大きくて薄い壁のシェル部品は、機械加工中にゆがみや変形が簡単です。この記事では、通常の機械加工プロセスの問題について議論するために、大きくて薄い壁の部分のヒートシンクケースを紹介します。さらに、最適化されたプロセスおよびフィクスチャソリューションも提供します。それに到達しましょう!
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ケースは、AL6061-T6材料で作られたシェル部分に関するものです。正確な寸法は次のとおりです。
全体的な寸法:455*261.5*12.5mm
壁の厚さをサポート:2.5mm
ヒートシンクの厚さ:1.5mm
ヒートシンク間隔:4.5mm
さまざまなプロセスルートでの練習と課題
CNC加工中、これらの薄壁のシェル構造は、しばしば、反りや変形などのさまざまな問題を引き起こします。これらの問題を克服するために、サーバルプロセスルートオプションを提供しようとします。ただし、各プロセスにはまだ正確な問題があります。ここに詳細があります。
プロセスルート1
プロセス1では、ワークピースの裏側(内側)を機械加工してから、プラスターを使用してくぼんだエリアを埋めます。次に、裏側を参照とすると、接着剤と両面テープを使用して、前面を機械加工するために参照側を固定します。
ただし、この方法にはいくつかの問題があります。裏側に大きなくぼみのある埋め立て領域があるため、接着剤と両面テープはワークピースを十分に保護していません。ワークピースの真ん中で反り、プロセスでより多くの材料除去(過剰カットと呼ばれる)につながります。さらに、ワークピースの安定性の欠如は、加工効率が低く、表面ナイフのパターンが低いことにもつながります。
プロセスルート2
プロセス2では、機械加工の順序を変更します。下側(熱が放散される側)から始めてから、中空領域の石膏埋め戻しを使用します。次に、前面を参照として、接着剤と両面テープを使用して参照側を固定して、裏側を動かすことができます。
ただし、このプロセスの問題はプロセスルート1に似ていますが、問題は裏側(内側)にシフトされることを除きます。繰り返しになりますが、裏側に大きなくぼみのバックフィルエリアがある場合、接着剤と両面テープの使用はワークピースに高い安定性を提供しないため、ワーピングが生じます。
プロセスルート3
プロセス3では、プロセス1またはプロセス2の機械加工シーケンスを使用することを検討します。次に、2番目の固定プロセスで、プレスプレートを使用して、周囲を押してワークピースを保持します。
ただし、製品エリアが大きいため、プラテンは周囲の面積のみをカバーでき、ワークピースの中央領域を完全に修正することはできません。
一方で、これにより、ワークピースの中央エリアがゆがみと変形からまだ表示されているため、製品の中央エリアでの過剰カットにつながります。一方、この加工方法により、薄壁のCNCシェルパーツが弱くなります。
プロセスルート4
プロセス4では、最初に裏側(内側)を機械加工し、次に真空チャックを使用して、前面を動作させるために機械加工された逆平面を取り付けます。
ただし、薄壁のシェル部分の場合、真空吸引を使用するときに避ける必要があるワークピースの裏側に凹面と凸構造があります。しかし、これは新しい問題を引き起こし、特に最大のプロファイルの円周上の4つのコーナー領域で、回避された領域が吸引力を失います。
これらの非吸収領域は、前面(この時点で機械加工された表面)に対応するため、切削工具のバウンスが発生し、振動するツールパターンが生じる可能性があります。したがって、この方法は、機械加工の品質と表面仕上げにマイナスの影響を与える可能性があります。
最適化されたプロセスルートとフィクスチャソリューション
上記の問題を解決するために、次の最適化されたプロセスおよびフィクスチャソリューションを提案します。
事前にマシニングネジスルーホール
まず、プロセスルートを改善しました。新しいソリューションを使用すると、最初の側面(内側)を最初に処理し、最終的にくり抜かれる一部の領域のネジスルーホールを事前に処理します。これの目的は、その後の加工手順でより良い固定と位置決め方法を提供することです。
機械加工される領域を丸で囲んでください
次に、逆側(内側)に機械加工された平面を機械加工の参照として使用します。同時に、以前のプロセスからオーバーホールにネジを渡し、フィクスチャプレートにロックすることにより、ワークピースを固定します。次に、ネジが機械加工される領域としてロックされている領域を丸で円にします。
プラテンによる連続加工
加工プロセス中に、最初に機械加工されるエリア以外の領域を処理します。これらの領域が機械加工されたら、機械加工された領域にプラテンを置きます(機械加工された表面の粉砕を防ぐために、プラテンを接着剤で覆う必要があります)。次に、ステップ2で使用したネジを取り外し、製品全体が完成するまで機械加工するエリアを機械加工し続けます。
この最適化されたプロセスとフィクスチャソリューションにより、薄壁のCNCシェルパーツをより良く保持し、反り、歪み、過剰カットなどの問題を回避できます。取り付けられたネジを使用すると、フィクスチャプレートをワークピースにしっかりと取り付けて、信頼できる位置決めとサポートを提供します。さらに、機械加工された領域に圧力をかけるためにプレスプレートを使用すると、ワークピースを安定させるのに役立ちます。
詳細な分析:反りと変形を避ける方法は?
大型および薄壁のシェル構造の機械加工を成功させるには、加工プロセスにおける特定の問題の分析が必要です。これらの課題を効果的に克服する方法を詳しく見てみましょう。
事前にマシニングの内側
最初の機械加工ステップ(内側の機械加工)では、材料は高強度の固体材料です。したがって、このプロセス中の変形や反りなどの作業の作用に悩まされていません。これにより、最初のクランプを機械加工するときに安定性と精度が保証されます。
ロックおよびプレス方法を使用します
2番目のステップ(ヒートシンクが配置されている場所の機械加工)では、クランプのロックとプレス方法を使用します。これにより、クランプ力が高く、支持的な基準面に均等に分布することが保証されます。このクランプは、製品を安定させ、プロセス全体でゆがみません。
代替ソリューション:中空構造なし
しかし、私たちは時々、中空の構造なしでねじのスルーホールを作ることができない状況に会います。これが代替ソリューションです。
裏側の機械加工中にいくつかの柱を事前に設計してから、それらをタップすることができます。次の加工プロセス中に、ネジをフィクスチャの裏側を通り抜けてワークピースをロックし、次に2番目の平面(熱が放散される側)の機械加工を実行します。このようにして、中央のプレートを変更することなく、1回のパスで2番目の機械加工ステップを完了できます。最後に、トリプルクランプステップを追加し、プロセスの柱を削除してプロセスを完了します。
結論として、プロセスとフィクスチャソリューションを最適化することにより、CNC加工中に大きな薄いシェル部品の反りと変形の問題をうまく解決できます。これにより、機械加工の品質と効率が保証されるだけでなく、製品の安定性と表面品質も向上します。