Hur man bygger din allt riktigt riktigt snabbt (6 / 19 steg)

Steg 6: Varnar: passar och toleranser

Däremot om du laser skär två bitar av plast eller trä till samma dimensioner, vara passformen så vinglig att du kan ha problem att hålla din struktur tillsammans som du försöker sätta ihop det!

Varför händer det?

Processen toleranser

Abrasiva vattenskärmaskiner lider avsmalnande kanter av arten av deras skärning metod: en nudel mycket trycksatt vatten (länkade resursen är en utmärkt läsa för något när det gäller waterjetting teknik, förresten). Det finns i princip två stora faktorer som bidrar till waterjet tillverkningstoleranser:

1. Munstycket Offset och bära. Med maskin controller för en vattenjet kommer direkt munstycket på en förinställd avstånd så att det är nominellt 1 stream radie från delen. Detta är munstycket offset. I en perfekt värld, detta blir du en del som är exakt på dimension, men munstycken slits ut. Som de bär, strömmen blir mer spridning (att förlora dyrbar tryck) och munstycket själv blir större. Även om detta kan verka göra delen mindre, är mer spridda jet mindre möjlighet att rikta sin energi in i materialet, därmed gör skäregenskaper värre.
2. Hastighet i förhållande till materiella hårdheten och tjocklek. Förinställda skära priser för material och tjocklekar finns i princip empiriskt av tillverkaren. Som beskrivs på waterjets.org, ju snabbare snittet, mer taper och vågiga kanter kommer att ses, både orsakar del storlek avvikelser.

Allt detta kanske låter hemskt, men det är generellt på order 0,005"(0,13 mm) eller mindre, per sida. Problemet är att för de flesta metaller, 0,005" är en fruktansvärd inblandning och 0,01" är omöjligt. Plast, att vara mer deformerbar, får att kunna hantera det beroende på deras flexibilitet (spröd plast kommer att brista på insidan hörn). Mycket slipning och arkivering kunde engageras som ett resultat, förneka snabb montering fördelen.

För laserklingor är de största bidragen till del slask

1. Fokus. Om lasern skär ur fokus, blir vad bör en peka av ljus då en gnarly bredstrålande, smälter bort mer material än det borde. Det kan inte ens skära igenom på första försöket följaktligen lämnar en ännu bredare kerf för framtida försök. 2: a bilden visar effekterna av att vara i fokus och ofokuserad, för samma del. Titta på otäcka smältan på lämnade!
2. Del tjocklek. Laserljus är inte en rak balk (parallell) i skärande slutet, men är fokuserad till en punkt. Så, ju tjockare material, den mer in-och ut av fokus strålen får som transporteras. Tjockare material kommer alltid klippa messier.

I en laser process är sättet att undvika dessa två fenomen att använda en lång lins så del tjockleken spelar mindre roll, och hålla den i fokus i centrum av materialet.

För typiska butiken 60-150W lasrar är strålbredd på order 0.006" eller mindre. Den faktiska kerf klippkvalitet beror på material - plast, till exempel, tenderar att hålla smältande efter den skära, bredda kerf. Trä kommer att förbli stabil. Lägga i fokus effekter, kan kerf normalt vara på order av 0,01" eller mer.

Men det finns en fördel med att använda en laserskärare. Den stora majoriteten av vanliga kommersiella maskiner skära på linjen. Det innebär ingen magi offset parameter och kerf tillämpas lika för både utanför och inuti dimensioner. Vad detta betyder är laserklingor kommer automagiskt förstora din slots och krympa dina flikar. Jag har hört för mycket få laserklingor som kommer att kompensera kerf för dig.

Å andra sidan, är en router eller mal, som använder ett styvt skärverktyg, praktiskt taget immun mot både taper effekter och okontrollerbar kerf förändringar. Du kan bara få en naturligt stor kerf jämfört med de andra teknikerna, men stela maskiner med ljus nedskärningar kan hålla toleranser till tusendelar av en tum, eller åtminstone inom 0.003".

Materiella toleranser

Maskinen är inte den enda källan till fel som kan köra fast din församling process. Själva är ofta inte de mått de säljs som.

Majoriteten av "1/4" akrylplast är exempelvis faktiskt 6mm i tjocklek. 1/4" i decimaler är 0,250" och 6mm är 0.236"! Därför kommer att utformar 1/4" bred platser och med 0.236" material resultera i en mycket slarvig passform.

