角落内加工广场:征服噩梦!


很少有话将使机器师尽快发誓,“锋利的里面的角落”。

这是有充分理由的。它们绝对是痛苦的,而且通常是完全不必要的。

Let’s go over why square inside corners face such animosity from machinists, how you can design machined components so that they won’t need these corners 99.99999999997% of the time, and what can be done when you’re facing the 0.00000000003% of occasions that actually require them.

如果您想直接跳过该部分如何制作它们,然后使用目录导航。

什么是角落里面的广场?

这些可怕的方形在角落里是任何地方,圆形切削工具将难以达到困难。让我说明:

带方形角落的口袋几何 - 并没有真正工作。

由于该工具需要旋转才能切割,这些类型的工具没有办法做出尖锐的内角。

替代风格的角落

虽然这些方角在纸上(或电脑屏幕上)看起来很棒,但它们通常不是制造机械部件的好方法。让我们来看看一些常见的替代方案。

辐射式的角落

对于许多应用程序,(实际上大约99.735%)您可以简单地允许半径在拐角处。通常这不是一个大的交易,所以除非有一个非常具体的原因至于为什么具有正常的半径是不可能的,只是走这条路。

下面是一个口袋的例子:

0.250“半径将允许1/2”端盖,以易于廉价地削坏此袋。

这是航空航天行业一直在为几个世纪设计组件的方式。

好吧,也许不是几个世纪,但你懂的。

内角有半径是件好事。

好,我们假设简单地在内角上画一个半径对你不起作用。也许有一个匹配的零件是方形的它需要放进我们上面举的那个口袋里。

这有几种方法。无论是你可以在那件交配件上围绕角落,以使其适合,或者你可以在那些角落里制作底切。让我们来看看一些例子。

单面底切

这是手动机器最简单的削边方式,因为不需要额外的计算。你所需要做的就是在一个轴上进一步切割出工具直径的一半。这里有一个例子:

单面底切

这是它与交配部分看起来的一个例子:

单面底切与交配块

双面底切

这是一个底切,平衡了拐角两侧的拆下的材料,结果是整体更强的角落。对于手动机器来说需要更多的计算,但对于CNC而言,它非常简单。这款风格是我的Go-to每当它允许的时候。

双面切边平衡了在边角两边被移走的材料,移走的材料最少
双面底切用块

下面是一个草图,说明了如何设计双面边削:

该圆圈与角一致,然后两条具有垂直/水平约束的草图线是相同的长度,以将圆圈驻扎在拐角周围。

现在在这些例子中,没有间隙。如果交配部分有一个破碎的边缘,这不是一个问题。如果它是一个尖锐的边缘,我喜欢在角落底切上添加一些间隙,以确保它将始终干净地切割。像0.010“在0.25”半径底切的东西通常会完全正常。

这里有一个专业提示:如果你想要CNC加工的东西,使半径从预期的工具直径略大。这样做的目的是减少刀具与完成零件几何形状的接触面积,并将产生更好的表面光洁度。

我通常会尝试为大多数工具提供额外的0.010″-0.015″额外的清除。因此,例如,如果我使用0.250″立铣刀,我将使我的角半径为0.135″而不是0.125″。如果我使用0.500″立铣刀,我将使拉德0.265″。它的效果更好。

我最喜欢的设计方式是加入半径以匹配精确的刀具直径,然后将表面偏移0.010“或0.015” - 这样您就可以获得光滑,无齿状表面处理和额外的角落间隙它每次都在工作。

使用较小的切削工具

这是一个经常在谈话中出现的选项。如果你真的需要转角RAD,你可以做多少?

真正的问题是它们需要多大的规模。拉德越小,过程中需要的时间和费用就越多。让我们来看看能帮你打这个电话的一些准则。

这里发生的基本上是内角的实际半径与切割它所需的工具的长度密切相关。所以如果你需要一个深的口袋切口,你需要一个长工具。

长而细的工具在现实生活中并没有那么强的刚性。如果有可能的话,请避免使用。

薄,长端部门在您首次学习凸轮时奇妙地表现在电脑屏幕上。在现实生活中,他们是悲惨的。

为了一个好的参考,查什么立铣刀是标准长度,哪些是额外的长度。标准长度的立铣刀可以运行没有任何问题。额外长度的立铣刀需要运行得更慢,良好的表面光洁是更困难的更长工具得到。

