راهنمای مهندسی
راهنمای کامل ماشینکاری CNC
اگر برای ماشینکاری CNC پروژه دارید، سفارش ساخت دهید.
راهنمای مهندسی
با مطالعه ی این راهنما هر آنچه در مورد ماشین کاری CNC باید بدانید را در ۲۵ دقیقه می آموزید.
فرقی نمی کند شما در ماشین کاری حرفه ای باشید یا مبتدی، این راهنما برای شماست.
ماشینکاری CNC چیست؟ انواع دستگاه های CNC کدام اند، مزایا و و معایب دستگاه ها چیست؟
شما می توانید با مطالعه این بخش، مبانی طراحی قطعه برای ماشینکاری CNC را یاد بگیرید.
درباره مواد مورد استفاده در ماشینکاری CNC بیشتر بدانید. همچنین در این بخش پرداخت های سطح قطعات هم معرفی شده اند.
از سه روش اشاره شده در این قسمت برای کاهش هزینه های CNC خود استفاده کنید.
با استفاده از 3 مرحله ساده اشاره شده در این قسمت یاد میگیرید که چگونه از فبری نکست قیمت ساخت بگیرید.
بخش اول
اطلاعات پایه
ماشینکاری CNC چیست؟ انواع دستگاه CNC کدام اند؟ چگونه کار میکنند؟
در این بخش به تمامی این سوالات پاسخ خواهیم داد و برای اینکه به شما کمک کنیم بهترین روش ساخت را انتخاب کنید،روش ماشینکاری cnc را با روش های دیگر ساخت مقایسه خواهیم کرد.
ماشینکاری CNC چیست؟
CNC مخفف ( کنترل عددی کامپیوتری) و یک روش ساخت کاهشی است. ساخت کاهشی روشی است که در آن، ابزار شروع به لایه برداری و حذف ماده از بلوک با جنس مشخص می کند. این شیوه ساخت ،اساسا با ساخت افزایشی(پرینت 3بعدی) و ساخت به روش شکل دهی متفاوت است.
ماشینکاری CNC یک تکنولوژی ساخت دیجیتال است.این روش میتواند قطعات بسیار دقیق را مستقیا از فایل CAD دریافت کرده و بسازد. به دلیل وجود اتوماسیون بالا در دستگاه های CNC، قیمت تمام شده قطعات بسیار رقابتی است.
تقریبا همه مواد می توانند ماشینکاری شوند، از فلزات گرفته تا پلاستیک و فوم و چوب.
پروسه ساخت قطعات بوسیله ی CNC به 3 قسمت تقسیم بندی می شود.در ابتدا طراح، فایل CAD قطعه را طراحی می کند. سپس ماشینکار، فایل CAD را به G-CODE ،که زبان ماشین های CNC است، تبدیل می کند و در نهایت دستگاه CNC ،کد های دریافتی را روی قطعه پیاده سازی می کند.
تاریخچه ای کوتاه از ماشین کاری CNC
- اولین شی ماشینکاری شده مربوط می شود به یک کاسه که 2700 سال قبل در ایتالیا ساخته شده است
- تلاش ها برای اتوماتیک کردن صنعت ماشینکاری مربوط به قرن 18 بوده است، زمانی که ماشینهای ابزار تماما مکانیکی بودند و با بخار کار میکردند.
- اولین ماشین قابل برنامه نویسی، در سال 1940 میلادی و در دانشگاه MIT توسعه یافت.
- با توسعه کامپیوتر ها در دهه های 50 و 60 میلادی، حرف “C” (کامپیوتر) به واژه ی “NC” (کنترل عددی) اضافه شد و این صنعت را دگرگون کرد.
- و در نهایت امروزه شاهد دستگاه های CNC چند محوره و چند ابزاره هستیم.
انواع دستگاه CNC
در این راهنما، تمرکز ما بر روی فرز CNC و تراش CNC خواهد بود. این دو دستگاه بیشترین فراوانی و بیشترین محبوبیت را در بین دیگر دستگاه های CNC دارند.
