Фрезерованные корпуса. Изготовление корпусов рэа. Технология фрезерных работ в зависимости от вида фрезерования

Вызвала много вопросов и обсуждений в комментариях, поэтому мы решили продолжить эту тему и сфокусироваться на создании прототипов корпусов и механизмов для электроники, чтобы вам было проще ориентироваться в различных материалах и технологиях прототипирования, которые предлагают современные производители.

Как всегда, уделим внимание самым актуальным вопросам и дадим полезные советы, исходя из нашей практики:

1. Из каких материалов делается прототип корпус для электронных устройств?
2. Обзор современных технологий прототипирования: что выбрать? Тут мы рассмотрим разные 3D-принтеры и сравним их с технологией фрезеровки на станках с ЧПУ.
3. Как выбрать изготовителя прототипа, какие документы предоставить подрядчику?

1. Из чего делается прототип корпус для электронных устройств?

• Различных видов пластика: ABS, PC, PA, PP и т.д. Для корпусов, требующих повышенной ударопрочности или устойчивости к воздействию агрессивных сред, используются полиамиды и полиформальдегиды (PA, POM)
• Металлов: алюминий, различные марки нержавеющей стали, алюминиево-магниевые сплавы и др.
• Стекло
• Резина
• Древесина (различные породы) и прочие экзотические материалы

При совмещении в одном корпусе различных типов материалов важно получить консультацию специалистов, они помогут грамотно реализовать места стыковки, обеспечат нужные параметры герметичности, прочности, гибкости, т.е. сопоставят желания клиента и дизайнера устройства с реальными производственными возможностями.

2. Обзор современных технологий прототипирования: что выбрать?

Самые распространенные на сегодня технологии прототипирования - это фрезерование и выращивание (SLA, FDM, SLS).

Особой популярностью пользуется выращивание прототипов в 3D-принтерах, эта модная технология стремительно развивается и даже наслаивается на массовое производство. Сегодня выращивают самые разные изделия, вплоть до металлических изделий и пищевых продуктов, но всё это имеет свои ограничения. Рассмотрим эти технологии более подробно, а в конце попробуем выбрать оптимальный вариант для создания прототипа корпуса:

SLA (Stereo Lithography Apparatus) - технология стереолитографии, позволяет «выращивать» модель в жидком фотополимере, который затвердевает под воздействием ультрафиолетового лазера. Преимущества: высокая точность и возможность создания крупногабаритных моделей. Качественная поверхность SLA-прототипов легко поддается финальной обработке (ее можно шлифовать и красить). Важный недостаток технологии - хрупкость модели, SLA-прототипы не годятся для вкручивания саморезов или проверки корпусов на защелках.

SLS (Selective Laser Sintering) - технология селективного лазерного спекания, позволяет создавать прототип за счет послойного оплавления порошка. Преимущества: высокая точность и прочность, возможность получить образцы из пластика и металлов. SLS-прототипы позволяют проводить сборочные испытания корпусов с использованием шарниров, защелок и сложных узлов. Недостаток: более сложная обработка поверхности.

FDM (Fused Deposition Modeling) - технология послойного выращивания полимерной нитью. Преимущества: максимальная приближенность полученного образца к заводской версии устройства (до 80% прочности по сравнению с литьем пластика). FDM-прототип можно испытывать на функциональность, собираемость и климатику. Детали такого корпуса поддаются склейке и ультразвуковой сварке, можно использовать материалы ABS+PC (АБС-пластик + поликарбонат). Недостатки: среднее качество поверхности, сложности при финальной обработке.

Как видно, ограничения различных технологий выращивания не позволяют точно воспроизвести и передать тактильные характеристики корпуса. На основании прототипа нельзя будет сделать выводы о реальном внешнем виде устройства без дополнительной обработки. Обычно при выращивании может использоваться ограниченное количество материалов, чаще всего от одного до трех типов пластика. Главное достоинство этих методов – относительная дешевизна, но тут важно учесть, что дополнительная обработка, которая требуется для качественного внешнего вида изделия, перекрывает это достоинство. Более того, на качество прототипа влияет и точность выращивания, которая недостаточна для создания корпусов небольшого размера. А после обработки и полировки поверхности становится еще ниже.

При этом фрезеровка на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет достичь точности изготовления одного порядка с точностью массового производства. При этом можно использовать абсолютное большинство материалов, которые используются при массовом изготовлении корпусов. Основной недостаток фрезеровки - высокая трудоемкость и необходимость использования дорогостоящего оборудования, что обуславливает высокую стоимость этой технологии. Хотя эти затраты вполне сопоставимы с выращиванием корпуса, если учитывать длительную и дорогостоящую финальную обработку поверхности.

3. Как выбрать изготовителя прототипа, какие документы предоставить подрядчику?

• Готовые прототипы должны быть полнофункциональными, максимально приближенными к серийным изделиям, чтобы их можно было использовать для сертификации, демонстрации инвестору, на выставках и презентациях.
• Производитель должен работать с широким набором различных материалов и технологий, оказывать консультации по их выбору. Так вы сможете подобрать оптимальный вариант для вашего конкретного проекта.
• Желательно, чтобы у подрядчика была база проверенных производителей как в СНГ, так и в Юго-Восточной Азии, чтобы вы получили оценку различных вариантов по срокам и стоимости изготовления различных компонентов вашего устройства. Так будет проще выбрать оптимальный вариант.

Мы надеемся, что наши советы помогут вам создать собственный

Корпуса для РЭА/СВЧУ, теплоотводы/радиаторы для электроники, как правило содержат мелкие элементы конструкции: резьбы для крепления печатных плат, отверстия под разъемы, пазы для укладки и фиксации герметизирующих прокладок и т.д. Универсальные обрабатывающие центры зачастую не способны быстро справиться с фрезерованием мелких элементов радиоэлектронных приборов из-за низкой скорости вращения режущего инструмента, поэтому при оптимальной является Высокоскоростная 3D фрезеровка ЧПУ.

Высокоскоростная 3D фрезеровка ЧПУ алюминия — это современная, динамично развивающаяся область обработки металлов резанием. При данном типе обработки «не работают» классические формулы расчета сил резания, т.к. скорость межмолекулярного разрыва металла значительно отличается от скорости разделения металла при стандартном «силовом» фрезеровании.

При высокоскоростном фрезеровании алюминия возрастает значимость отвода тепла и стружки из зоны резания, поэтому охлаждение производится при помощи технического спирта, подаваемого в зону резания при помощи сжатого воздуха. Это дает дополнительные преимущества в отсутствии необходимости промывки деталей после фрезерования — алюминиевые и медные Корпуса для РЭА / СВЧУ, теплоотводы / радиаторы для электроники, выходят буквально блестящими.

Также одним из неоспоримых преимуществ высокоскоростного фрезерования является чистота обрабатываемых поверхностей. Высокоскоростная 3D фрезеровка ЧПУ позволяет без операции шлифования получать требующиеся параметры шероховатости и плоскостности теплоотводящих поверхностей Корпусов РЭА / СВЧУ и Теплоотводов / Радиаторов радиоэлектронных устройств.

Для высокоскоростного фрезерования требуется приобретение специального дорогостоящего твердосплавного инструмента. К сожалению, «стандартные» фрезы не подходят для данного вида обработки, и это значительно сужает выбор режущего инструмента.

Преимуществом перед «стандартным» фрезерованием является также то, что «сверление» отверстий под Различные диаметры глухих или проходных резьб может производиться одной твердосплавной фрезой с высокой скоростью без необходимости смены режущего инструмента. Это значительно сокращает время обработки, и как следствие становятся дешевле.

Слесарное нарезание резьб в корпусах приборов для РЭА / СВЧУ зачастую приводит к поломке метчиков внутри уже почти готовой детали. Это увеличивает стоимость деталей для Покупателя, т.к. Поставщику приходится закладывать в стоимость изготовления партии дополнительные расходы на технологический запас. Также негативным фактором слесарного нарезания резьбы в алюминии, меди и пластике является низкое качество получаемых резьб: отсутствие перпендикулярности к основной поверхности, «заминание» первых витков нарезаемых резьб вследствие необходимости неоднократного вворачивания и выворачивания метчиков.

Высокоскоростная 3D фрезеровка ЧПУ алюминия позволяет избегать этой проблемы: фрезерование резьбы производится специальными твердосплавными фрезами, движущимися по спиральной траектории.

Еще одной серьезной проблемой при изготовлении «видовых» корпусов РЭА / СВЧУ является ручная слесарная обработка фасок, заусенцев и острых кромок, т.к. вручную очень сложно достичь высокого качества обрабатываемых поверхностей алюминиевых деталей.

Высокоскоростная 3D фрезеровка ЧПУ алюминия, меди и пластика позволяет с высокой скоростью, точностью и качеством снимать фаски, заусенцы и острые кромки специальными твердосплавными зенкерами. Такой вид фрезерной обработки значительно увеличивает потребительские качества выпускаемой продукции и снижает риск ухода видовых деталей в брак.

2. Технология изготовления корпусных деталей

Заготовки корпусных деталей чаще всего отливают из чугуна и алюминиевых сплавов, реже из стали или других литейных сплавов.

Широко применяется литье в песчано-глинистые формы, кокиль, оболочковые формы, под давлением. Реже – литье по выплавляемым моделям.

В качестве исходных заготовок используют поковки. Находит применение и сварка стальных заготовок.

2.1. Технические требования к корпусным деталям

При изготовлении корпусных деталей необходимо обеспечить:

1. Правильность формы

2. Малую шероховатость (мкм)

3. Точность взаимного расположения основных баз деталей.

Так, для привалочных плоскостей допуск прямолинейности равен 0,05…0,2 мм, шероховатость

2. Малую шероховатость

3. Правильность расположения отверстий относительно основных баз деталей, т.е. точность координат осей отверстий, параллельность и перпендикулярность осей базовым плоскостям и т.д.

4. Правильность расположения отверстий друг относительно друга (параллельность и перпендикулярность осей, межосевые расстояния и т.д.). Например, допуски параллельности осей отверстий и перпендикулярности торцовых поверхностей к осям отверстий обычно составляют от 0,02 до 0,05 мм соответственно на 100 мм длины или радиуса.

Требования к точности межосевых расстояний устанавливаются по стандартам и условиям обеспечения нормальной работы зубчатых передач (обычно 7-8 степени точности).

Точность формы, размеров и малая шероховатость отверстий необходимы для повышения износостойкости уплотнений и долговечности подшипников качения, для уменьшения потерь на трение, утечек жидкости и газа.

2.2. Предварительная обработка корпусов

Перед отправкой отливок и поковок в механический цех удаляют облой, литники и прибыли. Для этого используют обрезные прессы, фрезерные, шлифовальные, ленточно-отрезные и другие станки, сварочные аппараты, пневматические молотки, зубила и другие средства производства. Кроме того, производят очистку, термическую обработку, предварительную покраску, грунтовку и контроль заготовки.

При очистке удаляют остатки пригоревшей формовочной смеси и мелкие неровности для того, чтобы улучшить внешний вид детали, повысить стойкость наносимой краски, увеличить стойкость режущего инструмента при последующей обработке.

Очистка производится стальными щетками, иглофрезами, травлением серной кислотой с последующей промывкой, обдувкой дробью, водой с крупнозернистым керамзитом и содой.

Термическую обработку (низкотемпературный отжиг отливок из серого чугуна) выполняют для снятия остаточных напряжений и улучшения обрабатываемости отливок.

Окраску производят кистью, окунанием, пульверизатором или в специальных установках. На передовых предприятиях используют окрасочные роботы с ЧПУ. Окраска необрабатываемых поверхностей отливок после старения связывает остатки формовочной смеси и исключает в дальнейшем её попадание на поверхности трения.

2.3. Базирование заготовок корпусов

При выборе черновых баз необходимо:

1. Обеспечить равномерность припусков на обработку отверстий

2. Избежать касания внутренних поверхностей корпуса и деталей большого диаметра (зубчатых колес, маховиков, муфт).

Для этого часто на первых операциях заготовки базируют по основному отверстию или двум возможно более удаленным отверстиям, т.к. внутренняя полость корпуса и получаемые в отливке отверстия базируются с помощью общего стержня или связанных друг с другом стержней. Установка осуществляется:

1. В приспособлениях с конусами (рис. 2.1.).

С помощью кулачковых или плунжерных оправок, которые закрепляются в отверстиях заготовки вместе с нею, выступающими шейками устанавливаются на призмы и другие опорные приспособления.

