In ingegneria, la lavorazione CNC a filetti si riferisce all'arrotondamento degli angoli interni o esterni. Questi bordi arrotondati possono essere sia su parti interne che esterne.
I filetti convessi sono filetti esterni, mentre i filetti concavi sono filetti interni. La sua funzione principale è quella di minimizzare la concentrazione di stress e distribuire lo stress all'interno di una struttura.
I raggi di raccordo sono definiti come spigoli o angoli interni arrotondati. Questi migliorano la qualità della fusione e la capacità di carico. Anche i progetti di fusione traggono vantaggio dai raggi di raccordo per migliorare le prestazioni.
Questa guida ti aiuterà a capire cos'è un filetto, come vengono lavorati e progettati i filetti e quali sono le loro principali applicazioni.
Che cosa è un filetto? Scopo e progettazione del filetto
Nome immagine: Lavorazione del raccordo
Definizione di raccordo ingegneristico i bordi vengono utilizzati nei cambi di direzione per ridurre lo stress. Spiega inoltre che questi bordi sono più lisci e arrotondati, riducono l'attrito e aumentano la robustezza e la longevità del prodotto. Aiutano a ridurre il livello di fatica e ad aumentare la capacità di carico delle parti. Nella maggior parte dei progetti, la riduzione dello stress viene ottenuta utilizzando raccordi anziché smussi.
Anche se i filetti hanno i loro usi pratici, rendono anche le cose estetiche. La levigatezza del bordo è anche più arrotondata e conferisce all'oggetto un aspetto più professionale. I filetti interni sembrano scavati, mentre quelli esterni sembrano sporgenti. Tuttavia, se i filetti vengono utilizzati solo per scopi estetici, l'uso della lavorazione CNC può essere costoso e richiedere molto tempo.
Gli smussi o le smussature spesso sembrano filetti. Tuttavia, non sono la stessa cosa. Un filetto è rotondo mentre uno smusso ha un taglio angolare. Anche i bordi lavorati a macchina possono essere smussati se i bordi devono essere saldati o altrimenti utilizzati per creare una forte connessione permanente.
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Quando evitare di utilizzare raccordi nella progettazione dei componenti?
Nome immagine: Resistenza alla fatica negli angoli raccordati
I filetti migliorano il design della parte ma possono aggiungere costi extra in alcune occasioni. Non usare i filetti quando non ti offriranno alcun vantaggio funzionale per la tua parte. Ecco alcuni scenari per evitare i filetti;
Evitare i filetti sui bordi inferiori
Nome: Sfide dei bordi del raccordo
La filettatura dei bordi inferiori di fori ciechi o tasche migliora l'aspetto ma tende a comportare costi aggiuntivi. Sono necessarie frese a testa sferica, che costano più delle frese quadrate. Queste frese richiedono operazioni di lavorazione 3D che rallentano la produzione e complicano la procedura. Inoltre, le frese a testa sferica hanno una durata dell'utensile e velocità di taglio del materiale ridotte rispetto agli utensili da taglio a fondo quadrato.
La riduzione dello stress sul fondo di una cavità è solitamente ottimizzata da una modifica della profondità o dalla modifica della posizione della geometria. Queste modifiche sono più economiche rispetto alla lavorazione a filetto di cavità intricate a livello del pavimento.
Non utilizzare raccordi negli oggetti stampati in 3D.
Nome immagine: Modelli di raccordo 3D
La lavorazione a filetti diventa superflua con la stampa 3D. Perché la tecnologia consente la creazione di strutture complesse. I filetti di scarico delle sollecitazioni non sono necessari sulle parti prodotte in modo additivo. Bordi piatti o dritti o tasche come angoli acuti possono essere stampati direttamente senza alcuna caratteristica aggiuntiva. È possibile progettare e produrre cavità chiuse che sono completamente incapsulate dal materiale e non sono necessariamente lavorate.
Quando si passa dalla stampa 3D a processo di lavorazione cnc, riconsiderare i progetti. Le sostanziali limitazioni di processo rappresentano tempi e spese non economicamente convenienti.
Smusso e raccordo: quali sono le differenze?
Nome immagine: Progettazione raccordo vs smusso
Ecco le principali differenze tra raccordo vs smusso
lavorazione:
- Nel processo di lavorazione del raccordo, hai bisogno di utensili per diverse dimensioni di raggi. Mentre gli smussi utilizzano una dimensione di utensile per molte dimensioni.
- È conveniente usare la lavorazione a smusso rispetto alla lavorazione a raccordo. I raccordi solitamente comportano un aumento dei costi di produzione di parti e fabbricazioni.
- I filetti sono più sicuri perché non hanno spigoli/angoli taglienti. Gli smussi comprendono spigoli taglienti al tatto e, pertanto, richiedono precauzioni.
- La lavorazione a filetto consente di distribuire lo stress su raggi più ampi. Quindi, non si deformano facilmente. Gli smussi concentrano maggiormente lo stress e possono piegarsi.
- Rispetto alla lavorazione di bordi smussati, i raccordi richiedono più tempo per essere realizzati. I design dei raccordi sono un po' più esigenti e necessitano di una maggiore precisione durante la lavorazione.
- La lavorazione dei filetti richiede più tempo e abilità a causa del suo bordo curvo. La fusione e la forgiatura sono le poche opzioni migliori per realizzare i filetti. Rispetto ad altri processi, la smussatura è più rapida e non richiede molta lavorazione.
