En ingeniería, el mecanizado de filetes CNC se refiere al redondeo de esquinas internas o externas. Estos bordes redondeados pueden estar tanto en piezas internas como externas.
Los filetes convexos son filetes externos, mientras que los filetes cóncavos son filetes internos. Su función principal es minimizar la concentración de tensiones y distribuirlas dentro de una estructura.
Los radios de filete se definen como bordes o esquinas interiores redondeados. Estos mejoran la calidad de la fundición y la capacidad de carga. Los diseños de fundición también se benefician de los radios de filete para mejorar el rendimiento.
Esta guía le permitirá comprender qué es un filete, cómo se mecanizan y diseñan los filetes y sus aplicaciones principales.
¿Qué es un filete? Propósito y diseño del filete
Nombre de la imagen: Mecanizado de filetes
Ingeniería de definición de filete Los bordes se utilizan en los cambios de dirección para reducir la tensión. También explica que estos bordes son más suaves y redondeados, lo que reduce la fricción y aumenta la solidez y la longevidad del producto. Ayudan a reducir el nivel de fatiga y aumentan la capacidad de carga de las piezas. En la mayoría de los diseños, la reducción de la tensión se logra utilizando filetes en lugar de chaflanes.
Si bien los filetes tienen sus usos prácticos, también hacen que las cosas se vean estéticas. La suavidad del borde también es más redondeada y le da al objeto un aspecto más profesional. Los filetes interiores parecen ahuecados, mientras que los filetes exteriores parecen salientes. Sin embargo, si los filetes se utilizan solo con fines estéticos, el uso del mecanizado CNC puede resultar costoso y requerir mucho tiempo.
Los biseles o chaflanes suelen parecerse a filetes. Sin embargo, no son lo mismo. Un filete es redondo, mientras que un bisel tiene un corte en ángulo. Los bordes mecanizados también pueden biselarse si se van a soldar o utilizar de otro modo para crear una conexión fuerte y permanente.
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¿Cuándo evitar el uso de filetes en los diseños de piezas?
Nombre de la imagen: Resistencia a la fatiga en las esquinas redondeadas
Los filetes mejoran el diseño de la pieza, pero pueden añadir un coste adicional en algunas ocasiones. No utilice filetes cuando no vayan a ofrecerle ningún beneficio funcional a su pieza. A continuación, se indican algunas situaciones en las que debe evitar los filetes:
Evite los filetes en los bordes inferiores
Nombre: Desafíos de los bordes redondeados
El fileteado de los bordes inferiores de los agujeros ciegos o de las cavidades mejora la apariencia, pero suele generar costos adicionales. Se necesitan fresas esféricas, que cuestan más que las fresas cuadradas. Estas fresas requieren operaciones de mecanizado 3D, lo que hace que la producción sea lenta y complica el procedimiento. Además, las fresas esféricas tienen una vida útil de la herramienta y una velocidad de corte de material reducidas en comparación con las herramientas de corte de fondo cuadrado.
La reducción de la tensión en el fondo de una cavidad se suele optimizar modificando la profundidad o la posición de la geometría. Estos cambios son más económicos en comparación con el mecanizado de filetes de cavidades intrincadas a nivel del suelo.
No utilice filetes en objetos impresos en 3D.
Nombre de la imagen: Modelos de filetes 3D
Con la impresión 3D, el mecanizado de filetes se vuelve innecesario, ya que la tecnología permite la creación de estructuras complejas. No se necesitan filetes de alivio de tensión en las piezas fabricadas con tecnología aditiva. Los bordes planos o rectos o las cavidades como las esquinas afiladas se pueden imprimir directamente sin ninguna característica adicional. Es posible diseñar y fabricar cavidades cerradas que están completamente encapsuladas por el material y no necesariamente mecanizadas.
Al pasar de la impresión 3D a proceso de mecanizado cnc, reconsiderar los diseños. Las limitaciones sustanciales del proceso dan lugar a tiempos y gastos que no son rentables.
Chaflán vs. filete: ¿cuáles son las diferencias?
Nombre de la imagen: Diseño de filete vs. chaflán
Aquí están las principales diferencias entre filete vs chaflán
mecanizado:
- En el proceso de mecanizado de filetes, se necesitan herramientas para distintos tamaños de radios, mientras que en los chaflanes se utiliza un único tamaño de herramienta para muchas dimensiones.
- Es más económico utilizar el mecanizado de chaflanes que el mecanizado de filetes. Los filetes suelen suponer un aumento del coste de producción de piezas y fabricaciones.
- Los filetes son más seguros porque no tienen bordes ni esquinas filosos. Los chaflanes tienen bordes filosos al tacto y, por lo tanto, requieren precaución.
- El mecanizado de filetes permite distribuir la tensión en radios más grandes, por lo que no se deforman fácilmente. Los chaflanes concentran más la tensión y pueden doblarse.
- En comparación con el mecanizado de cantos biselados, los filetes requieren más tiempo para su realización. Los diseños de filetes son un poco más exigentes y necesitan mayor precisión durante el mecanizado.
- El mecanizado de filetes requiere más tiempo y habilidad debido a su borde curvo. La fundición y la forja son las mejores opciones para hacer filetes. En comparación con otros procesos, el biselado es más rápido y no requiere mucho mecanizado.
