Tại sao thiết kế cho các vấn đề gia công
Gia công CNC mang lại độ chính xác và tính linh hoạt của vật liệu chưa từng có, nhưng hình dạng bộ phận ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian chu kỳ, độ mòn của dụng cụ và chi phí tổng thể. Việc áp dụng các nguyên tắc Thiết kế cho Gia công (DFM) ngay từ đầu giúp tránh việc làm lại tốn kém, giảm phế liệu và đảm bảo các bộ phận của bạn có thể được sản xuất hiệu quả. Hướng dẫn này bao gồm các quy tắc DFM có tác động mạnh nhất đối với phay và tiện CNC, tập trung vào các vật liệu phổ biến như nhôm, thép và nhựa kỹ thuật.
Quy tắc 1: Tránh sâu răng hẹp
Dao phay cuối có tỷ lệ chiều dài và đường kính hạn chế. Một rãnh sâu có chiều rộng nhỏ buộc phải sử dụng các dụng cụ có tầm với dài, dễ bị lệch và rung lắc. Điều này làm suy giảm bề mặt hoàn thiện và giảm tuổi thọ dụng cụ. Theo hướng dẫn chung, giữ độ sâu khoang nhỏ hơn 4 lần đường kính dụng cụ. Đối với các tính năng sâu hơn, hãy cân nhắc sử dụng một công cụ lớn hơn để gia công thô và một công cụ nhỏ hơn để hoàn thiện hoặc chia bộ phận thành một cụm.
Quy tắc 2: Thiết kế cho kích thước dụng cụ tiêu chuẩn
Bán kính góc, đường kính lỗ và chiều rộng khe phải khớp với đường kính dụng cụ thông thường (ví dụ: 3 mm, 6 mm, 10 mm, 12 mm). Bán kính yêu cầu máy cắt đất tùy chỉnh sẽ làm tăng thêm chi phí và thời gian thực hiện. Tương tự, các góc bên trong phải có bán kính bằng hoặc lớn hơn bán kính của dao phay ngón tiêu chuẩn. Đối với các lỗ xuyên qua, hãy sử dụng các kích thước mũi khoan tiêu chuẩn (phân số, số liệu hoặc đánh số) để tránh các mũi khoan có yêu cầu đặc biệt.
Bán kính góc bên trong
Các góc nhọn bên trong (90°) không thể gia công bằng dụng cụ xoay. Luôn chỉ định bán kính. Giá trị lý tưởng ít nhất là R = 0,5 mm (hoặc ~ 0,020 inch). Đối với các bộ phận lớn hơn, sử dụng R = 1,5 mm, 3 mm hoặc 6 mm. Bán kính phù hợp với kích thước dao thông thường giúp giảm số lần chạy và cải thiện thời gian chu kỳ.
Quy tắc 3: Giảm thiểu các bức tường và phần sàn mỏng
Thành mỏng (dưới 1 mm đối với kim loại, dưới 2 mm đối với nhựa) rung trong quá trình cắt, dẫn đến độ hoàn thiện kém và sai lệch kích thước. Chúng cũng dễ bị vỡ trong quá trình xử lý. Nếu không thể tránh khỏi thành mỏng, hãy thiết kế chúng với các gân đỡ hoặc giảm độ sâu cắt. Đối với phần sàn, giữ độ dày trên 1,5 mm đối với nhôm và 2,5 mm đối với thép. Sử dụng 
cố định thích hợp để làm giảm độ rung.
Quy tắc 4: Chỉ định dung sai hợp lý
Dung sai chặt chẽ hơn yêu cầu tốc độ nạp chậm hơn, nhiều đường chuyền hơn và thường có nhiều thiết lập. Đối với gia công CNC thông thường, ISO 2768-m (hoặc tương đương) là đủ cho hầu hết các tính năng. Chỉ áp dụng dung sai chặt chẽ hơn (± 0,025 mm hoặc ít hơn) cho các bề mặt tiếp xúc và các kích thước tới hạn. Việc dung nạp quá mức ở mọi khía cạnh sẽ làm tăng chi phí theo cấp số nhân. Sử dụng dung sai hình học (GD&T) nếu phù hợp nhưng hãy giữ chúng đơn giản. Ví dụ: chú thích độ phẳng trên bề mặt bịt kín là hợp lý; không có chú thích song song trên bề mặt mỹ phẩm.
