CNC 機械加工部品: 材料、公差、およびプロセスの組み合わせに関する設計エンジニアのためのガイド

CNC 機械加工部品: 材料、公差、およびプロセスの組み合わせに関する設計エンジニア向けガイド

DFM フィードバックが返されました。ショップによると、6061-T6 スリーブ - の 0.4 mm の壁はチャタリングを起こし、クランプを外すと元に戻るとのことです。ボア上の円筒度 ±0.01mm の表記は?実現可能ですが、再固定コストを負担したくない場合は、OD プロファイルと同じセットアップでは実現できません。おなじみですね？

ほとんどCNC機械加工部品故障の原因は、設計サイクルの初期段階で行われた同じ 3 つの決定に遡ります。それは、プロセスが検討される前に材料が固定されていたこと、機能レビューを行わずに以前の図面から公差がコピーされたこと、そして機械の実際の能力範囲を知らずに行われたプロセスの仮定です。このガイドでは、販売パンフレットからではなく、毎週作成する DFM フィードバックから 3 つの - をすべて取り上げます。

材料の選択がコストだけではない理由

すべてのアルミニウムに 6061-T6 を仕様する本能は理にかなっています - 安価で、加工が速く、どのショップでもそれを使用しています。しかし、薄肉ではCNC機械加工部品、アルミニウム CNC 機械加工部品の薄肉ジオメトリは、材料の選択だけでは解決できない特定の問題、つまり残留応力を引き起こします。

熱間圧延された板材や一部の板材にも内部応力勾配が存在します。-材料を非対称に除去する - 0.5 mm 壁の片面を加工してからもう一方の面を加工する - と、応力が不均一に解放されます。部分が動きます。切断中は目に見えませんが、検査時に測定可能です。機械上では平らに見えた面が、室温で 30 分後には 0.03 ～ 0.08 mm 反っていました。

2 つのアプローチが機能します。まず、応力-を緩和したプレートまたは事前にストレッチしたプレート-を指定します（強度が重要な場合は 7075-T6 ではなく 7075-T651、平坦度が重要な固定具や構造ブラケットには MIC-6 鋳造ツーリング プレート）を使用します。次に、一連の操作を行います。最終寸法の 0.5 mm 以内まで大まかに調整し、理想的には一晩部品を - に放置してから終了します。 2 回目のパスは浅い深さで行われ、すでに緩和されている素材に切り込みを入れます。荒加工段階で応力溜めが排出されたため、スプリングバックはなくなりました。

のために航空宇宙用の精密CNC機械加工部品強度と寸法安定性の両方が重要となる用途では、Ti-6Al-4V には独自の一連の制約が導入されます。チタンの熱伝導率は低いため、熱はチップと一緒に逃げるのではなく、ツールの先端に集中します。これにより、プロセスの記述方法がすべて変わります。

切削速度: コーティングされていない超硬合金の場合は 40 ～ 60 m/分、TiAlN- コーティングされた工具の場合は最大 80 m/分

刃あたりの送り: 0.05 ～ 0.12mm - はこのウィンドウ内に留まります。軽すぎると、切るよりもこすってしまうと、表面が硬くなります-

クーラント: 部品本体に向けたフラッドクーラントではなく、切削ゾーンに向けてスピンドルを通る高圧 (最低 70 bar)-{1}}

工具寿命: 積極的な交換間隔。チタン上の磨耗した工具は、熱を減らすのではなく、より多くの熱を発生させます。

これらのパラメータを「冷却剤の浸水と減速」に置き換えると、チタンの加工表面が加工硬化され、穴が許容範囲外になります。{0}{1}{2}

6061-T6=100% に対する被削性指数。公差数値は、研削を行わず、よくメンテナンスされたマシニング センターでの信頼できる生産値を表します。

CNC 機械加工部品の現実的な公差予算の構築

見積書の最も高価なラインは、多くの場合、現場では誰も測定しない公差です。図面をリリースする前に、CNC 加工部品の公差スタックアップ-すべてのタイトなコールアウトについて、どのアセンブリ機能が保護されるのか、MMC/LMC 境界で何が起こるのか?

