מדוע מתרחשת עיוות בעיבוד שבבי CNC - וכיצד למנוע זאת

מבוא

האם נתקלתם אי פעם במצב כזה: התוכנית פועלת בצורה חלקה, מסלול הכלי נכון, והמדידות שנלקחו על המכונה עומדות במפרטים. עם זאת, לאחר שהחלק מוסר מהמכונה, פינה אחת מתעקלת, והחלק המרכזי מתכופף. בסופו של דבר יש צורך לגרוט את חומר העבודה.

מדריך זה ינתח את גורמי השורש: אילו צורות הן הפגיעות ביותר, אילו חומרים צפויים לגרום לבעיות, וחשוב מכל, אילו פתרונות יעילים באמת בפעילות במפעל בעולם האמיתי.

5 הגורמים הבסיסיים לעיוות ב עיבוד שבבי CNC

מדוע חלקי CNC מתעוותים? חמש סיבות. בואו נעבור עליהן.

1. מאמצים שיוריים מייצור חומרים

חומר הבסיס מגיע עם מטען נסתר. גלגול, חישול, שיחול - תהליכים אלה נועלים מתחים פנימיים במתכת או בפלסטיק. הכוחות מאזנים זה את זה בתוך הבלוק. החלק יושב שטוח.

כאשר מתחיל עיבוד שבבי CNC והחומר מוסר, איזון זה מופר. מתחים שיוריים משתחררים. החלק מתחיל לנוע. הוא יתעקם ויתכופף.

עיבוד שבבי CNC פועל כאירוע של שחרור מתחים. החלק פשוט מגיב למה שכבר היה שם.

2. התפשטות מושרה בחום (השפעות תרמיות)

חיתוך מייצר חום. חום זה מתפזר באופן לא אחיד וקשה לחיזוי.

הכלי משפשף. השבב נושא חום - או לא.

חלקים שונים של רכיב מתחממים בקצב שונה. חומרים בטמפרטורות גבוהות מתרחבים, בעוד שאלו בטמפרטורות נמוכות לא. הבדל זה בהתפשטות יוצר מאמץ פנימי.

המצב גרוע אף יותר במקטעים בעלי דופן דקה. אזורים אלה מכילים פחות חומר ואינם מסוגלים לספוג ולפזר חום ביעילות. כתוצאה מכך, הם מתחממים מהר יותר, מתרחבים בצורה דרמטית יותר וחווים עיוות חמור יותר.

3. כוחות הידוק/החזקת עבודה

החלק הונח שטוח במלחציים והודק היטב. הכל נראה תקין במהלך עיבוד שבבי CNC.

לאחר השלמת העיבוד, שוחררו המהדקים. חומר העבודה חזר לצורתו הטבעית. בשלב זה, הצורה כבר לא הייתה שטוחה.

זוהי עיוות אלסטי. במהלך תהליך החיתוך, כוח ההידוק גורם לחומר העבודה להתכופף. מכונת ה-CNC מעבדת צורה כפופה זו. כאשר כוח ההידוק מוסר, חומר העבודה חוזר למצבו המקורי הלא שטוח. הידוק יתר של טבעת דקה הוא דוגמה קלאסית. היא עגולה כאשר היא מוסרת מהמכונה, אך מיד חוזרת לצורה אליפטית.

4. קשיחות נמוכה של חומר העבודה

חלקים מסוימים פשוט רפויים. קירות ארוכים ודקים. רצפות שטוחות וגדולות ללא תמיכה. כלי החיתוך דוחף כלפי מטה. החומר דוחף אחורה, אבל לא חזק מספיק. הוא סוטה.

הכלי חותך את הצורה המעוותת הזו. לאחר מכן הכלי ממשיך לנוע. החומר קופץ חזרה למקומו. בנקודה זו, המשטח התחתון כבר אינו שטוח, ודפנות הצד כבר אינן ישרות.

המפתח טמון ביחס הזה: קשיחות חלקי כוח חיתוך. אם ערך זה נמוך, עיוות כמעט בלתי נמנע בעיבוד שבבי CNC.

5. נתיב כלים ואסטרטגיית חיתוך לא תקינים

תכנות לא נכון יכול לגרום לעיוות של חומר העבודה; אחרי הכל, מכונת CNC אינה אנושית - היא פשוט פועלת לפי הוראות.

עומק חיתוך מוגזם מגביר את כוחות החיתוך. כרסום כלפי מעלה לעומת כרסום כלפי מטה - בחירה שגויה עלולה להגביר את המאמץ. היעדר חיתוכים בופר פירושו שלחומר העבודה אין סיכוי להתייצב. המשטח המחוספס אינו אחיד. גימור מסיר חומר רק מצד אחד. חוסר איזון במאמץ הופך מיד לברור.

חמש סיבות אלו אינן פועלות בנפרד אלא מחמירות זו את זו. כאשר חומר מתוח מעובד בטמפרטורות גבוהות, מהודק חזק מדי, וחומר העבודה עצמו נוטה להתעקם - כל זה מחמיר עקב תכנון מסלול לקוי? חומר עבודה כזה נידון לכישלון. זו הסיבה

8 צורות הנוטות לעיוות

צורות מסוימות נוטות במיוחד להתעקם במהלך עיבוד שבבי CNC. לכן, על מעצבים להימנע מצורות אלו מלכתחילה.

צוּרָה	מצב כשל ראשוני	תיקון מהיר
דפנות דקות וצלעות	קידה, סימני רטט	לשוניות תמיכה, מעורבות רדיאלית מופחתת
רצפות דקות ותחתיות כיס	כוסות רוח, קפיצה	להשאיר מלאי, לסיים בשלבים
חלקים ארוכים ודקים (יחס L/D גבוה)	מתפתל, צורת בננה	הפוך חלק, מחזורי הפגת מתחים
צלחות שטוחות ודקות גדולות	כיפה, הרמת קצה	מתקן ואקום, כרסום בטיפוס בלבד
חלקים אסימטריים בצורת C או U	רגליים מתפשטות או נסגרות	הידוק לאחר חיתוך גס, מעברי מנוחה
אוגנים דקים ותלייה	צניחה, פטפוט	גיבוי עם לסתות רכות, הפחתת בליטה
צינורות וצילינדרים דקי דופן	דפנות סגלגלות, מחודדות	תמיכה במנדרל, חיתוכים מאוזנים
חלקים עם כיסים עמוקים	עיוות רצפה, נטייה של קיר	רמפה סלילית, גימור שאר

כעת בואו נבחן כל צורה ביתר פירוט. הבנת אילו צורות CNC נוטות לעיוות עוזרת לזהות בעיות לפני תחילת התכנות.

דפנות דקות וצלעות

מבנים כאלה נפוצים במארזי תעופה וחלל ומארזי אלקטרוניקה - קירות גבוהים עם דפנות דקות יחסית. כוחות חיתוך דוחפים אותם הצידה, וגורמים לרעידות וכיפוף.

רצפות דקות ותחתיות כיס

כאשר כלי חותך חריץ, הבסיס בתחתית דק ואין בו תמיכה מתחתיו מלבד אוויר. כוחות החיתוך פועלים כלפי מטה, וגורמים לבסיס להתכופף. לאחר שהכלי עובר, הבסיס חוזר למקומו המקורי. התוצאה היא שהבסיס כבר לא שטוח.

חלקים ארוכים ודקים (יחס L/D גבוה)

דמיינו ציר ארוך או קורה דקה. במהלך העיבוד, החלק מתכופף תחת משקלו. הוא מתרחק מהכלי. הסרת החומר פחותה באמצע מאשר בקצוות. החלק המוגמר נראה בסופו של דבר כמו בננה.

צלחות שטוחות ודקות גדולות

יריעה גדולה ושטוחה אולי נראית פשוטה, אבל היא לא. מאמצים שיוריים ביריעה הגולמית או בחומר הריק משתחררים בצורה לא אחידה. הקצוות עלולים להתכרבל, המרכז עלול להתנפח, ובסופו של דבר כל חומר העבודה עלול להתעוות.

חלקים אסימטריים בצורת C או U

צורות אלה פתוחות בצד אחד. שתי ה"רגליים" אינן מחוברות בקצה הפתוח. כוח ההידוק דוחף את שתי ה"רגליים" פנימה כדי להשלים את החיתוך. כאשר כוח ההידוק משתחרר, הרגליים קופצות לאחור, ומשנות את המידות בפתח.

אוגנים דקים ותלייה

מאפיין זה בולט החוצה ונתמך רק בצד אחד. כוחות חיתוך מפעילים לחץ כלפי מטה על הקצה החופשי, מה שגורם לאוגן לשקוע, וכתוצאה מכך נוצר רטטות וגימור פני שטח גרוע ביותר.

צינורות וצילינדרים דקי דופן

חלקים עגולים בעלי דופן דקה הם מטעים. לאחר עיבוד המשטח החיצוני, משתחרר מתח, מה שגורם לעיגול להימתח ולהתעוות לאליפסה, או, עקב כיפוף החלק הרחק מהכלי, עובי הדופן הופך לא אחיד.

