Πώς να προετοιμάσετε περίπλοκα εξαρτήματα κατεργασίας CNC για ανασκόπηση DFM και RFQ

Τα περίπλοκα εξαρτήματα που κατεργάζονται με CNC μπορεί να φαίνονται απλά σε ένα μοντέλο CAD, αλλά γίνονται δύσκολα στην προσφορά και την κατασκευή όταν ο σχεδιασμός συνδυάζει τεμνόμενες οπές, βαθιές κοιλότητες, λεπτά τοιχώματα, σφιχτές συναρμογές, πολλαπλές θέσεις επεξεργασίας ή διακοσμητικές επιφάνειες. Ένα κυλινδρικό μανίκι με επαναλαμβανόμενες ανοιγματικές διατομές, μια προσαρμοστική βάση με καμπύλες επιφάνειες και ένα μπλοκ με πολλαπλές οπές μπορεί να είναι όλα εφικτά, αλλά το καθένα απαιτεί διαφορετική αξιολόγηση όσον αφορά την πρόσβαση των εργαλείων, τη στήριξη του εξαρτήματος, τον έλεγχο και την τελική επεξεργασία.

Το πιο χρήσιμο ερώτημα δεν είναι απλώς: «Μπορεί να κατεργαστεί αυτό το εξάρτημα;» Είναι: Μπορεί το εξάρτημα να κατεργαστεί με συνέπεια, να ελεγχθεί αντικειμενικά και να προσφερθεί χωρίς κρυφές υποθέσεις; Η απάντηση εξαρτάται από το πόσο σαφώς μεταφράζεται η σχεδιαστική πρόθεση σε απαιτήσεις κατασκευής και ποιότητας πριν από την αποστολή ενός RFQ.

1. Ξεκινήστε με τη λειτουργία, όχι με την εμφάνιση

Οι εικόνες προϊόντων είναι χρήσιμες για τη συζήτηση της γεωμετρίας, αλλά δεν μπορούν να ορίσουν μια κατασκευαστική προδιαγραφή. Οι τρεις συστατικές αναφοράς που εμφανίζονται εδώ είναι διαφορετικές μορφές πολύπλοκης μεταλλικής γεωμετρίας. Η απλή εμφάνισή τους δεν επιβεβαιώνει την ποιότητα του υλικού, τις διαστάσεις, τις ανοχές, τη λειτουργία, την κατάταξη πίεσης ή τη διαδικασία παραγωγής.

Για κρίσιμα λειτουργικά χαρακτηριστικά, παρέχετε ρητές διαστάσεις, αναφορές, γεωμετρικές ανοχές και απαιτήσεις ελέγχου εκεί όπου είναι απαραίτητο. Τα υποστηρικτικά χαρακτηριστικά χρειάζονται επίσης λογικό ορισμό, αλλά ενδέχεται να μην δικαιολογούν την ίδια ανοχή ή το ίδιο βάρος ελέγχου. Τα χαρακτηριστικά κατασκευής συχνά παραβλέπονται επειδή δεν εμφανίζονται στην τελική λειτουργία· ωστόσο, μπορούν να καθορίσουν εάν το εξάρτημα μπορεί να στηριχθεί, να κατεργαστεί, να απομακρυνθούν οι ακμές του και να μετρηθεί με αξιόπιστο τρόπο.

2. Αξιολογήστε την πρόσβαση των εργαλείων και την εσωτερική γεωμετρία σε πρώιμο στάδιο

Τα εργαλεία κοπής CNC δεν είναι απεριόριστα εύκαμπτα. Τα τέλη κοπής (end mills) και οι δράπανα είναι συνήθως κυλινδρικά, και το εργαλείο πρέπει να πλησιάζει μια λεπτομέρεια με επαρκή χώρο. Ως εκ τούτου, οι εσωτερικές γωνίες που παράγονται από ένα περιστρεφόμενο εργαλείο απαιτούν συνήθως μια ακτίνα αντί για μια τέλεια οξεία γωνία. Βαθιές κοιλότητες και στενές υποδοχές μπορεί επίσης να απαιτούν μικρότερα και μακρύτερα εργαλεία, αυξάνοντας τον κίνδυνο παραμόρφωσης, δόνησης, κακής απομάκρυνσης των υλικών κοπής (chips) και ανομοιόμορφης επιφανειακής απόδοσης.

