Poucas palavras farão com que um maquinista jurasse o mais rápido que “afiado dentro dos cantos”.
Há uma boa razão para isso. Eles são uma dor absoluta e geralmente totalmente desnecessários.
Vamos repassar por que os cantos quadrados enfrentam essa animosidade dos maquinistas, como você pode projetar componentes usinados para que eles não precisem desses cantos 99.999999999997% das vezes e o que pode ser feito quando você está enfrentando o 0,000000003% das ocasiões que realmente exigem.
Se você deseja pular direto para a peça sobre como fabricá -los, use o índice para navegar.
Índice
O que é um quadrado dentro do canto?
Esses temidos quadrados dentro dos cantos estão em qualquer lugar em que uma ferramenta de corte redonda terá dificuldade em alcançar. Deixe -me ilustrar:
Como a ferramenta precisa girar para cortar, não há como um desses estilos de ferramenta fazer um canto interno nítido.
Estilos alternativos de cantos
Embora esses cantos quadrados fiquem ótimos no papel (ou em uma tela de computador), geralmente não são simplesmente uma boa maneira de criar componentes usinados. Vejamos algumas alternativas comuns.
Cornerado radiado
Para muitas aplicações (aproximadamente 99,735% do tempo, na verdade), você pode simplesmente permitir que um raio esteja no canto. Normalmente isso não é grande coisa, então, a menos que haja um razão muito específicasobre por que ter um raio normal é impossível, basta seguir este caminho.
Aqui está um exemplo de como seria, usando o exemplo de um bolso:
É assim que a indústria aeroespacial projeta componentes há séculos.
OK, talvez não séculos, mas você entendeu a ideia.
Um raio nos cantos internos é uma coisa boa.
Ok, então digamos que simplesmente colocar um raio nos cantos internos não funcionará para você. Talvez haja uma parte de acasalamento quadrada e precisa caber naquele bolso que estávamos usando como exemplo acima.
Existem algumas maneiras de contornar isso. Você pode arredondar os cantos daquela peça de acasalamento para fazê -la se encaixar, ou pode fazer undercuts nesses cantos. Vamos dar uma olhada em alguns exemplos.
Undercut unilateral
Esse é o tipo mais fácil de undercut para máquinas manuais, pois não são necessários cálculos extras. Tudo o que você precisa fazer é cortar metade do diâmetro da ferramenta em um eixo. Aqui está um exemplo:
E aqui está um exemplo de como é com uma parte acasalada:
Undercut em dois lados
Este é um rebaixamento que equilibra o material removido em ambos os lados do canto, e o resultado é um canto geral mais forte. É preciso um pouco mais de cálculo para máquinas manuais, mas para o CNC é extremamente direto. Este estilo é o meu objetivo sempre que é permitido.
Aqui está um esboço que ilustra como projetar o disfarce de dois lados:
Agora, nesses exemplos, não há autorização. Se a parte de acasalamento tiver uma borda quebrada, isso não é um problema. Se for uma borda afiada, gosto de adicionar um pouco de folga naquele esgotamento do canto para garantir que ela sempre seja cortada de maneira limpa. Algo como 0,010 ″ em um raio de 0,25 ″ gravado no raio geralmente funciona perfeitamente bem.
Aqui está uma dica profissional: se você deseja algo usinado em CNC, torne o raio ligeiramente superdimensionado do diâmetro da ferramenta pretendido. O que isso faz é reduzir a área de contato do cortador em relação à geometria da parte final e resultará em um melhor acabamento da superfície.
Normalmente, tentarei dar um folga extra de 0,010 ″ -0,015 ″ para a maioria das ferramentas. Por exemplo, se eu estiver usando um final final de 0,250 ″, farei meu Radii de canto 0,135 ″ em vez de 0,125 ″. Se eu estiver usando um final final de 0,500 ″, farei o RADS 0,265 ″. Apenas funciona melhor.
Minha maneira favorita de projetar isso é adicionar o raio para corresponder ao diâmetro do cortador exato e depois compensar a superfície pelo 0,010 ″ ou 0,015 ″-dessa maneira, você obtém o acabamento superficial suave e sem conversas e a folga extra do canto para fazê-lo funcionar sempre.
