8 نکته که هنگام طراحی CAD در ماشین‌کاری CNC باید به آن توجه کنید

 

ماشین‌کاری CNC یک روش کارآمد و مقرون به صرفه برای تولید قطعات فلزی یا پلاستیکی است که، نیاز به برش یا سوراخ کاری دارند. ماجرا جایی جالب‌تر و جذاب‌تر می‌شود که با این فناوری ساخت، می‌توانید فرایند تولید را به دلخواه خود مستقیماً از نرم‌افزار CAD، انجام دهید. معمولا پروژه‌های ماشین‌کاری CNC به عنوان یک نقشه در نرم افزار CAD شروع می‌شوند؛ زیرا نرم افزار CAD طراحی پروژه‌ها را برای مهندسان آسان‌تر می‌کند. اما با این حال، به نظر می‌رسد که طراحان به طور کامل قابلیت‌های طراحی فایل CAD را بهینه نمی‌کنند. عدم بهینه‌سازی طرح برای دستگاه CNC باعث می‌شود که  قطعات ماشین‌کاری CNC معیوب برای بازار هدف مفید نباشند. در ادامه این مقاله به بررسی برخی از نکات جهت بهبود طراحی CAD برای ساخت و تولید، خواهیم پرداخت.

1- ضخامت دیوارهای قطعات ماشین‌کاری CNC را در حداقل عرض نگه دارید

برخی از پروژه‌های مهندسی برای کاربردی بودن نیاز به داشتن دیواره‌های نازک در طراحی خود دارند؛ به عنوان مثال، در ساخت سوت و قطعات هواپیماهای بدون سرنشین. با این حال، اجتناب از دیوارهای بسیار نازک به بهبود طراحی کلی فایل CAD نیز کمک می‌کند. دیواره‌های نازک می‌توانند سفتی قطعه را کاهش دهند و بنابراین در طول فرآیند ماشین‌کاری CNC لرزش ایجاد کنند و کیفیت پرداخت سطح و دقت را کاهش دهند. بهتر است ضخامت دیواره‌ها را در طراحی خود، بالای 0.8 میلی متر برای فلزات و 1.5 میلی متر برای پلاستیک‌ها نگه دارید تا بتوانید از بروز مشکلات بوجود آمده در فرآیند تولید جلوگیری کنید.

2- تلرانس های تولید را در فایل CAD با دقت در نظر بگیرید.

تلرانس‌های بیش از حد، زمان ماشینکاری CNC و در نتیجه هزینه را افزایش می‌دهند. دستگاه‌های CNC در تلرانس استاندارد خود متفاوت هستند و اگر هیچ‌کدام را در مدل خود اعمال نکنید. دستگاه به طور پیش فرض تلرانس استاندارد خود را انجام می‌دهد. در مواردی که نیاز خاصی به تلرانس محکم روی یک قطعه ماشین‌کاری CNC دارید، آن را فقط در محل موردنظر اعمال کنید و جهت صرفه‌جویی در زمان و هزینه، یک روش تلرانس ثابت را در بقیه طراحی CAD حفظ کنید.

3- یک شعاع به لبه‌ها و گوشه‌های داخلی اعمال کنید

اکثر ابزارهای برش ماشین CNC استوانه‌ای شکل هستند. بنابراین فقط می‌توانند لبه‌های داخلی قطعه را گرد بسازند و گوشه‌های تیز در طراحی قطعات قابل دست‌یابی نیستند. اگر طراحی شما دارای گوشه‌هایی است که در زاویه 90 درجه قرار دارند، به جای استفاده از شعاع، می‌توانید شعاع‌هایی را در لبه‌های داخلی طرح فایل CAD خود اضافه کنید. لبه‌های داخلی یک طرح ممکن است باعث ایجاد فشار روی ماشین ابزار شوند. فشار اعمال شده به ابزار توسط لبه‌های داخلی نباید از مقدار قابل توجهی تجاوز کند زیرا باعث ایجاد سایش و خرابی ابزار  می‌گردد.

