Mitä ovat CNC-työstetyt alumiiniosat?
Tiedän, että CNC-työstetyistä alumiiniosista on vaikea löytää selkeää ohjetta. Tarvitset yksinkertaisia selityksiä prosessista, hyödyistä, tarkkuudesta ja käyttötapauksista.
Opit, mitä CNC-työstö on, miten osat valmistetaan, miksi se on ylivoimainen ja missä sitä käytetään.
Anna minun opastaa sinut perusideasta valmiisiin komponentteihin.
Miten CNC-työstetyt alumiiniosat valmistetaan?
Aloitan luomalla 3D-CAD-malleja. Sitten muutan ne työstettäväksi koodiksi. Lopuksi muotoilen raa'at alumiinilohkot tai -aihiot CNC-jyrsimillä tai -sorvilla.
CNC-alumiiniosat valmistetaan CAD-suunnittelulla, CAM-ohjelmoinnilla ja tarkalla jyrsimisellä tai sorvaamisella alumiinivarastosta.
Sukella syvemmälle
Kun aloitan tuotannon, suunnittelen osan ensin CAD-ohjelmalla, kuten SolidWorks- tai Fusion 360 -ohjelmalla. Malli sisältää kaikki mitat, ominaisuudet, reikäkuviot ja toleranssit. Määrittelen myös pintakäsittelyt ja materiaalilaadun.
Seuraavaksi tuon CAD-tiedoston CAM-ohjelmistoon. CAM-ohjelmisto auttaa minua luomaan työkaluratoja CNC-koneita varten. Valitsen työkalut: päätyjyrsimet, porat, viistejyrsimet ja hanat. Määritän leikkausnopeudet, syöttönopeudet ja leikkaussyvyyden. Suunnittelen myös kiinnityksen, jotta raaka-aine pysyy tarkasti paikoillaan työstön aikana.
Raaka-aineena käytetään yleensä alumiiniaihiota tai -tankoa. Yleisiä seoksia ovat 6061-T6 (hyvä lujuus ja työstettävyys) ja 7075-T6 (korkeampi lujuus, parempi kulutuskestävyys). Kappale kiinnitetään CNC-pöydällä olevaan ruuvipenkkiin tai kiinnittimeen.
CNC-kone, kuten 3-akselinen tai 5-akselinen jyrsin, seuraa työkaluratoja materiaalin poistamiseksi. Se leikkaa onteloita, uria, viisteitä ja kierteitä. Kone voi pysähtyä työkalun vaihtoa tai kierteitystoimintoja varten.
Työstön jälkeen puristan terävät reunat harjalla, viilalla tai rummulla. Tarkastan osan mittatarkkuuden käyttämällä mittasaksia, CMM-mittalaitetta (koordinaattimittakone) tai mittoja. Tarkistan kaikki reiät, pinnat ja kierteet piirustuksen perusteella.
Jos pintakäsittelyä tarvitaan, voin anodisoida osan, käyttää jauhemaalia tai kiillottaa sen. Sitten pakkaan tai kokoan osan tarpeen mukaan.
Tässä on yhteenveto prosessista:
| Vaihe | Käyttötarkoitus |
|---|---|
| CAD-mallinnus | Geometrian ja toleranssien määrittäminen |
| CAM-ohjelmointi | Työkaluratojen luominen ja koneistuksen yksityiskohtien määrittäminen |
| Materiaalin valinta | Valitse alumiiniseos ja varastomuoto |
| CNC-työstö | Jyrsin- tai kääntöominaisuudet mallin mukaan |
| Purseenpoisto ja puhdistus | Poista terävät reunat ja puhdista osa |
| Tarkastus | Tarkistetaan tarkkuus mittalaitteilla tai CMM:llä |
| Viimeistely ja pakkaus | Levitä pintakäsittely ja valmistaudu toimitukseen |
| Koneen tyyppi | Paras käyttötapaus |
|---|---|
| 3-akselinen CNC-jyrsin | Yksinkertaiset profiilit ja prismaattiset osat |
| 5-akselinen CNC-jyrsin | Monimutkaiset geometriat, alikulut, kulmikkaat piirteet |
| CNC-sorvi | Sylinterimäiset osat, kuten akselit ja holkit |
| Jyrsintäkeskus | Yhdistetty jyrsintä ja sorvaus yhdessä kokoonpanossa |
Tällä menetelmällä voin luoda monimutkaisia osia, tiukkoja toleransseja ja suurta toistettavuutta muutamassa päivässä.
