Em engenharia, usinagem de filete CNC se refere ao arredondamento de cantos internos ou externos. Essas bordas arredondadas podem estar em peças internas e externas.
Os filetes convexos são filetes externos, enquanto os filetes côncavos são filetes internos. Sua principal função é minimizar a concentração de tensão e distribuir a tensão dentro de uma estrutura.
Raios de filete são definidos como bordas ou cantos internos arredondados. Eles melhoram a qualidade da fundição e a capacidade de suporte de carga. Projetos de fundição também se beneficiam de raios de filete para melhorar o desempenho.
Este guia permite que você entenda o que é um filete, como os filetes são usinados e projetados, e suas principais aplicações.
O que é um filé? Propósito e design do filé
Nome da imagem: Usinagem de filetes
Engenharia de definição de filete bordas são usadas em mudanças de direção para reduzir o estresse. Também explica que essas bordas são mais suaves e arredondadas, reduzindo o atrito e aumentando a robustez e a longevidade do produto. Elas auxiliam na redução do nível de fadiga e aumentam a capacidade de carga das peças. Na maioria dos projetos, a redução do estresse é obtida usando filetes em vez de chanfros.
Embora os filetes tenham seus usos práticos, eles também fazem as coisas parecerem estéticas. A suavidade da borda também é mais arredondada e dá ao objeto uma aparência mais profissional. Os filetes internos parecem ocos, enquanto os filetes externos parecem salientes. No entanto, se os filetes forem usados apenas para fins cosméticos, o uso da usinagem CNC pode ser caro e demorado.
Chanfros ou chanfros geralmente parecem filetes. No entanto, eles não são a mesma coisa. Um filete é redondo, enquanto um chanfro tem um ângulo cortado nele. Bordas usinadas também podem ser chanfradas se as bordas forem soldadas ou usadas de outra forma para criar uma conexão forte e permanente.
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Quando evitar o uso de filetes em projetos de peças?
Nome da imagem: Resistência à fadiga em cantos filetados
Os filetes melhoram o design da peça, mas podem adicionar custos extras em algumas ocasiões. Não use filetes quando eles não forem oferecer nenhum benefício funcional da sua parte. Aqui estão alguns cenários para evitar filetes;
Evite filetes nas bordas inferiores
Nome: Desafios de bordas de filete
O filetamento das bordas inferiores de furos cegos ou cavidades melhora a aparência, mas tende a incorrer em custos adicionais. Fresas de topo esféricas são necessárias e custam mais do que fresas quadradas. Essas fresas de topo exigem operações de usinagem 3D, o que torna a produção lenta e complica o procedimento. Além disso, as fresas de topo esféricas têm vida útil da ferramenta e taxas de corte de material reduzidas quando comparadas a ferramentas de corte de fundo quadrado.
A redução de tensão no fundo de uma cavidade é geralmente otimizada por uma mudança de profundidade ou alteração da posição da geometria. Essas mudanças são mais econômicas em comparação à usinagem de filetes de cavidades intrincadas no nível do piso.
Não use filetes em objetos impressos em 3D.
Nome da imagem: Modelos de filetes 3D
A usinagem de filetes se torna desnecessária com a impressão 3D. Porque a tecnologia permite a criação de estruturas complexas. Filetes de alívio de tensão não são necessários nas peças fabricadas por aditivos. Bordas planas ou retas ou bolsos, como cantos afiados, podem ser impressos diretamente sem nenhum recurso adicional. É possível projetar e fabricar cavidades fechadas que são completamente encapsuladas por material e não são necessariamente usinadas.
Ao passar da impressão 3D para processo de usinagem cnc, reconsidere os designs. Limitações substanciais de processo são responsáveis por tempo e despesas que não são custo-eficientes.
Chanfro vs. Filete: Quais são as diferenças?
Nome da imagem: Design de filete versus chanfro
Aqui estão as principais diferenças entre filete vs chanfro
usinagem:
- No processo de usinagem de filetes, você precisa de ferramentas para diferentes tamanhos de raios. Enquanto isso, chanfros utilizam um tamanho de ferramenta para muitas dimensões.
- É mais acessível usar usinagem de chanfro em comparação à usinagem de filetes. Filetes geralmente levam a um aumento no custo de produção de peças e fabricações.
- Os filetes são mais seguros, pois não têm bordas/cantos afiados. Os chanfros compreendem bordas afiadas ao toque e, portanto, exigem precaução.
- A usinagem de filetes permite que o estresse seja distribuído em raios maiores. Portanto, eles não se deformam facilmente. Chanfros concentram mais o estresse e podem dobrar.
- Em comparação com a usinagem de bordas chanfradas, os filetes consomem mais tempo em sua fabricação. Os projetos de filetes são um pouco mais exigentes e precisam de maior precisão durante a usinagem.
- A usinagem de filetes leva mais tempo e habilidade devido à sua borda curva. Fundição e forjamento são as poucas melhores opções para fazer filetes. Comparado a outros processos, o chanfro é mais rápido e não precisa de muita usinagem.
