Grote, dunwandige schaaldelen kunnen gemakkelijk kromtrekken en vervormen tijdens het bewerken. In dit artikel introduceren we een koellichaamvoorbeeld van grote en dunwandige onderdelen om de problemen in het reguliere bewerkingsproces te bespreken. Daarnaast bieden we ook een geoptimaliseerde oplossing voor het proces en de mal. Aan de slag!
De behuizing bestaat uit een behuizing van AL6061-T6-materiaal. Hier zijn de exacte afmetingen.
Totale afmetingen: 455*261,5*12,5 mm
Ondersteuningswanddikte: 2,5 mm
Dikte koellichaam: 1,5 mm
Koellichaamafstand: 4,5 mm
Praktijk en uitdagingen in verschillende procesroutes
Tijdens CNC-bewerking veroorzaken deze dunwandige mantelstructuren vaak diverse problemen, zoals kromtrekken en vervorming. Om deze problemen te verhelpen, proberen we verschillende procesroutes aan te bieden. Er zijn echter nog steeds enkele specifieke problemen voor elk proces. Hier zijn de details.
Procesroute 1
In proces 1 beginnen we met het bewerken van de achterkant (binnenkant) van het werkstuk en vullen we vervolgens de uitgeholde delen op met gips. Vervolgens gebruiken we lijm en dubbelzijdige tape om de referentiekant op zijn plaats te bevestigen, zodat we de voorkant kunnen bewerken.
Er zijn echter enkele problemen met deze methode. Door de grote holte die aan de achterzijde wordt opgevuld, zorgen de lijm en de dubbelzijdige tape er niet voor dat het werkstuk voldoende wordt vastgezet. Dit leidt tot kromtrekken in het midden van het werkstuk en meer materiaalverlies tijdens het proces (oversnijden genoemd). Bovendien leidt de gebrekkige stabiliteit van het werkstuk tot een lage verwerkingsefficiëntie en een slecht snijpatroon.
Procesroute 2
In proces 2 veranderen we de bewerkingsvolgorde. We beginnen met de onderkant (de kant waar de warmte wordt afgevoerd) en vullen vervolgens de holle ruimte op met gips. Vervolgens gebruiken we de voorkant als referentie en bevestigen we de referentiezijde met lijm en dubbelzijdige tape, zodat we de achterkant kunnen bewerken.
Het probleem met dit proces is echter vergelijkbaar met dat van procesroute 1, met dit verschil dat het probleem zich verplaatst naar de achterkant (binnenkant). Wanneer de achterkant een groot opvulgebied heeft, biedt het gebruik van lijm en dubbelzijdige tape geen goede stabiliteit aan het werkstuk, wat leidt tot kromtrekken.
Procesroute 3
Bij proces 3 overwegen we om de bewerkingsvolgorde van proces 1 of proces 2 te gebruiken. Bij het tweede bevestigingsproces gebruiken we een persplaat om het werkstuk vast te houden door op de omtrek te drukken.
Vanwege het grote productoppervlak kan de plaat echter alleen het omtrekgebied bedekken en kan het het centrale gebied van het werkstuk niet volledig vastzetten.
Enerzijds leidt dit ertoe dat het middengedeelte van het werkstuk nog steeds kromtrekt en vervormt, wat op zijn beurt leidt tot oversnijding in het middengedeelte van het product. Anderzijds maakt deze bewerkingsmethode de dunwandige CNC-schaaldelen te zwak.
Procesroute 4
Bij proces 4 bewerken we eerst de achterkant (binnenkant) en bevestigen vervolgens met een vacuümklauw het bewerkte achterkantvlak om de voorkant te bewerken.
Bij dunwandige schalen zijn er echter concave en convexe structuren aan de achterzijde van het werkstuk die we moeten vermijden bij vacuümzuiging. Dit creëert echter een nieuw probleem: de vermeden zones verliezen hun zuigkracht, vooral in de vier hoeken aan de omtrek van het grootste profiel.
Omdat deze niet-geabsorbeerde gebieden overeenkomen met de voorzijde (het bewerkte oppervlak op dit punt), kan het snijgereedschap stuiteren, wat resulteert in een trillend gereedschapspatroon. Deze methode kan daarom een negatieve invloed hebben op de kwaliteit van de bewerking en de oppervlakteafwerking.
Geoptimaliseerde procesroute- en fixture-oplossing
Om bovenstaande problemen op te lossen, stellen wij de volgende geoptimaliseerde proces- en fixture-oplossingen voor.
Voorbewerking van schroefdoorvoergaten
Ten eerste hebben we het procestraject verbeterd. Met de nieuwe oplossing bewerken we eerst de achterkant (binnenkant) en bewerken we het schroefgat voor op enkele plekken die uiteindelijk uitgehold zullen worden. Dit moet zorgen voor een betere bevestigings- en positioneringsmethode in de daaropvolgende bewerkingsstappen.
Omcirkel het te bewerken gebied
Vervolgens gebruiken we de bewerkte vlakken aan de achterkant (binnenkant) als referentie voor de bewerking. Tegelijkertijd bevestigen we het werkstuk door de schroef door het overgat van het vorige proces te steken en deze vast te zetten op de bevestigingsplaat. Omcirkel vervolgens het gebied waar de schroef vastzit als het te bewerken gebied.
Sequentiële bewerking met platen
Tijdens het bewerkingsproces bewerken we eerst de andere delen dan het te bewerken deel. Zodra deze delen bewerkt zijn, plaatsen we de plaat op het bewerkte deel (de plaat moet worden ingesmeerd met lijm om te voorkomen dat het bewerkte oppervlak wordt geplet). Vervolgens verwijderen we de schroeven uit stap 2 en gaan we verder met het bewerken van de te bewerken delen totdat het hele product klaar is.
Met deze geoptimaliseerde proces- en spanoplossing kunnen we het dunwandige CNC-schaaldeel beter vasthouden en problemen zoals kromtrekken, vervormen en oversnijden voorkomen. De gemonteerde schroeven zorgen ervoor dat de spanplaat stevig op het werkstuk wordt bevestigd, wat zorgt voor een betrouwbare positionering en ondersteuning. Bovendien zorgt het gebruik van een persplaat om druk uit te oefenen op het bewerkte gebied voor een stabiele werkstukpositie.
Diepgaande analyse: hoe voorkom je kromtrekken en vervorming?
Het succesvol bewerken van grote en dunwandige schaalconstructies vereist een analyse van de specifieke problemen in het bewerkingsproces. Laten we eens nader bekijken hoe deze uitdagingen effectief kunnen worden overwonnen.
Voorbewerking binnenkant
In de eerste bewerkingsstap (het bewerken van de binnenzijde) is het materiaal een massief stuk materiaal met een hoge sterkte. Hierdoor heeft het werkstuk geen last van bewerkingsafwijkingen zoals vervorming en kromtrekken tijdens dit proces. Dit garandeert stabiliteit en precisie bij het bewerken van de eerste klem.
Gebruik de vergrendelings- en persmethode
Voor de tweede stap (bewerking op de plaats waar het koellichaam zich bevindt) gebruiken we een klemmethode met vergrendeling en persing. Dit zorgt ervoor dat de klemkracht hoog is en gelijkmatig verdeeld over het ondersteunende referentievlak. Deze klemming zorgt voor stabiliteit van het product en vervormt niet tijdens het hele proces.
Alternatieve oplossing: zonder holle structuur
Soms komen we echter situaties tegen waarin het niet mogelijk is om een schroefgat te maken zonder holle structuur. Hier is een alternatieve oplossing.
We kunnen tijdens het bewerken van de achterzijde enkele pilaren voorontwerpen en er vervolgens op tappen. Tijdens het volgende bewerkingsproces laten we de schroef door de achterzijde van de mal gaan en het werkstuk vastzetten, waarna we het tweede vlak bewerken (de zijde waar de warmte wordt afgevoerd). Op deze manier kunnen we de tweede bewerkingsstap in één keer voltooien zonder de plaat in het midden te hoeven verwisselen. Tot slot voegen we een drievoudige klemming toe en verwijderen we de pilaren om het proces te voltooien.
Concluderend kunnen we stellen dat we door het proces en de spanoplossing te optimaliseren, het probleem van kromtrekken en vervormen van grote, dunne schaaldelen tijdens CNC-bewerking succesvol kunnen oplossen. Dit garandeert niet alleen de bewerkingskwaliteit en -efficiëntie, maar verbetert ook de stabiliteit en oppervlaktekwaliteit van het product.