Hướng dẫn thiết kế gia công cơ khí CNC chi tiết

Một thách thức thường gặp khi thiết kế một bộ phận cho gia công cơ khí CNC là không có tiêu chuẩn cụ thể nào cho toàn ngành. Các nhà sản xuất máy và công cụ CNC liên tục cải thiện khả năng của công nghệ, mở rộng giới hạn của những gì có thể. Bảng dưới đây tóm tắt các giá trị được khuyến nghị và khả thi cho các tính năng phổ biến nhất gặp phải trong các bộ phận gia công CNC.

– Độ sâu

Độ sâu khoang khuyến nghị: 4 lần chiều rộng khoang

Dụng cụ phay đầu có chiều dài cắt hạn chế (thường gấp 3–4 lần đường kính của chúng). Độ lệch của dụng cụ, khả năng thoát phoi và độ rung trở nên rõ ràng hơn khi các khoang có tỷ lệ chiều sâu trên chiều rộng nhỏ hơn.

Giới hạn độ sâu của khoang gấp bốn lần chiều rộng của nó sẽ đảm bảo kết quả tốt.

Nếu cần độ sâu lớn hơn, hãy cân nhắc thiết kế các bộ phận có độ sâu khoang thay đổi.

Phay khoang sâu: Các khoang có độ sâu lớn hơn sáu lần đường kính dụng cụ được coi là sâu. Tỷ lệ đường kính dụng cụ so với độ sâu khoang lên tới 30:1 có thể đạt được khi sử dụng dụng cụ chuyên dụng (độ sâu tối đa: 35 cm với dụng cụ phay đầu có đường kính 1 inch).

Các cạnh bên trong

Bán kính góc thẳng đứng Khuyến nghị: ⅓ lần độ sâu khoang (hoặc lớn hơn)

Sử dụng giá trị được khuyến nghị cho bán kính góc bên trong đảm bảo rằng có thể sử dụng một công cụ có đường kính phù hợp và phù hợp với các hướng dẫn về độ sâu khoang được khuyến nghị.
Tăng bán kính góc lên một chút so với giá trị được khuyến nghị (ví dụ: 1 mm), cho phép công cụ cắt theo đường tròn thay vì góc 90. Điều này được ưu tiên vì nó tạo ra bề mặt hoàn thiện chất lượng cao hơn. Nếu cần các góc bên trong sắc nét 90 độ, hãy cân nhắc thêm đường cắt chữ T thay vì giảm bán kính góc.

Bán kính sàn Khuyến nghị: 0,5 mm, 1 mm hoặc không có bán kính
Khả thi: bất kỳ bán kính nào

Dụng cụ phay đầu có cạnh cắt dưới phẳng hoặc hơi tròn. Các bán kính sàn khác có thể được gia công bằng dụng cụ đầu bi. Sử dụng các giá trị được khuyến nghị là một phương pháp thiết kế tốt vì nó được các thợ máy ưa chuộng.

Tường mỏng

Độ dày thành tối thiểu

Khuyến nghị: 0,8 mm (kim loại), 1,5 mm (nhựa)
Có thể: 0,5 mm (kim loại), 1,0 mm (nhựa)

Giảm độ dày thành làm giảm độ cứng của vật liệu, làm tăng độ rung trong quá trình gia công và làm giảm độ chính xác có thể đạt được. Nhựa dễ bị cong vênh (do ứng suất dư) và mềm (do nhiệt độ tăng), do đó nên sử dụng độ dày thành tối thiểu lớn hơn. Các giá trị khả thi nêu trên nên được xem xét trên cơ sở từng trường hợp cụ thể.

Hố

Đường kính khuyến nghị: mũi khoan tiêu chuẩn
Có thể sử dụng: bất kỳ đường kính nào lớn hơn 1 mm

Các lỗ được gia công bằng mũi khoan hoặc dụng cụ phay đầu. Kích thước của mũi khoan được chuẩn hóa. Các dụng cụ doa và khoan được sử dụng để hoàn thiện các lỗ đòi hỏi dung sai chặt chẽ. Đối với các lỗ có độ chính xác cao với đường kính nhỏ hơn 20 mm, nên sử dụng đường kính tiêu chuẩn.

Độ sâu tối đa

Khuyến nghị: 4 lần đường kính danh nghĩa
Điển hình: 10 lần đường kính danh nghĩa
Khả thi: 40 lần đường kính danh nghĩa

Các lỗ có đường kính không chuẩn phải được gia công bằng dụng cụ phay đầu. Trong trường hợp này, các hạn chế về độ sâu khoang tối đa được áp dụng và nên sử dụng giá trị độ sâu tối đa được khuyến nghị. Các lỗ sâu hơn giá trị thông thường được gia công bằng mũi khoan chuyên dụng (có đường kính tối thiểu là 3mm). Các lỗ mù được gia công bằng mũi khoan có sàn hình nón (góc 135 độ), trong khi các lỗ được gia công bằng dụng cụ phay đầu là phẳng.

Không có sự ưu tiên cụ thể nào giữa lỗ xuyên hay lỗ mù trong gia công CNC.

Ren

Kích thước tối thiểu: M1 (và thấp hơn, trong một số trường hợp)
Khuyến nghị: M6 hoặc lớn hơn

Ren được cắt bằng vòi và ren ngoài bằng khuôn. Vòi và khuôn có thể được sử dụng để cắt ren xuống M2. Các công cụ cắt ren CNC rất phổ biến và được các thợ máy ưa chuộng vì chúng hạn chế nguy cơ gãy vòi. Các công cụ cắt ren CNC có thể được sử dụng để cắt ren xuống M6.

Chiều dài

Tối thiểu: 1,5 lần đường kính danh nghĩa
Khuyến nghị: 3 lần đường kính danh nghĩa

Phần lớn tải trọng tác dụng lên ren được chịu bởi một vài răng đầu tiên (lên đến 1,5 lần đường kính danh nghĩa). Do đó, ren dài hơn 3 lần đường kính danh nghĩa là không cần thiết.

Đối với các ren trong lỗ mù được cắt bằng vòi (tức là tất cả các ren nhỏ hơn M6), hãy thêm chiều dài không ren bằng 1,5 lần đường kính danh nghĩa ở đáy lỗ. Khi có thể sử dụng công cụ ren CNC (tức là các ren lớn hơn M6), lỗ có thể được ren theo toàn bộ chiều dài của nó.

Các tính năng nhỏ

Đường kính lỗ tối thiểu

Khuyến nghị: 2,5 mm (0,1 inch.”)
Có thể thực hiện được: 0,05 mm (0,005 inch.”)

Hầu hết các xưởng gia công cơ khí có thể gia công chính xác các khoang và lỗ bằng các công cụ có đường kính xuống tới 2,5 mm (0,1 inch). Bất kỳ thứ gì dưới giới hạn này đều được coi là gia công vi mô. Cần có các công cụ chuyên dụng (máy khoan vi mô) và kiến thức chuyên môn để gia công các tính năng như vậy vì tính chất vật lý của quá trình cắt thay đổi theo thang đo này. Do đó, trừ khi thực sự cần thiết, khuyến nghị là tránh chúng.

Dung sai

Minh họa dung sai CNC

Điển hình: +-0,1 mm
Khả thi: +-0,02 mm

Dung sai của chúng tôi là 2768 trung bình hoặc tốt. Nếu không chỉ định dung sai, các đối tác sản xuất sẽ sử dụng cấp 2768 đã chọn.
Dung sai xác định ranh giới cho kích thước có thể chấp nhận được. Dung sai có thể đạt được thay đổi tùy theo kích thước cơ sở và hình dạng của bộ phận. Các giá trị trên là hướng dẫn hợp lý.

Văn bản và chữ viết

Khuyến nghị: cỡ chữ 20 (hoặc lớn hơn), khắc 5 mm

Văn bản khắc được ưa chuộng hơn văn bản in nổi vì ít vật liệu bị loại bỏ. Nên sử dụng phông chữ sans-serif có kích thước tối thiểu là -20 (ví dụ: Arial hoặc Verdana). Nhiều máy CNC có các chương trình được lập trình sẵn cho các phông chữ này.

Lời kết

Có một vài bước đơn giản bạn có thể thực hiện để tối ưu hóa thiết kế của mình cho gia công điều khiển số bằng máy tính (CNC). Bằng cách tuân theo các quy tắc thiết kế để sản xuất (DFM), bạn có thể tận dụng tối đa khả năng rộng lớn của gia công CNC. Tuy nhiên, điều này có thể là thách thức vì không có tiêu chuẩn cụ thể cho toàn ngành.

Xem thêm: