Den kompletta guiden till bearbetade delar och komponenter:

Maskinbearbetade delar finns överallt, och det är lätt att se varför: CNC -bearbetning är lämplig för en rad metaller och plast, och bearbetade delar kan tillverkas snabbt och prisvärt utan verktyg krävs.

Med 3RP kan du få bearbetade delar och prototyper till rimliga priser med korta ledtider, och vi har erfarenhet av att arbeta med kunder från olika sektorer. Men varför ska du gå efter bearbetade delar kontra gjutna eller 3D -tryckta delar? Ibland är valet uppenbart, men ibland är det svårare att bestämma. Och hur utformar du faktiskt delar för bearbetning, antingen internt eller outsourcade till en tillverkare?

Den här guiden går över grunderna i bearbetade delar: vad de är, varför företag behöver dem, de bästa bearbetningsmaterialen, typiska toleranser för bearbetade delar, hur man utformar bearbetade delar och mer.

Vad är bearbetade delar?

Bearbetade delar finns överallt. Från små metallfästelement till flygmotorkomponenter har alla slags delar byggts med hjälp av bearbetningsprocessen. Men vad är exakt bearbetning, och vad är därför en bearbetad del?

När vi pratar om bearbetade delar, menar vi något mer specifikt än föremål som byggs med maskiner. Vi menar specifikt delar tillverkade med skärmaskiner som fabriker, svarvar och routrar. Dessa maskiner fungerar alla på olika sätt, men deras grundläggande syfte är detsamma: med hjälp av ett skarpt skärverktyg klipper de delar bort från ett materialblock som kallas arbetsstycket.

Även inom den definitionen kan bearbetade delar bildas på olika sätt. Processen med bearbetning kan vara manuell, varigenom en maskinist (en skicklig professionell operatör av bearbetningsutrustning) hanterar en maskin som en kvarn för att manuellt klippa arbetsstycket i önskad form. Eller så kan det vara digitalt, i vilket fall en motoriserad CNC -maskin klipper automatiskt de bearbetade delarna enligt datorinstruktioner.

Numera tillverkas de flesta komplexa eller anpassade bearbetade delar med CNC -maskiner, men maskinister gör fortfarande manuell bearbetning för vissa jobb, eftersom det kan vara snabbare än att skapa en digital design och programmera de digitala maskinerna.

Maskiner kan vara metall eller plast (ibland andra material också), men de måste vara tillverkade av ett material som kan skäras utan drastiskt deformerande.

Ibland bearbetas delar efter att ha byggts med en annan tillverkningsprocess. Till exempel kan gjutna eller gjutna föremål ha vissa detaljer eller funktioner som bearbetas i dem i ett senare skede. Dessa kan beskrivas som delvis bearbetade delar eller post-machinerade delar.

Varför använda bearbetade delar?

Det finns många skäl till varför företag, produktdesigners, FoU -avdelningar och andra yrkesverksamma kan använda bearbetade delar, och många av de specifika fördelarna med bearbetade delar beskrivs i följande avsnitt.

Kort sagt, bearbetade delar har utmärkt styrka, eftersom de är byggda av fasta materialblock, och de kan göras till ett brett utbud av former och tjocklekar. De kan ha mycket detaljerade funktioner och de kan tillverkas av ett mycket brett utbud av material. Små mängder bearbetade delar kan göras snabbt, eftersom de inte kräver verktyg, och toleranser kan vara mycket snäva om bearbetningshastigheter reduceras.

Företag kan också använda bearbetade delar eftersom bearbetning är en beprövande tillverkningsteknik som har varit en industristandard i årtionden. Mearbetade delar kommer därför sannolikt att uppfylla branschspecifika standarder och certifieringar.

Vilka är fördelarna med bearbetade delar?

Maskinbearbetade delar erbjuder vissa fördelar som kanske inte är möjliga med till exempel formsprutade delar eller 3D -tryckta delar. Några av de viktigaste fördelarna med bearbetade delar listas här.

1. Ingen MOQ
En av de viktigaste fördelarna med bearbetade delar är förmågan att köpa dem utan minsta beställningskvantitet.

För gjutna delar är det nödvändigt att tillverka metallverktyg - en process som tar lång tid och kostar vanligtvis tiotusentals dollar. Maskinbearbetade delar skärs emellertid direkt från ett tomt arbetsstycke, vilket gör det kostnadseffektivt att beställa mycket små mängder eller till och med engångsdelar.

Naturligtvis kan det innebära att en mycket stor mängd (plast) delar kan innebära att gjutning är ett bättre förslag. Men bearbetning är praktiskt taget unik när det gäller att erbjuda högkvalitativa delar utan MOQ, vilket gör det lämpligt för mindre företag, små produktionskörningar och prototyper.

