解决CNC加工三大常见难题:专家级解决方案
作者:Shant Alexanian,Fast Radius核心客户经理
计算机数控加工(CNC加工)使用计算机编程刀具制造完全可定制、高精度零件。其精度、准确性和灵活性使其成为需高比例关键零件行业的首选制造方式——微小错误可能导致严重后果,如航空航天、汽车、医疗领域。
与注塑或铸造聚氨酯不同,CNC加工确保每个零件严格按规格生产,因每个零件加工时都获得个性化关注。这是相对可靠、可重复、有效的工艺,但也有缺点。
最大痛点是成本,而CNC加工成本主驱动因素是时间。幸运的是,智能可制造性设计(DFM)可消除或减少需更多加工时间的特征,从而最小化成本。以下是CNC加工三大常见痛点及产品团队的解决/规避策略,让CNC加工更具成本效益。
1. 内部尖角
内部尖角是大多数机加工师最大的“心头刺”。因为CNC机床通常用旋转圆形切削刀具,极难加工内部方角。虽有时可通过特殊工具或电火花加工(EDM)等特种工艺实现,但会大幅推高成本。
幸好,内部尖角通常非零件功能必需,且易于规避。有多种更易加工的替代方案,如圆角。
2. 倒扣特征
倒扣是指因部分表面无法从上方触达而无法用标准切削工具加工的特征。主要两类:T型槽和燕尾槽,两者均难以CNC加工,因标准铣刀无法触达。
好消息是倒扣特征不总是问题。产品团队可通过多种方式规避:增加零件装夹次数、修改设计消除倒扣、使用专用工具、或将特征靠近零件边缘以提升可制造性。
3. 工件装夹
“工件装夹”指零件在机床中的固定方式,即切削开始后零件如何固定。若零件难以在加工中固定,生产耗时更长、成本更高。
与其他CNC加工挑战不同,装夹问题最有效在制造阶段而非设计阶段解决。但某些设计特征可优化装夹从而降本。
针对难装夹零件有多种方案。设计阶段可增加平面便于夹持。或用热熔胶、双面胶等简单经济方案固定。最有效但最贵的是软爪——为特定零件定制的夹具。
CNC加工最佳实践
减少CNC加工时间和成本最可靠的方法是面向可制造性设计(DFM)。工程师和产品设计师可融入便于更轻松、更快制造的特征:
- 关键特征集中同侧以减少装夹次数
- 避免深腔特征,常需更贵刀具
- 尽可能用软材料,硬材料切削更耗时
- 尽可能做小做简单,大复杂零件切削更耗时
像Fast Radius这样的制造合作伙伴不仅能帮产品团队识别并利用CNC加工中的降本机会,还能判断CNC加工是否为给定项目最优选,并协助选材。与其他合作伙伴不同,Fast Radius技术中立且高度灵活,随时适配每个客户独特项目需求和价格点。资深设计工程专家团队随时助力将概念变现实。
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