CNC-työstö edellyttää manuaalista muotoilua käsin.False
CNC käyttää automatisoituja työkaluratoja, joita ohjataan koodilla, ei manuaalista muotoilua.
CAM-ohjelmointi muuntaa CAD-mallit työstövaiheiksi.Totta
CAM-ohjelmisto muuntaa CAD-mallit työkaluradoiksi ja koneen ohjeiksi.
Mitä etuja CNC-alumiiniosat tarjoavat muihin menetelmiin verrattuna?
Vertaan CNC:tä valamiseen, puristamiseen, 3D-tulostukseen ja leimaamiseen. Korostan tarkkuutta, lujuutta, nopeutta ja pinnanlaatua.
CNC-työstetyt alumiiniosat tarjoavat korkean tarkkuuden, vahvat materiaaliominaisuudet, nopean toimitusajan ja erinomaisen pinnan viimeistelyn.
Sukella syvemmälle
CNC-työstö erottuu tarkkuudellaan. Pystyn työstämään piirteitä ±0,01 mm:n tarkkuudella tai paremmin. Tämä tarkkuus on parempi kuin valussa tai puristuksessa, joissa muotin toleranssi on ±0,1 mm tai enemmän. Monimutkaisten taskujen tai kulmareikien osalta CNC on edelleen paras menetelmä.
CNC käyttää myös kiinteää seosterästä. Valukappaleissa ei ole tyhjiöitä tai sisäistä huokoisuutta. Tämä takaa materiaalin täyden lujuuden kaikissa ominaisuuksissa.
CNC-osissa on sileä pinta ja terävät reunat. Hionta tai kiillotus on helpompaa tai joskus jopa tarpeetonta. Valetut tai leimatut osat saattavat tarvita ylimääräistä viimeistelyä kiillon tai karheiden pintojen poistamiseksi.
CNC tukee myös lyhyitä sarjoja tai yksittäisiä prototyyppejä minimaalisilla asetuksilla. Voin siirtyä CAD:stä valmiiseen osaan muutamassa päivässä. Muottipohjaiset menetelmät vaativat viikkoja muottien rakentamiseen.
CNC-työstö mahdollistaa myös nopeat suunnittelumuutokset. Voin päivittää CAD:n ja tehdä uuden osan ilman uusia työkaluja. Tämä ketteryys on elintärkeää prototyyppien valmistuksessa ja tuotekehityksessä.
CNC-työstö voi kuitenkin olla kalliimpaa kappaletta kohden suurissa volyymeissä. Tällöin suulakepuristus tai painevalu voi alentaa kustannuksia. CNC kuitenkin voittaa ne tarkkuudessa, lujuudessa ja suunnittelun vapaudessa.
Tässä on vertailu:
| Menetelmä | Tarkkuus | Vahvuus | Käynnistämiskustannukset | Paras |
|---|---|---|---|---|
| CNC-työstö | ±?0.01?mm | Kiinteä metalliseos | Matala-keskisuuri | Prototyypit, monimutkaiset osat |
| Casting | ±?0,1?mm | Huokoinen sisustus | Korkea | Suuri tilavuus, yksinkertaiset muodot |
| Puristaminen | ±?0,1?mm | Vahva 2D:ssä | Korkeat muotin kustannukset | Pitkät suorat profiilit |
| 3D-tulostus | ~?0.1-0.2?mm? | Muuttuva | Medium | Monimutkaiset sisäiset ominaisuudet |
| Leimaaminen/taitto | ±?0,2?mm | Vain ohut levy | Alhaiset muotin kustannukset | Levykotelot |
Toinen etu on toistettavuus. CNC-koneilla ylläpidetään työkalujen kulumislokeja ja -poikkeamia. Tuotan satoja osia tasaisella laadulla.
Materiaalivaihtoehdot ovat joustavia. Voin käyttää tarpeen mukaan lujia seoksia (7075, 2024) tai korroosionkestäviä seoksia (5052). Die-menetelmät rajoittavat meidät valettaviin seoksiin.
CNC tukee myös moniakselisia toimintoja, kuten kulmatasojen porauksia. Tämä ei ole mahdollista valukappaleissa tai suulakepuristetuissa osissa ilman jälkityöstöä.
Näiden etujen ansiosta CNC-työstö on paras valinta alumiiniosille, jotka tarvitsevat tarkkuutta, lujuutta ja joustavuutta.
CNC-työstö ei vastaa valun volyymikustannuksia.Totta
Hyvin suurissa volyymeissä valu voi olla halvempi osaa kohden, mutta CNC voittaa tarkkuuden ja asetusten joustavuuden.