חלקים עם כיסים עמוקים

חללים עמוקים גורמים לתלייה ארוכה של הכלי. בעוד שקצה הכלי עשוי להתכופף, הבעיה האמיתית טמונה במשטחים התחתונים והצדדיים הנותרים. חיתוך לא אחיד גורם לחוסר איזון, מה שמוביל לעיוות של המשטח התחתון ולהטיה של דפנות הצד.

זיהוי מוקדם של צורות אלו הוא ההגנה הראשונה מפני עיוותים בעיבוד שבבי CNC. כל אחת מהן דורשת אסטרטגיה שונה. התיקונים המהירים בטבלה מתחילים.

חומרים הדורשים תשומת לב נוספת

חלקם יציבים. חלקם לא. ידיעת אילו חומרים מתעוותים בעיבוד שבבי CNC חוסכת הרבה גרוטאות.

אלומיניום (6061-T6, 7075-T6) – מאמץ גלגול

תהליך הגלגול יוצר מאמצים פנימיים באלומיניום. כאשר יריעת האלומיניום נלחצת בין הגלילים, המשטח נתון למאמץ מתיחה, בעוד שהליבה נשארת תחת מאמץ דחיסה. בנקודה זו, חומר העבודה שטוח. לאחר מכן, עיבוד שבבי מסיר חומר מצד אחד של חומר העבודה. האיזון נשבר. החלק מתעוות מיד.

יריעות נירוסטה (304, 316) – הקשחה בעבודה

חומר זה מתקשה בעת חיתוך. שכבת פני השטח מתקשחת. הליבה לא. קשיות דיפרנציאלית זו יוצרת מאמץ דיפרנציאלי. חלקים דקים מפלדת אל-חלד ידועים לשמצה בכך שהם מתפתלים מהמכונה.

טיטניום (דרגה 5) – קשיחות נמוכה + קפיציות

לטיטניום יש מודול אלסטיות נמוך. זוהי דרך מפוארת לומר שהוא מתכופף בקלות וקופץ חזרה בחוזקה. לחץ החיתוך מסיט את החלק. הכלי חותך את הצורה הסטתה. לאחר מכן החלק קופץ חזרה לצורה חדשה ושגויה. עיבוד שבבי CNC עם טיטניום הוא קרב יומיומי.

פלדות כלים מוקשחות - שינוי פאזה המושרה בחום

חום מחיתוך יכול לשנות את המיקרו-מבנה. פני השטח משתנים. הנפח משתנה מעט. שינוי קטן זה יוצר מאמץ גדול. החלק נמשך. הוא מתפתל. פלדה מוקשה אינה מכריזה על בעיה זו. היא פשוט מופיעה כגוש מעוות לאחר הגימור.

פליז ונחושת חיתוך חופשי - מאמץ שחול

חומרים אלה עוברים לעיתים קרובות תהליך האקסטרוזיה. תהליך האקסטרוזיה ננעל בכיוון הגרעינים ובמאמץ פנימי. עיבוד שבבי שובר את המאמץ הזה בצורה לא אחידה. החלק זז. לפעמים הוא זז הרבה.

פלסטיק (ניילון, אצטל, UHMW) - חום וזחילה

פלסטיק גרוע יותר ממתכות. הוא מוליך חום בצורה גרועה. אזור החיתוך מתחמם. החומר שמסביב נשאר קריר. הפרש הטמפרטורה הזה יוצר לחץ. לאחר מכן החלק זוחל עם הזמן. הוא מונח על שולחן הבדיקה. הוא מודד בסדר גמור. שעה לאחר מכן, הוא מעוות. זו הסיבה שחלקי CNC מתעוותים בפלסטיק לעתים קרובות יותר ממה שמפעילים מצפים.

חומרים מרוכבים מסיבי פחמן - מאמץ אניזוטרופי

הסיבים הולכים בכיוון אחד. המטריצה ​​מחזיקה אותם. המאמץ בחלק אינו זהה בכל הכיוונים. עיבוד שבבי חותך דרך סיבים. המבנה הנותר מארגן מחדש את המאמץ שלו. חלקים מרוכבים דקים מתפתלים בדרכים בלתי צפויות.

יציקות מגנזיום – מאמץ קירור לא אחיד

היציקה מתקררת. החלק החיצוני מתמצק ראשון. החלק הפנימי מתמצק אחרון. הליבה נמשכת אל העור. הלחץ הנעול הזה ממתין לעיבוד שבבי. הסר מספיק חומר, והאיזון נוטה. היציקה מתעוותת.

