Оптимизация обработки на ЧПУ: дизайн и производственные решения для острых внутренних углов

Наряду с выбором материалов, дизайн является одним из самых критических факторов в определении качества и функциональности конечной детали. Независимо от выбранного производственного метода, продуктовые команды должны придерживаться принципов дизайна для производства (DFM) на фазах дизайна и прототипирования любого проекта. Однако многие продуктовые команды находят DFM особенно сложным при проектировании деталей для обработки на станках с ЧПУ.

Хотя обработка на станках с ЧПУ отлична для производства деталей с тесными допусками, достижение острых внутренних особенностей, особенно прямых углов, дорого. Режущие инструменты ЧПУ круглые, поэтому если инженер пытается обработать угол 90° круглым инструментом, инструмент никогда не сможет вырезать прямой угол. Недоступная геометрия угла, оставшаяся позади, называется радиусом угла. Внутренние радиусы углов напрямую влияют на обрабатываемость детали и также могут влиять на стоимость и производственные сроки.

К счастью, дизайнеры и продуктовые команды могут обойти эту проблему с несколькими эффективными дизайнерскими обходными путями для избегания острых внутренних особенностей. Если острые внутренние особенности строго необходимы, существует ряд производственных решений, которые могут быть использованы. Вот что продуктовые команды должны знать.

Как избежать острых внутренних углов

Лучшая ставка дизайнера — избегать использования острых внутренних углов совсем и включать радиусы на всех внутренних ребрах. Машинисты будут использовать фрезу с радиусом слегка меньшим, чем радиус, добавленный к ребру. Например, если радиус детали 0.25 дюйма, то должна использоваться фреза 6 мм или 7/32 дюйма. Это обеспечивает, что станок может работать на разумной скорости без наведения стресса на инструмент.

Другой вариант — использовать нестандартные радиусы углов. Добавление как минимум 0.02–0.05 дюйма к внутренним радиусам углов дает фрезе достаточно места, чтобы слегка повернуться в углу без полной остановки.

Кроме того, дизайнеры могут смягчить внутренние радиусы углов, создавая закругленный траекторию инструмента с более крупным инструментом. Крупное инструментование создает более широкие внутренние радиусы углов и уменьшает зацепление инструмента, что сокращает время обработки, снижает затраты и создает более гладкую поверхностную отделку. 150% радиуса инструмента адекватно, но 200% радиуса инструмента обычно считается идеальным.

Обходные пути обрабатываемости для острых углов

Если продуктовая команда использует дизайн, требующий острых внутренних углов, у них все еще есть несколько доступных решений. Некоторые команды выбирают оставить внутренние радиусы углов нетронутыми, но уменьшают их размер, используя сверло с меньшим диаметром. Это быстрый, относительно недорогой подход, который не делает оригинальный дизайн более сложным для обработки. Следует отметить, однако, что этот подход не подходит для более толстых материалов ЧПУ.

Самый распространенный способ приспособления острых углов — использование dog-bone (собачья кость) или T-bone (Т-образной) фаски. Эти фаски — типы подрезок, которые расширяют форму угла за пределами зоны реза, так что сверло может либо сделать полный поворот и покинуть угол, создавая угол 90°, либо немного отступить, чтобы создать острый угол, следуя траектории инструмента. Как следствуют из названий, dog-bone фаски выглядят как игрушки для жевания, а T-bone фаски выглядят как буква «T» с закругленными краями.

Dog-bone и T-bone фаски не сложно включить в дизайны ЧПУ и они не несут в себе увеличения затрат на обработку ЧПУ. Однако дизайнеры должны помнить, что входная точка для dog-bone фаски должна быть на 15–20% больше диаметра фрезы.

Если дизайн не может приспособить dog-bone фаску, самый простой способ включить острые внутренние углы — вручную выпрямить их с помощью пильного полотна, обычной стамески или угловой стамески. Броачи, шейперы и инструменты электроэрозионной обработки также могут создавать острые углы, но они склонны быть менее экономичными решениями.

Вы также можете достичь прямых углов, используя проволочную электроэрозию (wire EDM). Технически вы не сможете достичь истинного квадратного угла — останется крошечный радиус 0.005–0.006 дюйма, оставленный проволокой — но многие продуктовые команды находят такой маленький радиус приемлемым. Обработка вокруг острых углов с проволочной электроэрозией может обеспечить очень точный разрез и отличную поверхностную отделку. Однако важно отметить, что станки проволочной электроэрозии очень медленные, особенно по сравнению с режущими инструментами ЧПУ.

Дизайн для обрабатываемости с Fast Radius

Для многих продуктовых команд дизайн чистой, функциональной детали легко — это дизайн для производства — и обрабатываемости в частности — который более сложен. Оптимизация дизайна для производства требует практики, опыта и большого технического экспертиза. Как продуктовые команды могут быть уверены, что их дизайн приведет к функциональной, красивой детали, которая не увеличит затраты на обработку ЧПУ?

Дизайн для обрабатываемости становится гораздо легче с помощью опытного производственного партнера вроде Fast Radius. У нас есть новейшие цифровые технологии дизайна в нашем распоряжении, и наша команда экспертов по дизайну и инженерам может помочь продуктовым командам всех форм и размеров оптимизировать их деталь. Свяжитесь с нами сегодня — давайте сделаем возможными новые вещи.

Для дополнительных ключевых соображений и советов о том, как проектировать для обрабатываемости, посетите центр обучения Fast Radius.

Готовы сделать ваши детали с Fast Radius?

Начните ваш расчет стоимости