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掌握机加工零件的复杂特征

2021-11-04 阅读 1779

CNC机床每年都获得更大的发展。活动工具车床可以铣削各种形状,并钻离轴或径向孔,这些操作曾经需要单独前往铣削部门。加工中心配有支持3+2加工的分度头,零件的多个侧面可以在一次操作中完成。这对设计师和工程师来说是个好消息。现在不仅可以生产极其复杂的零件,而且可以以更高的质量、更低的成本和更短的交付周期来生产。


但不遵守这些规则可能会导致昂贵的返工和项目延迟。本文探讨了任何零件设计师都应该了解的一些关键注意事项。


真正的5轴加工?


高速车床上的CNC车削能够在一次操作中完成许多复杂零件。活动工具和Y轴功能意味着可以转动螺栓,铣削扳手平面,然后钻一个安全线的交叉孔。更复杂的示例可能包括一端带有对齐槽的液压活塞、表面带有扳手孔的配件或带有外部键槽的轴。在某些情况下,甚至可以“转动”比圆形更正交的零件。


考虑到这种铣削和动力刀具背景,设计复杂零件时需要考虑以下五个要素:


1. 孔放置


CNC车床上的轴上孔和轴向孔的最小尺寸为0.04英寸(1毫米),最大深度为直径的6倍。径向孔(从零件侧面钻取的孔)应至少为0.08英寸(2毫米)直径。贯穿车削或铣削零件的孔通常是可以的(尤其是在空心或管状零件上),但取决于零件尺寸、孔直径和材料,刀具可能没有足够的范围




2. 深层特征


车削零件上的外部凹槽深度不得超过0.95英寸(24.1毫米)深,或小于0.047英寸(1.2毫米)。就尺寸而言,所有其他槽形铣削特征通常与钻孔相同,但一个好的经验法则是保持深度小于特征宽度的6倍。另外,确保至少留有0.020英寸(0.5mm)相邻材料上的壁厚。大型平面和其他铣削表面铣削或车削完全取决于相对于可用刀具尺寸的零件几何形状。然而,无论在哪里制作,深肋骨和凹槽都可能是一个挑战。可以在车削或铣削零件上切割类似散热器的特征,但这取决于实际零件几何图形和可用工具。


3. 更好的线程


车削和铣削中心之间的螺纹加工能力有很多重叠。一般来说,可以加工从#4-40(M3 x 0.5)到大约1/2-20(M10 x 1.25)的螺纹,这取决于机器类型和特征位置,尽管存在一些例外情况。在这里,请务必考虑有关螺纹建模的正确方法的部分,以及这与内部与外部、铣削与车削零件特征的关系。您还可以考虑使用插入,线圈和键插入件比裸螺纹具有更长的使用寿命,尤其是在铝或塑料等软材料中,并且易于安装。


线圈嵌件(如图所示)和键嵌件的使用寿命比裸螺纹更长


4. 文字打标的成本很高


复杂的航空航天和医疗零件通常需要永久标记零件号和公司名称。凹进的文字看起来不错,但它也是所有加工操作中最耗时的一种,而且随着生产量的增加而令人望而却步。通常,使用电化学蚀刻或激光标记零件会更好,但如果必须雕刻文字,请使用简单、干净的字体,保持简短和美观。我们建议软金属和塑料微软雅黑, Microsoft YaHeiRounded MT字体14点0.3毫米深,硬金属微软雅黑, Microsoft YaHeiRounded MT字体22点0.3毫米深。


5. 半径:观察角落


任何机加工零件上的一个常见错误是尖锐的内角突出。例如,通常用于精加工的车刀的机头半径为0.016英寸(0.032毫米),因此任何配合零件的设计都应考虑到这一点。铣刀下降到0.040英寸(1毫米),这意味着任何凹槽的内角半径都将略大于该半径的一半。这是非常尖锐的,但请记住,使用这么小的刀具铣削需要很长时间,并且将限制在不超过0.375英寸(9.52毫米)深的凹槽内。最好的办法是减轻内角,或在配合零件设计上允许尽可能大的内半径。

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