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Come vengono lavorati i filetti: considerazioni chiave
Nome immagine: Rappresentazione del bordo arrotondato del filetto
Per progettare i raccordi, considerare quanto segue;
- Estremità del fondo in lavorazione CNC
Nome immagine: Bordi concavi del raccordo
I raccordi sui bordi inferiori, come i bordi concavi nelle cavità, sono difficili da lavorare utilizzando utensili nel CNC. Questi includono utensili come frese a testa sferica, che sono delicate e richiedono RPM più lenti. Ciò aumenta notevolmente i costi di produzione e i tempi di consegna. La selezione di caratteristiche a fondo quadrato è relativamente più economica nella maggior parte dei casi.
Nel caso in cui il tuo progetto necessiti di raccordi per la funzionalità, potresti dover passare alla stampa 3D. Queste geometrie complesse vengono realizzate senza l'ingombro di altre complessità di lavorazione tramite processi AM (Additive Manufacturing).
- Raccordi interni tra pareti verticali
Nome immagine: Progetto di parete a filetto
La fresatura CNC crea intrinsecamente un bordo interno arrotondato, dove le pareti laterali verticali si uniscono, chiamato raccordo. La dimensione del raccordo è determinata dal diametro della fresa da utilizzare nell'operazione specifica. Ad esempio, un utensile di diametro 0.8 mm produce un raccordo con un raggio di 0.4 mm. È impossibile realizzare raggi più piccoli, ad esempio 0.2 mm, con tali utensili.
Inoltre, durante la lavorazione del raccordo tra pareti verticali e curve, dovresti prendere in considerazione le dimensioni e la lunghezza dell'utensile. La lunghezza delle frese dovrebbe essere da 3 a 5 volte il loro diametro per ottenere i migliori risultati quando si utilizza una macchina CNC. (Approfondiscia linee guida per la progettazione della lamiera)
Applicazioni per i filetti
Gli utilizzi più frequenti dei filetti sono:
- Bordi del viso cosmetici
Attraverso i raccordi sulle facce cosmetiche, i bordi vengono sfumati. Ciò crea un aspetto liscio e lucido tra di loro. Questi raccordi cosmetici non conferiscono resistenza o rigidità a una parte, ma possono aggiungere valore all'aspetto. I raccordi cosmetici dovrebbero essere aggiunti dopo che sono state determinate altre caratteristiche geometriche per evitare spese extra. Poiché non aggiungono funzionalità, dovrebbero essere utilizzati occasionalmente per mantenere costi di lavorazione ragionevoli.
- Migliorare la facilità d'uso e la sicurezza
I raccordi contribuiscono anche alla rimozione di angoli acuti nei componenti metallici che sono spesso difficili da gestire. I raccordi sono una nuova caratteristica nella lavorazione CNC. Gli spigoli vivi vengono spesso rimossi. I raccordi migliorano la sicurezza nei design ergonomici. I bordi arrotondati forniscono sicurezza all'utente e rendono la parte più sicura da gestire. Laddove non siano richiesti raggi perfetti, potrebbe essere sufficiente piegare gli angoli acuti per ridurre i costi di produzione.
- Assistenza nel posizionamento di perni e dispositivi di fissaggio
I filetti facilitano l'inserimento del perno o dell'elemento di fissaggio, garantendo al contempo una migliore tenuta della struttura attorno alla circonferenza del foro.
Sebbene gli smussi siano preferibili nei fori a pressione o filettati, i raccordi possono anche contribuire ad allineare il pezzo in applicazioni con tolleranze ristrette.
I bordi avvitati funzionano bene con viti, bulloni e perni. Lo smusso li guida nel materiale. Questi bordi arrotondati riducono al minimo la concentrazione di stress. Garantiscono inoltre che le superfici di accoppiamento abbiano una geometria compatibile.
Dove sono necessari i filetti?
La lavorazione del raccordo è fondamentale per:
1. Bordi interni tra facce planari
Nome immagine: Filettatura angolo interno
È impossibile lavorare angoli netti e squadrati tra due pareti verticali. Perché gli utensili CNC sono rotondi e assialmente simmetrici. Questo vale per qualsiasi bordo in cui le pareti verticali si incontrano a un angolo inferiore a 180°. In questo caso, è necessario un raccordo per la lavorazione. Si consiglia di introdurre i raccordi in queste aree durante l'analisi DFM. La maggior parte degli utensili per fresa CNC sono assialsimmetrici. Sebbene sia possibile avere tagliamosche alcuni degli utensili del tornio sono diversi dagli utensili assialsimmetrici. Questi utensili possono essere utili in alcuni casi speciali, ma i raccordi sono comunque necessari nella maggior parte delle operazioni CNC.
2. Transizioni tra superfici angolate o organiche
I raccordi sono essenziali quando una superficie angolata o organica viene intersecata da un'altra superficie con un angolo inferiore a 180°. Questi bordi sono solitamente lavorati utilizzando frese a testa sferica.
Il raggio dell'utensile determina la dimensione minima possibile del raccordo. Altrimenti, la transizione tra queste superfici potrebbe non essere precisa e potrebbe ridurre la resistenza della parte in questione. Un design ottimale del raccordo migliora il flusso e l'utilità, aumentando al contempo la longevità della struttura.
3. Transizioni tra superfici verticali e superfici inclinate
I raccordi vengono utilizzati dove le pareti verticali sono adiacenti alle parti angolate, curve o di forma organica della struttura. Se questo passaggio viene saltato, il materiale rimanente rimarrà nella giunzione quando lo stampo viene aperto, il che può modificare il design. Questo problema si verifica perché le frese a testa quadra o sferica non possono rimuovere il materiale in tali transizioni senza un raccordo.
I raccordi sono vantaggiosi perché consentono di unire due parti con bordi lisci senza compromettere la capacità portante della parte.
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