Проектирование с учётом технологичности (DFM): 10 правил, снижающих стоимость CNC-обработки

Ищете рекомендации по проектированию с учётом технологичности для CNC-обработки? Вы попали по адресу. Это руководство отвечает на ключевые вопросы инженеров.

Почему DFM важен, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Проектирование с учётом технологичности (DFM), это практика разработки деталей таким образом, чтобы их было легко, и, следовательно, недорого, изготавливать. Деталь, которую сложно обработать, стоит дороже, требует больше времени и чаще имеет проблемы с качеством. Многие дорогостоящие производственные проблемы возникают на экране CAD, а не в цеху.

В Ginwate наши инженеры проверяют каждую заявку на расчёт на наличие DFM-проблем и сообщают о них заказчику до начала обработки. Вот десять наиболее распространённых проблем, которые мы выявляем, и способы их устранения.

Правило 1: избегайте глубоких и узких карманов, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Глубокие карманы требуют длинных режущих инструментов. Длинные инструменты прогибаются под действием сил резания, что приводит к плохому качеству поверхности, размерным погрешностям и поломке инструмента. Общее правило, глубина кармана не должна превышать ширину более чем в четыре раза.

Плохо: карман шириной 8 mm и глубиной 50 mm (соотношение 6:1)

Лучше: карман шириной 20 mm и глубиной 50 mm (соотношение 2, 5:1) или разделение детали на две части

Правило 2: добавляйте радиус во внутренние углы, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Острые внутренние углы невозможно получить вращающимся инструментом, инструмент круглый. Каждый внутренний угол должен иметь радиус, не меньший радиуса инструмента. Для концевой фрезы диаметром 10 mm это означает минимальный радиус угла 5 mm.

Большие радиусы углов позволяют использовать более крупные инструменты, которые обрабатывают быстрее и жёстче. Если ширина кармана это позволяет, задайте радиус на 30% больше минимального, это ничего не стоит и ускоряет работу.

Правило 3: проектируйте толщину стенок с учётом жёсткости, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Тонкие стенки вибрируют при обработке, оставляя следы дребезга и ухудшая качество поверхности. Для алюминия толщина стенок должна быть не менее 0, 8 mm, для стали, не менее 1, 0 mm. Для стенок высотой более 25 mm рекомендуется соотношение толщины к высоте 1:15 или лучше.

Правило 4: минимизируйте количество установов, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Каждый раз, когда оператор переустанавливает деталь на станке, тратятся время и деньги. Проектируйте детали так, чтобы все критичные элементы были доступны с минимального числа направлений, в идеале с одного или двух.

Элементы на нижней стороне детали обычно требуют второго установа. Если критичный элемент должен находиться на нижней грани, подумайте, нельзя ли перенести его на боковую грань, доступную в той же операции.

Правило 5: избегайте излишне жёстких допусков, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Как обсуждалось в нашем руководстве по допускам, жёсткие допуски экспоненциально увеличивают стоимость. Проверьте каждый размер с допуском и спросите: какую функцию выполняет этот допуск? Если ответа нет, скорее всего, он не должен быть жёстким.

Чертёж, на котором каждый размер имеет допуск ±0, 01 mm независимо от назначения, это чертёж, не прошедший проверку DFM.

Правило 6: используйте стандартные диаметры сверл и формы резьбы, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Указание нестандартных диаметров сверл вынуждает цех заказывать специальную оснастку, что увеличивает сроки и стоимость. Используйте стандартные метрические или дюймовые серии свёрл. Аналогично, применяйте стандартные формы резьбы (M3, M4, M5... или UNC/UNF), а не нестандартные шаги.

Стандартные метчики и свёрла всегда есть в наличии. Специальные размеры добавляют 1-5 дней и наценку за оснастку.

Правило 7: избегайте текста и логотипов на обрабатываемых поверхностях, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Гравировка текста и логотипов требует инструментов малого диаметра, низких подач и нескольких проходов. Это значительно увеличивает время обработки. Если требуется идентификация, рассмотрите лазерную маркировку (постобработка, а не механическая обработка), она быстрее и дешевле.