Рис. 2.1. – Схема базирования корпуса по коническим оправкам

Рис. 2.2. – Схема базирования корпуса по разжимной оправке

Наша компания оказывает услуги в области фрезеровки алюминия и цветных металлов на заказ любой сложности. Мы специализируемся на изготовлении корпусов для РЭА, в том числе герметичных и водонепроницаемых IP69 (для телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов).

Корпуса для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и контрольно-измерительных приборов, и автоматики (КИПиА) широко используются во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Это связано с тем, что электротехнические и радиоэлектронные приборы для нормального функционирования нуждаются в защите от механических, физических и химических воздействий. Необходимо отметить так же, что алюминиевые корпуса для РЭА и КИП и А являются очень прочными, поэтому они эффективно предохраняют оборудование, находящееся в них от случайного повреждения. Высока и долговечность таких корпусов, поскольку, обработанные соответствующим образом, они не подвержены атмосферной или химической коррозии. Это позволяет использовать корпуса из алюминия (алюминиевых сплавов) в промышленности. Изготовление корпусов из алюминия является важным сегментом деятельности нашей компании. Абсолютно любое современное производство не обходится без корпусов для РЭА или КИП и А, выполненных на основе алюминия и других цветных металлов.

ПРИМЕРЫ НАШИХ РАБОТ ПО ФРЕЗЕРОВКЕ

Фрезерная обработка металла представляет собой технологию получения различных деталей резанием с использованием фрезы - специального режущего инструмента.

Фрезерная обработка выполняется качественно и в указанные сроки заказчика. Компания имеет новейшее специальное оборудование, которое позволит выполнить любые виды фрезерных работ. Ваш заказ выполнят высококвалифицированные специалисты, благодаря мастерству которых можно изготовить необходимые металлозаготовки с минимальными затратами материала для заказчика. Они смогут выполнить обработку фасонных, цилиндрических, торцовых, а также конических поверхностей.

Фрезерная обработка металлов, выполняемая на фрезерных станках, позволяет обрабатывать горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности, а также фасонные поверхности и пазы.

Фрезерные работы, являющиеся специализацией нашей компании, включают в себя комплекс технологических процессов по обработке металлических заготовок резанием. Фрезерные работы осуществляются для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей с возможностью обрабатывать горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности на фрезерных станках. Фрезерные работы выполняются с определенной скоростью, подачей и глубиной резания, при этом скорость подачи ограничивается теплостойкостью материала фрезы, а выбор глубины и подачи зависит от прочности режущего инструмента. В зависимости от выполняемой работы используются универсальные, горизонтальные, вертикальные, продольные, карусельные, барабанные и другие виды фрезерных станков.

К наиболее эффективным методам металлообработки, помимо токарных работ, относится фрезерование. Метод фрезерования может применяться для обработки незакаленных сталей, цветных металлов и сплавов, хотя в некоторых случаях возможна и обработка закаленных сталей. Особенностью фрезерования, выполняемого с использованием многолезвийного режущего инструмента (фрезы), является прерывистость резания каждым зубом инструмента. Фрезерование предполагает резание только на определенной части заготовки, с которой соприкасаются зубья фрезы.

При фрезеровании геометрия обрабатываемой детали напрямую зависит от формы инструмента, поэтому в зависимости от обрабатываемой детали используются разные виды фрез. Для получения чистых поверхностей применяется попутное фрезерование, а для увеличения производительности - встречное фрезерование. Черновое фрезерование выполняется с использованием фрез с крупным шагом пластин и предполагает большую глубину резания, а при чистовой обработке уменьшается как глубина, так и скорость обработки.

Фрезеровка с использованием многолезвийных металлорежущих инструментов является одной из самых распространенных технологий металлообработки. Фрезеровка как технологический процесс обработки металла резанием осуществляется посредством фрез, позволяющих выполнять горизонтальное, вертикальное и наклонное фрезерование поверхностей.

Данная технология используется для концевого, торцового, периферийного и фасонного фрезерования деталей. Концевая фрезеровка используется для канавок, подсечек и пазов (включая сквозные пазы), торцевая фрезеровка применяется для обработки больших поверхностей, а фасонная фрезеровка - для обработки профилей (к примеру, шестерен). Фрезеровка, как и токарная обработка, выполняется с разной скоростью, подачей и глубиной резания с возможностью изменять данные параметры для конкретных деталей.