud messingist puksi.
Asetage see spindlisse, et ots oleks keskmist ava tuvastades täiesti jäik. Ilma juhikuta lükkab puur detaili lihtsalt kõrvale ja puruneb.
K7: Kas jahutusvedelik on pikkade võllide puhul nii oluline või on see ainult tööriista tööea jaoks?
A7:See on mõõtmete stabiilsuse jaoks täiesti oluline. 500 mm paksune roostevaba teras kasvab kergesti 0,1 mm võrra, kui see puudutab soojaks. Kui lukustate selle tsentrite vahele, sunnib see kasv seda külgsuunas kummardama.
Tööriistaotsal on vaja kõrge{0}}surve ja suure-mahuga üleujutusvedelikku. See hoiab võlli südamiku kogu lõike jooksul täielikult külmununa.
K8: Kas saate peenikesi varre lihvida, et hoida pärast pööramist ranged tolerantsid?
A8:Jah, ja see on väga soovitatav. Keskmiseta lihvimine on meie-sihvakate võllide teisene töö. Kuna reguleerimisratas ja töötera toetavad detaili kogu pikkuses.
Osa ei paindu, kui see läbib lihvkettaid. kuidas me saavutame peegel-nagu viimistluse ja mikroni-taseme täpsust ilma uusi pingeid tekitamata.