Usando ferramentas de corte menores
Esta é uma opção que geralmente aparece em conversas. Se você realmente precisa de rads de canto, quão pequeno você pode fazê -los?
A verdadeira questão é o quão pequeno eles precisam ser. Quanto menores os rads, mais tempo e despesa haverá no processo. Vamos repassar algumas diretrizes que podem ajudá -lo a fazer essa chamada.
O que está basicamente acontecendo aqui é que o raio prático do canto interno está fortemente relacionado ao comprimento da ferramenta necessária para cortá -lo. Portanto, se você precisar de um corte de bolso profundo, precisará de uma ferramenta longa.
Ferramentas muito longas e magras simplesmente não têm rigidez para funcionar tão bem na vida real. Se for possível evitá -los, faça -o.
Para uma boa referência, consulte o que os finais finais têm o comprimento padrão e quais são comprimentos extras. As usinas finais de comprimento padrão podem ser executadas sem nenhum problema. As usinas de financiamento extras precisam ser executadas mais lentas e um bom acabamento superficial é mais difícil quanto mais tempo a ferramenta fica.
Como regra geral, aqui estão alguns comentários sobre índices de comprimento para diâmetro (d):
| 2xd a 3xd | Não há problema, use isso sempre que possível. |
| 3xd a 5xd | Ferramentas de comprimento extra necessárias para o alcance, mas ainda assim factíveis. Só precisa de consideração extra. |
| 5xd a 10xd | O maquinista provavelmente usará seu nome como uma palavra de maldição. Ferramentas especiais geralmente são necessárias. |
| Acima de 10xd | Nesse ponto, você deve considerar se a usinagem tradicional sozinha é a melhor rota ou se outros processos devem ser considerados. Isso começará a ficar caro rapidamente. |
Agora, essas não são regras difíceis e rápidas, e algumas lojas são especializadas em empregos que exigem ferramentas longas. Mas você provavelmente descobrirá que a maioria das oficinas em geral seguirá essa tendência.
Ferramentas e equipamentos para cantos internos nítidos
Na verdade, existem muitas ferramentas e equipamentos por aí que darão a você cantos internos nítidos em extensões variadas, mas quase todos compartilham algo em comum: são caros.
Vamos analisá -los.
Broaches
Um broche é uma ferramenta dentada usada para remover o material. Existem dois tipos – linear e rotativo.
O broche linear é provavelmente o mais comum dos dois. É uma maneira típica de fazer o quadrado através de orifícios em placas mais finas ou chaves.
Embora as próprias ferramentas possam ser caras, elas são uma ótima solução para corridas de produção.
Para braces lineares, a função é semelhante em conceito a uma lâmina de serra de banda, exceto que cada dente é maior que o próximo. Você pode perfurar um orifício em uma placa, inserir o broche e depois usar uma máquina (como uma prensa de árvore, prensa hidráulica ou uma máquina de broche) para empurrar a broche na peça de trabalho, com cada dente removendo uma pequena quantidade de material até que a geometria final seja atingida.
Vou fazer uso de vídeos para ilustrar esses métodos de fabricação, pois eles permitirão que você envolva rapidamente como eles funcionam. Eu não fiz esses vídeos e peço desculpas antecipadamente pela música horrível. Você pode querer silenciar seus alto -falantes.
Aqui está o que parece quando você está usando uma ferramenta de broche com uma imprensa:
Aqui está um exemplo de uma grande máquina de broche, que geralmente é usada apenas para execuções de produção muito grandes:
Também existem diferentes estilos de brocas lineares. Alguns acessórios podem ser adicionados a máquinas como um torno CNC para cortar as chaves internas e outras geometria. Aqui está um exemplo:
O rachadão rotativo é muito legal – é uma maneira de fazer geometria interna de polígono e pode ser feita extremamente rapidamente em um moinho ou torno CNC. Também pode ser feito para fazer geometria externa, como splines e hexágonos.
