Độ dày thành là một phần quan trọng trong thiết kế chi tiết CNC. Nó ảnh hưởng đến cả khả năng sản xuất và độ bền. Lựa chọn độ dày phù hợp giúp ngăn ngừa các vấn đề gia công và hỏng hóc chi tiết tốn kém. Trong bài đăng trên blog này, bạn sẽ tìm thấy hướng dẫn về độ dày thành, khuyến nghị cho các vật liệu khác nhau và các phương pháp hay nhất để thiết kế chi tiết CNC nổi bật.
Độ dày thành trong gia công CNC là bao nhiêu?
Độ dày thành trong gia công CNC là khoảng cách giữa bề mặt bên trong và bên ngoài của một bộ phận. Kích thước này ảnh hưởng đến độ bền, trọng lượng cũng như độ ổn định của bộ phận. Đối với kim loại, độ dày có thể thấp tới 0.5 mm và đối với nhựa là ít nhất 1.5 mm. Độ dày được chọn sẽ quyết định cách bộ phận xử lý ứng suất và tải gia công.
Cũng thấy: Cách tránh biến dạng ở các bộ phận gia công CNC có thành mỏng
Hướng dẫn về độ dày thành tối thiểu được khuyến nghị
Để thiết kế các bộ phận gia công CNC thành công, bạn cần biết độ dày thành tối thiểu cần thiết. Hướng dẫn về độ dày thành được chia thành hai loại; “tối thiểu khả thi” và “tối thiểu tiêu chuẩn”.
Tối thiểu khả thi là bức tường mỏng nhất có thể nhưng chỉ trong điều kiện gia công hoàn hảo. Trong khi tiêu chuẩn tối thiểu là sự cân bằng giữa độ bền của bộ phận và khả năng sản xuất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
1. Kim loại
Tối thiểu khả thi
Với quy trình kiểm soát hoàn hảo và sử dụng các vật liệu như đồng thau hoặc nhôm, bạn có thể giảm xuống còn 0.5 mm. Nhưng những bức tường mỏng hơn này làm phức tạp quá trình gia công và làm giảm độ cứng.
Tiêu chuẩn tối thiểu
Độ dày thành tối thiểu tiêu chuẩn là 0.8 mm phù hợp với hầu hết các kim loại. Giá trị này góp phần gia công ổn định và giữ tính toàn vẹn cấu trúc. Nó cũng hạn chế các vấn đề như biến dạng lớn hoặc rung động.
2. Chất dẻo
Tối thiểu khả thi
Trong điều kiện hoàn hảo, một số loại nhựa như polycarbonate hoặc ABS có thể giảm độ dày xuống còn 0.3 mm. Nhưng điều này chỉ dành cho các bộ phận đặc biệt không chịu ứng suất.
Tiêu chuẩn tối thiểu
1.5 mm là tốt nhất cho hầu hết các loại nhựa trong gia công CNC. Độ dày này ngăn cong vênh và duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc, đặc biệt đối với các vật liệu như ABS, PP và PC.
3. Hướng dẫn tiện CNC
Trong tiện CNC, không nên để độ dày thành dưới 0.5 mm. Nguyên nhân là do thành mỏng hơn sẽ hỏng trong quá trình gia công. Để có kết quả tốt nhất, hãy giữ góc trên 30 độ. Sử dụng phương pháp "gia công thô rồi hoàn thiện" và để lại biên độ từ 0.5 đến 0.8 mm lúc đầu để hạn chế biến dạng ở bước cuối cùng.
Máy tiện kiểu Thụy Sĩ của chúng tôi có thể sản xuất các bức tường 0.4 mm trong các đầu nối bằng đồng thau. Các khách hàng điện tử của chúng tôi cần độ chính xác khối lượng lớn thường yêu cầu khả năng này.