עיבוד שבבי לא יציב דורש הקלה במתחים, נתיבי כלים שונים, או שניהם. התעלמו מתכונות החומר, ועיוות עיבוד שבבי CNC הופך לבלתי נמנע.

כיצד למנוע עיוות - אסטרטגיות מעשיות

תיקון חלקים מעוותים לא רק מטריד, אלא גם יקר. נקיטת צעדים למניעת בעיות לפני שהן מתעוררות יכולה לעזור לנו לחסוך זמן ומאמץ. כך ניתן לעצור עיוות של CNC בכל שלב בעבודה.

לפני עיבוד שבבי: הכנת חומר

חומרים מגיעים בדרך כלל עם מאמצים שיוריים. יש להקל על מאמצים אלה לפני החיתוך.

שיטת הקלה על מתחים תרמיים כרוכה בהנחת חומר העבודה בתנור. הוא מחומם, מוחזק בטמפרטורה קבועה ולאחר מכן מקורר באיטיות. זה מאפשר לשחרר את המאמצים הפנימיים. שיטת הקלה על מתחי הרטט כרוכה בחשיפת חומר העבודה לתנודות. המשרעת קטנה, מספיקה בדיוק כדי לאפשר לאטומים לסדר את עצמם מחדש. טיפול קריוגני משתמש בטמפרטורות נמוכות במיוחד. החומר מתכווץ באופן אחיד, ובכך מאזן את המאמצים השיוריים.

שליטה במידות העיבוד הגס של הגליל מסייעת גם בהפחתת עומס. גליל גדול עובר עיבוד גס עד למידות כמעט סופיות, מניח לו לנוח למשך זמן מה כדי לעבור עיוות טבעי, ולאחר מכן מעובד בגימור. עיוות זה מתרחש במהלך תקופת המנוחה של הגליל, ולא במהלך עיבוד המוצר המוגמר.

אחיזת עבודה וקיבוע

כוח ההידוק הוא חרב פיפיות. אם כוח ההידוק נמוך מדי, חומר העבודה יזוז במהלך העיבוד; אם הוא גבוה מדי, חומר העבודה יעבור עיוות אלסטי. כאשר כוח ההידוק משתחרר, חומר העבודה יקפוץ לאחור ויתעוות.

הידוק בכוח נמוך הוא הפתרון. הפעילו רק את הכוח הנדרש כדי לאבטח את חומר העבודה - לעולם אל תעמיסו יותר מהנדרש.

כוסות ואקום מתאימות לחומרי עבודה שטוחים. הן מספקות יניקה אחידה מבלי ליצור נקודות לחץ מקומיות. שפתי היניקה הרכות מתאימות את עצמן לצורת חומר העבודה, ומחלקות את הכוח על פני שטח גדול יותר. הטבעת שעווה מתאימה לחומרי עבודה מדויקים או בעלי צורה לא סדירה. חומר העבודה מוטמע בשעווה ומוחזק במקומו על ידה, מה שמבטל את הצורך בכוח הידוק.

אסטרטגיות נתיב כלים

הרצף חשוב יותר מהקיצוצים הבודדים.

ראשית, יש לעבד את החלק בצורה גסה. יש להשאיר את החומר על כל המשטחים. לאחר מכן, יש לשחרר את החלק ממתח. לאחר מכן, לסיים אותו. עיבוד הגס משחרר את עיקר המתח הפנימי. שלב שחרור המתח מטפל בשאר. חיתוך הגימור מסיר רק שכבה דקה. שכבה זו אינה נושאת מספיק מתח כדי לגרום לעיוות בעיבוד שבבי CNC.

כרסום אדפטיבי או טרוכואידי משנה את כללי המשחק. הכלי עובר חיתוך רדיאלי קל. הוא נע במסלול מעגלי. עובי השבב נשאר קבוע. כוחות החיתוך נשארים נמוכים. החום נשאר נמוך. החלק אינו מתעוות.

כרסום במעלה לעומת כרסום קונבנציונלי? כרסום במעלה דוחף את הכלי לתוך החלק. כרסום קונבנציונלי מושך את הכלי הרחק. למניעת עיוות, כרסום במעלה מנצח. כוחות החיתוך יורדים כלפי מטה, לתוך השולחן. לא הצידה, לתוך הדופן הדקה.

פרמטרים של חיתוך וקירור

נוזל קירור מסיר חום. הוא גם יוצר הלם תרמי. אזור החיתוך מתחמם. נוזל הקירור פוגע בו. המשטח מתקרר מהר. הליבה נשארת חמה. הפרש הטמפרטורה הזה יוצר לחץ. משב אוויר מסיר שבבים ומספק קירור מסוים ללא ההלם.