4- از متون حکاکی کم در فایل CAD استفاده کنید

متون و حروف در برچسب‌گذاری قسمت‌های پروژه، مهم هستند. با این حال، آن‌ها هنگام ماشین‌کاری CNC هزینه را افزایش می‌دهند. همچنین متون را می‌توان در طول پس‌پردازش (Post-Processing) در فرآیند پرداخت ماشینکاری، نقاشی کرد. جهت صرفه‌جویی در هزینه‌ها و رعایت الزامات فایل CAD برای متون، لازم است متون بر روی قطعات حکاکی گردند؛

زیرا این امر باعث حذف کمتر مواد می‌شود. نکته دوم، استفاده از فونت Serif با 20 نقطه برای حروف در طراحی است. این امر به دلیل ضربه‌های کمتر در فونت و اندازه حروف، مناسب است.

 

5- طول سوراخ های رزوه را تا 3 برابر قطر آن‌ها نگه دارید

معمولا استحکام یک اتصال رزوه‌ای در چند پیچ اول اتفاق می‌افتد. با توجه به اینکه هر چه سوراخ طولانی‌تر و بلند‌تر باشد، زمان و هزینه ماشین‌کاری CNC بیشتر است، توصیه می‌کنیم که رزوه‌های خود را در طولی که لازم است نگه دارید.

6- حفره‌هایی با نسبت عرض به عمق مناسب طراحی کنید

ابزارهای فرز CNC که  می‌توانند قطعه را از طول برش دهند، محدود هستند و معمولاً به اندازه 3 الی 4 برابر قطر آن‌ها محدود می‌شود. اگر عمق حفره خود را به اندازه  4 برابر عرض محدود کنید، طرح شما قابل ماشینکاری خواهد بود. بنابراین به عنوان مثال، اگر حفره قطعه ماشین‌کاری CNC شما 20 میلی‌متر عرض داشته باشد، باید عمق را به بیش از 80 میلی‌متر محدود کنید.

7- هر ویژگی را از دیدگاه تولید در نظر بگیرید

داشتن ویژگی‌های بیهوده طراحی، ماشینکاری را سخت می‌کند؛ از طرفی، برخی از این ویژگی‌ها و خصیصه‌های طراحی، به طور کلی، قابل ماشینکاری نیستند. به همین دلیل، طراحان لازم است محدودیت‌های دستگاه CNC را بدانند، این امر در ایجاد ویژگی‌های قابل تولید در طراحی فایل CAD به آن‌ها کمک می‌کند. به عنوان مثال، هنگام استفاده از فرز، مته یا ماشین تراش CNC، ماشینکاری یک سوراخ خمیده دشوار است. با این حال، ما ممکن است از یک EDM برای ماشینکاری چنین ویژگی‌های غیرممکن ماشین استفاده کنیم.

8- ویژگی‌های زیبایی‌شناسی در فایل CAD

کاهش تعداد ویژگی‌های زیبایی‌شناسی غیرضروری به بهبود طراحی فایل CAD کمک می‌کند. شما لازم است فرآیندی را که در ساخت ویژگی‌های زیبایی‌شناسی استفاده می‌شود در نظر بگیرید. ویژگی‌هایی که فقط برای زیبایی‌شناسی وجود دارند، به ناچار هزینه قطعات ماشین‌کاری CNC را افزایش می‌دهند. اما ویژگی‌هایی که برای مثال بسیار کوچک هستند، به ابزاری تخصصی نیاز دارند. همچنین، توجه به این نکته که برای ایجاد یک ویژگی، چه مقدار ماده باید از قطعه کار حذف شود بسیار ضروری می‌باشد. توجه به چنین جزئیاتی باعث می‎شود ویژگی‎هایی که لازم است دقیق باشند را در اولویت قرار دهید. همچنین ویژگی‌های زیبایی‌شناسی مانند پولیش الکتریکی جهت به دست آوردن سطح صاف و براق، می‌توانند تحت فرآیندهای پس از ماشینکاری (پرداخت) قرار گیرند. 

به عنوان بخشی از فرآیند تولید CNC، اگر یک ویژگی ضروری است، در نظر بگیرید که آیا واقعاً امکان ساخت آن با استفاده از تکنیک‌های ماشین‌کاری CNC وجود دارد یا خیر. به عنوان مثال، سوراخ‌های منحنی از طریق ماشین‌کاری CNC قابل دستیابی نیستند، اما می‌توان با استفاده از EDM به عنوان یک فرآیند جداگانه آن‌ها را تولید کرد. در نهایت، در نظر بگیرید که آیا ویژگی غیرضروری شما، قطعه ماشین‌کاری CNC شما را از روش ماشینکاری 3 محوره به روش ماشینکاری 5 محوره برش تغییر می‌دهد یا خیر.