更好適合CNC加工的零件設計思路和限制
簡介：
產品的物理體現發生在車間；
然而，制造過程在數控銑削和車削機床啟動之前就開始了。它從關鍵的設計階段開始，這對于確定產品或其零件的尺寸和結構至關重要。
在設計階段充分考慮生產技術的限制，可以通過減少潛在的障礙來促進制造階段。
本指南提供了基于對數控加工、其設計限制、特定數控服務的深入了解的有價值的設計技巧、最佳實踐、材料選擇建議以及注意事項。我們希望本指南不僅可以幫助您最大限度地提高產品產量，還可以確保預算最小化。
什么是數控加工？
數控加工是一種通過從固體塊或坯料上去除材料層來制造最終產品的減法制造方法。該過程涉及使用高速旋轉的切削工具來銑削材料，直到創建出想要的形狀。數控銑削是數控加工的關鍵類型之一，它使用切削工具，而車床和鉆頭則用于在成品上創建特征。
CAD模型用于指導數控機床如何創建設計，并且機床在不同數量的軸上運行。3軸機床在三個線性軸X、Y和Z上工作，而5軸機床在三個線性軸周圍的兩個旋轉軸上工作。
數控加工為制造商提供了許多優勢，包括高度自動化、可靠性、出色的可重復性和精確的幾何精度。它還提供高質量的表面光潔度和耐用的零件。
數控加工的設計限制：
然而，數控加工存在一些限制。幸運的是，通過結合考慮這些限制的設計考慮因素，制造商可以優化生產過程、降低成本并最大限度地減少生產時間。
公差：
在提交零件設計進行生產時，包括零件尺寸的可接受公差是有幫助的。公差應根據零件所需的功能來確定。
數控加工可以達到非常嚴格的公差；但是，值得注意的是，公差比我們的服務標準更嚴格可能會導致生產時間延長和成本增加。
如果產品設計中沒有指定具體公差，我們將按照ISO 2768標準執行服務，將金屬零件的公差保持在+/-0.127mm，將塑料零件的公差保持在+/-0.254mm。更嚴格的公差可以實現，但可能需要更長時間，因為需要降低RPM轉速以滿足更高精度要求。
角度：
數控銑削使用圓柱形刀具生成內角圓角，而不是直角，從而在內部垂直邊緣或墻壁上產生半徑。這是因為數控銑削中使用的切削刀具是圓柱形的，無法產生直邊。在設計零件進行生產時，必須考慮到這一點。
非標準半徑可以提高生產效率，因為切削刀具可以自由切割和轉向角落，而無需停止和重新定位。較大半徑的圓角比小半徑的圓角銑削速度更快、成本更低。
底切：
底切是無法使用標準數控銑削工具生產的特征，在數控加工時會帶來許多挑戰。因此，如果可能，必須避免它們。如果底切幾何形狀沒有標準尺寸，則需要生產定制加工工具才能生產，這將大大增加加工時間和成本。因此，如果零件中需要底切特征，請確保其具有標準尺寸。
此外，應避免太深或位于難以觸及的區域的底切。這是因為數控工具的長度有限，太深的底切可能無法生產，因為數控工具可能無法訪問它們。
壁厚：
在為數控加工設計零件時，最小壁厚是一個重要的考慮因素。建議選擇盡可能厚的壁厚，并避免薄壁，因為它們容易振動，可能導致刀具斷裂或損壞。
數控加工金屬的標準最小壁厚為0.030英寸（約0.76毫米），塑料的標準最小壁厚為0.060英寸（約1.5毫米）。遵守這些標準可以確保最佳生產和成本效益。
螺紋：
一旦零件加工到指定的尺寸和形狀，就可以使用切削絲錐、成型絲錐或螺紋銑刀添加螺紋。在設計零件時，建議選擇盡可能大的螺紋尺寸，因為較小的絲錐在生產過程中容易斷裂。此外，最好避免使用深螺紋，因為如果需要定制工具，可能會導致生產成本更高。此外，在零件設計中遵循標準螺紋尺寸可以幫助降低成本和生產時間。