הימנעו ממחזורי חיתוך תרמיים. אל תתנו לחלק להתחמם, להתקרר ולהתחמם שוב. כל מחזור מוסיף לחץ. שמרו על תנאי חיתוך יציבים מתחילתו ועד סופו.

עיבוד שבבי רב-שלבי

שתי הגדרות טובות יותר מאחת כאשר חלקי CNC מתעוותים כתוצאה מהסרת חומר לא אחידה.

אסטרטגיות חיתוך הפוך מאזנות את המאמץ. ראשית, יש לבצע חיתוך גס של צד אחד, לאחר מכן יש להפוך את חומר העבודה ולבצע חיתוך גס של הצד השני. יש להפוך אותו שוב. יש לבצע הסרת חומר לסירוגין בין שני הצדדים בכל שלב. פעולה זו שומרת על איזון המאמצים.

תמיכות הקרבה הן זמניות. הוסיפו צלעות או זיזים לאזורים בעלי דופן דקה לפני עיבוד שבבי. הסירו את התומכות במהלך המעבר הסופי. חומר העבודה נשאר קשיח במהלך העיבוד השבבי. התומכות נחתכות, מבלי להשאיר עקבות.

אסטרטגיות אלו פועלות יחד. טיפול מקדים בחומר מפחית את המאמץ הראשוני. הידוק נכון של חומר העבודה מונע ריבאונד אלסטי. מסלולי כלים חכמים ממזערים כוחות חיתוך. קירור נאות מווסת הצטברות חום. רצף עיבוד שבבי רב-שלבי מאזן את הסרת החומר. שלבו את כולם. כך ניתן לעצור את עיוות ה-CNC לתמיד.

אצילי – עיבוד CNC דיוק ועיבוד שבבי פלסטיק

יכולות העיבוד המרכזיות שלנו

הצורות והחומרים מהסעיפים הקודמים? אנחנו מטפלים בהם מדי יום.

שירותי עיבוד שבבי CNC

• 3 צירים, 4 צירים, ו כרסום CNC עם 5 צירים
• CNC מסתובב עם כלי עבודה חיים
• סיבוב כרסום עבור גיאומטריות מורכבות של מכה אחת
• אב טיפוס דרך סבבי ייצור מלאים

שירותי עיבוד שבבי פלסטיק

• עיבוד שבבי CNC של פלסטיק מהונדס: PEEK, POM, ABS, ניילון, UHMW, PTFE
• הזרקת פלסטיק לנפחים גבוהים יותר
• לאחר עיבודהסרת שבבים, התקשות בחום, גימור פני השטח

אישורי איכות - הבטחתך מפני עיוות

תעודה	היקף	מה זה אומר עבורך
ISO 9001: 2015	מערכת ניהול איכות	תהליכים עקביים, פרוטוקולים מתועדים להפגת מתחים ובדיקה ניתנת למעקב
ISO 13485: 2016	ניהול איכות של מכשור רפואי	בקרת תהליכים קפדנית - קריטית עבור מכשירים מושתלים וכלים כירורגיים שבהם עיוות ברמת מיקרון אינו מקובל

שאלות נפוצות

האם ניתן לתקן חלק CNC מעוות לאחר עיבוד שבבי?

לפעמים. יישור בלחץ או יישור בחום עובד עבור מתכות רקיעות. אבל תיקון חלקי CNC שמתעוותים לאחר מעשה תמיד יקר יותר מאשר מניעה מלכתחילה.

האם חישול תמיד מונע עיוות?

לא. חישול מפחית מאמץ שיורי אך אינו מבטל אותו. הסרת חומר לא אחידה לאחר חישול עדיין עלולה לגרום לעיוות בעיבוד שבבי CNC.

האם עיוות גרוע יותר עבור ציר 5 לעומת עיבוד שבבי תלת צירי?

לא באופן אינהרנטי. סוג המכונה פחות חשוב מאסטרטגיית התהליך ומאזן המאמצים במהלך הסרת החומר. תכנון לקוי של נתיב הכלים גורם לחלקי CNC להתעוות בכל מכונה.

מהו הדופן הדקה ביותר שאני יכול לעבד בצורה אמינה מבלי להתעוות?

אין מספר אוניברסלי. זה תלוי בחומר, גובה הקיר, כוחות החיתוך ודרישות הסבילות. עבור אלומיניום, כלל התחלה בטוח הוא עובי של 1 מ"מ לכל 20 מ"מ גובה.