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.