از دستگاه های دیگر CNC، می توان به دستگاه برش لیزری،برش پلاسما و EDM اشاره کرد.
فرز CNC
- قطعه کار بصورت ثابت روی میز اصلی دستگاه بسته می شود.
- بوسیله ابزار های فرز و یا دریل ها که با سرعت بالایی دوران می کنند، قطعه تراشیده می شود.
- ابزار ها به اسپیندل بسته می شوند و می توانند در جهات مختلف حرکت کنند.
- محدودیت در طراحی نقاط غیر قابل دسترس
- پایین آمدن دقت با تغییر موقعیت قطعه
- اکثر قطعات با هندسه‌ی ساده قابل ساخت هستند.
- دقت بالا و تلرانس بسته
فرزهای CNC های سه محوره بسیار فراوان هستند و می توانند اکثر اشکال و هندسه ها را روی قطعه انجام دهند. معمولا کد نویسی و کار با آنان نسبت به فرزهای CNC های چند محوره راحت تر است.
دسترسی ابزار در فرز های 3محوره، می تواند یک عامل محدود کننده باشد. چرا که فقط سه محور دارند تا با آن کارکنند و به بعضی نواحی از قطعه نمی توانند دسترسی پیدا کنند.
تراش CNC
- قطعه روی اسپیندل بسته می شود و با سرعت بالا دوران می کند.
- ابزار تراش (تیغچه)، روی قطر خارجی قطعه و یا قطر داخلی قطعه را می تراشد، که باعث بدست آمدن هندسه مدنظر می شود.
- در تراش CNC برخلاف فرز CNC ابزار دوران نمی کند.
- تولید قطعاتی با تقارن چرخشی و هندسه ساده
- کمترین هزینه هر قطعه نسبت به سایر عملیات ماشینکاری در تیراژ بالا
- قابلیت تولید بسیار بالا
تراش CNC به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. دستگاه‌های CNC می توانند قطعات را با نرخ بسیار بالاتر و هزینه کمتر تولید کنند. این به ویژه برای تیراژ‌های بزرگتر مهم است.
محدودیت اصلی طراحی تراش های CNC، ایجاد قطعاتی با مشخصات استوانه ای تولید کنند. برای غلبه بر این محدودیت، ویژگی های دیگر قطعه در یک مرحله ماشینکاری جداگانه ایجاد می‌شود. همچنین برای قطعاتی که دقت ساخت بالایی دارند، می توان از CNC پنج محوره برای تولید همان هندسه در یک مرحله استفاده کرد.
جمع بندی:
- تراش های CNC توانایی ساخت قطعات با کمترین هزینه تمام شده برای هر قطعه را دارا می باشند ولی فقط برای قطعات استوانه ای مناسب هستند.
- فرز های CNC به نسبت تراش های CNC قیمت تمام شده بیشتری دارند اما می توان قطعات با هندسه های پیچیده تر، و ابعاد دقیقتر را نیز تولید کرد.
مزایا و معایب ماشین کاری CNC
در ادامه لیستی از معایب و مزایا ماشین کاری CNC آورده شده است.
مزایا ماشین کاری CNC
روش ماشینکاری، می تواند ابعادی دقیق تر از روش های ساخت دیگر ایجاد کند. در مراحل نهایی براده برداری از قطعه، ماشینکاری CNC توانایی این را دارد تا متریال را به صورت بسیار دقیق از روی سطح قطعه بتراشد که نتیجه آن داشتن تلرانس های بسته در قطعات است.
تلرانس استاندارد هر اندازه ای در ماشین کاری CNC ، ±0.125mm است. تلرانس های بسته تری نظیر ±0.05mm و یا حتی ±0.025mm هم قابل دستیابی است.
در مقایسه با روش ساخت قالبی(که برای سفارشات با حجم بالا مناسب است)، ماشین کاری CNC هزینه راه اندازی بسیار کم تری دارد. در نتیجه برای سفارشات بر حسب نیاز (ON-DEMAND) و یا حتی سفارشات با حجم متوسط، ماشینکاری CNC انتخاب ایده آلی است.
