As melhores soluções de design e fabricação para usinagem CNC de cantos internos afiados

Juntamente com a seleção do material, o design está entre os fatores mais críticos na determinação da qualidade e funcionalidade de uma peça final. Independentemente do método de fabricação escolhido, as equipes de produto devem aderir aos princípios de design para fabricação (DFM) durante as fases de design e prototipagem de qualquer projeto. No entanto, muitas equipes de produtos consideram o DFM particularmente desafiador ao projetar peças para usinagem CNC.

Embora a usinagem CNC seja excelente para produzir peças com tolerâncias apertadas, é caro obter características internas nítidas, especialmente ângulos retos. As brocas CNC são redondas, portanto, se um engenheiro tentar usinar um ângulo de 90° com uma broca redonda, a broca nunca poderá cortar um ângulo reto. A geometria de canto inacessível deixada para trás é chamada de raio de canto. Os raios de canto internos afetam diretamente a usinabilidade de uma peça e também podem afetar o custo e os prazos de produção.

Felizmente, designers e equipes de produto podem resolver esse problema com algumas soluções eficazes de design para evitar recursos internos nítidos. Se recursos internos precisos forem estritamente necessários, há várias soluções de fabricação que podem ser empregadas. Veja o que as equipes de produto precisam saber.

Como evitar cantos internos afiados

A melhor aposta de um designer é evitar usar cantos internos afiados e incluir raios em todas as bordas internas. Os maquinistas usarão uma fresa de topo com um raio um pouco menor que o raio do adicionado à aresta. Por exemplo, se o raio de uma peça for 0,25”, então uma fresa de topo de 6 mm ou 7/32” deve ser usada. Isso garante que a máquina possa funcionar a uma velocidade razoável sem induzir estresse na ferramenta.

Outra opção é usar raios de canto não padronizados. Adicionando pelo menos 0,02” a 0,05” aos raios internos do canto dá à fresa de topo espaço suficiente para girar levemente no canto sem parar completamente.

Além disso, os projetistas podem suavizar os raios dos cantos internos criando um percurso arredondado com uma ferramenta maior. Ferramentas maiores criam raios de canto internos mais amplos e reduzem o engate da ferramenta, o que diminui o tempo de usinagem, reduz custos e cria um acabamento de superfície mais suave. 150 por cento do raio da ferramenta é adequado, mas 200% do raio da ferramenta é geralmente considerado ideal.

Soluções de usinabilidade para cantos vivos

Se uma equipe de produto estiver usando um design que requer cantos internos nítidos, ela ainda terá algumas soluções disponíveis. Algumas equipes optam por deixar os raios do canto interno intactos, mas reduzem seu tamanho usando uma broca de diâmetro menor. Essa é uma abordagem rápida e de custo relativamente baixo que não torna o projeto original mais difícil de usinar. Deve-se notar, no entanto, que esta abordagem não é adequada para materiais CNC mais espessos.

A maneira mais comum de acomodar cantos afiados é usar um filete de osso de cachorro ou t-bone. Esses filetes são tipos de rebaixos que estendem a forma do canto além da área de corte para que a broca possa fazer uma rotação completa e sair do canto, criando um ângulo de 90°, ou recuar levemente para criar um canto afiado, como segue o caminho da ferramenta. Como os nomes sugerem, os filés de osso de cachorro parecem brinquedos de mastigar e os filés de t-bone parecem a letra “T”, com bordas arredondadas.

Os filetes dog-bone e t-bone não são difíceis de incorporar em projetos CNC e não aumentam inerentemente os custos de usinagem CNC. No entanto, os projetistas devem se lembrar de fazer o ponto de entrada para o filete de osso de cachorro de 15% a 20% maior que o diâmetro da fresa.

Se o design não puder acomodar um filete de osso de cachorro, a maneira mais simples de incluir cantos internos afiados é esquadrá-los manualmente usando uma serra, cinzel padrão ou cinzel de canto. Broches, modeladores e ferramentas de usinagem de descarga elétrica também podem criar cantos vivos, mas tendem a ser soluções menos econômicas.

Você também pode obter ângulos retos usando fio EDM. Tecnicamente, você não será capaz de alcançar um verdadeiro canto quadrado - haverá um pequeno raio de 0,005″-0,006″ deixado para trás pelo fio - mas muitas equipes de produto consideram um raio tão pequeno como aceitável. A usinagem em torno de cantos vivos com fio EDM pode fornecer um corte muito preciso e um excelente acabamento superficial. No entanto, é importante notar que as máquinas de eletroerosão a fio são muito lentas, especialmente em comparação com as ferramentas de corte CNC.

Projeto para usinabilidade com raio rápido

Para muitas equipes de produtos, projetar uma peça limpa e funcional é fácil – é projetar para fabricação – e usinabilidade especificamente – o que é mais desafiador. A otimização de um projeto para fabricação requer prática, experiência e muito conhecimento técnico. Como as equipes de produto podem ter certeza de que seu design resultará em uma peça funcional e bonita que não aumentará os custos de usinagem CNC?

Projetar para usinabilidade torna-se muito mais fácil com a ajuda de um parceiro de fabricação experiente como a Fast Radius. Temos as mais recentes tecnologias de design digital à nossa disposição, e nossa equipe de especialistas e engenheiros de design pode ajudar as equipes de produtos de todas as formas e tamanhos a otimizar suas peças. Contacte-nos hoje - vamos tornar possíveis coisas novas.

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