數控銑削：
在零件通，我們提供一系列數控加工服務，其中包括最常見的數控加工工藝之一：數控銑削。在這個過程中，將材料毛坯安裝在機床床上，使用諸如立銑刀之類的旋轉切削工具來切削原材料。這些工具以每分鐘數千轉的極高速度旋轉，以去除材料并創建最終零件。
為了使數控銑削過程盡可能高效，最初要移除的材料使用較大的工具以更高的轉速切割掉。這使得大部分材料可以快速移除。當零件快要切割成形狀時，使用轉速較少的更高精度工具來完成零件。
一旦零件成功切割到尺寸，就會仔細檢查以確保符合所需的公差并且質量達到標準。從那里，零件可以進行后處理并交付給客戶。
數控銑削的快速提示：
堅持使用圓形內角：由于數控銑削使用圓形旋轉工具，因此無法創建銳角內角。
盡可能使用最大半徑：使用的切削刀具越大，移除材料的速度就越快。確保將盡可能大的內角半徑集成到設計中，這將有助于數控銑削過程。
數控車削：
在數控車削過程中，將材料毛坯安裝在旋轉卡盤上，旋轉卡盤在固定刀具工作時移動零件。數控車削非常適合生產沿其中心軸對稱的零件，并且通常比數控銑削產品更快、更便宜。
數控車削刀具（或車床）在原材料高速旋轉時保持靜止，與之接觸以精確去除材料，直到獲得最終幾何形狀。由于數控車削的性質，該過程主要用于生產圓柱形零件，但是也可以使用多軸數控車削和銑削系統生產非圓柱形輪廓。
數控車削的快速提示：
遠離尖銳的內角：與數控銑削一樣，數控車削能夠制造外部和內部的圓角。對稱，但不要太薄或太長：如果零件設計太長或太薄，生產過程中的旋轉可能會變得不穩定，從而導致制造問題。
材料選擇：
作為一種減材制造工藝，數控加工使用一塊原材料（金屬或塑料）來制造零件。該塊被稱為材料毛坯。無論您使用什么材料，在生產過程之前選擇正確尺寸的材料毛坯都至關重要。通常，明智的做法是選擇一個毛坯，其每個尺寸至少比最終零件的尺寸大0.125”（約0.3厘米），以考慮原始材料的任何不一致性。同時，重要的是不要使用太大的毛坯，以最大限度地減少材料浪費。在訂購數控加工零件之前要牢記的另一件關鍵事情是，您的材料選擇會影響生產時間和成本。這是因為某些材料的可加工性比其他材料更好，這意味著它們更容易和更快地加工。更快的加工速度最終會轉化為更低的生產成本。
金屬：
一般來說，延展性好的金屬更容易加工，因為CNC銑床可以更輕松地切割它們并實現更高的轉速。例如，黃銅由于其良好的延展性，是最容易加工的金屬之一。鋁合金也非常適合CNC加工，生產時間很快。
另一方面，鋼是一種堅固的金屬，其可加工性比鋁低得多，這意味著生產速度會較慢且成本較高。然而，需要注意的是，不同等級的鋼根據其碳含量具有不同的可加工性水平。碳含量非常低和非常高的鋼通常難以加工。
例如，碳含量相對較低的不銹鋼304很難加工，因為它會變得粘稠并且硬化速度過快。硫和磷等添加劑可以使不銹鋼更容易加工，如不銹鋼303的可加工性更好所示。
為了說明這些金屬的可加工性，碳鋼的加工時間通常是鋁的四倍，而不銹鋼的加工時間則是鋁的兩倍。
我們為CNC加工提供以下金屬合金：
鋁
6061 T6、7075 T651、5052、2024、1060、LY12 2A12、1100、3003、3004、5083、5754、6082、6063、6083、7050、5A12、5A02
黃銅
黃銅C360、黃銅260、C932 M07軸承青銅
銅
銅H62、銅H65、銅H70、銅H80、銅H90、銅合金特殊
聚合物：
雖然可以加工熱塑性塑料，但聚合物的材料特性可能會給CNC加工帶來挑戰。首先，由于熱導率較低，許多熱塑性塑料在接觸CNC銑床或鉆頭時會熔化或翹曲。盡管如此，對于不需要金屬強度和剛性的零件，熱塑性塑料可以提供更便宜的替代品。
在熱塑性塑料的范圍內，Delrin（POM）、高密度聚乙烯（HDPE）和ABS具有良好的可加工性。雖然PEEK、Ultem、尼龍和許多復合材料因其強度和耐用性而受到歡迎，但它們更難加工。
我們為CNC加工提供以下熱塑性塑料：
ABS
ABS米色、ABS藍色、ABS黑色
ABS阻燃、透明ABS特殊
亞克力Delrin
POM白色、POM黑色、POM特殊
HDPE尼龍
數控加工表面處理：
數控加工過程的最后一步是后處理。在零件通，我們提供多種表面處理方法來完成您的最終零件并使其達到您的特定要求。需要注意的是，使用數控加工，后處理是可選的，因為加工零件的質量已經很高（見機加工）。
陽極氧化（II型或III型）：
陽極氧化為機加工零件提供了出色的耐腐蝕性，提高了表面的硬度和耐磨性，同時散熱。陽極氧化是涂漆和底漆最常見的表面處理方法，因為它提供了高質量的表面處理。我們提供兩種類型的陽極氧化：II型，具有耐腐蝕性；和III型，更厚并增加了耐磨層。兩種陽極氧化工藝都允許廣泛的顏色飾面。
機加工：
機加工表面處理不需要后處理，可為零件提供最快的周轉時間。機加工零件的表面光潔度與125μin Ra相當，而要求可以提高到63、32或16 Raμin。在最終零件上仍可能看到輕微的工具痕跡。
粉末涂料：
在粉末涂料過程中，粉末涂料直接噴涂在機加工零件上。然后將涂覆的零件在烘箱中烘烤，形成耐用、耐磨和耐腐蝕的層。粉末涂料過程中提供多種顏色選擇。
噴丸：
噴丸是將小玻璃珠受控地吹向機加工零件表面。這種技術產生具有啞光紋理的光滑表面。在噴丸處理中，使用各種材料（如沙子、石榴石、胡桃殼和金屬珠）來清潔零件或為后續的表面處理做準備。
快速提示以優化您產品的數控加工：
保持設計簡單
如果可能，盡可能保持零件設計簡單，通常會縮短生產時間，從而降低成本。這是因為復雜結構和表面的創建使用了許多小切口，這些切口比平面表面上更簡單、更大的切口需要更長的執行時間。
盡量減少刀具更換：
遵循保持簡單的提示，確保零件設計集成一致的內角半徑和孔尺寸，可以大大減少加工時間。換句話說，盡可能使用相同的尺寸將減少所需的刀具更換次數，每次刀具更換都會增加額外的時間和成本。
明智地選擇材料：
如前所述，材料選擇對數控加工的生產時間和成本有很大影響。如果可能，選擇具有良好可加工性的材料，例如黃銅或鋁。對于不需要金屬剛度和強度的應用，數控加工塑料材料也有助于降低成本，因為材料毛坯更便宜。
考慮公差和壁厚：
對于數控加工，較高的公差和較薄的壁厚通常意味著較高的成本，因為實現更高精度切割所需的時間。如果您的產品或零件有允許的公差范圍，請選擇較低的公差以減少生產時間和成本。壁厚度也是如此：在可能的情況下，選擇較大的壁厚公差。
盡量一種表面處理：
數控加工過程的最后階段，表面處理，也會影響整個項目的成本。為您的零件或產品選擇單一表面可以提高時間和成本效率。如果需要多種表面處理，仍然有助于盡量減少所需的不同表面處理的數量。
好適合CNC加工的零件設計思路和限制
12-08-2024