Правило 8: максимизируйте эффективность удаления материала, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Детали, для которых требуется удалить 90% исходной заготовки, обходятся дорого, весь снятый материал уходит в стружку. По возможности проектируйте сквозные отверстия, цековки, крупные карманы, чтобы уменьшить объём удаляемого материала.

Также рассмотрите, не позволит ли другой производственный процесс, листовая штамповка, литьё или экструзия, получить заготовку, близкую по форме к готовой детали и требующую меньшей обработки.

Правило 9: избегайте поднутрений, проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки

Поднутрения, это элементы, недоступные для инструмента при стандартной установке: канавки на нижней стороне элемента, Т-образные пазы или отверстия со встречной засверловкой. Они требуют специальной оснастки (Т-образных фрез, удлинённых инструментов), которая работает медленнее, стоит дороже и более склонна к дребезгу.

Если поднутрение действительно необходимо, явно укажите его на чертеже, чтобы цех мог запланировать его выполнение. Многие поднутрения можно устранить, разделив деталь на две части, соединяемые крепежом.

Правило 10: предоставляйте полные и однозначные чертежи

Самая дорогая DFM-проблема, двусмысленность. Если инженеру приходится интерпретировать элемент чертежа, или, что ещё хуже, угадывать, результатом могут быть бракованная деталь и переделка. Предоставляйте:

• Основную надпись с указанием материала, покрытия и общего стандарта допусков
• Все критичные размеры с явно указанными допусками
• Обозначения шероховатости поверхности там, где это требуется
• Форму резьбы, глубину и допуск для всех резьбовых элементов
• 3D-файл STEP вместе с 2D-чертежом

Бесплатная DFM-проверка с каждым расчётом

В Ginwate каждый расчёт включает бесплатную DFM-проверку одним из наших инженеров. Мы отмечаем проблемы, которые приведут к росту стоимости или рискам по качеству, и предлагаем конкретные изменения геометрии. Загрузите файл вашей детали на странице расчёта, и вы получите подробный DFM-отчёт в течение 24 часов.

Похожие материалы Ginwate

• Производственные возможности, более 200 станков, допуск ±0,001mm
• Справочник по допускам
• Руководство по обработке поверхностей
• Каталог материалов
• Получить бесплатный DFM-расчёт, ответ инженера в течение 4 часов
• Кейсы

Источники: ISO 2768 General Tolerances и CNC на Wikipedia.

Часто задаваемые вопросы о проектировании с учётом технологичности для CNC-обработки

Подходит ли проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки для каждого проекта?

Нет. Проектирование с учётом технологичности для CNC-обработки подходит одним задачам лучше, чем другим. Мы поможем подобрать оптимальные характеристики для вашей детали. Сообщите нам нагрузку, температуру и бюджет, и мы предложим лучший вариант. Большинство клиентов экономят, выбирая правильный материал изначально, а не самый премиальный.

Как быстро Ginwate отгружает детали по проектированию с учётом технологичности для CNC-обработки?

Для большинства заказов по проектированию с учётом технологичности для CNC-обработки мы выдаём расчёт за четыре часа. Срок изготовления прототипов, от пяти до десяти дней. Серийные партии, от двух до трёх недель. Срочные заказы отгружаются за 72 часа при наличии материала на складе. Отправьте CAD-файл, чтобы начать.

Какие допуски вы выдерживаете при проектировании с учётом технологичности для CNC-обработки?

Большинство деталей по проектированию с учётом технологичности для CNC-обработки уверенно выдерживают плюс-минус 0, 02 mm. Более жёсткие допуски возможны при правильной оснастке и финишной шлифовке. ISO 2768-fH мы выдерживаем с первого раза в большинстве заказов. Указывайте необходимые допуски, не жёстче нужного.

Предлагаете ли вы DFM-проверку при проектировании с учётом технологичности для CNC-обработки?

Да. Каждый расчёт включает бесплатную DFM-проверку старшим инженером. Мы отмечаем сложные элементы, дорогие допуски и более дешёвые решения. Это быстро окупается, большинство деталей становятся на пять-двадцать процентов дешевле после проверки. Услуга бесплатна.