پیشرفت روزافزون صنعت سیستم های CNC و همچنین نرم افزار های CAM باعث کاهش چشمگیر زمان ساخت قطعات شده است.امروزه قطعات نهایتا ظرف مدت 9 روز ساخت و آماده تحویل می شوند.
معایب ماشین کاری CNC
در ماشینکاری CNC عمده هزینه راه اندازی اولیه، بستگی به تنظیمات اولیه دستگاه دارد. این مرحله از کار معمولا باید به دست افراد متخصص انجام شود. پس هزینه بیشتری نسبت به سایر روش های ساخت،به عنوان مثال پرینت 3بعدی که مراحل تنظیمات اولیه این روش بسیار اتوماسیون سازی شده است ، می تواند داشته باشد.
با این حال در حجم سفارشات کم، از روش های قالبی، که برای راه اندازی نیاز به قالب های خاصی دارد، بسیار به صرفه تر است.
روش هایی برای کاهش هزینه ها در CNC وجود دارند که ما این موضوع را در بلاگ “5 راهکار برای کاهش هزینه ها در ماشینکاری CNC” مورد بحث و بررسی قرار داده ایم.
ماشینکاری CNC در زمره تکنولوژی های ساخت کاهشی است. از این رو ماشینکاری قطعات پیچییده هزینه بیشتری نسبت به قطعات ساده دربردارد. قطعات با هندسه های پیچیده یا باید با دستگاه های چند محوره ساخته شوند یا اینکه وقت زیادی روی ساخت آنها صرف شود.
بخش دوم
طراحی برای ماشین کاری CNC
شما می توانید با مطالعه این بخش، مبانی طراحی قطعه برای ماشینکاری CNC را یاد بگیرید.
محدودیت های طراحی
هندسه ابزار
تقریبا همه ی ابزار های ماشینکاری استوانه ای شکل هستند و انتهای ابزار یا صاف است و یا کروی شکل. که باعث محدودیت در قطعه های قابل تولید می شوند.
برای مثال، هر چقدر هم ابزار استفاده شده کوچک باشد،گوشه های عمودی داخلی قطعه CNC کاری شده همیشه دایروی خواهد بود.
دسترسی ابزار
سطوحی که ابزار ها دسترسی به آنها را ندارند، نمی توانند ماشین کاری شوند.
بطور مثال، این موضوع درمورد هندسه های پنهان داخل قطعات صدق می کند.
سختی قطعه کار
بدلیل نیرو های وارده به قطعه کار ناشی از ماشین کاری و گرمای ایجاد شده در قطعه کار ممکن است قطعه، دچار تغییر شکل یا نوسان شود.
این موضوع،ضخامت دیواره قطعه کار را محدود می کند و ضخامت دیواره نباید از حد مشخصی کمتر باشد.
سختی ابزار
همانند قطعه کار، ابزار های ماشین کاری هم دچار ارتعاش و یا تغییر شکل می شوند که باعث بوجود آمدن تلرانس های باز و یا حتی شکستن ابزار می شود.
این مساله زمانی تشدید می شود که نسبت طول به قطر ابزار بیشتر از حد مجاز باشد. به همین دلیل است که ماشین کاری حفره های عمیق کار آسانی نیست.
قوانین طراحی برای ماشین کاری CNC
سختی ابزار
سوراخ ها تا قطر 2.5 میلیمتر می توانند با استفاده از ابزار های استاندارد سوراخکاری شوند. ولی قطر های کوچکتر از آن باید با استفاده از ابزار ها و تکنولوژی Micro drilling سوراخ شوند.
شعاع داخلی
هر چقدر شعاع عمودی داخلی بیشتر باشد بهتر است.