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Como os filetes são usinados: principais considerações
Nome da imagem: Representação de aresta arredondada de filete
Para projetar filetes, considere o seguinte;
- Extremidades do fundo em usinagem CNC
Nome da imagem: Bordas de filete côncavo
Filetes em bordas inferiores, como bordas côncavas em cavidades, são desafiadores para usinar usando ferramentas no CNC. Isso inclui ferramentas como fresas de ponta esférica, que são delicadas e exigem RPMs mais lentos. Isso aumenta os custos de fabricação, bem como o tempo de entrega, tremendamente. Selecionar recursos de fundo quadrado é comparativamente mais barato na maioria dos casos.
No caso em que seu design precisa de filetes para funcionalidade, você pode precisar mudar para impressão 3D. Essas geometrias complexas são realizadas sem o embaraço de outras complexidades de usinagem por processos AM (Manufatura Aditiva).
- Filetes internos entre paredes verticais
Nome da imagem: Filete de parede Design
A fresagem CNC cria inerentemente uma borda interna arredondada, onde paredes laterais verticais se juntam, chamadas filetes. O tamanho do filete é determinado pelo diâmetro da fresa a ser usada na operação específica. Por exemplo, uma ferramenta de 0.8 mm de diâmetro produz um filete com um raio de 0.4 mm. É impossível fazer raios menores, por exemplo, 0.2 mm com tais ferramentas.
Além disso, ao usinar filetes entre paredes verticais e curvas, você deve levar em consideração o tamanho e o comprimento da ferramenta. O comprimento das fresas de topo deve ser de 3 a 5 vezes o seu diâmetro para obter os melhores resultados ao usar uma máquina CNC. (Entrar mais fundo empara diretrizes de projeto de chapa metálica)
Aplicações para Filetes
Os usos frequentes dos filés são:
- Bordas faciais cosméticas
Por meio de filetes em faces cosméticas, as bordas são mescladas. Isso cria uma aparência suave e polida entre elas. Esses filetes cosméticos não trazem força ou rigidez a uma peça, mas podem agregar valor à aparência. Os filetes cosméticos devem ser adicionados após outras características geométricas terem sido determinadas para evitar despesas extras. Como eles não aumentam a funcionalidade, eles devem ser usados ocasionalmente para manter custos de usinagem razoáveis.
- Melhorando a facilidade de uso e a segurança
Os filetes também contribuem para a remoção de cantos afiados em componentes de metal que geralmente são desafiadores de manusear. Os filetes são um novo recurso na usinagem CNC. Bordas afiadas são frequentemente removidas. Os filetes melhoram a segurança em designs ergonômicos. Bordas arredondadas fornecem segurança ao usuário e tornam a peça mais segura de manusear. Onde raios perfeitos não são necessários, pode ser suficiente dobrar cantos afiados para reduzir os custos de fabricação.
- Auxílio na colocação de pinos e fixadores
Os filetes facilitam a inserção do pino ou do fixador, ao mesmo tempo em que proporcionam maior poder de fixação à estrutura ao redor das circunferências do furo.
Embora os chanfros sejam preferidos em peças com encaixe por pressão ou furos roscados, os filetes também podem ajudar no alinhamento da peça em aplicações com tolerâncias restritas.
Bordas parafusadas funcionam bem com parafusos, porcas e pinos. O chanfro os guia para dentro do material. Essas bordas arredondadas minimizam a concentração de tensão. Também garante que as superfícies de acoplamento tenham geometria compatível.
Onde os filés são necessários?
A usinagem de filetes é crucial para;
1. Arestas internas entre faces planas
Nome da imagem: Filetagem do canto interno
É impossível fazer cantos quadrados afiados entre duas paredes verticais. Porque as ferramentas CNC são redondas e axialmente simétricas. Isso se aplica a qualquer aresta onde as paredes verticais se encontram em um ângulo menor que 180°. Neste caso, um filete é necessário para usinagem. É aconselhável que os filetes sejam introduzidos nessas áreas durante a análise DFM. A maioria das ferramentas de fresagem CNC são axissimétricas. Embora seja possível ter cortadores de mosca algumas das ferramentas de torno são diferentes das ferramentas axissimétricas. Essas ferramentas podem ser úteis em alguns casos especiais, mas filetes ainda são necessários na maioria das operações CNC.
2. Transições entre as superfícies angulares ou orgânicas
Os filetes são essenciais quando uma superfície angular ou orgânica é interceptada por outra superfície em um ângulo menor que 180°. Essas bordas são geralmente usinadas usando fresas de ponta esférica.
O raio da ferramenta determina o menor tamanho de filete possível. Caso contrário, a transição entre essas superfícies pode não ser precisa e pode reduzir a resistência da peça em questão. O design de filete ideal melhora o fluxo e a utilidade, ao mesmo tempo em que aumenta a longevidade da estrutura.
3. Transições entre superfícies verticais e superfícies inclinadas
Os filetes são usados onde as paredes verticais se juntam às partes angulares, curvas ou de formato orgânico da estrutura. Se esta etapa for ignorada, o material restante permanecerá na junção quando o molde for aberto, o que pode alterar o design. Este problema ocorre porque fresas quadradas ou esféricas não podem remover material em tais transições sem um filete.
Os filetes são vantajosos por fornecer um meio de unir duas peças com bordas lisas sem comprometer a capacidade de carga da peça.
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