Aqui está um exemplo de como isso se parece:
A desvantagem do rachadão rotativo é que as próprias unidades são muito caras, então elas geralmente são apenas práticas para a produção de médio ou alto volume.
Mesmo para o broche linear, qualquer ferramenta que precise ser feita sob medida pode facilmente custar dezenas de milhares de dólares.
Geralmente, porém, as brocas prontas para uso não são terrivelmente caras. Algumas lojas estocam tamanhos comuns para trabalhos regulares, como broches de chaves.
Arquivamento/trabalho manual
Isso é mais apropriado para os entusiastas. Você pode usar um arquivo para encaixar os cantos.
Obviamente, será complicado manter qualquer tipo de precisão com esse método, mas é possível. Alguns caras têm máquinas de arquivamento antigas, que aceleram o processo de arquivamento, e o tornam um pouco mais preciso.
Aqui está um vídeo para mostrar como isso parece:
Como alternativa, você pode usar um Dynafile pneumático para encerrar se o buraco for grande o suficiente. Há uma chance de 98,2% de que ele acabará um trabalho total de hackers.
Alguns caras podem fazer um trabalho absolutamente lindo dessa maneira, embora geralmente sejam os veteranos e sejam uma raça moribunda. Não é uma maneira moderna de fazer isso.
Mas, em última análise, se você é do tipo que gosta de cultivar seu próprio algodão, gire seu próprio fio e tece uma nova camiseta, isso pode estar no seu beco.
Shapers
Essas máquinas geralmente podem ser encontradas nos cantos traseiros de oficinas de máquinas com equipamentos mais antigos.
Um modelador é uma máquina que usa uma ferramenta de corte de ponto único em um movimento linear (sem rotação) para cortar lentamente o material.
O que é bom nessas máquinas é que as ferramentas para formas mais simples são geralmente bastante diretas, e não são realmente tão caras. Se você estiver usando um modelador para uma spline interna, precisará de cortadores feitos profissionalmente.
Aqui está um exemplo de uma dessas máquinas em ação:
Como você pode ver, eles não são muito rápidos.
Uma coisa que vale a pena notar sobre essas máquinas com feeds lineares: você precisa ter alívio no final do corte. Caso contrário, os chips não terão para onde ir e as coisas vão quebrar.
Para a maioria da geometria, é comum adicionar uma ranhura ou buraco cruzado para que os chips possam desalojar e limpar adequadamente. Aqui está um exemplo:
Fio EDM
São máquinas muito legais, mas são muito misteriosas para muitas pessoas. Muitos maquinistas não trabalharam neles.
EDM significa usinagem de descarga elétrica. Basicamente, um eletrodo usa tensão para quebrar e desintegrar material, em vez de usar uma ferramenta real de “corte”.
Essencialmente, você está usando eletricidade para corroer a peça de trabalho.
Aqui está uma explicação de como funciona:
Tecnicamente, você não receberá os verdadeiros cantos quadrados – você receberá um pequeno raio que é igual ao raio do fio (mais um pouco extra para algo chamado Spark Gap). Normalmente, isso estará na vizinhança de 0,005 “-0,006”, embora possa ser menor.
Se isso não for aceitável para o seu aplicativo, não é incomum fazer um punhado muito pequeno, como o que é prática comum para as moinhos finais.
Os EDMs de arame têm suas desvantagens, no entanto. O corte precisa passar direto pela peça para que o fio possa ser mantido esticado e percorrer a peça de trabalho. Uma coisa legal sobre os fios, porém, é que eles podem inclinar – você pode cortar afunilamentos e outras geometrias interessantes com essas máquinas.
Outro golpe nessa rota é que essas máquinas são muito lentas, especialmente quando comparadas às ferramentas de corte do CNC. Isso significa que os trabalhos de EDM de arame têm o potencial de serem muito caros.
Uma enorme vantagem, porém, é que essas máquinas são incrivelmente precisas e podem dar um ótimo acabamento na superfície.
Sinker ou Ram EDM
Esse processo tem mais nomes do que você pode agitar.
Em vez de usar um fio como eletrodo, um RAM EDM usa um bloco de material (como grafite, cobre etc.) para corroer o material.
