Ako pripraviť zložité súčiastky spracované CNC na kontrolu DFM a RFQ

Zložité súčiastky opracované na CNC strojoch môžu v CAD modeli vyzeráť jednoducho, no pri ich výrobe a cenovom ponúkaní vznikajú problémy, ak návrh obsahuje prekrývajúce sa otvory, hlboké dutiny, tenké steny, tesné pasovania, viacnásobné upínanie alebo dekoratívne povrchy. Valcový plášť s opakujúcimi sa otvormi, tvarovaný uholník a blok s viacerými otvormi sú všetky technicky realizovateľné, avšak každý z nich vyžaduje individuálne posúdenie prístupu nástrojov, upevnenia polotovaru, kontrolných postupov a dokončovacích operácií.

Najužitočnejšou otázkou nie je len: „Je možné túto súčiastku obrábať?“ Je to: Je možné súčiastku obrábať konzistentne, objektívne kontrolovať a cenovo ponúknuť bez skrytých predpokladov? Odpoveď závisí od toho, ako jasne sa zámer návrhu prevedie do požiadaviek na výrobu a kvalitu ešte pred odoslaním dopytovacej ponuky (RFQ).

1. Začnite s funkciou, nie s vzhľadom

Obrázky výrobkov sú užitočné na diskusiu o geometrii, avšak nemôžu definovať výrobnú špecifikáciu. Tri referenčné komponenty znázornené tu predstavujú rôzne tvary zložitej kovovej geometrie. Samotný ich vzhľad nepotvrdzuje triedu materiálu, rozmery, tolerancie, funkciu, tlakové zaťaženie ani výrobný proces, ktorý bol použitý na ich výrobu.

Pre kritické funkčné prvky uvádzajte výslovne rozmery, referenčné body, geometrické tolerancie a požiadavky na kontrolu tam, kde sú potrebné. Podporné prvky stále vyžadujú rozumné definovanie, avšak nemusia ospravedlniť rovnakú úroveň tolerancií alebo kontrolné zaťaženie. Výrobné prvky sa často opomínajú, pretože sa neobjavujú vo finálnej funkcii; napriek tomu môžu rozhodnúť o tom, či je možné súčiastku spoľahlivo upevniť, obrábať, odstraňovať hroty a merať.

2. Skontrolujte prístup nástroja a vnútornú geometriu v čo najskoršom štádiu

Nástroje na CNC režú nie sú neobmedzene pružné. Frézy a vrtáky sú zvyčajne valcového tvaru a nástroj sa musí k prvku priblížiť s dostatočným voľným priestorom. Vnútorné rohy vytvorené rotujúcim nástrojom preto zvyčajne vyžadujú zaoblenie namiesto dokonale ostrého rohu. Hlboké dutiny a úzke drážky môžu tiež vyžadovať menšie a dlhšie nástroje, čo zvyšuje riziko ohybu, vibrácií, zlého odvádzania triesok a nerovnomerného povrchového úpravy.

Počas DFM posúdenia sa opýtajte:

• Môže fréza dosiahnuť dno každej jamky bez nadmernej výčnelku?
• Sú vnútorné polomery kompatibilné s dostupnými nástrojmi?
• Môže sa tenká rebro alebo nezabezpečená stena ohnúť pod vplyvom rezných síl?
• Vyžadujú bočné a spodné prvky druhé alebo tretie nastavenie?
• Môže upínač zakryť referenčný bod alebo obmedziť kontrolu kritickej plochy?

Ak ostrý vnútorný uhol nie je funkčne nevyhnutný, pridaním praktického polomeru sa dá zjednodušiť programovanie a znížiť potreba použiť malý nástroj. Neuplatňujte univerzálny polomer ani pravidlo pre hrúbku steny bez ohľadu na materiál, veľkosť súčiastky, výber nástroja a skutočný výrobný proces dodávateľa. Správna hodnota sa má dohodnúť počas konkrétnej diskusie o dizajne pre výrobu (DFM) s ohľadom na geometriu.