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¿Cómo se mecanizan los filetes? Consideraciones clave
Nombre de la imágen: Representación de borde redondeado de filete
Para diseñar filetes, considere lo siguiente:
- Extremos del fondo en Mecanizado CNC
Nombre de la imagen: Bordes de filete cóncavos
Los filetes en los bordes con fondo, como los bordes cóncavos en las cavidades, son difíciles de mecanizar con herramientas en el CNC. Estas incluyen herramientas como las fresas de extremo esférico, que son delicadas y requieren RPM más lentas. Esto aumenta enormemente los costos de fabricación y el tiempo de entrega. Seleccionar características de fondo cuadrado es comparativamente más económico en la mayoría de los casos.
En el caso de que su diseño necesite filetes para su funcionalidad, es posible que deba recurrir a la impresión 3D. Estas geometrías complejas se logran sin la molestia de otras complejidades de mecanizado mediante procesos de fabricación aditiva (AM).
- Filetes internos entre paredes verticales
Nombre de la imagen: Diseño de pared con filetes
El fresado CNC crea inherentemente un borde interior redondeado, donde se unen las paredes laterales verticales, llamadas filetes. El tamaño del filete se determina según el diámetro de la fresa que se utilizará en la operación en particular. Por ejemplo, una herramienta de 0.8 mm de diámetro produce un filete con un radio de 0.4 mm. Es imposible hacer radios más pequeños, por ejemplo, de 0.2 mm con dichas herramientas.
Además, al mecanizar filetes entre paredes verticales y curvas, debe tener en cuenta el tamaño y la longitud de la herramienta. La longitud de las fresas de extremo debe ser de 3 a 5 veces su diámetro para obtener los mejores resultados al utilizar una máquina CNC.Profundizar ena Pautas de diseño de chapa metálica)
Aplicaciones para filetes
Los usos frecuentes de los filetes son:
- Bordes faciales cosméticos
Mediante filetes en las caras cosméticas, se fusionan los bordes, lo que crea un aspecto liso y pulido entre ellos. Estos filetes cosméticos no aportan resistencia ni rigidez a una pieza, pero pueden agregar valor a su aspecto. Los filetes cosméticos se deben agregar después de que se hayan determinado otras características geométricas para evitar gastos adicionales. Como no agregan funcionalidad, se deben usar ocasionalmente para mantener costos de mecanizado razonables.
- Mejorar la facilidad de uso y la seguridad
Los filetes también contribuyen a la eliminación de esquinas afiladas en componentes metálicos que suelen ser difíciles de manipular. Los filetes son una característica nueva en el mecanizado CNC. A menudo se eliminan los bordes afilados. Los filetes mejoran la seguridad en los diseños ergonómicos. Los bordes redondeados brindan seguridad al usuario y hacen que la pieza sea más segura de manipular. Cuando no se requieren radios perfectos, puede ser suficiente doblar las esquinas afiladas para reducir los costos de fabricación.
- Asistencia en la colocación de pasadores y sujetadores.
Los filetes facilitan la inserción de pasadores o sujetadores al tiempo que proporcionan un mayor poder de sujeción a la estructura alrededor de las circunferencias de los orificios.
Si bien se prefieren los chaflanes en los agujeros roscados o de ajuste a presión, los filetes también pueden ayudar a alinear la pieza en aplicaciones con tolerancias ajustadas.
Los bordes atornillados funcionan bien con tornillos, pernos y pasadores. El chaflán los guía hacia el material. Estos bordes redondeados minimizan la concentración de tensión. También garantizan que las superficies de contacto tengan una geometría compatible.
¿Dónde son necesarios los filetes?
El mecanizado de filetes es crucial para:
1. Aristas internas entre caras planas
Nombre de la imagen: Fileteado de la esquina interior
Es imposible realizar esquinas cuadradas agudas entre dos paredes verticales, ya que las herramientas CNC son redondas y simétricas axialmente. Esto se aplica a cualquier borde donde las paredes verticales se encuentran en un ángulo menor a 180°. En este caso, se necesita un filete para el mecanizado. Se recomienda que se introduzcan filetes en estas áreas durante el análisis DFM. La mayoría de las herramientas de fresado CNC son axisimétricas. Aunque es posible tener cortadores de moscas Algunas de las herramientas de torno son diferentes de las herramientas axisimétricas. Estas herramientas pueden ser útiles en algunos casos especiales, pero los filetes siguen siendo necesarios en la mayoría de las operaciones CNC.
2. Transiciones entre las superficies angulares u orgánicas
Los filetes son esenciales cuando una superficie angulada u orgánica se cruza con otra superficie en un ángulo de menos de 180°. Estos bordes se mecanizan normalmente con fresas esféricas.
El radio de la herramienta determina el tamaño de filete más pequeño posible. De lo contrario, la transición entre estas superficies puede no ser precisa y puede reducir la resistencia de la pieza en cuestión. El diseño óptimo del filete mejora el flujo y la utilidad, al mismo tiempo que aumenta la longevidad de la estructura.
3. Transiciones entre superficies verticales y superficies en pendiente
Los filetes se utilizan donde las paredes verticales se unen a las partes anguladas, curvas o con forma orgánica de la estructura. Si se omite este paso, quedará material sobrante en la unión cuando se abra el molde, lo que puede cambiar el diseño. Este problema se produce porque las fresas de extremo cuadrado o esférico no pueden eliminar material en dichas transiciones sin un filete.
Los filetes son ventajosos porque proporcionan un medio para unir dos piezas con bordes lisos sin comprometer la capacidad de carga de la pieza.
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