作为经验的规则,这里有一些关于少量直径(d)比率的评论:

2 xd 3 xd 没关系,只要有可能就用这个。
3 xd 5 xd 额外的长度工具需要达到,但仍然可行。这只是需要额外的考虑。
5 xd 10 xd 机械师可能会用你的名字作为诅咒词。通常需要特殊的工具。
在10 xd 此时,您应该考虑单独的传统加工是最佳路线,或者是否应考虑其他过程。这将开始快速昂贵。

现在这些不是艰难而快速的规则,有些商店专注于需要长工具的工作。但你可能会发现大多数一般机器商店都会追随这一趋势。

用于锋利内角的工具和设备

实际上有很多工具和设备可以在不同程度上给你带来尖锐的内角,但它们几乎都有一个共同点:它们都很贵。

我们来复习一下。

拉刀

一块毛毯是用于去除材料的齿形工具。有两种 - 线性和旋转。

线性拉削可能是两者中最常见的。这是一种典型的方式,使方形穿过较薄板或键槽。

即使工具本身可能昂贵,它们也是生产运行的伟大解决方案。

对于线形拉刀,其功能在概念上类似于带锯条,除了每个齿比下一个高。你可以在板上钻一个孔,插入拉刀,然后使用机器(像一个轴压机,液压机或拉床)推动拉刀进入工件,每一个齿去除少量的材料,直到最终的几何形状达到。

我将利用视频来说明这些制造方法,因为它们将允许你快速地理解它们是如何工作的。这些视频不是我自己做的,我提前为糟糕的音乐道歉。你可以把扬声器静音。

当你使用带压的拉削工具时,它是这样的:

这是一个大型拉伸机的一个例子,它通常仅用于非常大的生产运行:

直线拉刀也有不同的风格。一些附件可以添加到机器,如数控车床,以切割内键槽和其他几何形状。这里有一个例子:

旋转拉削真实很酷 - 它是制造内部多边形几何形状的一种方式,可以在数控轧机或车床中非常快速地完成。它还可以用于制作外部几何形状,例如花键和十六进制。

这是这看起来的一个例子:

旋转拉削的缺点是单位本身非常昂贵,因此它们通常仅适用于中型或大批量生产。

即使对于线性拉削,任何需要定制的工具也可以容易地花费成千上万美元。

不过,一般来说,现成的拉刀并不是特别贵。一些商店将为常规工作储备普通尺寸,如键槽拉刀。

申请/手工作

这更适合业余爱好者。你可以用锉刀把角锉平。

显然,用这种方法保持任何一种精度都很棘手,但这是可能的。有些人有旧的模具归档机,这可以加快归档过程,并使它稍微更准确。

这是一个视频向您展示这看起来像:

或者,如果孔足够大,你可以使用气动Dynafile来获得关闭。有98.2%的几率最终会结束完全的黑客工作。

有些人可以这样做,尽管他们通常是旧时间的,但他们通常是旧的品种。这不是一种现代的做法。

但是,最终,如果你是喜欢种植自己的棉花的类型,旋转自己的螺纹和手工编织一个新的T恤,这可能是你的小巷。

剪影

这些机器通常可以在有旧设备的机器商店的后角落里找到。

塑料是一种机器,使用单点切割工具在线性运动(无旋转)以慢慢切除材料。

这些机器的优点是,用于简单形状的工具通常相当简单,而且并不真的那么昂贵。如果你用的是内花键的成形器,你就需要专业的刀具。

下面是其中一个机器的例子:

如你所见,它们的速度不是特别快。

值得注意的是用线性饲料的这些机器的一件事:您需要在剪切末端缓解。否则,筹码将无处可去,事情会破裂。

对于大多数的几何图形,添加一个凹槽或交叉孔是很常见的,这样芯片可以适当地移动和清除。这里有一个例子:

电线EDM

这些都是很酷的机器,但对很多人来说都很神秘。没有多少机械师做过。

EDM代表电气放电加工。基本上,电极使用电压破裂和树枝状物料,而不是使用实际的“切割”工具。

基本上,你正在使用电力来侵蚀工件。

以下是它的工作原理:

从技术上讲,你不会得到真正的方形角落 - 你会得到一个小半径,它等于线的半径(加上叫做的东西一点额外的东西火花隙)。通常这将在0.005″-0.006″附近,尽管它可以更小。