3. Považujte otvory, závity a vŕtané otvory za systém

Otvor zriedka predstavuje len kruh na ploche. Náročnosť jeho výroby závisí od priemeru, hĺbky, smeru, polohy, tolerancií, povrchovej úpravy, prieniku s inými otvormi a spôsobu kontrolného merania. To je obzvlášť dôležité pre rozdeľovacie bloky, komponenty podobné rozvádzačom a súčiastky s viacerými navzájom pretínajúcimi sa vŕtanými otvormi.

Pre každý dôležitý otvor alebo vŕtaný otvor definujte:

1. Veľkosť a tolerancia: uviesť menovitý priemer a toleranciu, ktorú funkcia skutočne vyžaduje.
2. Hĺbka a smer: identifikovať prechádzajúce otvory, slepé otvory, šikmé otvory a akúkoľvek minimálnu použiteľnú hĺbku.
3. Poloha: prepojiť prvok s funkčným referenčným bodom alebo vzorom pre spájanie.
4. Stav hrán: uviesť fazetovanie, závity, kužeľové závity a zaoblenia okrajov.
5. Definícia závitu: uviesť štandard závitu, veľkosť, triedu a použiteľnú hĺbku závitu, ak je to príslušné.
6. Výrobný proces a čistota: uviesť, či je potrebné vyvŕtanie, vyfrézovanie, interpolácia, odstránenie hriankov, čistenie alebo kontrola prechodu.

Pre súčiastku s vnútornými kanálmi by sa v dopyte na ponuku (RFQ) tiež mala uviesť požiadavka na skúšku tlakom, čistenie, uzatvorenie alebo kontrolu kanálov. Fotografia tieto požiadavky nemôže stanoviť, preto musia pochádzať zo výkresu a aplikácie.

4. Plánovať stratégiu obrábania okolo referenčných bodov a upínaní

Mnoho zložitých súčiastok nie je ťažkých kvôli jednej vlastnosti; sú ťažké preto, lebo niekoľko vlastností musí zostať vzájomne prepojených cez viacero orientácií. Každé opätovné umiestnenie vytvára ďalšiu príležitosť na chybu pri prenose referenčného bodu, odchýlku prípravku alebo nesúlad medzi vlastnosťami opracovanými v rôznych upínaníach.

Praktická revízia procesu by mala mapovať primárne, sekundárne a terciárne referenčné body; identifikovať prvé upínanie; ukázať, ktoré plochy sa vytvárajú pri každom upnutí; a potvrdiť, kedy sa kritické vlastnosti dajú obrábať spoločne. Prístup na kontrolu by mal byť zohľadnený súčasne. Vlastnosť, ktorú je ľahké opracovať, môže byť po nasledujúcej operácii ťažké merať.

Indexované 3+2 alebo spojité viacosová obrábanie môžu zlepšiť prístup a znížiť manuálne prepolohovanie, avšak nie je to automaticky najlacnejšie riešenie. Dobre orientovaný návrh môže byť na konvenčnom frézovacom stroji ekonomickejší. Súčiastka s uhlami ploch, opakujúcimi sa bočnými prvkami alebo tesnými vzťahmi v niekoľkých orientáciách môže profitovať z viacosového prístupu. Rozhodnutie by malo vychádzať z prístupu, počtu nastavení, vzťahov medzi toleranciami a množstva – nie len z počtu osí.

5. Určte tolerancie podľa funkcie

Jednou bežnou príčinou nejasných CNC ponúk je výkres, ktorý uplatňuje tesné tolerancie všade bez identifikácie rozmerov, ktoré ovplyvňujú výkon. Tesné tolerancie môžu vyžadovať ďalšie dokončovacie prejazdy, špeciálne nástroje, podrobnejšiu kontrolu, kontrolu teploty alebo inú technologickú cestu.

Hodnoty tolerancií by mali vychádzať z funkčného účelu návrhu, príslušných noriem a overenej schopnosti vybraného dodávateľa. Vyhnite sa kopírovaniu všeobecných tabuliek tolerancií do výkresu bez overenia podmienok najhoršieho prípadu pri montáži.

6. Oddelite dôkazy o materiáli od vzhľadu

Polírovaný strieborný povrch môže vyzerať ako nehrdzavejúca oceľ, zatiaľ čo červený alebo modrý povrch môže naznačovať anodizovaný hliník. Vzhľad však nepotvrdzuje triedu materiálu ani technológiu úpravy povrchu. Špecifikujte materiál podľa technických požiadaviek a potvrďte ho prostredníctvom žiadosti o ponuku (RFQ) a dokumentácie materiálu.