Tillverkningstoleranser av metaller och plaster spelar också in. Vanligaste laser skärbar plast som akryl tillverkas en tjocklek tolerans på ± 0,02". Detta innebär ett 0,250" nominella blad kan vara så tunn som 0.230 och lika tjock som 0.270 och fortfarande säljas du som 0,25". Engineering plast som Delrin (acetal) görs till snävare toleranser, som ±0.005 ". (Källa: McMaster-Carr).

För metaller beror tjocklek toleransen på material och tillverkningsprocess. Kallvalsade plåtar är oftast slopper än precision-marken, men den senare är betydligt dyrare. Ett exempel teknisk specifikation finns här för 1/4" 6061 aluminiumplåt - märka hur tjocklek toleransen varierar med färdiga tjocklek. För denna 1/4" platta är den tjocklek toleransen +/-0.012".

Jag har personligen behandlat 1/4" platta som var faktiskt 0.265" och 3/8"(0,375) lager som var en fantastisk 0.390. På den punkten, undrade jag om jag köpte 10mm aluminium (0.393) av en slump! Den tredje bilden är en bild på sidan av min DIY Segway-liknande anordning, segmenteringsfel, där jag var tvungen att mala ner några av aluminium i närheten av fingerlederna eftersom de bara helt inte kunde hända även med munstycke ersättning - allt på grund av väsentliga toleranser.

Riskreducerande

Kompensera för kerf och avsmalna beror på tekniken. Det mest idiotsäkra sättet är att göra några antaganden och göra en "kerf gauge" som är en pjäs med flera variationer på din kritisk dimension. Ett exempel visas i den fjärde bilden. Denna pjäs har några platser och flikar med ökande bredd, svävar omkring 0.5". Skär bit på din maskin val (eller har det gjorts) och mäta de exakta dimensioner som kommer tillbaka. Detta fastställs ett mått för att justera del toleranser för att maskin och att material.

Till exempel med en mätare med vattenjet bearbetning, kan dimensioner vara spot-on på ena sidan av snittet, men vara några tusendelar större per egg (vilket din 0,500" test slot kan vara så liten som 0.490" på platser). För laserskärning, kan det vara motsatsen - materialet där lasern är minst i fokus, till exempel, kan orsaka facket att vara 0.515".

Med denna information, kan du "designa ut" skillnaden i CAD-program. Femte bilden är ett exempel på en slot utformas "på storlek" från början, och sedan i slutet offset konturer ritas runt spåren och ersättning tillämpas atomically i en pressa eller booleskt geometri operation.

Detsamma kan sägas om cirkulär parning delar som kedjehjul och redskap. I det här fallet "fri service" slask av laserklingor är fördelaktigt - redskap, remskivor, klämmor som är för små och kommer bara agera som utslitna vanliga sådana. Men waterjet koniska absolut kommer att döda din utrustning & sprocket passar! De två sista bilderna visar montering vs. nonfitting kedjehjul. På den passande sprocket utförde jag en offset åtgärd i hela drevet profilen som skiftat tänderna inåt av 0,005".

På delar som jag inte på förhand vet specifikationerna för den maskin som används för att bygga den, jag lämnar saker extra slarvig och beror helt på god strukturell design och fästelement användning att behålla styvhet. Ett exempel är panelerna för demokratiska republiken av Chibikart. På de gick jag så långt som 0,01" större hål och 0,015" på slots att vara säker!

Summan av kardemumman

Vattenskärmaskiner försöker göra din del exakt i storlek, men kan sluta att göra nedskärningar (t.ex. platser och hål) för liten och utanför nedskärningar för stor (t.ex. flikar och profiler), gör den del har för mycket material att passa utan ersättning.

Lasrar skära på den linjen, att göra nedskärningar större och utanför nedskärningar mindre, men hamna att göra den sista delen alltför slarvig utan ersättning.

I slutändan maskiner med stela verktyg som routrar och mal kan fortfarande hålla de bästa toleranserna, men även då ditt material kan vara slarvigt gjorda och alltför tjocka eller tunna.

Också, bara ta inte mitt ord för det - UPenn MEAM har också ett par tankar i ämnet.