如果这对您的应用程序是不能接受的,它是不常见的做一个非常小的削边,就像什么是常见的做法的立铣刀。

不过,电线EDM有缺点。切割需要直接穿过部分,使得线可以保持绷紧并通过工件循环。然而,关于电线的一个很酷的事情是他们可以倾斜 - 你可以用这些机器削减锥形和其他有趣的几何形状。

另一条路线的另一个配置是这些机器非常慢,特别是与CNC切割工具相比。这意味着电线EDM作业具有非常昂贵的潜力。

但是,巨大的优势是这些机器非常精确,并且可以提供很大的表面光洁度。

沉卡或冲压电火花加工

这个过程有比你握一根棍子的姓名更多。

而不是使用电线作为电极,RAM EDM使用一块材料(如石墨,铜等)来侵蚀材料。

很酷的是,这是你最终得到你制作的电极的负印记。因此,例如,您可以在CNC磨机中机器中的一部分,然后使用RAM EDM来达到磨机上无法触及的内容。

这段视频解释了这个过程:

此过程的下方是您需要制作电极,这将快速磨损,需要更换。如果您需要非常精确的东西,您可能需要进行粗加工和精加工电极。Ram EDM也是一个非常慢的过程,所以不便宜。

替代的制造方法

可能是您想要生产的部件不需要加工。或者也许它可以使用一些不同的过程进行。

以下是一些可能有用的其他制造方法。

激光切割器

如果您有2D的工作,并用钣金或较薄的板制成,激光切割可以是一个很好的解决方案。这是非常经济的,几乎存在激光切割商店。

您仍然不会有完美的方形角落,因为激光器的直径,Kerf比激光大一点,但通常这个半径很小,它可以忽略不计。

激光切割的主要缺点是表面光洁度和精度。虽然你通常可以得到的功能,只是在像1/4″厚钢板上的+/- 0.005″,你会发现表面光洁是相当粗糙的,比加工表面。

这里有一个视频:

铸件

铸造金属可以是一个很好的方法来得到不稳定的形状,但这是一门相当需要学习的艺术。很多人都能在自家后院搭建一个铸造金属的装置,但结果可能相差很大。

如果你需要一些精密的东西,你有大量的零件,压铸可以是一个真正有趣的解决方案。

不过,这只是众多选角方法中的一种。

不同的铸造方法有不同的设计约束。例如,对于使用硬模具的铸造工艺,需要增加拉伸角度,以便零件不会收缩和卡在模具中。

对于降低成本的方法,砂型铸造是可行的。这种方法的主要挑战是获得良好的表面光洁度和尺寸稳定性,因为金属冷却时会收缩。

3D印刷或金属

这是一种迅速增长的技术,但基本思想是采用最传统的制造方法的相反方法。

代替将一块金属块涂抹成成品,金属am(添加剂制造)采用原料金属(通常以粉末形式),并将其熔化在一起,如用激光或电子束相同。

这是很酷的东西。

在我工作的地方,我们使用直接金属激光烧结过程。它通过层熔化金属粉末层,看看可能是什么样的几何形状真的很令人印象深刻。

这是一个视频,它给出了它的工作原理:

当然,仍有局限性(就像有任何东西一样)。

例如,机器的表面处理通常非常粗糙。需要高精度或平滑的任何东西都需要使用其他方式进行机械加工或后处理。

这也是一个昂贵的过程,因此对于更简单的部件来说通常是成本普及的。

还有其他金属AM技术不那么昂贵,但性能不那么高。粘结剂喷射就是其中一项技术——它可以相当迅速地制造出复杂的几何形状(包括正方形的内角),但它们的材料将是一种不同于典型钢坯的金属混合物。

最终,方形角落是尽可能避免的好事!所有这些过程都有利弊 - 直到我们撤消制造Star Trek Repicator,即。

你有什么问题吗?或者你自己有做方形角的窍门吗?在下面的评论中分享吧!

乔纳森·梅斯

我一直在过去14年的制造和维修。我的专业是加工。我已经管理了一家机器,为航空航天和医疗原型和合同制造的Multiaxis CNC机器。我还完成了大量的焊接/制造,以及特殊的过程。亚博体育下载现在我经营一家咨询公司来帮助别人解决制造业问题。

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