2. Bra prototyper
Vissa företag väljer att beställa injektionsgjutna prototyper, men det är vanligtvis bara stora företag som har råd att göra det. Kostnaden för verktyg kan göra prototyper oöverkomligt dyra.

Maskiner är lämpliga och prisvärda som prototyper eftersom de kan tillverkas som enstaka. Bearbetning är också mycket snabbare än gjutning, vilket innebär att FoU -avdelningar snabbt kan iterera flera versioner av en del och sedan lägga den genom vilken testning eller bedömning som krävs innan du går vidare till produktion.

Materialets mångsidighet hos bearbetning innebär också att företag kan till exempel beställa bearbetade delar i flera olika metalllegeringar eller sammansatt plast för att se vilka som fungerar bäst under testförhållanden.

3. Designfrihet
Maskiner kan ha ett brett utbud av former och storlekar. Detta beror på att CNC -bearbetning inte är föremål för extrema gjutningsdesignbegränsningar som tunna väggar och avsmalnande; Maskiner kan vara tjocka och robusta, men deras funktioner kan också vara fina och detaljerade.

Även om bearbetade delar har viss begränsning när det gäller till exempel interna sektioner och djupa kanaler, representerar bearbetning fortfarande en av de mest geometriskt flexibla tillverkningsprocesserna.

Gjutna delar, å andra sidan, måste ha tunna väggar och överensstämma med striktare designkriterier i allmänhet.

Till och med 3D -utskriftsprocess, i allmänhet sett som en av de bästa tillverkningsteknikerna när det gäller designfrihet, har begränsningar som att undvika överhäng. (Och omfattande stödstrukturer kan behövas för mer komplexa och spretande mönster, som måste tas bort med kostsamma efterbehandlingssteg.)

4. Kvalitet
Bearbetade delar kan göras till en mycket hög standard. Kanske ännu viktigare kan kunder specificera toleranser som måste uppfyllas av maskinisten. Detta innebär att maskinisten eller maskinoperatören kan ta extra tid på täta toleransbearbetningsdelar och individuella funktioner.

Medan injektionsformar också kan göras för att täta toleranser, kan varje enskild formning inte hållas till en så hög standard. Lister som produceras mot slutet av formens livslängd kan sakna definitionen av tidigare enheter.

5. Ledtider
Maskinbearbetade delar kan tillverkas snabbare än delar gjorda via andra produktionsprocesser som gjutning.

Detta beror delvis på frånvaron av arbetsintensivt verktyg, men själva tillverkningsprocessen är också mycket effektiv: några av de snabbare bearbetningscentra som är utrustade med linjära styrskenor har snabba hastigheter på cirka 4 000 centimeter per minut (även om delar inte faktiskt bör vara faktiskt vara bearbetas vid dessa hastigheter).

Mearbetning av en steg och hastigheten för CNC-bearbetningscentra kombineras för att göra bearbetade delar till några av de snabbast att tillverka (i låga volymer), vilket minskar ledtiderna för kortare tid till marknad och praktisk snabb prototyp.

6. Förändringar
Eftersom CNC -bearbetade delar är tillverkade av en digital CAD -fil är det möjligt att göra ändringar i den digitala designen fram till tillverkningens ögonblick.

Detta är användbart under FoU och prototyper, när ingenjörer kanske vill göra fraktionerade justeringar av den bearbetade delen eller skapa flera versioner. Det minskar också möjligheten till avfall, eftersom defekta delar är mindre benägna att göras.

Detta är en betydande fördel för bearbetade delar över gjutna delar: verktyg kan inte lätt ändras, och det skulle vara ett enormt slöseri med pengar för att skapa en ny form om en ändring av sista minuten krävs.

7. Styrka
Maskinbearbetade delar skärs från fasta materialbitar som kallas tomma, som vanligtvis har gjutits eller extruderats. Detta gör dem mycket starka jämfört med till exempel 3D -tryckta delar, som kan vara mycket svagare längs en axel där ett lager är byggt på nästa.

Många bearbetade delar är också starkare än deras gjutna ekvivalenter, eftersom gjutna delar måste ha tunna väggar och därför är begränsade när det gäller mekanisk prestanda.

8. Ytfinish
Maskinbearbetade delar undviker ytkvalitetsproblem som är förknippade med gjutning som flödeslinjer, jetting och blixt vid avskedslinjen. Med en måttlig mängd efterbehandling kan bearbetade delar föras till en mycket hög standard när det gäller ytfinish.

Bearbetning ger också en mycket överlägsen ytfinish till 3D-utskrift, redan innan någon efterbehandling har genomförts. 3D -utskrift, särskilt FDM -utskrift, kan lämna synliga skiktlinjer på ytan på den del som måste slätas över via slipning eller kemisk behandling. Bearbetade delar har inte dessa skiktlinjer.