حداقل ضخامت دیواره
برای فلزات
برای پلاستیک ها
کاهش ضخامت دیواره قطعه کار باعث کاهش سفتی و در نتیجه ایجاد ارتعاش و اندازه هایی با تلرانس های باز می شود.
رزوه ها
در حد امکان بزرگترین رزوه را انتخاب کنید، زیرا اجرای آن راحتتر است.
حفره ها
حفره های عمیق تر نیاز به ماشینکاری با ابزار هایی با قطر های بزرگتر دارند که هر چقدر هم قطر ابزار بزرگتر باشد حداقل شعاع داخلی قطعه هم بزرگتر می شوند.
تلرانس ها
تلرانس ها (ابعادی،هندسی،انطباقات و …) بهتر است در نقشه مشخص شوند.
اگر تلرانسی در نقشه نوشته نشود مقدار پیشفرض طبق استاندارد ISO 2768-m در نظر گرفته خواهد شد.
حداکثر ابعاد قطعه
دستگاه های بسیار بزرگتری هم وجود دارند که می توانند حتی ابعاد 1000×800×2000 میلیمتر و یا حتی بزرگتر را نیز ماشینکاری کنند.
طراحی شیارهای داخلی
فرقی نمیکند قطعه را چگونه چرخش دهید، شیارهای داخلی را نمیتوان با ابزار های استاندارد تراش داد. چرا که ابزار ها نمیتوانند به همه سطوح آن دسترسی پیدا کنند.
شیار های داخلی اگر درست طراحی شده باشند، با استفاده از ابزار های Tشکل و Vشکل قابل تراش هستند.
ابعاد شیار داخلی
برای شیارهای داخلی با ابعاد غیر استاندارد باید ابزار مخصوص ساخته شود.
فاصله شیار داخلی
برای شیار های داخلی بین دو دیواره، به مقدار کافی فاصله بگزارید تا از رد شدن ابزار مطمئن شوید.
بخش سوم
مواد خام برای ماشینکاری
در مورد مواد مورد استفاده در ماشینکاری CNC بیشتر بدانید. همچنین در این بخش پرداخت های سطح قطعات هم معرفی شده اند.
مواد خام قطعات برای ماشین کاری cnc
انتخاب مواد مناسب برای ماشینکاری CNC یکی از تصمیمات مهم در روند طراحی است . متریال مناسب برای هر قطعه تا حد زیادی به کاربرد آن قطعه در صنعت وابسته است.
از آنجایی که تقریبا همه مواد قابل ماشینکاری هستند،می توان از طیف گسترده ای از مواد در طراحی استفاده کرد.
برای مصارف مهندسی، فلزات و پلاستیک ها بیشترین استفاده را دارند.
قبل از انتخاب متریال بهتر است نگاهی به نمودار درختی زیر بیاندازیم.
فلزات
ماشینکاری CNC اکثر اوقات برای ماشینکاری قطعات فلزی بکار می رود. فلزات می توانند برای سفارشات تکی یا با حجم زیاد بسیار مناسب باشند. آلومینیوم 6061 فراوان ترین فلز بکار رفته در ماشینکاری CNC محسوب می شود.
آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم، نسبت استحکام به وزن بالا و رسانایی گرمایی و الکتریکی زیادی دارند و همچنین مقاومت طبیعی نسبت به زنگ زدگی دارند.
6061
7075
5083
فولاد ضدزنگ
آلیاژهای فولاد ضدزنگ،بسیار مستحکم،شکل پذیرودارای مقاومت بی نظیر در برابر زنگ زدگی دارند. می توان آنها را جوشکاری،ماشینکاری و پولیشکاری کرد.
304
316
2205
17-4
فولاد آلیاژی
فولاد های آلیاژی نسبت به فولاد های نرم سختی و مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارند.
4140
4340
فولاد نرم
فولاد های نرم کم هزینه، با قابلیت جوشکاری خوب و متداول ترین فولاد مورد استفاده در مصارف مختلف می باشند.