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến mức tối thiểu
Có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến độ dày thành tối thiểu mà bạn có thể đạt được khi gia công CNC:
Loại vật liệu
Nhôm mềm hơn nên bạn có thể làm thành mỏng tới 0.5 mm. Ngược lại, titan cứng hơn nên bạn cần thành dày ít nhất 1 mm.
phần hình học
Nếu một bộ phận có đường cong hoặc chi tiết phức tạp thì việc giữ cho các thành mỏng đồng đều sẽ khó hơn.
Khả năng gia công
Máy CNC tiên tiến với khả năng kiểm soát chặt chẽ có thể tạo ra những bức tường mỏng hơn và đạt được dung sai lớn hơn.
Các vấn đề chính với tường mỏng
Các bộ phận CNC có thành mỏng có thể giảm lượng vật liệu sử dụng và trọng lượng. Nhưng các kỹ sư phải giải quyết những vấn đề cụ thể khi thiết kế các bộ phận này.
1. Các vấn đề về cơ cấu
Các bức tường mỏng hơn dễ bị uốn cong, cong vênh hoặc hỏng hơn trong quá trình xử lý hoặc chịu tải. Độ cứng giảm khi tỷ lệ chiều cao/độ dày tăng hoặc độ dày của bức tường xuống dưới 2mm. Vì vậy, những bức tường mỏng này có thể dễ bị biến dạng hơn.
2. Các vấn đề liên quan đến vật liệu
Kim loại có thành mỏng có thể bị biến dạng do nhiệt. Ngược lại, nhựa có thể cong vênh hoặc co lại khi ứng suất bên trong được giải phóng sau khi cắt.
Độ dẫn nhiệt, độ cứng cũng như mô đun đàn hồi của vật liệu có vai trò lớn ở đây. Các đặc tính này quyết định độ mỏng của thành và độ ổn định của kích thước cuối cùng.
3. Các vấn đề gia công
Các bức tường mỏng bị cong vênh khi lực cắt được áp dụng. Sự cong vênh này gây ra tiếng kêu và rung động dẫn đến lỗi kích thước và bề mặt hoàn thiện kém. Gia công các bộ phận này cần tốc độ chậm hơn và gây ra nhiều mài mòn dụng cụ hơn. Hơn nữa, dung sai chặt chẽ hơn khó đạt được hơn.
Thực hành tốt nhất để thiết kế độ dày tường vượt trội
1. Giữ sự đồng nhất
Giữ độ dày thành đồng nhất trong toàn bộ thiết kế. Độ dày đồng đều cải thiện độ ổn định nhiệt, giảm ứng suất bên trong cũng như loại bỏ vật liệu đều. Nếu độ dày thay đổi đột ngột, bộ phận có thể bị biến dạng, cong vênh hoặc cho kết quả gia công không thể đoán trước.
2. Thêm tính năng hỗ trợ
Khi thiết kế tường mỏng, hãy thêm các tính năng như gờ, gờ hoặc mặt bích để hỗ trợ thêm. Các tính năng này làm tăng cường bộ phận mà không làm tường dày hơn. Chúng làm giảm độ võng và phân tán ứng suất để ngay cả tường mỏng cũng có thể chắc chắn.
RICHCONNNhóm kỹ sư của 's sử dụng tối ưu hóa CAD hiện đại để thêm các tính năng hỗ trợ này. Theo cách này, chúng tôi không chỉ giữ nguyên thiết kế dự định mà còn duy trì được trình độ và sức mạnh cần thiết.
3. Nghĩ về tỷ lệ chiều cao/độ dày
Sử dụng tỷ lệ chiều cao thành/độ dày khoảng 3:1 để làm cho chi tiết cứng hơn. Tỷ lệ này giúp ngăn rung và uốn cong trong quá trình gia công. Đối với các thành cao hơn, hãy tăng độ dày để giữ cho chi tiết chính xác và chắc chắn.
