在CNC加工領域,存在著多樣化的機器配置、富有想像力的設計方案、切削速度的選擇、尺寸規格以及可加工的材料種類。然而,重要的是要認識到,並非每一種設計都能與每一種加工工藝實現無縫對接;同樣地,不是所有的特徵都能被精準地加工到任意尺寸,也並非所有類型的材料都能承受任意速度的切削加工。將那些不兼容的設計與切削速度或特定特徵與所需尺寸進行不恰當的組合,極有可能會引發安全隱患,或者導致某種形式的加工故障。
因此,為了指導加工工藝的實施,人們制定了一系列標準。這些標準中,一部分源自長期的反覆試驗與實踐經驗的積累,另一部分則是通過精心策劃的科學實驗所得。此外,部分標準已經獲得國際標準化組織(ISO)的官方認可,享有國際權威性;而另一些標準雖然非官方,但在行業內同樣廣為人知並被採用,標準略有差異。
設計標準
設計標準是非官方的指導性準則,專門用於指導CNC加工設計過程中的電腦輔助設計環節。這套標準主要聚焦於零件的幾何形狀規範。需要明確的是,這些標準僅作為建議性參考,其具體的應用可能會因CNC機床的性能差異以及加工公司的不同實踐而有所調整。
管壁厚度
在加工過程中,所產生的振動可能導致壁厚不足的部件發生斷裂或變形,這一現象在材料剛度較低的情況下尤為顯著。一般而言,金屬壁的標準最小壁厚被設定為0.794毫米,而塑膠壁的標準最小壁厚則為1.5毫米。
孔/腔深度
過深的空腔會導致銑削作業難以有效進行,原因可能是刀具懸伸過長或刀具發生偏移。在某些情況下,刀具甚至無法觸及需要加工的表面。為了確保加工效果,型腔的最小深度應至少為其寬度的四倍,即如果一個型腔的寬度為10毫米,那麼其深度就不應超過40毫米。
孔
建議在設計孔洞時,參考現有的標準鑽頭尺寸進行規劃。至於孔的深度,一般推薦遵循直徑四倍的標準深度進行設計。儘管在某些情況下,孔的最大深度可以延伸至標稱直徑的十倍。
特徵尺寸
對於牆壁等高大結構物而言,一個至關重要的設計標準是高度與厚度之間的比例(H:L)。具體而言,這意味著如果一個特徵的寬度為15毫米,那麼其高度不應超過60毫米。相反地,對於小型特徵(例如孔)而言,其尺寸可以小至0.1毫米。然而,出於實際應用的考慮,2.5毫米被推薦為這些小型特徵的最低設計標準。
零件尺寸
目前,普通CNC銑床的應用十分廣泛,其通常能夠加工尺寸為400毫米 x 250毫米 x 150毫米的工件。而CNC車床則通常能夠加工直徑為Φ500毫米、長度為1000毫米的工件。當面臨尺寸達到2000毫米 x 800毫米 x 1000毫米的大型零件時,就需要採用超大型CNC機床來進行加工。
公差
公差是設計過程中一個至關重要的考量因素。然而,應當注意的是,公差的應用應當聚焦於關鍵特徵之上,因為過度寬鬆的公差會導致加工時間和成本的顯著提升。設計中設定的公差應當基於所用CNC機床的公差能力來確定。儘管技術上可以實現±0.025毫米的精密公差,但在實際操作中,0.125毫米通常被視為標準公差範圍。
ISO標準
ISO標準是由國際標準化組織正式認可的官方規範。在數控加工領域,有數百種ISO標準需要遵循。以下列舉的是其中一些最為關鍵的標準。如需查閱更多標準,請瀏覽ISO官方網站。
- ISO 230 — 這是一個由十個部分組成的系列標準,確定了在準靜態或空載條件下運行的機床的幾何精度、數控軸的精度和可重複性、機床的熱效應、噪音排放以及加工過程中的振動水平。
- ISO 229:1973 — 此標準專門用於規定數控機床的速度設定與進給速率。
- ISO 369:2009 — 在CNC機床的機身上,通常會標註一些特定的符號和說明。本標準明確了這些符號的具體含義及其對應的解釋。