当社の検査データからのいくつかの参考ポイント:

重要な穴径で ±0.005 mm に保たれた 100 mm のアルミニウム部品は、- を研削せずに実現できますが、専用の仕上げパス、温度が安定した測定環境 (20 度 ±0.5 度を使用)、および 100% CMM 検査が必要です。-同じフィーチャのコールアウトが ±0.02 mm である場合と比較して、サイクル タイムは約 40% 増加します。いずれにしても、直径 0.015 mm のクリアランスを持つベアリングとボアが嵌合する場合、よりきつめのコールアウトは機能せず、実際のコストが増加します。

硬化部品で±0.005mm以上が必要な場合、またはシール接触面や光学取り付け面でRaが0.1μm未満が必要な場合には、研削が必要となります。弊社の平面研削では、Ra 0.02μm - で ±0.002mm を維持できますが、これらはデフォルトの CNC 数値ではなく、CNC 上で仕上げ作業を行っており、アプリケーションが真に要求する場合にのみ図面に記載されます。

実際の意思決定ツリーは次のとおりです。

±0.1mm以上：標準加工、特別検査なし、ISO 2768-mデフォルト

±0.05mm～±0.02mm: コントロールされたフィニッシュパス、スポットCMMチェック

±0.01mm～±0.005mm: 専用の仕上げ操作、重要な機能に関する完全な CMM、温度管理

±0.002mm: 研削またはラッピング、全数検査、納期延長計画

特に監査する価値のある幾何学的な吹き出しの 1 つは、回転フィーチャの振れです。ボアデータムに対するシャフト外径の合計振れ寸法 0.01mm は、ほとんどのベアリングのクリアランスが保証するものよりも厳しく、旋削後に研削を強いられます。アプリケーションが 0.025 mm を許容する場合は、そのように指定して - にして、大幅に高速で安価な部品を入手してください。

プロセスペアリング: カットとフィーチャの一致

すべてではありませんCNC機械加工部品このジョブは 5 軸マシニング センターに属します。機能のタイプとプロセスの適切な組み合わせによって、40 分のサイクルと 4 時間のサイクルが区別されます。

ポケットと開いた輪郭: 3- 軸フライス加工は、プリズム形状の大部分をカバーします。 5- 軸が必要かどうかを判断する質問は、「ジオメトリは複雑ですか?」ということではありません。 - それは「3-軸にはいくつのセットアップが必要ですか?」です。 5 つの面にフィーチャーがあり、4 回の再治具が必要な部品は、多くの場合、1 回のセットアップで 5 軸加工機でより安価かつより正確に仕上がります。これは、再治具ごとに小さなデータム転送エラーが発生し、それが重なり合うためです。

長くて細いシャフト: 長さ-～-直径が 12:1 を超えるものについては、ガイド ブッシュを使用したスイス旋削が正解です。標準的な旋削加工では、バーがサポートされていない状態でチャックを越えて突き出すことになり、切削力によるたわみにより同心度と直径の制御が信頼できなくなります。スイス旋削のブッシングは、切削ゾーンのミリメートル以内でワークピースをサポートします - たわみは基本的になくなります。のために航空宇宙用の精密CNC機械加工部品油圧バルブ ステムや燃料システム ピンと同様、直径 6 mm、150 mm の部品で ±0.003 mm の同心度を達成するにはスイス旋削が唯一実行可能なプロセスであることがよくあります。

深くて狭いスロット: スロットの深さ-対-の幅が 4:1 を超えると、標準のエンドミルがたわみ、びびり始めます。 2 つの代替方法: スロットの両端が開いている場合はトロコイド フライス加工、または大量の除去を行っていてアクセスが許可されている場合はプランジ フライス加工です。実際のクロスオーバー: スロット幅がカッター直径の 1.5 倍未満の場合、トロコイドはプランジ ミーリングよりも優れた性能を発揮します。壁の品質よりも材料の除去速度が主な制約となる、広くて深いポケットの場合、プランジ フライス加工の方が高速です。この決定を誤ると、必ずしも廃棄部品が生成されるわけではありません - 検査に合格した部品が生成されますが、本来の価格の 2 倍のコストがかかります。

MID 精度が設計サイクルに適合する場所

見積前に STEP ファイルを確認します。これはセールスラインではありません。-パーツごとのコストを 3 倍にしたり、プログラムのマイルストーンを超えて納品を押し上げたりする機能を当社が見つけ出す方法です。-

今年の DFM キューからの一般的なフラグ: 15 mm-深さのポケットの内径 0.2 mm コーナー半径 (0.4 mm エンドミルを非生産的な速度で動作させる)、316L の公称直径の 3 倍のねじ深さ (タップ破損のリスクが図面に組み込まれている)、および公差ブロックのため非嵌合面にグローバルに適用される両側 ±0.005 mm のコールアウト。-以前のリビジョンからコピーされました。

私たちは走りますCNC加工5-軸、スイスターン、ターンミルコンパウンド、ワイヤ放電加工機のすべてが 1 つの屋根の下にあり、ISO 13485 準拠の品質管理とすべての操作のデジタル トレーサビリティが実現します。のために精密CNC機械加工部品航空宇宙、医療、半導体のサプライチェーンに関係するものについては、最初の記事に標準として FAI 文書と完全な CMM レポートを提供します。

DFM 段階にいる場合は、STEP ファイルを送信してください。書面による DFM レポートを 24 時間以内に返送します - コミットメントは必要ありません。さらに進んで、許容範囲の予算やプロセスの選択について話し合う必要がある場合は、プロセスエンジニアリングチームが正しい出発点です。会話を開始するには、bishenprecision.com までご連絡ください。

よくある質問

費用のかかる小型工具の操作を回避するには、どのコーナー半径を指定すればよいですか?{0}}

ポケット深さ D の場合、最小内隅半径 D/4 - を指定します。機能が機能的に駆動される場合を除き、0.5 mm を下回らないようにしてください。深さ 12mm- のポケットを、生産的な速度で動作し、作業に耐えられる工具で切断するには、少なくとも R3 が必要です。きつく締めると、エンドミルの直径が小さくなり、速度が低下し、たわみが大きくなり、破損の可能性が高くなります。-コーナー形状に嵌合機能がない場合は、半径を大きくし、バンクしてサイクル時間を節約します。

100mmのアルミ部品を研削せずに±0.005mmを保持できますか？

はい、正しい順序でボアまたは外径フィーチャーの - を実行します。当社では、温度管理された環境下で専用の仕上げボーリングパスを使用し、その後 CMM 検証を行って、最大 100 mm のアルミニウムの穴で ±0.005 mm を定期的に維持しています。-制約は熱に関するものです。アルミニウムは長さ 100 mm あたり 1 度あたり約 23 μm 膨張します。そのため、作業現場が基準温度 20 度より 5 度高く、測定前に部品が安定していない場合、機械がどれほどうまく切断したかに関係なく、検査数値は間違っています。最終測定前に 30 ～ 60 分間熱を安定させてください。

CNC 機械加工部品の公差が図面の公差を再調整することを正当化するのはどのような場合ですか?{0}

アセンブリスタック全体にわたる個々のフィーチャの公差の合計が、嵌合境界面での機能上のクリアランスを超える場合。最初に最悪の場合の計算を実行します。すべての機能が同時に限界に達した場合、アセンブリはまだ機能しますか?答えが「いいえ」の場合は、スタックに最も寄与する公差 (通常はデータム フィーチャーと一次嵌合直径) を厳しくします。答えが「はい」でマージンがある場合は、許容範囲を超えている可能性があります。-機能を購入しないとコストがかかります。-。

O リング溝のシール面にはどのような表面仕上げを指定すればよいですか?{0}}

Ra 0.8μm は、静的 O- リングのシール面の標準です。ダイナミックシール用Ra0.4μm。どちらも制御された仕上げフライス加工パスで達成可能です - 研削は必要ありません。シール溝に Ra 0.2μm 以上を指定すると、研削またはラッピングの領域に追い込まれ、コストが大幅に増加します。 O リング メーカーの取り付けガイドに仕上げ要件が記載されている場合は、その番号を直接使用してください。そうでない場合、静的用途では Ra 0.8μm が擁護可能です。