4. Thiết kế để tiếp cận công cụ
Đảm bảo các công cụ có thể tiếp cận tất cả các tính năng, đặc biệt là đối với các bộ phận có tỷ lệ chiều sâu trên chiều rộng lớn. Sử dụng đường kính công cụ lớn nhất và chiều dài công cụ ngắn nhất có thể khi thiết kế các bộ phận. Điều này làm giảm độ rung trong quá trình gia công. Và đối với các khoang sâu, hãy giữ ít nhất 4 lần độ sâu cắt dưới làm khoảng hở giữa các thành gia công.
5. Không có góc sắc bên trong
Gia công CNC hoạt động tốt nhất khi bạn loại bỏ các góc bên trong sắc nhọn. Luôn thêm bán kính 0.02‐0.05″ vào mọi cạnh bên trong. Vì vậy, máy phay có thể di chuyển qua các góc dễ dàng. Điều này ngăn ngừa ứng suất tích tụ trên dụng cụ.
Cân nhắc về độ dày thành liên quan đến vật liệu
Vật liệu bạn chọn có vai trò lớn trong độ dày thành khi gia công CNC. Các vật liệu khác nhau phản ứng khác nhau khi bạn gia công thành mỏng và mỗi loại có một bộ hạn chế riêng.
Kim loại
Nhôm, do khả năng gia công, có thể mỏng tới 0.5 mm ở những đặc điểm không chịu tải. Mặt khác, thép không gỉ cần thành dày hơn, ít nhất là 1 mm, vì nó có đặc tính làm cứng khi gia công và có thể bị biến dạng.
Đồng thau có độ dày ổn định là 0.5 mm nhưng titan cần độ dày tối thiểu là 1 mm để giữ được độ bền và tránh các vấn đề trong quá trình gia công.
Cũng thấy: Gia công CNC kim loại
Nhựa
Nhựa cần thành dày hơn so với kim loại vì chúng kém bền hơn. Polycarbonate và ABS có thể mỏng tới 0.3 mm trong điều kiện hoàn hảo nhưng để có kết quả đồng nhất thì 1.5 mm là tốt hơn. Các loại polyme hiệu suất cao như TUẦN có thể cần độ dày thành ít nhất 2 mm để tránh cong vênh trong quá trình gia công.
Cũng thấy: Gia công CNC nhựa
Công cụ và tài nguyên cho nhà thiết kế
Đối với các nhà thiết kế, có nhiều nguồn tài nguyên và công cụ có sẵn để giúp thiết kế các bộ phận cho gia công CNC. Dưới đây là một số nguồn tài nguyên chính để giúp thiết kế quy trình làm việc.
hướng dẫn thiết kế
Bạn có thể tìm thấy hướng dẫn thiết kế gia công CNC chi tiết từ các nguồn đáng tin cậy như Richconn, Protolabs, Xometry và Weerg. Các nguồn này đưa ra khuyến nghị về độ dày thành cho các vật liệu khác nhau, mẹo cũng như các biện pháp tốt nhất để cải thiện khả năng sản xuất và hình dạng bộ phận.
Tham khảo ý kiến của thợ máy
Làm việc với các thợ máy CNC giàu kinh nghiệm hoặc tham khảo ý kiến của các công ty chuyên ngành sẽ giúp bạn có cơ hội xem xét lại thiết kế, lựa chọn vật liệu phù hợp và tinh chỉnh dung sai. Họ có thể giải quyết các vấn đề khó về độ dày thành và đảm bảo các bộ phận của bạn đáp ứng cả yêu cầu về khả năng sản xuất và khả năng sử dụng.
Nhiều nhà thiết kế sử dụng RICHCONNDịch vụ đánh giá DFM miễn phí. Dịch vụ này kiểm tra các thiết kế tường mỏng dựa trên cơ sở dữ liệu gồm hơn 12,000 dự án đã hoàn thành.