Preskúmajte pevnosť a tuhosť, vystavenie korózii, hmotnosť, tepelné správanie, obrábateľnosť, opotrebovanie nástrojov, dostupnosť polotovarov, úpravu povrchu a sledovateľnosť. Ak bude súčiastka anodizovaná, pokovovaná, leštená alebo povlaková, uveďte, či sa rozmery vzťahujú na stav pred alebo po dokončení. Definujte oblasti, ktoré majú byť zakryté počas povlakovania, estetické plochy, očakávané farby a funkčné povrchy, ktoré musia po úprave zostať v rámci tolerancií.

7. Vytvorte dopyt na ponuku (RFQ), ktorý umožní porovnateľné ponuky

Užitočný dopyt na ponuku (RFQ) pre CNC obrábanie by mal obsahovať viac než iba 3D súbor. Cieľom je poskytnúť každému dodávateľovi rovnaké technické predpoklady, aby bolo možné výsledné ponuky spravodlivo porovnať.

Ak musí dodávateľ hádať materiál, množstvo, povrchovú úpravu alebo rozsah kontroly, ponuky sa môžu líšiť, pretože sú založené na rôznych predpokladoch. Kompletná žiadosť o ponuku zníži riziko porovnávania neúplných ponúk namiesto porovnateľných výrobných plánov.

Pre opakujúce sa programy definujte, ako sa budú riadiť revízie. Revízia výkresu, revízia CAD, špecifikácia povrchovej úpravy, plán kontroly a pokyny na balenie by mali odkazovať na rovnaké vydanie. Ak sa dizajn zmení po schválení prototypu, identifikujte, ktoré rozmery, nástroje, prípravky, záznamy o kontrolách a existujúce zásoby môžu byť ovplyvnené. Tento jednoduchý krok riadenia zmien pomáha zabrániť tomu, aby dodávateľ vyrábal podľa zastaralého súboru, kým kupujúci prehliada novší výkres.

8. Opýtajte sa dodávateľov, ako budú riadiť riziká

Cena je len jednou súčasťou hodnotenia dodávateľa. Pre zložité špeciálne súčiastky vyrobené CNC obrábaním požiadajte každého dodávateľa, aby uviedol navrhovaný postup obrábania, počet nastavení, obavy týkajúce sa prístupu nástrojov, stratégiu upevnenia polotovaru, kontrolné body pri skúšaní, opatrenia proti hranám a trieskam, overenie materiálu, kontrolu dokončovacích operácií a dokumentáciu zahrnutú v ponúknutej cene.

Technicky kvalifikovaný dodávateľ by mal byť schopný vysvetliť vzťah medzi geometriou, voľbou technologického postupu, kontrolou kvality a cenovou ponukou. Pre projektovo špecifické posúdenie si nakupujúci môžu prehliadnuť stránky PFTWORLD o CNC frézovanie a špeciálnych CNC obrábaných súčiastkach , potom pri diskusii o žiadosti o cenovú ponuku priamo overiť aktuálne možnosti.

Bežné chyby, ktoré spôsobujú zbytočné náklady

• Zasielanie iba renderovaného obrázku: obrázok komunikuje vzhľad, ale nemôže definovať referenčné body, tolerancie, materiál ani požiadavky na kontrolu.
• Uvádzanie „presnosti“ pre každú funkciu: nepotrebné príliš úzke tolerancie môžu zvýšiť náročnosť obrábania a kontroly bez zlepšenia montáže.
• Ignorovanie prípusťov na dokončovacie operácie: náter alebo anodizácia môžu ovplyvniť rozmery, maskovanie, vzhľad okrajov a konzistenciu farby.
• Navrhovanie nedostupnej geometrie: hlboké dutiny, ostré vnútorné rohy, skryté priečne otvory a tenké nepodopreté steny môžu byť drahé alebo nestabilné pri obrábaní.
• Nezadefinovanie kontrolných postupov: ak je vzor otvorov, vŕtaný otvor alebo tesniaca plocha kritický, uveďte, ako sa bude merať a vzhľadom na ktorý referenčný bod.

Často kladené otázky