1018
1045
A36
برنج
برنج دارای قابلیت ماشینکاری فوق العاده است و یکی از فراوان ترین فلزات در صنعت می باشد.
C360
پلاستیک ها
ABS
فراوان ترین و سبک ترین ترموپلاستیک که مقاومت به ضربه خوبی دارد.
ABS استاندارد
POM
راحتترین ترموپلاستیک برای ماشینکاری بشمار می رود که با سختی زیاد و ثبات حرارتی بسیار عالی همراه است.
DERLIN
PEEK
ترموپلاستیکی با کارایی بالا که بیشترین تقاضا را در صنعت دارد.
PEEK
پرداخت سطوح
عملیات پرداخت سطوح بعد از ساخت ، روی سطوح قطعه انجام می شود و می تواند باعث بهبود ظاهر، سختی ، صافی سطح و مقاومت در برابر خوردگی سطوح قطعه شود.
در ادامه به برخی از پرداخت های متداول سطح اشاره خواهیم کرد.
بصورت ماشین کاری شده
قطعاتی عملیات پرداخت سطح روی آن انجام نگرفته است، بسته ترین تلرانس ها را دارند. هر چند مسیر ابزار ها قابل مشاهده اند .
زبری سطح قطعات ماشین کاری شده استاندارد، معمولا 3.2 میکرو متر می باشد و می توان با استفاده از عملیاتی این عدد را به 0.4 میکرومتر کاهش داد.
- رد ابزار قابل مشاهده
- بسته ترین تلرانس
- نداشتن هزینه اضافه(برای زبری استاندارد)
آنودایزینگ
آنودایزینگ باعث اضافه شدن یک پوشش سرامیکی نازک، سخت و غیر رسانا روی سطوح قطعات آلومینیومی می شود.
نواحی بحرانی می توانند با استفاده از آنودایزینگ پوشانده شده و باعث حفظ مقاومت آنان شود.به قطعات آنودایز شده می توان رنگ افزود و سطوح زیبایی خلق کرد.
- شکننده تر از پوشش پودری
- فقط بر روی آلومینیوم و تیتانیوم اعمال می شود
- پوششی با دوام و زیبا
- قابل اعمال بر روی حفره های داخلی
آنودایزینگ سخت
آنودایزینگ سخت باعث اضافه شدن پوشش سرامیکی ضخیم تر شده که باعث ایجاد مقاومت فوق العاده در برابر خوردگی و زنگ زدگی می شود.
آنودایزینگ سخت برای مصارف صنعتی و کاربردی مناسب تر است. ضخامت لایه آنها 50 میکرون است و معمولا به آن رنگ اضافه نمی کنند.
- شکننده تر از پوشش پودری
- فقط بر روی آلومینیوم و تیتانیوم اعمال می شود
- مقاومت سایشی بسیار بالا برای استفاده در مصارف حساس مهندسی
- قابل اعمال بر روی حفره های داخلی
بخش چهارم
راهکارهایی برای کاهش قیمت
از سه روش اشاره شده در این قسمت برای کاهش هزینه های CNC خود استفاده کنید.
نکات کاهش هزینه ماشینکاری
هزینه قطعات ماشینکاری شده به شرح زیر است:
1.زمان ماشینکاری و پیچیدگی قطعه
هر چقدر هندسه قطعه پیچیده تر باشد، زمان زیاد تری صرف ماشینکاری آن خواهد شد و در نتیجه هزینه آن بیشتر خواهد شد.
2.هزینه های آماده سازی اولیه
این پروسه عموما در مورد آماده سازی دستگاه و بدست آوردن G-CODE است.
3.هزینه جنس قطعه و پرداخت ها
هزینه جنس قطعه و سختی یا سهولت ماشینکاری عواملی بسیار مهم در تعیین قیمت نهایی هستند.
نکته۱: شعاع های داخلی را تا حد امکان را افزایش دهید
برای کاهش زمان ماشینکاری،شعاعی برای فیلت ها داخلی و خارجی انتخاب کنید که بزرگ باشند. در اینصورت می توان از ابزار های بزرگتری استفاده کرد که با هر بار چرخش،مقدار بیشتری از قطعه را می تراشند.
- از ابزاری استفاده کنید که شعاع آن بزرگتر از یک سوم عمق حفره باشد.
- برای کاهش زمان ماشینکاری از شعاع مشخصی برای شعاع های داخلی و خارجی استفاده کنید تا وقت صرف تعویض ابزار ها نشود.
نکته۲: جهت یابی دستگاه را به حداقل برسانید
قطعه بالا حداقل به دو تنظیم برای دستگاه نیاز دارد. در فرز 3 محوره بعد از اینکه یک طرف قطعه ماشینکاری شد، باید قطعه را بصورت دستی چرخانده و دوباره دستگاه را تنظیم کرد که باعث افزایش زمان و در نتیجه هزینه می شود.
البته برای جلوگیری از این موضوع می توان از دستگاه های چند محوره استفاده کرد که این نوع دستگاه ها هم نرخ ساعتی گران تری دارند.
- قطعه را طوری طراحی کنید تا نهایتا به یک یا دو جهت یابی نیاز شود.
- اگر امکان این امر وجود ندارد، بهتر است در طراحی، قطعه به چند قسمت تقسیم و هر کدام جداگانه ماشینکاری شود. سپس روی هم مونتاژ شوند.
نکته ۳: هزینه جنس قطعه را در نظر بگیرید
جدول زیر هزینه مواد مختلف از فلزات و پلاستیک ها را نشان می دهد.
هر علامت ريال نشان دهنده 25% افزایش در قیمت است.
- مسلم است اگر جنسی را انتخاب کنید که فراتر از نیاز شما است، هزینه قطعه را بی جهت افزایش داده اید، پس در انتخاب جنس قطعه نهایت دقت را داشته باشید.
جنسی را انتخاب کنید تا کمترین قیمت را (به شرط برآورد نیاز های شما) داشته باشد. - از سیستم قیمت دهی آنلاین برای مقایسه دقیق تر جنس های مختلف برای قطعه خود استفاده کنید.
بخش پنجم
شروع ماشینکاری CNC
با استفاده از ۳ مرحله ساده اشاره شده در این قسمت یاد میگیرید که چگونه از فبری نکست قیمت ساخت بگیرید.
قدم اول: از طراحی خود خروجی CAD سازگار با CNC بگیرید.
بیشترین فرمت هایی که در ماشین کاری CNC استفاده می شود، فرمت های STEP و IGES هستند. این فرمت ها بصورت متن باز، استاندارد شده هستند و می توانند در بستر های مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.
برای گرفتن بهترین نتیجه: مستقیما از طراحی خود خروجی STEP بگیرید.
قدم دوم: نقشه اجرایی آماده کنید.
برای استفاده از خدمات ماشین کاری cnc فبری نکست، ارائه نقشه فنی الزامی نیست. ولی پیشنهاد می کنیم هنگام ثبت سفارش در پنل بارگذاری کنید زیرا اطلاعاتی می تواند ارائه دهد که در فایل STEP نیست.
در موارد زیر ارائه نقشه فنی الزامی است:
- زمانی که قطعه شما دارای رزوه باشد.
- زمانی که می خواهید از تلرانس خاصی استفاده کنید.
- زمانی که سطح خاصی از قطعه به پرداخت متفاوتی احتیاج دارد.
قدم سوم: قیمت بگیرید و فرایند ساخت را آغاز کنید.
هنگام بارگذاری فایل در سایت فبری نکست، سیستم شناسایی و قیمت گذاری سایت ما هر گونه نقص در قطعه را شناسایی خواهد کرد و همان لحظه هزینه ساخت قطعه را با استفاده از الگوریتم فراگیری ماشین محاسبه و مشخص خواهد کرد.
فایل خودتان را آپلود کنید
می خواهید هزینه ساخت قطعه خود را بدانید ؟ همین الان قیمت بگیرید.