Phạm vi dung sai điển hình
- Gia công tiêu chuẩn: ±0,1 mm (± 0,004 in)
- Gia công chính xác: ±0,025 mm (± 0,001 inch)
- Độ chính xác cao (mài, doa khuôn): ±0,005 mm (±0,0002 in) – đắt và chậm
Quy tắc 5: Tối ưu hóa thông số kỹ thuật của luồng
Lỗ ren là phổ biến trong các bộ phận CNC. Đối với kích thước từ M3 đến M12, hãy sử dụng ren thô theo hệ mét tiêu chuẩn. Tránh các bước nhỏ hoặc đường kính không chuẩn. Các lỗ mù phải có đủ độ sâu cho vòi – đáy vòi chưa được ren hoàn toàn. Cho phép ít nhất 2,5 lần đường kính ren có độ sâu cho một lỗ mù được luồn vào phía dưới. Thông qua các lỗ luôn thích hợp hơn để khai thác. Nếu ren phải bắt đầu ở gần vai, hãy tạo một đường vát hoặc đường cắt bên dưới để cho ren đi vào sạch sẽ.
Quy tắc 6: Tránh các tính năng nhô ra
Các tính năng nhô ra khỏi thân chính mà không được hỗ trợ cần phải có thiết bị cố định tùy chỉnh hoặc nhiều thiết lập. Ví dụ, một cánh tay dài kéo dài từ đế sẽ cần một giá đỡ trong quá trình gia công để tránh rung. Nếu có thể, hãy thêm các tab hỗ trợ tạm thời có thể tháo ra sau khi gia công hoặc thiết kế bộ phận thành hai phần đơn giản hơn để lắp ráp sau này (ví dụ: bắt vít hoặc hàn). Đối với các dạng hình học phức tạp, hãy xem xét gia công năm trục hoặc EDM, nhưng sớm đánh giá sự cân bằng chi phí trong thiết kế.
Quy tắc 7: Chọn vật liệu có tính gia công cao
- Nhôm (6061, 6082): Khả năng gia công tuyệt vời, độ bền tốt, chi phí thấp. Lý tưởng cho việc tạo mẫu và sản xuất.
- Đồng thau (C36000): Cắt tự do, tuyệt vời cho các bộ phận và phụ kiện có ren.
- Thép (1018, 12L14): 12L14 có khả năng gia công vượt trội; tránh dùng thép không gỉ 304/316 nếu có thể với khối lượng lớn.
- Nhựa (Delrin, Nylon): Dễ gia công nhưng yêu cầu dụng cụ sắc bén và khả năng thoát phoi thích hợp.
Luôn xác nhận rằng vật liệu đã chọn của bạn luôn có sẵn ở các kích cỡ tiêu chuẩn (thanh tròn, thanh hình chữ nhật, tấm) để giảm thiểu lãng phí vật liệu và chi phí.
Phần kết luận
Việc kết hợp sớm các nguyên tắc Thiết kế cho Gia công trong chu kỳ phát triển sản phẩm của bạn có thể cắt giảm chi phí sản xuất từ 30% trở lên đồng thời cải thiện chất lượng và thời gian sản xuất. Hợp tác với một cửa hàng CNC có kinh nghiệm như CNC Hongke trong giai đoạn thiết kế để xác thực các mô hình của bạn và tối ưu hóa đường dẫn dao. Để có danh sách kiểm tra toàn diện về các quy tắc DFM được đặt cho hình dạng bộ phận cụ thể của bạn, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi.
