De beste ontwerp- en fabricageoplossingen voor CNC-bewerking van scherpe binnenhoeken

Samen met materiaalkeuze is design een van de meest kritische factoren bij het bepalen van de kwaliteit en functionaliteit van een definitief onderdeel. Ongeacht de gekozen productiemethode, moeten productteams zich houden aan de ontwerp-voor-maakbaarheid (DFM)-principes tijdens de ontwerp- en prototypingfasen van elk project. Veel productteams vinden DFM echter bijzonder uitdagend bij het ontwerpen van onderdelen voor CNC-bewerking.

Hoewel CNC-bewerking uitstekend is voor het produceren van onderdelen met nauwe toleranties, is het duur om scherpe interne kenmerken te bereiken, vooral rechte hoeken. CNC-bits zijn rond, dus als een ingenieur een hoek van 90 ° probeert te bewerken met een ronde bit, zal de bit nooit een rechte hoek kunnen snijden. De ontoegankelijke hoekgeometrie die achterblijft, wordt een hoekradius genoemd. Binnenhoekradii zijn direct van invloed op de bewerkbaarheid van een onderdeel en kunnen ook van invloed zijn op de kosten en productietijdlijnen.

Gelukkig kunnen ontwerpers en productteams dit probleem oplossen met een paar effectieve ontwerpoplossingen om scherpe interne functies te vermijden. Als scherpe interne kenmerken strikt noodzakelijk zijn, zijn er een aantal productieoplossingen die kunnen worden gebruikt. Dit is wat productteams moeten weten.

Hoe vermijd je scherpe binnenhoeken

De beste keuze van een ontwerper is om helemaal geen scherpe binnenhoeken te gebruiken en radii op alle interne randen op te nemen. Machinisten zullen een vingerfrees gebruiken met een straal die iets kleiner is dan de straal van de aan de rand toegevoegde. Als de straal van een onderdeel bijvoorbeeld 0,25 inch is, moet een vingerfrees van 6 mm of 7/32 inch worden gebruikt. Dit zorgt ervoor dat de machine met een redelijke snelheid kan draaien zonder het gereedschap te belasten.

Een andere optie is om niet-standaard hoekradii te gebruiken. Door ten minste 0,02” tot 0,05” toe te voegen aan de interne hoekradii, heeft de frees voldoende ruimte om iets in de hoek te draaien zonder volledig tot stilstand te komen.

Bovendien kunnen ontwerpers de binnenhoekradii verzachten door een afgerond gereedschapspad te creëren met een groter gereedschap. Grotere gereedschappen creëren bredere binnenhoekradii en verminderen de ingrijping van het gereedschap, wat de bewerkingstijd verkort, de kosten verlaagt en zorgt voor een gladdere oppervlakteafwerking. Een gereedschapsradius van 150 procent is voldoende, maar een gereedschapsradius van 200% wordt over het algemeen als ideaal beschouwd.

Bewerkbaarheidsoplossingen voor scherpe hoeken

Als een productteam een ​​ontwerp gebruikt dat scherpe binnenhoeken vereist, hebben ze nog enkele oplossingen tot hun beschikking. Sommige teams kiezen ervoor om de binnenste hoekradii intact te laten, maar verkleinen ze door een boor met een kleinere diameter te gebruiken. Dit is een snelle, relatief goedkope benadering die het oorspronkelijke ontwerp niet moeilijker maakt om te bewerken. Er moet echter worden opgemerkt dat deze aanpak niet geschikt is voor dikkere CNC-materialen.

De meest gebruikelijke manier om scherpe hoeken op te vangen, is het gebruik van een hondenbot of t-bonefilet. Deze filets zijn soorten ondersnijdingen die de vorm van de hoek buiten het snijgebied verlengen, zodat de boor een volledige rotatie kan maken en de hoek kan verlaten, waardoor een hoek van 90 ° ontstaat, of een beetje achteruit kan om een ​​scherpe hoek te creëren als volgt het gereedschapspad. Zoals de namen doen vermoeden, zien hondenbotfilets eruit als kauwspeeltjes en zien t-bonefilets eruit als de letter "T", met afgeronde randen.

Dog-bone en t-bone filets zijn niet moeilijk op te nemen in CNC-ontwerpen en ze verhogen niet inherent de CNC-bewerkingskosten. Ontwerpers moeten er echter aan denken om het ingangspunt voor de hondenbotfilet 15% tot 20% groter te maken dan de diameter van de frees.

Als het ontwerp geen plaats biedt aan een hondenbotfilet, is de eenvoudigste manier om scherpe binnenhoeken op te nemen, ze handmatig af te vlakken met een trekzaag, standaardbeitel of hoekbeitel. Aansnijders, shapers en bewerkingsgereedschappen met elektrische ontlading kunnen ook scherpe hoeken veroorzaken, maar dit zijn meestal minder kosteneffectieve oplossingen.

U kunt ook rechte hoeken bereiken door draadvonken te gebruiken. Technisch gezien zul je geen echte vierkante hoek kunnen bereiken - er zal een kleine straal van 0,005 '-0,006 ' achterblijven door de draad - maar veel productteams vinden een straal die zo klein is acceptabel. Het machinaal bewerken van scherpe hoeken met draadvonken kan een zeer nauwkeurige snede en een uitstekende oppervlakteafwerking opleveren. Het is echter belangrijk op te merken dat draadvonkmachines erg traag zijn, vooral in vergelijking met CNC-snijgereedschappen.

Ontwerp voor bewerkbaarheid met Fast Radius

Voor veel productteams is het ontwerpen van een schoon, functioneel onderdeel eenvoudig - het is ontwerpen voor maakbaarheid - en bewerkbaarheid in het bijzonder - dat is een grotere uitdaging. Het optimaliseren van een ontwerp voor maakbaarheid vereist oefening, ervaring en veel technische expertise. Hoe kunnen productteams er zeker van zijn dat hun ontwerp zal resulteren in een functioneel, mooi onderdeel dat de CNC-bewerkingskosten niet opdrijft?

Ontwerpen voor bewerkbaarheid wordt veel eenvoudiger met de hulp van een ervaren productiepartner als Fast Radius. We hebben de nieuwste digitale ontwerptechnologieën tot onze beschikking en ons team van ontwerpexperts en ingenieurs kan productteams in alle soorten en maten helpen hun deel te optimaliseren. Neem vandaag nog contact met ons op — laten we nieuwe dingen mogelijk maken.

Ga voor meer belangrijke overwegingen en tips over ontwerpen voor bewerkbaarheid naar het Fast Radius-leercentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?