CNC-työstetyt osat ovat peräisin kiinteästä materiaalista.Totta
Ne on työstetty massiivisesta aihiosta tai tangosta, mikä takaa täydet seosominaisuudet.
Mitä toleransseja CNC-työstöllä voidaan saavuttaa alumiinissa?
Tarkastelen tyypillisiä ja saavutettavissa olevia toleransseja. Selitän sellaisia tekijöitä kuin konetyyppi, työkalut ja tarkastus.
CNC-työstöllä voidaan saavuttaa ±0,01 mm:n toleranssit ja Ra?0,4 μm:n pintakäsittelyt, riippuen laitteistosta ja asetuksista.
Sukella syvemmälle
Toleranssikyky riippuu koneen tarkkuudesta, työkalun laadusta, menettelystä ja kappaleen geometriasta. Hyvät koneet ja jäykät asetukset mahdollistavat tiukat toleranssit.
Tavallisella 3-akselisella jyrsimellä voidaan saavuttaa ±0,02 mm:n toistettavuus. Huolellisilla asetuksilla, erityistyökaluilla ja vakaalla ympäristöllä voin saavuttaa ±0,01 mm:n tarkkuuden alle 100 mm:n piirteissä.
5-akselisilla tai tarkkuus-CNC-jyrsimillä jopa ±0,005 mm:n toleranssit ovat mahdollisia kriittisille osille, kuten anturikoteloille ja ilmailu- ja avaruusalan komponenteille.
Myös pintakäsittelyllä on merkitystä. Pystyn tuottamaan Ra?0,8 μm:n pintakäsittelyn tavallisilla päätyjyrsimillä. Käyttämällä pallopääjyrsimiä ja kevyitä viimeistelyvaiheita voin saavuttaa Ra?0,4 μm. Jos tarvitsen peilipinnan, voin kiillottaa tai käyttää superhiontaprosesseja.
Kierteet ovat myös tarkkoja. Koneistan reiät yleensä H7-toleranssiin ja napautan M-kierteen 2B- tai 3B-luokkaan. Osissa, jotka vaativat puristus- tai laakerisovitusta, voin täyttää H6/H7-toleranssiluokat.
CNC-ohjauksella voidaan myös käsitellä 0,01 mm:n tarkkuudella keskipisteen, tasopuolisen yhdensuuntaisuuden ja kohtisuoruuden tarkkuudella, jos kiinnitys on hyvin hallittu.
Seuraavassa taulukossa esitetään tyypillinen toleranssialue:
| Ominaisuuden tyyppi | Vakiotoleranssi | Tarkkuuden toleranssi |
|---|---|---|
| Lineaariset mitat | ±?0.02?mm | ±?0,005-0,01?mm |
| Reiän halkaisija (?10?mm) | ±?0.01?mm | ±?0.003?mm |
| Pintakäsittely (Ra) | 0.8?μm | 0.4?μm |
| Tasaisuus | 0,02 mm yli 100 mm | 0.005?mm |
| Sijainnin toleranssi | 0.02?mm | 0.005?mm |
Tiukkojen toleranssien saavuttaminen edellyttää vakaata lämpötilaa, asianmukaisia työkaluja ja tarkastuslaitteita. Työkappaleet voidaan jännityksenpoistaa ennen koneistusta vääntymisen vähentämiseksi.
Korkean tarkkuuden osien kohdalla teen usein jälkitarkastuksen ja leikkaan mahdolliset poikkeamat uudelleen. Näin varmistetaan, että kaikki osat täyttävät piirustusvaatimukset.
Yhteenvetona voidaan todeta, että CNC-työstö mahdollistaa tarvittaessa alumiiniosien suuren tarkkuuden, mikä tekee siitä ihanteellisen hienomekaanisiin sovelluksiin.
CNC:n vakiotoleranssi on ±0,1 mm.False
Normaali CNC-alumiinin tarkkuus on yleensä ±0,02 mm, ei ±0,1 mm.
CNC-tarkkuus voi saavuttaa ±0,005 mm:n tarkkuuden.Totta
Kehittyneillä koneilla ja asetuksilla voidaan saavuttaa yhden mikrometrin toleranssit.
Mitkä teollisuudenalat luottavat eniten CNC-työstettyihin alumiinikomponentteihin?
Tarkastelen sellaisia aloja kuin ilmailu- ja avaruusala, autoteollisuus, elektroniikka, lääketiede ja robotiikka. Kaikissa tarvitaan tarkkuutta, pientä painoa ja suurta suorituskykyä.
