Советы по прототипированию на вашем ЧПУ-фрезере

Makera стремится создавать настольные и мини ЧПУ-фрезерные станки и CAM-программное обеспечение, которые достаточно универсальны для работы почти с любым материалом и достаточно интуитивны, чтобы любой пользователь мог добиться успеха. Но ошибки — естественная часть процесса обучения, независимо от вашего уровня навыков. В этой статье мы поделимся лучшими советами и практиками для прототипирования ваших проектов, помогая вам достичь большего успеха и предотвратить дорогостоящие ошибки на этом пути.

1. Что такое прототипирование?

В данном контексте прототипирование используется для описания итеративного подхода к проектированию и производству. Например, я могу захотеть создать продукт, который обрабатывается из цельного алюминия с нескольких сторон, с финишными кромками и жёсткими производственными допусками.

Но прежде чем я брошусь создавать эту деталь из дорогих материалов и с большими затратами машинного времени, я могу сначала создать несколько тестовых деталей по ходу дела. Эти детали могут быть изготовлены из разных материалов, они могут быть разных размеров, они могут даже не быть той же конструкции или выполнять ту же функцию, что и моя финальная деталь. Но они позволят мне протестировать мою конструкцию, выявить возможные проблемные области и, скорее всего, сэкономят время и деньги в долгосрочной перспективе.

Так кто же должен использовать этот метод прототипирования? Все! Конечно, некоторые проекты могут быть небольшими и быстрыми, с меньшим количеством сложностей, где есть место для ошибки. Но подход к каждому проекту через дизайн-мышление с итеративной моделью под рукой будет способствовать большему успеху и развитию навыков каждый раз.

2. Итеративные конструкции

Первый шаг в прототипировании вашего проекта начинается на этапе проектирования. Например, вы можете выбрать тестирование отдельной части вашей конструкции перед изготовлением всего продукта. Это особенно полезно при тестировании допусков, посадок и отделки.

Допустим, я делаю кронштейн, который взаимодействует с определённым болтом, резьбой или гнездом. Вместо обработки всего кронштейна за XXX минут я мог бы обработать тестовое отверстие в куске обрезкового материала всего за X минут, чтобы проверить, правильно ли я настроил посадку и допуски. Я мог бы повторить этот процесс несколько раз, пока не буду доволен, а затем перейти к изготовлению всей детали.

Это можно сделать в ваших CAD или CAM программных решениях. Например, вы можете экспортировать только часть вашей конструкции в CAD, чтобы быстро протестировать эти компоненты. Или при использовании комплексного CAM-решения, такого как Makera CAM, вы можете выбрать отдельные части вашей конструкции для генерации траекторий инструмента или даже создать базовые 2D и 3D формы для тестирования.

Ещё один пример, когда вы можете захотеть использовать этот подход, — это обработка многосторонней детали или использование индивидуальных приспособлений или оснастки. Последнее, что вы хотите, — это обнаружить ошибку выравнивания в вашей конструкции после того, как вы уже потратили время на обработку одной стороны вашей детали. В этом случае сделайте очень быструю и простую конструкцию с тем же количеством сторон или приспособлений, что и ваш конечный продукт, чтобы протестировать ваше позиционирование или переворот соответствующим образом.

3. Постепенные параметры обработки

Ещё одна вещь, которую следует отрегулировать на этапах CAM вашего проекта, — это ваши параметры резки, такие как настройки скорости и подачи. Одна из самых распространённых ошибок, которые мы находим как у наших пользователей, так и у себя, — это выбор скоростей резки, которые могут быть немного слишком быстрыми или агрессивными для нашего проекта, что приводит к поломке бит.

Поломка бит, безусловно, часть процесса обучения, но её можно уменьшить, используя постепенный подход к выбору параметров резки. Например, наши рекомендованные настройки скорости и подачи не являются самыми быстрыми или, возможно, даже самыми эффективными параметрами, которые Carvera и Carvera Air могут выдержать во многих случаях. Но вместо этого это хорошая отправная точка для тестирования ваших траекторий инструмента для всех сценариев.

Мы всегда рекомендуем начинать значительно ниже максимумов с более медленными операциями, чтобы протестировать вашу конструкцию и настройки на предмет возможных ошибок, которые могут вызвать поломку биты или другое повреждение. Опять же, вы можете выбрать тестирование этих настроек только на части вашей конструкции или на меньшем тестовом образце, а не на готовом продукте, чтобы сократить машинное время и затраты на материалы.

4. Выбор материала

Ещё один отличный совет для прототипирования ваших конструкций — использовать выбор материалов для изготовления ваших деталей. Давайте снова предположим, что я хочу, чтобы мой готовый продукт был изготовлен из металла, такого как алюминий.

Алюминий — не очень дешёвый материал для работы; это также материал, который нужно резать медленнее, и который быстро сломает наши биты, если мы неправильно настроим скорость и подачу. Другими словами, запас на ошибку с металлами довольно высок.

Поэтому прежде чем я сделаю свою деталь из алюминия, я могу сначала сделать её из более мягкого и дешёвого материала, такого как пенопласт, воск или дерево. Эти материалы можно резать быстрее, поэтому я могу эффективно протестировать свою конструкцию, прежде чем перейти к более твёрдому материалу для конечного результата. И поскольку эти материалы намного мягче металла, вероятность поломки биты гораздо ниже.

Один из наших любимых материалов для прототипирования — эпоксидная инструментальная плита. Этот материал относительно недорог, очень мягок, а также отлично держит детализацию и жёсткие допуски. Как таковой, это часто материал, который вы можете использовать для тестирования ваших деталей как для 3-осевых, так и для 4-осевых операций обработки довольно эффективно.

Таблица выбора материала

Руководство по этапам прототипирования

5. Симуляции

И последний совет и техника, которые вы можете использовать для прототипирования вашей конструкции, — это симуляции траекторий инструмента. Это виртуальный способ тестирования ваших конструкций, и тот, который вы должны использовать при подготовке ваших конструкций к производству в вашем CAM-программном обеспечении.

Виртуальные симуляции траекторий инструмента покажут вам, как будет вырезана ваша деталь, в реалистичной визуализации, которая должна быть довольно точной, если вы правильно установите положение заготовки и начала координат при настройке вашего CAM-документа. Это быстрый и экономически эффективный способ предотвратить любые серьёзные ошибки в вашей конструкции, прежде чем вы начнёте обрабатывать ваши детали.

Единственное, что симуляции могут не тестировать эффективно, — это ваши настройки скорости и подачи. Вы должны быть в состоянии определить, где бита может допустить ошибку или вырезать область, которая не предназначена, но вы не сможете обязательно сказать, что она режет слишком быстро. Для этого обратитесь к некоторым советам и техникам, которые мы обсуждали ранее.

Заключение

Так кто же должен использовать эти техники прототипирования при подготовке своих ЧПУ-проектов? Опять же, все! Когда вы начинаете новый проект, рассмотрите возможность разбить его на меньшие компоненты, которые можно тестировать поэтапно, чтобы обеспечить больший успех в дальнейшем.

Мы все делаем ошибки, и иногда что-то просто идёт не так. Лучше позволить этим вещам случиться, когда ставки ниже, чем когда вы приближаетесь к близкому дедлайну или работаете с дорогими материалами и режущими битами.