CNC動的機械加工プロトタイプモデル: 精密プロトタイピングのための段階的なガイド

製品エンジニア向け, 調達チーム, 素晴らしい機能や複雑な幾何学を備えた部品に取り組んでいるデザイナー, CNC動的機械加工プロトタイプモデル ゲームチェンジャーです. この高精度, 効率的な方法では、コンピューターの数値制御を使用します (CNC) デジタルデザインを物理的なプロトタイプに変えるテクノロジー - コストのかかるエラーを回避し、製品開発をスピードアップする. このガイドで, 作成のすべての段階を分解します CNC動的機械加工プロトタイプモデル, 実世界の例を共有します, この方法がプロジェクトに適しているかどうかを判断するのに役立つデータを提供してください.

1. CNC動的機械加工プロトタイプモデルは何ですか?

プロセスに飛び込む前に, 何が作られるのかを明確にしましょう CNC動的機械加工プロトタイプモデル 個性的. 基本的なCNC加工とは異なります (多くの場合、単純な部品に固定されたパスを使用します), 動的機械加工では、高度なCNCプログラムを使用してツールパスを調整します, 速度, リアルタイムでフィードします. これにより可能です:

精度: 厳しい許容範囲を達成します (多くの場合、±0.005–0.02 mm) 小さな穴や薄い壁などの細かい機能の場合.
効率: 切断経路を最適化することにより、材料廃棄物を削減します.
複雑: 湾曲した表面で部品を機械加工します, アンダーカット, または他の方法の複雑なパターン (3D印刷のように) と闘っています.

完璧な例は、使用した航空宇宙のスタートアップです CNC動的機械加工プロトタイプモデル チタンエンジンコンポーネントのプロトタイプを作成します. パートにはありました 12 小さな冷却チャネル (それぞれ 0.5 幅mm) - 3Dプリントが正確に複製できなかったことの詳細, しかし、動的なCNC加工は簡単に処理されました.

2. CNC動的機械加工プロトタイプモデルの段階的なプロセス

作成 CNC動的機械加工プロトタイプモデル 5つのコアステップが含まれます。正確性と品質を確保するために重要です. この内訳に従って、一般的な落とし穴を避けてください.

ステップ 1: デザイン & プログラミング

最初のステップは、プロトタイプのアイデアをデジタル青写真とマシンを導くCNCプログラムに変えることです.

3Dモデル設計: SolidWorksやAutoCADなどのソフトウェアを使用して、プロトタイプの詳細な3Dモデルを作成します. 例えば, 手術ツールのプロトタイプを設計する医療機器会社 2 aを含むように3Dモデルを精製する日 1 MM全体のグリッピング表面 - 動的機械加工プログラムの供給により、その機能をターゲットにすることができます.
CNCプログラムライティング: 3DモデルをGコードプログラムに変換します (言語CNCマシンが理解しています). このプログラムは指定します:
ツールパス (切削工具が移動する場所).
切断速度 (ツールがどのくらい速く回転します).
フィードレート (ツールが素材をどれだけ速く移動するか).
ヒントの場合: CNCプログラマにプログラムをレビューさせてもらうことができます。彼らは、部品やマシンに損傷を与える可能性のあるツールパスの重複などの問題を見つけることができます.

ステップ 2: マシンのセットアップ

プログラムの準備ができたら, 機械加工用のCNCマシンと材料を準備します.

材料の選択: プロトタイプのニーズに合った資料を選択してください (例えば。, 軽量部品用のアルミニウム, 耐久性のためのステンレス鋼). 自動車部品サプライヤは、サスペンションプロトタイプにアルミニウムを使用しました。, それでも最終的な鋼部分の強さを模倣している間.
ツールの選択: 材料と機能に基づいて切削工具を選ぶ. 例えば:

湾曲した表面には、ボールエンドミルを使用します.
正確な穴にはドリルビットを使用します.

マテリアルマウント: クランプまたは悪徳を使用して、マシ質を機械の作業テーブルに固定します. ゆるい材料は振動につながります, これは精度を台無しにしているので、ファスナーをダブルチェックします!
パラメーター設定: 入力機械加工パラメーター (スピンドルスピードのように) CNCマシンに. プラスチックプロトタイプ用, チームがスピンドル速度を設定します 10,000 RPM-スムーズにカットするのに十分な速さ, しかし、プラスチックを溶かすのを避けるのに十分なほど遅い.

ステップ 3: 加工プロセス

CNCプログラムを開始し、動的機械加工を開始します. この段階で:

マシンはプログラムを使用して、切削工具を動的に移動します, 層ごとに材料層を削除します.
このツールは、衝突を回避し、精度を維持するためにリアルタイムでパスを調整します. 例えば, 深い穴でプロトタイプを機械加工するとき, ツールは底に達するとわずかに遅くなりました。.
キーメトリック: ほとんど CNC動的機械加工プロトタイプモデル 完了するまでに3〜7日かかります, 複雑さによって異なります. シンプルなプラスチックプロトタイプ (例えば。, 電話ケース) 取るかもしれません 3 日, 複雑な金属部分 (例えば。, エンジンコンポーネント) 取ることができます 7 日.

ステップ 4: 監視 & 調整

マシンを放置しないでください! オペレーターはする必要があります:

確認してください ツールウェア: 鈍いツールは粗い表面を生成します. 家具のプロトタイプチームは、機械加工の途中でツールが摩耗していることに気付きました。, 保存します $200 廃棄されることからの部分.
ワークの品質を点検します: キャリパーまたは座標測定機を使用します (CMM) 寸法を確認します. 部分がある場合 0.01 mmが小さすぎます, 次のカットのために、フィードレートをわずかに調整します.
問題を迅速に修正します: 切断液の場合 (ツールと素材を冷却します) 低く走ります, マシンを一時停止して補充します。.

ステップ 5: 後処理 & 検査

機械加工後, プロトタイプを完了し、設計基準を満たしていることを確認します.

クリーニング: 切断液を削除します, 金属の削りくず, またはプロトタイプからのプラスチックの破片. 電子機器チームは圧縮空気を使用して回路基板のプロトタイプをきれいにしました。.
仕上げ: 砂の粗い縁または追加コーティング (例えば。, 屋外プロトタイプ用のUV耐性コーティング). 庭のツールプロトタイプが必要です 2 鋭いエッジを滑らかにするためのサンディングの時間 - ユーザーテストのためにより安全にする.
検査: CMMSなどのツールを使用して、寸法と表面品質が3Dモデルに一致するかどうかを確認します. 航空宇宙プロトタイプは、検査に一度失敗しました 2 mmホールはそうでした 0.008 mmが小さすぎます. チームはドリルビットサイズを調整し、パーツを再マシングしました, 二度目に合格しました.

3. CNC動的機械加工プロトタイプモデルのエラー制御

プロトタイプが設計要件を満たしていることを確認します, これらのエラー制御戦略に焦点を当てます:

エラーソース	それを制御する方法	インパクトの例
工作機械の精度	レーザー干渉計を使用して、CNCマシンを毎月調整します.	あった機械 0.01 キャリブレーションからのMMは、穴が不断になったプロトタイプを生成しました。 2 日.
ツール選択	鋭い最先端と適切な素材を備えたツールを選択してください (例えば。, 金属用の炭化物).	鈍いツールがプラスチックのプロトタイプに傷を残しました - 追加のサンディングを必要とし、追加します 1 プロセスの日.
ワーククランプ	振動を防ぐために十分なクランプを使用します; オーバークランプは避けてください (素材を歪めます).	機械加工中に振動した緩やかに固定されたアルミニウムプロトタイプ - 最終幅は 0.02 設計よりも広いMM.
プログラムエラー	ダミー素材でプログラムをテストします (例えば。, フォーム) 実際の部分を加工する前に.	故障したプログラムにより、ツールはスチールプロトタイプを切り抜くことができました。 $500 素材で.

4. CNC動的機械加工プロトタイプモデルを選択する理由?

これが方法です CNC動的機械加工プロトタイプモデル 他のプロトタイプメソッドと比較してください。:

プロトタイプメソッド	に最適です	正確さ (許容範囲)	リードタイム	コスト範囲
CNC動的機械加工	素晴らしい機能, 複雑なジオメトリ	±0.005–0.02 mm	3–7日	$200 - 2,000ドル以上
3D印刷	シンプルな形, 高速反復	±0.1〜0.5 mm	12–48時間	$50 - 500ドル
シリコンレプリカ	小さなバッチ (10–50ユニット)	±0.2–1.0 mm	2–5日	$100 - 800ドル

CNC動的機械加工を使用するタイミング: プロトタイプには厳しい許容範囲が必要な場合 (例えば。, aのセンサー 0.5 mmギャップ) または複雑な機能 (例えば。, アンダーカット付きの湾曲したハンドル), この方法は理想的です. 例えば, ロボット会社が選んだ CNC動的機械加工プロトタイプモデル ロボットアームのジョイントプロトタイプのために、それは持っていました 3 一緒に収まる必要がある回転部品 0.01 mm精度, どの3D印刷が達成できなかったか.

CNC動的機械加工プロトタイプモデルに関するYiguテクノロジーの視点

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