O legal é que você acaba com a impressão negativa do eletrodo que fez. Assim, por exemplo, você pode usinar metade da peça em um moinho CNC e depois usar o RAM EDM para alcançar o que você não poderia no moinho.
Aqui está um vídeo que explica o processo:
O lado negativo desse processo é que você precisa fazer um eletrodo, que se desgastará rapidamente e precisará ser substituído. Se você precisar de algo muito preciso, pode ser necessário fazer um desbaste e um eletrodo de acabamento. Ram Edm também é um muitoProcesso lento, para que não seja barato.
Métodos de fabricação alternativos
Pode ser que a parte que você deseja produzir não precise ser usinada. Ou talvez possa ser feito usando alguns processos diferentes.
Aqui estão alguns outros métodos de fabricação que podem ser úteis.
Cortadores a laser
Se você tem trabalho que é 2D e feito de placa de chapa ou magra, o corte a laser pode ser uma ótima solução. É muito econômico e há lojas de corte a laser em quase todos os lugares.
Você ainda não terá cantos quadrados perfeitos, já que o laser tem um diâmetro e o Kerf é um pouco maior que o laser, mas geralmente esse raio é tão pequeno que é insignificante.
A principal desvantagem do corte a laser é o acabamento e a precisão da superfície. Embora você possa obter recursos apenas que são +/- 0,005 ″ em algo como uma placa de aço de 1/4 ″ de espessura, você descobrirá que o acabamento da superfície é consideravelmente mais áspero que uma superfície usinada.
Aqui está um vídeo:
Elenco
O metal de fundição pode ser uma ótima maneira de obter formas instáveis, mas isso pode ser a arte de aprender. Muitos caras podem montar uma configuração para lançar metal no quintal, mas os resultados podem ser bastante variáveis.
Se você precisar de algo de precisão e tem um alto volume de peças, a fundição pode ser uma solução realmente interessante.
Essa é apenas uma das muitas maneiras de fazer elenco, no entanto.
Diferentes métodos de fundição têm restrições de design diferentes. Por exemplo, para processos de fundição que usam moldes rígidos, os ângulos de rascunho precisam ser adicionados para que as peças não encolhem e fiquem presas nos moldes.
Para um método de custo mais baixo, a fundição de areia pode ser prática. Os principais desafios com esse método estão obtendo um bom acabamento superficial e estabilidade dimensional, uma vez que o metal diminui quando esfria.
Impressão 3D ou metal AM
Essa é uma tecnologia em rápido crescimento, mas a idéia básica é adotar a abordagem oposta aos métodos de fabricação mais tradicionais.
Em vez de pegar um bloco de metal e prendê -lo em um produto acabado, o Metal AM (fabricação aditiva) toma metal cru (geralmente em pó) e o funde, como com um laser ou feixe de elétrons.
É uma coisa muito legal.
Onde eu trabalho, usamos o processo de sinterização a laser de metal direto. Ele fundem a camada de pó de metal por camada e é realmente impressionante ver que tipo de geometria é possível.
Aqui está um vídeo que dá a idéia básica de como funciona:
Obviamente, ainda existem limitações (assim como existe com qualquer coisa).
Por exemplo, o acabamento da superfície fora da máquina geralmente é bastante áspero. Qualquer coisa que precise ser altamente precisa ou suave precisará ser usinada ou pós -processada de outra maneira.
É também um processo caro, por isso geralmente é proibitivo para peças mais simples.
Existem outras tecnologias Metal AM que não são tão caras, mas não são tão altas. O Binder Jetting é uma dessas tecnologias – ele pode fazer rapidamente geometria complexa (incluindo cantos internos quadrados), mas eles serão uma mistura de metais que não são os mesmos que seu tarugo típico.
Por fim, os cantos quadrados são ótimos a evitar sempre que possível! Todos esses processos têm prós e contras – até o engenheiro reversa do replicador de Star Trek, ou seja.
Você tem alguma dúvida? Ou você tem alguns truques na sua própria manga em fazer cantos quadrados? Compartilhe -os nos comentários abaixo!
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