Κατά τη διάρκεια μιας ανασκόπησης DFM, ρωτήστε:

• Μπορεί το κοπτικό εργαλείο να φτάσει στον πάτο κάθε υποδοχής χωρίς υπερβολική προεξοχή;
• Είναι οι εσωτερικές ακτίνες συμβατές με τα διαθέσιμα εργαλεία;
• Θα μπορούσε μια λεπτή ράβδος ή ένα μη υποστηριζόμενο τοίχωμα να παραμορφωθεί υπό τις δυνάμεις κοπής;
• Θα απαιτούνται δεύτερη ή τρίτη ρύθμιση για τις λεπτομέρειες στις πλευρές και στην κάτω πλευρά;
• Θα καλύπτει η συσκευή στήριξης ένα σημείο αναφοράς (datum) ή θα περιορίζει την επιθεώρηση μιας κρίσιμης επιφάνειας;

Εάν μια οξεία εσωτερική γωνία δεν είναι λειτουργικά απαραίτητη, η προσθήκη μιας πρακτικής ακτίνας μπορεί να απλοποιήσει τον προγραμματισμό και να μειώσει την ανάγκη χρήσης μικρού κοπτικού εργαλείου. Δεν πρέπει να εφαρμόζεται καθολική ακτίνα ή κανόνας πάχους τοιχώματος χωρίς να ληφθούν υπόψη το υλικό, το μέγεθος του εξαρτήματος, η επιλογή των εργαλείων και η πραγματική διαδικασία του προμηθευτή. Η σωστή τιμή πρέπει να συμφωνηθεί κατά τη διάρκεια μιας συζήτησης DFM που επικεντρώνεται στη γεωμετρία.

3. Αντιμετωπίστε τις οπές, τα σπειρώματα και τις διαβαθμίσεις ως ένα σύστημα

Μια οπή σπάνια είναι απλώς ένας κύκλος σε μια επιφάνεια. Το βαθμό δυσκολίας κατασκευής της εξαρτάται από τη διάμετρο, το βάθος, την κατεύθυνση, τη θέση, τις ανοχές, την επιφανειακή κατάσταση, την τομή με άλλες οπές και τον τρόπο με τον οποίο θα ελεγχθεί. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για μπλοκ διεπαφής, εξαρτήματα τύπου μανιφόλντ και εξαρτήματα με πολλές τεμνόμενες διαβαθμίσεις.

Για κάθε σημαντική οπή ή διαβάθμιση, ορίστε:

1. Μέγεθος και ανοχή: δηλώστε την ονομαστική διάμετρο και την ανοχή που απαιτεί πραγματικά η λειτουργία.
2. Βάθος και κατεύθυνση: αναγνωρίστε τις διαπεραστικές οπές, τις τυφλές οπές, τις οπές υπό γωνία και οποιοδήποτε ελάχιστο χρησιμοποιήσιμο βάθος.
3. Τοποθεσία: συνδέστε το χαρακτηριστικό με ένα λειτουργικό σημείο αναφοράς ή με ένα μοτίβο σύζευξης.
4. Κατάσταση ακμών: καθορίστε τις ρακέντες, τις κατασκευαστικές εσοχές (counterbores), τις κωνικές εσοχές (countersinks) και τις επεξεργασίες ακμών (edge breaks).
5. Ορισμός σπειρώματος: συμπεριλάβετε το πρότυπο σπειρώματος, το μέγεθος, την τάξη και το χρησιμοποιήσιμο βάθος σπειρώματος, όπου ισχύει.
6. Διαδικασία και καθαρότητα: δηλώστε εάν απαιτούνται διάτρηση με φρέζα (reaming), διάτρηση με τόρνο (boring), παρεμβολή (interpolation), αφαίρεση ακμών (deburring), καθαρισμός ή έλεγχος διέλευσης.

Για ένα εξάρτημα με εσωτερικούς αγωγούς, το αίτημα προσφοράς (RFQ) πρέπει επίσης να δηλώνει εάν οι αγωγοί πρέπει να υποστούν δοκιμή υπό πίεση, καθαρισμό, φραξίματος ή έλεγχο. Μια φωτογραφία δεν μπορεί να καθορίσει αυτές τις απαιτήσεις, οι οποίες συνεπώς πρέπει να προέρχονται από το σχέδιο και την εφαρμογή.

4. Σχεδιάστε τη στρατηγική κατεργασίας με βάση τα σημεία αναφοράς (datums) και τις ρυθμίσεις

Πολλά περίπλοκα εξαρτήματα δεν είναι δύσκολα λόγω ενός μόνο χαρακτηριστικού· είναι δύσκολα επειδή πολλά χαρακτηριστικά πρέπει να διατηρούν τις σχέσεις τους σε πολλαπλές προσανατολίσεις. Κάθε επαναπροσανατολισμός δημιουργεί μια επιπλέον ευκαιρία για σφάλμα μεταφοράς σημείου αναφοράς, μεταβλητότητα της συσκευής στερέωσης ή ασυμφωνία μεταξύ χαρακτηριστικών που κατεργάζονται σε διαφορετικές ρυθμίσεις.

