Лучшие конструктивные и производственные решения для ЧПУ обработки острых внутренних углов

Наряду с выбором материала дизайн является одним из наиболее важных факторов, определяющих качество и функциональность конечной детали. Независимо от выбранного метода производства, проектные группы должны придерживаться принципов проектирования для технологичности (DFM) на этапах проектирования и прототипирования любого проекта. Однако многие группы разработчиков считают DFM особенно сложной задачей при разработке деталей для обработки на станках с ЧПУ.

Хотя обработка с ЧПУ отлично подходит для изготовления деталей с жесткими допусками, получение четких внутренних элементов, особенно прямых углов, обходится дорого. Сверла с ЧПУ имеют круглую форму, поэтому, если инженер попытается обработать угол 90° с помощью круглого сверла, сверло никогда не сможет вырезать прямой угол. Оставшаяся недоступная угловая геометрия называется угловым радиусом. Радиусы внутренних углов напрямую влияют на обрабатываемость детали, а также могут повлиять на стоимость и сроки производства.

К счастью, дизайнеры и команды разработчиков могут решить эту проблему с помощью нескольких эффективных дизайнерских обходных путей, позволяющих избежать резких внутренних особенностей. Если острые внутренние элементы строго необходимы, существует ряд производственных решений, которые можно использовать. Вот что нужно знать продуктовым командам.

Как избежать острых внутренних углов

Лучше всего дизайнеру вообще избегать использования острых внутренних углов и использовать закругления на всех внутренних краях. Машинисты будут использовать концевую фрезу с радиусом немного меньшим, чем радиус добавленной кромки. Например, если радиус детали составляет 0,25 дюйма, следует использовать концевую фрезу 6 мм или 7/32 дюйма. Это гарантирует, что станок может работать с разумной скоростью, не вызывая нагрузки на инструмент.

Другой вариант — использовать нестандартные радиусы углов. Добавление по крайней мере от 0,02 до 0,05 дюйма к внутреннему радиусу угла дает концевой фрезе достаточно места для небольшого поворота в углу без полной остановки.

Кроме того, дизайнеры могут смягчить внутренние радиусы углов, создав закругленную траекторию с помощью инструмента большего размера. Инструмент большего размера создает более широкий внутренний радиус угла и уменьшает зацепление инструмента, что сокращает время обработки, снижает затраты и обеспечивает более гладкую поверхность. 150-процентный радиус инструмента является адекватным, но 200-процентный радиус инструмента обычно считается идеальным.

Методы обработки острых углов

Если команда разработчиков использует дизайн, требующий острых внутренних углов, у них все еще есть несколько доступных решений. Некоторые бригады предпочитают не трогать внутренние радиусы углов, но уменьшают их размер, используя сверло меньшего диаметра. Это быстрый и относительно недорогой подход, который не усложняет обработку оригинальной конструкции. Однако следует отметить, что этот подход не подходит для более толстых материалов ЧПУ.

Наиболее распространенный способ приспособить острые углы — использовать скругление из собачьей кости или Т-образной кости. Эти скругления представляют собой типы поднутрений, которые расширяют форму угла за пределы области выреза, поэтому сверло может либо сделать полный оборот и выйти из угла, создавая угол 90 °, либо слегка вернуться назад, чтобы создать острый угол, как показано ниже. траектория инструмента. Как следует из названия, филе из собачьей кости выглядит как игрушки для жевания, а филе из тибона похоже на букву «Т» с закругленными краями.

Скругления «собачья кость» и «т-образная кость» несложно включить в конструкции с ЧПУ, и они по своей сути не увеличивают затраты на обработку с ЧПУ. Тем не менее, проектировщики должны помнить, что точка входа для скругления собачьей кости должна быть на 15–20 % больше, чем диаметр фрезы.

Если конструкция не может вместить скругление в виде собачьей кости, самый простой способ включить острые внутренние углы — выровнять их вручную с помощью лобзика, стандартного долота или углового долота. Протяжки, формирователи и инструменты для электроэрозионной обработки также могут создавать острые углы, но они, как правило, являются менее экономичными решениями.

Вы также можете получить прямые углы с помощью проволочной электроэрозионной обработки. Технически, вы не сможете получить истинно прямоугольный угол — после провода останется крошечный радиус 0,005″-0,006″ — но многие группы разработчиков считают такой малый радиус приемлемым. Электроэрозионная обработка вокруг острых углов может обеспечить очень точный рез и отличное качество поверхности. Однако важно отметить, что электроэрозионные станки работают очень медленно, особенно по сравнению с режущими инструментами с ЧПУ.

Дизайн для обработки с быстрым радиусом

Для многих продуктовых команд проектирование чистой, функциональной детали является простым делом, а проектирование с учетом технологичности и, в частности, обрабатываемости, является более сложной задачей. Оптимизация конструкции для технологичности требует практики, опыта и большого количества технических знаний. Как команды разработчиков могут быть уверены, что их дизайн приведет к созданию функциональной, красивой детали, которая не приведет к увеличению затрат на обработку на станках с ЧПУ?

Проектирование с учетом обрабатываемости становится намного проще с помощью опытного партнера-производителя, такого как Fast Radius. В нашем распоряжении новейшие технологии цифрового проектирования, а наша команда экспертов по дизайну и инженеров может помочь командам по разработке продуктов всех форм и размеров оптимизировать свою деталь. Свяжитесь с нами сегодня — давайте сделаем новые вещи возможными.

Для получения дополнительных ключевых соображений и советов по проектированию с учетом обрабатываемости посетите учебный центр Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату