Nella progettazione e produzione meccanica, I filetti spesso siedono in una zona grigia. Alcune parti sono completamente prive di filetti, con ogni bordo nettamente definito, mentre altri presentano angoli arrotondati su quasi ogni bordo possibile.
I filetti sono più che semplici dettagli cosmetici: possono migliorare significativamente le prestazioni meccaniche riducendo la concentrazione di stress, prevenire le crepe, e migliorare l'ergonomia. Tuttavia, I filetti non necessari possono aumentare il tempo di programmazione CNC, costo di lavorazione, E persino complicare l'assemblaggio.
L'ingegneria del filetto ha due componenti principali:
Design della geometria del filetto - Creazione della transizione arrotondata tra due superfici in un modello CAD.
Lavorazione del filetto - Produzione del filetto nella parte fisica usando gli strumenti CNC, Più comunemente un mulino all'estremità arrotondata all'angolo o un mulino all'estremità della palla.
In questa guida, Esploreremo quando i filetti sono essenziali, Quando dovrebbero essere evitati, e come progettarli per le massime prestazioni e produzione.
Filetti vs. Altri trattamenti per bordi
I filetti sono talvolta confusi con altre caratteristiche del design come le campionati, raggi angolari, e smussate. Mentre tutti modificano i bordi affilati, differiscono nella geometria e nella funzione:
Filetto - Un liscio, transizione curva tra due superfici, definito da un raggio. Può essere interno (concavo) O esterno (convesso).
Raggio d'angolo - in particolare arrotonda un esterno bordo di una parte.
Smussare - Un appartamento, taglio angolato (spesso 45 °) che rimuove un angolo acuto.
Smusso - Una superficie inclinata che si estende da un bordo orizzontale o verticale, non necessariamente a 45 °.
Distinzione chiave: I filetti hanno una vera curva del raggio, mentre champer e smussi no no. I chamfers sono spesso preferiti per le caratteristiche dell'assemblaggio (per esempio., Inserimento di viti o perni), Mentre i filetti sono più bravi a ridurre le concentrazioni di stress.
Quando i filetti devono essere evitati
Non tutte le parti beneficiano dei filetti. Aggiungerli nei luoghi sbagliati può aumentare i costi senza migliorare la funzionalità.
3D parti stampate
Nella produzione additiva, Non ci sono strumenti che necessitano di autorizzazione per tagliare le funzionalità, Sono completamente fattibili angoli interni così acuti. I filetti possono essere necessari solo nei progetti stampati in 3D per sollievo da stress in aree ad alto carico o per scopi estetici.
Tuttavia, Se si prevede di passare dalla stampa 3D alla lavorazione del CNC in seguito, incorporare le dimensioni del filetto di produzione dall'inizio per evitare i costi di riprogettazione.
Bordi inferiori di cavità e buchi
Filetto i bordi inferiori delle tasche, muri, o i buchi ciechi richiedono percorsi di lavorazione 3D e mulini a sfera, Quale:
Rallentare la rimozione del materiale Rispetto ai mulini piatti.
Aumenta l'usura degli strumenti e il rischio di rottura.
Richiedono tempi di installazione e programmazione più lunghi.
In molti casi, Lo stress nella parte inferiore dei fori può essere ridotto in modo più efficace cambiando profondità del foro, spessore del muro, o posizionamento delle caratteristiche - Molto più economico rispetto all'aggiunta di filetti di fondo complessi.
Considerazioni sulla lavorazione del CNC per i filetti
La dimensione minima del filetto è limitata dall'utensile
I taglieri CNC sono rotondi, e possono tagliare solo curve piccole come il loro raggio.
Lo strumento standard più piccolo la maggior parte dei negozi mantiene in stock 1/32″ (~ 0,8 mm di diametro), il che significa che il raggio di filetto più piccolo che possono fare senza strumenti speciali è Di 0.4 mm.
Se si progetta un filetto più piccolo di quello, Il negozio potrebbe aver bisogno di ordinare un taglierino personalizzato - e ciò significa tempi di consegna più lunghi e costi più elevati.
Mancia: Attenersi alle dimensioni dei taglierina comuni per mantenere bassi i costi ed evitare ritardi.
La profondità del taglio influisce sulla dimensione del filetto
Più uno strumento deve essere raggiunto, Più si fletterà (deviare) e vibra. Ciò limita la profondità di un taglierina di piccolo diametro può andare senza rompere o lasciare una finitura scarsa.
Ecco una regola empirica che la maggior parte dei macchinisti seguono:
| Materiale | Profondità di taglio massima | Limite di dimensione del filetto equivalente |
| Acciaio | 5× diametro dello strumento | 10× raggio di filetto |
| Alluminio/materie plastiche | 10× diametro dello strumento | 20× raggio di filetto |
Esempio: Se usi un 1 mm taglierina di filetto in alluminio, puoi tagliare 20 MM Deep Max prima di imbatterti nei guai.
I raggi più grandi sono generalmente più facili
I macchinisti adorano i filetti più grandi perché li consentono di usare più forti, Cutter più grandi che rimuovono il materiale più velocemente e durano più a lungo.
Un piccolo raggio può sembrare elegante in CAD, Ma potrebbe raddoppiare il tempo di lavorazione in realtà.
Evita i filetti cosmetici inutili
Se il filetto è puramente per look (cosmetico), Chiediti: vale il tempo extra della macchina?
A volte, Basta rompere il bordo con un rapido smusso o un piccolo raggio fatto manualmente dopo la lavorazione è più veloce ed economico.
Abbina le dimensioni del filetto agli strumenti standard
Raggi di filetto comuni - come 1 mm, 2 mm, 3 mm, 6 mm - abbina con taglierine standard.
Taglie strane come 2.37 mm significa che il macchinista dovrà interpolare (Mulcalo in più passaggi), che richiede più tempo.
Prendi in considerazione metodi alternativi
Se hai solo bisogno di un bordo arrotondato per la forza (Come nelle articolazioni saldate), Potrebbe non essere necessario macchina a CNC.
Saldatura al filetto può creare un giunto arrotondato dopo che le parti sono state assemblate, Saltare del tutto la lavorazione extra.
Casi d'uso opzionali per i filetti
Sebbene non sempre necessario, I filetti possono migliorare alcuni aspetti della progettazione delle parti.
Bordi del viso cosmetico
Un piccolo raggio può far apparire le transizioni di superficie senza soluzione di continuità e migliorare la qualità percepita. Usarli solo dopo aver finalizzato la geometria funzionale, Man mano che aumentano il tempo di lavorazione.
Sicurezza ed ergonomia
Le parti con bordi affilati possono causare lesioni durante la manipolazione, Soprattutto nei componenti metallici. I macchinisti in genere "rompono" i bordi per impostazione predefinita, Ma se hai bisogno di un raggio preciso per il comfort (per esempio., impugnature ergonomiche), specificarlo chiaramente nel disegno.
Assistenza dell'Assemblea
I filetti possono guidare i perni, Aste, o elementi di fissaggio in posizione, Ma I chamfers sono generalmente preferiti Per le parti di accoppiamento perché forniscono un lead-in migliore senza aggiungere costi significativi.
Quando sono necessari i filetti
All'interno degli angoli tra due pareti verticali
Gli utensili da taglio CNC sono rotondi, Quindi non possono creare un angolo perfettamente acuto di 90 °.
Se il tuo design ha due pareti verticali che si incontrano in un angolo interno, Voi Avere Per aggiungere un filetto che corrisponde (o è più grande di) Il raggio dello strumento di taglio.
Perché? Senza il filetto, Lo strumento lascerebbe materiale extra nell'angolo, E la tua parte non si adatterebbe alle sue parti di accoppiamento.
Esempio: Pensa a una tasca quadrata in una piastra di metallo: gli angoli saranno sempre leggermente arrotondati perché il taglierina è rotonda.
Bordi interni tra superfici angolate o curve
Quando si incontrano due superfici angolate o curve, specialmente nelle forme organiche o a forma libera, Di solito sono lavorati con un mulino a sfera.
Il filetto più piccolo che puoi avere ci sarà il raggio di quel mulino a sfera.
Perché? Se provi a rendere la curva più stretta del raggio dell'utensile, Il cutter semplicemente non può raggiungere l'angolo senza lasciare materiale non tagliato.
Esempio: Su una parte del motore dell'auto con flusso, superfici scolpite, Tutte le transizioni interne tra le curve avranno filetti integrati in base alla dimensione dello strumento.
Dove una parete verticale incontra una superficie inclinata o curva
Questo è un po 'più complicato da visualizzare: immagina un'alta parete verticale, e alla sua base, Invece di un pavimento piatto, C'è una pendenza o una curva.
Se provi a tagliare il muro e la curva senza un filetto, Il cutter lascerà una piccola striscia di materiale non tagliato proprio alla giunzione.
L'aggiunta di un filetto qui garantisce una transizione regolare ed evita il materiale rimanente.
Esempio: In una cavità dello stampo per una parte di plastica, La transizione da un lato verticale a una base curva ha quasi sempre un filetto in modo che il taglierina possa muoversi liberamente.
Vantaggi ingegneristici dei filetti
Riducono l'accumulo di stress
Gli angoli affilati si comportano come magneti a stress - quando una parte è sotto carico, La forza si concentra su quel bordo acuto, che può portare a crepe.
Un filetto si diffonde che si spinge senza intoppi, Quindi la parte può gestire più carico senza rompere.
Esempio: Pensa a piegare un pezzo di metallo - si spezza quasi sempre alla curva affilata, non nel mezzo. Una curva regolare risolve quel problema.
Aiutano le parti a durare più a lungo
In parti che vedono il caricamento e lo scarico ripetuti (come braccia a macchina o staffe), Gli angoli affilati possono causare crepe di affaticamento nel tempo.
I filetti riducono questo "effetto di fatica,"Significa che le tue parti durano più cicli prima di uscirsi.
Esempio: I componenti dell'aeromobile hanno quasi sempre filetti in aree ad alto stress per prevenire i guasti alla fatica.
Rendono le parti più sicure da maneggiare
Se la tua parte verrà toccata o assemblata dalle persone, Gli angoli affilati possono tagliare le mani o afferrare abiti.
Un filetto rimuove quel bordo affilato e rende la parte più confortevole e sicura con cui lavorare.
Esempio: Maniglie, copertine, e i pannelli di controllo hanno spesso filetti generosi in modo che si sentano liscio in mano.
Possono migliorare il flusso
Nei disegni in cui i liquidi o l'aria si muovono dietro un angolo, I bordi affilati possono causare turbolenza o bloccare il flusso.
Un filetto consente al fluido di cambiare direzione in modo più fluido, Migliorare l'efficienza.
Esempio: Nei sistemi di tubazioni, I filetti interni riducono la caduta di pressione e migliorano il movimento del fluido.
Sembrano meglio
Un bordo arrotondato liscio spesso offre a un prodotto un aspetto più "finito" e professionale.
Mentre questo riguarda più l'estetica che la funzione, Può essere importante per i prodotti rivolti al consumatore.
Esempio: Gli angoli arrotondati sul tuo smartphone non sono solo per comfort: rendono anche il dispositivo elegante.
Possono semplificare la lavorazione
Nella lavorazione CNC, Alcuni angoli interni acuti semplicemente non possono essere tagliati perché gli strumenti sono rotondi.
Aggiungendo un filetto, Stai progettando la parte in un modo che corrisponda alla forma dello strumento, che può rendere la lavorazione più veloce ed economica.
Fatti chiave sui filetti
Un filetto è solo un bordo arrotondato
Al centro, Un filetto sta semplicemente completando un angolo affilato in cui si incontrano due superfici.
Può essere dentro un angolo (concavo) O al di fuori su un bordo (convesso).
Esempio: La curva interna in cui la lama incontra la maniglia su un coltello da cucina è un filetto interno.
Gli strumenti CNC creano filetti con taglieri speciali
La maggior parte dei filetti CNC sono realizzati utilizzando un strumento di arrotondamento angolare o a Finta di palla.
Questi strumenti sono modellati per lasciare naturalmente una curva liscia mentre tagliano, Quindi ottieni un raggio coerente ogni volta.
I filetti sono curvi, I campi sono piatti
È facile mescolarli, Ma la differenza è semplice: Differenza nei dettagli del filetto e della camera
Filetto = curva
Smussare = angolo piatto
Se corri il dito oltre il bordo, Un filetto si sente liscio e arrotondato, mentre un smusso si sente come un pendio dritto.
I filetti sono migliori per il sollievo dallo stress
Quando una parte è sotto pressione o piegatura, Gli angoli affilati possono creare "punti caldi" di stress che possono rompersi nel tempo.
I filetti levigano la transizione e diffondono lo stress su un'area più grande, rendere la parte più forte.
Esempio: Questo è il motivo per cui gli angoli delle finestre dell'aereo sono arrotondati: quelli affilati si rompono sotto i cicli di pressione dell'aria.
Non aggiungono molto materiale, Ma aggiungono molta forza
L'aggiunta di un filetto modifica a malapena l'area trasversale della parte, Ma può ridurre drasticamente la concentrazione di stress.
Ciò significa che puoi migliorare la forza e la durata senza rendere la parte più pesante o più ingombrante
Possono risparmiare o costarti denaro
Se un filetto corrisponde a una dimensione dello strumento standard, Può effettivamente semplificare la lavorazione.
Ma se è una dimensione strana o in una posizione difficile, Può aumentare il tempo di lavorazione e il costo.
Il trucco è sapere Dove per metterli e Quanto è grande per farli.
Conclusione
Filetti in Lavorazione CNC sono potenti caratteristiche di design, ma solo se utilizzate strategicamente. Dalla comprensione Quando sono richiesti, Quando possono essere saltati, e come dimenticarli in modo appropriato, Puoi ridurre i costi di lavorazione, Migliora le prestazioni delle parti, e semplificare la produzione.
In caso di dubbio, Consultare il tuo partner di lavorazione all'inizio del processo di progettazione. I filetti ben pianificati possono essere la differenza tra un costoso, parte troppo complicata e una ottimizzata, Design produttivo.