Μια πρακτική ανασκόπηση της διαδικασίας πρέπει να απεικονίζει τα πρωτεύοντα, δευτερεύοντα και τριτεύοντα σημεία αναφοράς· να προσδιορίζει την πρώτη ρύθμιση· να δείχνει ποιες επιφάνειες δημιουργούνται σε κάθε στερέωση· και να επιβεβαιώνει πότε τα κρίσιμα χαρακτηριστικά μπορούν να κατεργαστούν ταυτόχρονα. Η πρόσβαση για επιθεώρηση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ταυτόχρονα. Ένα χαρακτηριστικό που είναι εύκολο να κατεργαστεί μπορεί να είναι δύσκολο να μετρηθεί μετά την επόμενη εργασία.

Η ευρεσιτεχνική κατεργασία με 3+2 άξονες ή η συνεχής πολυάξονη κατεργασία μπορεί να βελτιώσει την πρόσβαση και να μειώσει τη χειροκίνητη επανατοποθέτηση, αλλά δεν αποτελεί αυτόματα τη λύση με το χαμηλότερο κόστος. Ένα καλά προσανατολισμένο σχέδιο μπορεί να είναι οικονομικότερο σε μία συμβατική φρέζα. Ένα εξάρτημα με πλάγιες επιφάνειες, επαναλαμβανόμενα πλευρικά χαρακτηριστικά ή αυστηρές σχέσεις μεταξύ διαφόρων προσανατολισμών μπορεί να επωφεληθεί από μία πολυάξονη προσέγγιση. Η απόφαση πρέπει να βασίζεται στην πρόσβαση, τον αριθμό των ρυθμίσεων, τις σχέσεις ανοχών και την ποσότητα — όχι αποκλειστικά στον αριθμό των αξόνων.

5. Καθορίστε τις ανοχές βάσει της λειτουργίας

Μία συνηθισμένη αιτία ασάφειας στις προσφορές CNC είναι ένα σχέδιο που εφαρμόζει στενές ανοχές παντού, χωρίς να καθορίζει ποιες διαστάσεις ελέγχουν την απόδοση. Οι στενές ανοχές μπορεί να απαιτούν επιπλέον τελικές διαδικασίες κατεργασίας, ειδικά εργαλεία, πιο λεπτομερή επιθεώρηση, έλεγχο της θερμοκρασίας ή διαφορετική διαδρομή διαδικασίας.

Οι τιμές ανοχής πρέπει να προέρχονται από τη λειτουργική απαίτηση του σχεδιασμού, τα εφαρμόσιμα πρότυπα και την επαληθευμένη ικανότητα του επιλεγμένου προμηθευτή. Αποφύγετε την αντιγραφή ενός γενικού πίνακα ανοχών σε ένα σχέδιο χωρίς να ελέγξετε τις συνθήκες χειρότερης περίπτωσης για τη συναρμολόγηση.

6. Διαχωρίστε τα στοιχεία υλικού από την εμφάνιση

Μια γυαλιστερή αργυρή επιφάνεια μπορεί να μοιάζει με ανοξείδωτο χάλυβα, ενώ μια κόκκινη ή μπλε επιφάνεια μπορεί να υποδηλώνει ανοδιωμένο αλουμίνιο. Καμία από τις δύο εμφανίσεις δεν αποδεικνύει τον βαθμό υλικού ή τη διαδικασία επεξεργασίας. Καθορίστε το υλικό βάσει των μηχανικών απαιτήσεων και επιβεβαιώστε το μέσω της RFQ και της τεκμηρίωσης υλικού.

Ελέγξτε την αντοχή και τη σκληρότητα, την έκθεση σε διάβρωση, το βάρος, τη θερμική συμπεριφορά, την επεξεργασιμότητα, τη φθορά των εργαλείων, τη διαθεσιμότητα αποθέματος, την επεξεργασία επιφάνειας και την εντοπισιμότητα. Εάν το εξάρτημα θα ανοδιωθεί, θα επιμεταλλωθεί, θα λειανθεί ή θα επιστρωθεί, δηλώστε εάν οι διαστάσεις ισχύουν πριν ή μετά την τελική επεξεργασία. Καθορίστε τις περιοχές που πρέπει να προστατευθούν, τις επιφάνειες για εμφάνιση, τις προσδοκίες ως προς το χρώμα και τις λειτουργικές επιφάνειες που πρέπει να παραμείνουν εντός των ανεκτών ορίων μετά την επεξεργασία.

7. Δημιουργήστε ένα RFQ που επιτρέπει συγκρίσιμες προσφορές

Ένα χρήσιμο RFQ για κατεργασία CNC πρέπει να περιλαμβάνει περισσότερα από ένα αρχείο 3D. Ο στόχος είναι να παρέχετε σε κάθε προμηθευτή τις ίδιες τεχνικές υποθέσεις, ώστε οι προκύπτουσες προσφορές να είναι δίκαια συγκρίσιμες.