Hur konstruerar man bearbetade delar?

Det är alltid bäst att använda design för tillverkning (DFM) principer: designdelar baserat på tillverkningsprocessen som kommer att användas. Delar för bearbetning måste utformas annorlunda än till exempel delar för 3D -utskrift.

Lyckligtvis är bearbetade delar inte särskilt svåra att utforma - så länge vissa regler följs. Dessa regler beskrivs nedan.

Underskott
Underskott är skär i arbetsstycket som inte kan köras med hjälp av standardskärningsverktyg (eftersom en del av delen hindrar det). De kräver specialskärningsverktyg-T-formade till exempel-och speciella överväganden för design av bearbetning.

Eftersom skärverktyg görs i standardstorlekar, bör underskurna dimensioner vara i hela millimeter för att matcha verktyget. (För standardnedskärningar spelar det ingen roll, eftersom verktyget kan röra sig fram och tillbaka i små steg.)

Underskärningens bredd kan variera från 3–40 mm, beroende på skärverktyget, med underskurt djup upp till dubbelt så bredd.

Om underbekämpningar helt kan undvikas kan de bearbetade delarna göras mycket snabbare och med mindre ansträngning.

För att lära dig mer information och fall, läs vår guide om underskärning.

Väggtjocklek
I motsats till gjutna delar, som deformeras om väggarna är för tjocka, kan bearbetade delar inte hantera särskilt tunna väggar. Formgivare bör undvika tunna väggar, eller använda en process som formsprutning om tunna väggar är integrerade i designen.

Vid bearbetning bör väggtjocklekarna vara minst 0,8 mm (metall) eller 1,5 mm (plast).

Utsprång
Liksom med tunna väggar är höga utskjutande sektioner svåra att bearbeta, eftersom vibrationerna i skärverktyget kan skada sektionen eller resultera i lägre noggrannhet.

En utskjutande funktion bör ha en höjd som inte är större än fyra gånger sin bredd.

Hålrum, hål och trådar
Vid utformning av bearbetade delar är det viktigt att komma ihåg att hål och hålrum är beroende av skärverktygen.

Hålrum och fickor kan bearbetas till en del till ett djup på fyra gånger kavitetsbredden. Djupare hålrum kommer nödvändigtvis att hamna med filéer - rundade snarare än vassa kanter - på grund av den nödvändiga skärverktygsdiametern.

Hål, som är gjorda med borrbitar, bör också ha ett djup på högst fyra gånger borrbitbredden. Och håldiametrar bör, där det är möjligt, motsvara standardborrbitstorlekar.

Trådar, som används för att integrera fästelement som skruvar, behöver inte vara djupare än tre gånger diametern.

Skala
CNC -bearbetade delar är begränsade i storlek eftersom de är tillverkade i maskinens bygghölje. Malade delar bör mäta högst 400 x 250 x 150 mm; Vänd delar bör mäta inte mer än Ø 500 mm x 1000 mm.

Större dimensioner är möjliga med större maskiner, men detta bör diskuteras med maskinisten före tillverkning.

Bearbetade delmaterial
Maskinbearbetade delar kan tillverkas av många olika material, inklusive metaller och plast.

Vissa material är emellertid lättare att bearbeta än andra. Mycket hårda material är svåra att penetrera med ett skärverktyg och kan orsaka att verktyget vibrerar mer (följaktligen minskar kvaliteten). Mycket mjuka material och material med en mycket låg smältpunkt kan deformeras vid kontakt med skärverktyget.

De vanligaste bearbetade delmaterialen listas nedan. Andra material kan också bearbetas på begäran till tillverkaren.

Metall: aluminium, stål, rostfritt stål (17-4, Inconel 625 & 718), magnesium, titan, zink, mässing, brons, koppar.
Plast: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA (akryl), PAGF30, PCGF30, TEFLON, DHPE, HDPE, PPS, PEEK. (Mindre vanligt: ​​PA GF50, PPS GF50.)
Bearbetade delytor
Maskinbearbetade delar kan behandlas efter bearbetning för att förändra deras ytstruktur och utseende. Finish kan vara antingen funktionella eller kosmetiska.