Phần mềm mô phỏng
Bạn có thể sử dụng các công cụ mô phỏng như Vericut và Autodesk Fusion‐360 để gia công mô hình, điều chỉnh độ dày thành và dự đoán độ lệch của dụng cụ. Bằng cách mô phỏng, bạn có thể phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi bắt đầu sản xuất. Điều này cải thiện chất lượng bộ phận và giảm nguy cơ lỗi.
Tóm lại
Độ dày thành rất quan trọng để có được sự cân bằng phù hợp giữa độ bền của chi tiết, khả năng chi trả và khả năng sản xuất trong gia công CNC. Bạn phải tuân theo các hướng dẫn cho từng vật liệu cụ thể, sử dụng các công cụ tiên tiến và áp dụng các phương pháp hay nhất đã được chứng minh để có thể có được các chi tiết chất lượng cao.
Để sản xuất đòi hỏi độ dày thành vượt trội, liên lạc với RichconnĐội ngũ chuyên gia gia công CNC hiện nay.
Câu hỏi liên quan
Độ dày thành ảnh hưởng đến thời gian và chi phí chu kỳ gia công CNC như thế nào?
Thành mỏng hơn có nghĩa là ít vật liệu hơn nhưng chủ yếu là thời gian chu kỳ dài hơn và chi phí cao hơn. Điều này là do máy móc phải chạy chậm hơn nên dễ xảy ra lỗi hơn và dụng cụ phức tạp hơn. Ngược lại, thành dày hơn có nghĩa là nhiều vật liệu hơn nên chi phí vật liệu cao hơn nhưng gia công nhanh hơn.
Có rủi ro nào về độ dày thành quá mức khi thiết kế chi tiết CNC không?
Đúng là làm tường quá dày có nghĩa là các bộ phận nặng hơn và lãng phí vật liệu. Chi phí tăng lên và gia công mất nhiều thời gian hơn. Hơn nữa, những thay đổi này không phải lúc nào cũng mang lại hiệu suất bộ phận tốt hơn.
Các quy trình gia công sau như phủ hoặc anodizing có thể ảnh hưởng đến dung sai độ dày thành không?
Có, các công đoạn gia công sau như sơn hoặc anot hóa sẽ thêm các lớp bổ sung vào chi tiết. Các lớp này làm tăng độ dày của thành. Vì vậy, nếu thiết kế không tính đến điều này, dung sai cuối cùng sẽ bị ảnh hưởng.
Chiến lược đường chạy dao ảnh hưởng thế nào đến thành công của gia công thành mỏng?
Đường chạy dao chính xác giúp giảm độ rung và độ lệch của dụng cụ. Điều này cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và độ chính xác trên các thành mỏng. Nó thực hiện điều này bằng cách giảm sự tích tụ nhiệt và lực cắt.
Dung sai liên quan thế nào đến các bộ phận CNC có thành mỏng?
Gia công thành mỏng rất khó vì nó làm tăng các vấn đề về độ rung, cong vênh và dung sai. Vì vậy, các nhà thiết kế phải sử dụng dung sai lỏng lẻo hơn hoặc điều chỉnh thiết kế.
Độ dày thành chi tiết có ý nghĩa gì trong gia công CNC đa trục?
Gia công đa trục có thể tạo ra các hình dạng phức tạp. Nhưng thành mỏng vẫn là thách thức vì việc tiếp cận dụng cụ khó khăn hơn và độ rung tăng lên. Vì vậy, cần phải lập kế hoạch và cố định cẩn thận.
Có bất kỳ hướng dẫn tiêu chuẩn ISO hoặc tiêu chuẩn công nghiệp nào về độ dày thành CNC không?
Có, ISO 2768-1 đặt ra các tiêu chuẩn dung sai chung như ±0.2 mm đối với nhựa và ±0.05 mm đối với kim loại. Nhưng độ dày thành tốt nhất phụ thuộc vào loại vật liệu và ứng dụng của nó.