CNC-alumiiniosien tärkeimmät teollisuudenalat ovat ilmailu- ja avaruusteollisuus, autoteollisuus, elektroniikka, lääketiede ja robotiikka.
Sukella syvemmälle
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa alumiinisia CNC-osia käytetään lentokoneen rungon kiinnikkeissä, lentokoneiden sisätiloissa, ilmailutekniikan suojissa ja UAV:n rungoissa. Näissä osissa tarvitaan tiukkoja toleransseja, kevyttä painoa ja sertifiointia. Seokset, kuten 7075-T6 ja 6061-T6, ovat täällä yleisiä.
Autoteollisuus käyttää CNC-työstettyjä alumiiniosia moottorin osiin, kiinnikkeisiin, koteloihin ja prototyyppiosiin. Korkean tarkkuuden toiminnot, kuten anturit tai mukautetut kiinnikkeet, perustuvat CNC-tarkkuuteen. Tyypillisiä ovat 6061- ja 6082-seokset.
Elektroniikkavalmistajat käyttävät CNC-alumiinia jäähdytyslevyihin, koteloihin, suojiin ja liittimien koteloihin. Osat tarvitsevat tiukkoja istuvuuksia ja hyviä lämpöominaisuuksia. Nopeasti vaihtuvat mallit tarkoittavat, että CNC:n joustavuus on ihanteellista.
Lääketieteellisten laitteiden alalla käytetään alumiiniosia kirurgisiin työkaluihin, diagnostiikkakoneiden komponentteihin ja testikiinnikkeisiin. Näiden osien on oltava puhtaita, korroosionkestäviä ja erittäin tarkkoja. Metalliseokset, kuten 5052, valitaan usein korroosioneston vuoksi.
Robotiikassa ja automaatiossa käytetään alumiinisia CNC-osia robottivarsien, nivelten, runkojen ja tarttujien valmistuksessa. Näissä tarvitaan sekä keveyttä että lujuutta. CNC auttaa tuottamaan monimutkaisia geometrioita ja nopeita tarkistuksia.
Muita aloja ovat optiikka, puolustus, LVI, televiestintä ja räätälöidyt teollisuuslaitteet. Kaikissa tarvitaan pieniä tai keskisuuria eriä, tiukkaa sovitusta ja toistettavaa tarkkuutta.
Tässä on nopea taulukko:
| Teollisuus | Esimerkki osat | Miksi CNC-alumiinia? |
|---|---|---|
| Ilmailu- ja avaruusala | Kannattimet, ilmailutekniikan kotelot | Tarkkuus, keveys, sertifiointi |
| Autoteollisuus | Anturin kiinnikkeet, moottorin kiinnikkeet | Tarkkuus, materiaalin lujuus |
| Elektroniikka | Kotelot, jäähdytyslevyt, suojat | Lämpötilatarpeet, nopea iterointi |
| Lääkinnälliset laitteet | Kirurgiset työkalut, koneenosat | Hygienia, tarkkuus, korroosionkestävyys |
| Robotiikka ja automaatio | Kehykset, liitosten osat, työkalut | Geometrian monimutkaisuus, keveys |
Suuren volyymin teollisuus, kuten painevalu, on erilainen. Monissa erikoistuneissa tai räätälöidyissä osissa käytetään kuitenkin edelleen CNC:tä. Jopa pienissä erissä valmistettavat ilmailu- ja avaruustekniikan osat tulevat edelleen CNC-työstöstä.
CNC-alumiiniosat ovatkin nykyaikaisen tarkkuusvalmistuksen selkäranka.
Ilmailu- ja avaruustekniikassa käytetään aina koneistettuja alumiiniosia.False
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa käytetään myös komposiitteja ja valukappaleita, mutta kriittisissä osissa käytetään edelleen usein CNC-työstettyä alumiinia.
Lääketieteelliset laitteet hyötyvät CNC-alumiinista puhdistuksen ja tarkkuuden vuoksi.Totta
Alumiinin työstettävyys ja korroosionkestävyys sopivat lääketieteellisiin sovelluksiin.
Päätelmä
Käsittelimme, mitä CNC-työstetyt alumiiniosat ovat, miten niitä valmistetaan, miksi ne erottuvat edukseen, niiden toleranssialueet ja kuka niitä käyttää. Nyt sinulla on selkeä käsitys CNC-alumiiniosista ja niiden arvosta.
Jos tarvitset apua CAD-suunnittelussa, toleranssien määrittelyssä tai oikean metalliseoksen valinnassa, voin auttaa sinua CNC-projektisi kaikissa vaiheissa.
