Les meilleures solutions de conception et de fabrication pour l'usinage CNC d'angles intérieurs vifs

Avec la sélection des matériaux, la conception est l'un des facteurs les plus critiques pour déterminer la qualité et la fonctionnalité d'une pièce finale. Quelle que soit la méthode de fabrication choisie, les équipes de produits doivent adhérer aux principes de conception pour la manufacturabilité (DFM) lors des phases de conception et de prototypage de tout projet. Cependant, de nombreuses équipes produit trouvent DFM particulièrement difficile lors de la conception de pièces pour l'usinage CNC.

Bien que l'usinage CNC soit excellent pour produire des pièces avec des tolérances serrées, il est coûteux d'obtenir des caractéristiques internes nettes, en particulier des angles droits. Les mèches CNC sont rondes, donc si un ingénieur essaie d'usiner un angle de 90° avec une mèche ronde, la mèche ne pourra jamais couper un angle droit. La géométrie de coin inaccessible laissée derrière s'appelle un rayon de coin. Les rayons des angles intérieurs affectent directement l'usinabilité d'une pièce et peuvent également avoir un impact sur les coûts et les délais de production.

Heureusement, les concepteurs et les équipes de produits peuvent résoudre ce problème grâce à quelques solutions de conception efficaces pour éviter les fonctionnalités internes pointues. Si des caractéristiques internes nettes sont strictement nécessaires, il existe un certain nombre de solutions de fabrication qui peuvent être utilisées. Voici ce que les équipes produit doivent savoir.

Comment éviter les coins intérieurs pointus

Le meilleur pari d'un concepteur est d'éviter complètement d'utiliser des coins intérieurs pointus et d'inclure des rayons sur tous les bords internes. Les machinistes utiliseront une fraise en bout avec un rayon légèrement inférieur au rayon de l'ajouté au bord. Par exemple, si le rayon d'une pièce est de 0,25", une fraise en bout de 6 mm ou 7/32" doit être utilisée. Cela garantit que la machine peut fonctionner à une vitesse raisonnable sans induire de contrainte sur l'outil.

Une autre option consiste à utiliser des rayons d'angle non standard. L'ajout d'au moins 0,02" à 0,05" aux rayons d'angle internes donne à la fraise en bout suffisamment d'espace pour tourner légèrement dans l'angle sans s'arrêter complètement.

De plus, les concepteurs peuvent adoucir les rayons des coins intérieurs en créant un parcours d'outil arrondi avec un outil plus grand. Un outillage plus grand crée des rayons d'angle intérieur plus larges et réduit l'engagement de l'outil, ce qui diminue le temps d'usinage, réduit les coûts et crée une finition de surface plus lisse. Un rayon d'outil de 150 % est adéquat, mais un rayon d'outil de 200 % est généralement considéré comme idéal.

Solutions d'usinabilité pour les angles vifs

Si une équipe produit utilise une conception qui nécessite des coins intérieurs nets, elle a encore quelques solutions à sa disposition. Certaines équipes choisissent de laisser intacts les rayons des coins intérieurs, mais de réduire leur taille en utilisant un foret de diamètre inférieur. Il s'agit d'une approche rapide et relativement peu coûteuse qui ne rend pas la conception d'origine plus difficile à usiner. Il convient toutefois de noter que cette approche ne convient pas aux matériaux CNC plus épais.

La façon la plus courante d'accommoder les angles vifs est d'utiliser un filet en os de chien ou en t-bone. Ces congés sont des types de contre-dépouilles qui prolongent la forme du coin au-delà de la zone de coupe afin que le foret puisse soit faire une rotation complète et quitter le coin, créant un angle de 90°, soit reculer légèrement pour créer un coin pointu comme il suit le parcours d'outil. Comme leurs noms l'indiquent, les filets en os de chien ressemblent à des jouets à mâcher et les filets en T-bone ressemblent à la lettre "T", avec des bords arrondis.

Les filets en os de chien et en t ne sont pas difficiles à incorporer dans les conceptions CNC et ils n'augmentent pas intrinsèquement les coûts d'usinage CNC. Cependant, les concepteurs doivent se rappeler de faire en sorte que le point d'entrée du filet en os de chien soit 15 % à 20 % plus grand que le diamètre de la fraise.

Si la conception ne peut pas accueillir un filet en os de chien, la façon la plus simple d'inclure des coins intérieurs pointus est de les équarrir manuellement à l'aide d'une scie à tirer, d'un ciseau standard ou d'un ciseau d'angle. Les broches, les façonneuses et les outils d'usinage par décharge électrique peuvent également créer des angles vifs, mais ils ont tendance à être des solutions moins rentables.

Vous pouvez également obtenir des angles droits en utilisant l'électroérosion à fil. Techniquement, vous ne pourrez pas obtenir un véritable coin carré - il y aura un petit rayon de 0,005 "-0,006" laissé par le fil - mais de nombreuses équipes de produits trouvent un rayon aussi petit acceptable. L'usinage autour d'angles vifs avec l'électroérosion à fil peut fournir une coupe très précise et une excellente finition de surface. Cependant, il est important de noter que les machines d'électroérosion à fil sont très lentes, surtout par rapport aux outils de coupe CNC.

Conception pour l'usinabilité avec Fast Radius

Pour de nombreuses équipes de produits, concevoir une pièce propre et fonctionnelle est facile - c'est la conception pour la fabricabilité - et l'usinabilité en particulier - qui est plus difficile. Optimiser une conception pour la fabricabilité demande de la pratique, de l'expérience et beaucoup d'expertise technique. Comment les équipes produit peuvent-elles être sûres que leur conception se traduira par une belle pièce fonctionnelle qui n'augmentera pas les coûts d'usinage CNC ?

Concevoir pour l'usinabilité devient beaucoup plus facile avec l'aide d'un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius. Nous disposons des dernières technologies de conception numérique et notre équipe d'experts en conception et d'ingénieurs peut aider les équipes de produits de toutes formes et tailles à optimiser leur pièce. Contactez-nous dès aujourd'hui - rendons de nouvelles choses possibles.

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