Εάν ένας προμηθευτής πρέπει να μαντέψει το υλικό, την ποσότητα, την επιφανειακή επεξεργασία ή το πεδίο επιθεώρησης, οι προσφορές ενδέχεται να διαφέρουν, διότι βασίζονται σε διαφορετικές υποθέσεις. Μια πλήρης αίτηση προσφοράς μειώνει τον κίνδυνο σύγκρισης ατελών προσφορών αντί για συγκρίσιμων πλάνων κατασκευής.

Για επαναλαμβανόμενα προγράμματα, καθορίστε πώς θα ελέγχονται οι αναθεωρήσεις. Η αναθεώρηση του σχεδίου, η αναθεώρηση του CAD, η προδιαγραφή επιφανειακής επεξεργασίας, το σχέδιο επιθεώρησης και οι οδηγίες συσκευασίας πρέπει να αναφέρονται στην ίδια έκδοση. Εάν μια σχεδιαστική αλλαγή πραγματοποιηθεί μετά την έγκριση του πρωτοτύπου, πρέπει να προσδιοριστούν ποιες διαστάσεις, εργαλεία, συγκρατητήρες, εγγραφές επιθεώρησης και υπάρχουσες αποθέματα μπορεί να επηρεαστούν. Αυτό το απλό βήμα ελέγχου αλλαγών βοηθά να αποτραπεί η κατασκευή από προμηθευτή με βάση ξεπερασμένο αρχείο, ενώ ο αγοραστής εξετάζει ένα νεότερο σχέδιο.

8. Ρωτήστε τους προμηθευτές πώς θα ελέγχουν τον κίνδυνο

Η τιμή είναι μόνο ένα μέρος της αξιολόγησης του προμηθευτή. Για περίπλοκα προσαρμοστικά CNC μηχανοκατεργασμένα εξαρτήματα, ζητήστε από κάθε προμηθευτή να καθορίσει την προτεινόμενη διαδικασία μηχανοκατεργασίας, τον αριθμό των ρυθμίσεων, τα προβλήματα πρόσβασης των εργαλείων, τη στρατηγική στερέωσης του εξαρτήματος, τα σημεία ελέγχου, τον έλεγχο ακμών και υλικών αποβλήτων, την επαλήθευση του υλικού, τον έλεγχο τελικής επεξεργασίας και την τεκμηρίωση που περιλαμβάνεται στην προσφορά.

Ένας τεχνικά χρήσιμος προμηθευτής θα πρέπει να είναι σε θέση να εξηγήσει τη σχέση μεταξύ γεωμετρίας, επιλογής διαδικασίας, ελέγχου και προσφοράς. Για ειδική ανασκόπηση του έργου, οι αγοραστές μπορούν να εξερευνήσουν τις σελίδες της PFTWORLD για Υπηρεσία φρέσκωσης CNC και προσαρμοστικά εξαρτήματα CNC μηχανοκατεργασίας , και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν απευθείας τις τρέχουσες δυνατότητες κατά τη συζήτηση της RFQ.

Συνηθισμένα λάθη που δημιουργούν αποφεύσιμο κόστος

• Αποστολή μόνο ενός render εικόνας: μια εικόνα μεταδίδει την εμφάνιση, αλλά δεν μπορεί να καθορίσει τα σημεία αναφοράς, τις ανοχές, το υλικό ή τον έλεγχο.
• Καθορισμός «ακρίβειας» για κάθε χαρακτηριστικό: περιττές σφιχτές ανοχές μπορούν να αυξήσουν την προσπάθεια μηχανοκατεργασίας και ελέγχου χωρίς να βελτιώνουν τη συναρμολόγηση.
• Παράβλεψη επιτρεπόμενων ανοχών για τελική επεξεργασία: η επίστρωση ή η ανοδοποίηση μπορεί να επηρεάσει τις διαστάσεις, την προστασία κατά την επεξεργασία, την εμφάνιση των ακμών και τη συνέπεια του χρώματος.
• Σχεδιασμός απρόσιτης γεωμετρίας: βαθιές κοιλότητες, οξείες εσωτερικές γωνίες, κρυφές διαπεραστικές οπές και λεπτά μη υποστηριζόμενα τοιχώματα μπορεί να είναι ακριβά ή ασταθή κατά τη μηχανική επεξεργασία.
• Ανεπαρκής ορισμός της επιθεώρησης: εάν ένα πρότυπο οπών, μια διάτρηση ή μια επιφάνεια στεγανότητας είναι κρίσιμη, πρέπει να δηλώνεται πώς θα μετρηθεί και σε σχέση με ποιο αναφορικό σημείο (datum).

Συχνές Ερωτήσεις