AS-MACHINED: Ingen ytfinish tillagd. Detta är lämpligt för många interna, icke-kosmetiska funktionella komponenter.
Pärla sprängt: pärlblastningsprocessen innebär att skjuta slipande media mot den bearbetade delen och lämnar det med ett matt utseende. Processen kan justeras för att ge en specifik nivå av grovhet. Det kanske inte är lämpligt för fina funktioner, eftersom pärlsprängning tar bort material och därför påverkar geometrien för de bearbetade delarna.
Anodiserad: Den elektrolytiska passiveringsprocessen för anodisering är lämplig för aluminiumbearbetade delar, vilket skapar en skrapbeständig, färgglad beläggning. Anodisering av typ II skapar en korrosionsbeständig finish; Typ III är tjockare och skapar slitmotstånd utöver korrosionsbeständighet.
Pulverbelagd: Under kraftbeläggningsprocessen sprayas pulverform (i färgen av designerns val) på den bearbetade delen, som sedan bakas i en ugn. Detta skapar ett starkt, slitbeständigt och korrosionsbeständigt skikt som är mer hållbart än standardfärgbeläggningar.
Bearbetade deltoleranser
Maskinbearbetade delar kan göras för att täta toleranser, vilket kan vara nödvändigt för kritiska mekaniska delar som interagerar med andra komponenter. Lösare toleranser kan väljas för prototyper och icke-mekaniska delar.

Vilka är tillämpningarna av bearbetade delar?

Maskinbearbetade delar används i praktiskt taget alla branscher, från flyg- till medicin. Några populära vardagliga och sektor-agnostiska delar listas nedan, följt av applikationer i specifika branscher.

Vanliga bearbetade delar:
Fästelement
Ventilkroppar
Bollfogar
Växlar
Axlar
Inhus
Parentes
Rullar
Flyg-
Maskinbara flyg- och rymddelar inkluderar prototypmotorkomponenter, bränslepaneler, landningsutrustningskomponenter och motorfästen.

Bil
Fordonsbearbetade delar inkluderar funktionstestkomponenter som belysning, motor, växellåda och styrsystem samt engångs anpassade delar.

Medicinsk
Maskinbearbetade titan- och rostfritt ståldelar inkluderar implantat, medicinsk utrustning och kirurgiska verktyg som hårbotten.

Konsumentprodukter
Maskinbearbetade delar finns i hushållsvaror och apparater. Sportutrustning kan också vara CNC -bearbetade, medan många bearbetade metall- och plastkomponenter finns i konsumentelektronik. Objekt som bärbara datorer, kontakter och uttag kan alla bearbetas.

Hur lägger man ut maskinbearbetade delar?

Hårdvaruföretag stora och små lägger ofta ut sina CNC -bearbetningsbehov till en specialist. Även för prototyper är det ofta vettigt att använda ett tredjeparts CNC-bearbetningsföretag över en egen lösning på grund av fabriksutrymmet och mänsklig skicklighet som krävs för att driva bearbetningsutrustning.

Att välja en tillverkare för att göra bearbetade delar kan verka skrämmande, men att fokusera på följande faktorer och praxis kan göra det enklare.

Certifieringar: ISO -certifieringar är i synnerhet en bra riktlinje för att identifiera kompetenta bearbetningsföretag, även om de inte kommer att informera dig om omfattningen av ett företags förmågor.
Word of Mouth: Prata med andra hårdvaruföretag som har kontrakterat tillverkare i regionen och ta reda på deras erfarenheter av outsourcingbearbetade delar.
Efterfrågan på information: När du har skapat kontakt med ett företag, fortsätt att ställa frågor tills du är nöjd med att de vet hur du genomför ditt projekt. Om de inte kan ge dig ett tydligt svar är de förmodligen inte en lämplig partner för outsourcing.
Besök fabriker: Om det är möjligt, besök din potentiella outsourcingpartner för att se hur de maskindelar. I vissa fall kan det vara möjligt att anställa en tillverkningsagent för att ordna besök på flera platser i en given region.
RFQS: Skicka en RFQ till flera kortlistade bearbetningsföretag för att få en uppfattning om vem som kan erbjuda det bästa priset.
När det gäller att arrangera tillverkningen av de outsourcade bearbetade delarna kan det vara till hjälp att observera följande tips.

Följ DFM -riktlinjer: Se till att din digitala deldesign följer bearbetningsriktlinjer: Inga tunna väggar, hål med begränsat djup etc.
Använd universella standarder: Skicka en komplett teknisk ritning med dina digitala filer för att ta bort tvetydighet och använd universella standarder för att undvika felkommunikation.
NDA: Underteckna ett avtal om icke-avslöjande när outsourcingbearbetade delar. Detta förhindrar lagligt tillverkaren från att avslöja eller återanvända dina mönster.
Faktor i frakttider: Outsourcade delar tar längre tid att anlända än interna delar, så faktor i frakttider om du arbetar för trånga tidsfrister.
Förbered dig för betalning: För första gången beställningar kommer tillverkare förmodligen att kräva betalning i förväg, även om du kanske kan beställa kredit för efterföljande beställningar.