Top 18 Regras de Design para Protótipos e Peças Usinadas em CNC

O processo de usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativa. Ele obtém o modelo projetado removendo matérias-primas com cortadores de alta precisão. O serviço de prototipagem por usinagem CNC é adequado para protótipo e produção em pequenos lotes. Mas na fase de design, precisamos considerar o seguinte para evitar defeitos e baixa viabilidade：

Espessura da Parede

Evite seções de parede fina com menos de 0,04 pol (1 mm) de espessura. Paredes finas podem defletir durante a usinagem e serem frágeis para manuseio. Uma parede mínima de 0,08 pol (2 mm) ou mais é recomendada. Paredes mais grossas acima de 0,25 pol (6 mm) podem exigir passes de desbaste para evitar deflexão da ferramenta.

Cantos Internos

Cantos internos afiados muitas vezes não podem ser fisicamente usinados. Especifique cantos com raio mínimo de pelo menos 0,04 pol (1 mm). Filetes internos maiores serão mais fortes. Permita folga para o diâmetro da ferramenta de corte. Cantos muito apertados podem precisar de EDM ou retificação secundária.

Cantos Externos

Cantos externos afiados são possíveis, mas são pontos de alta concentração de tensão. Cantos arredondados de 0,02 pol (0,5 mm) ou mais melhoram significativamente a resistência. Elimine cantos externos pontiagudos. Chanfros ajudam na ejeção da peça dos moldes.

Nervuras e Contrafortes

Adicione nervuras e contrafortes para reforçar seções finas propensas a vibração ou deflexão durante a usinagem. Localize nervuras perto das áreas de fixação. Nervuras ajudam a dissipar calor e melhorar a estabilidade da peça. Mantenha as extremidades das nervuras arredondadas.

Alturas de Reforços e Bases

Uma espessura mínima de 0,02 pol (0,5 mm) é recomendada para pequenos reforços e bases. Evite postes e saliências longos e finos que podem defletir facilmente. Forneça folga sob saliências para os diâmetros da fresa.

Tamanhos de Furos

Limite os diâmetros dos furos a não menores que 1/8 pol (3 mm). Furos abaixo de 0,04 pol (1 mm) são desafiadores de usinar e quebram facilmente brocas pequenas. Permita folga para os ângulos da ponta da broca.

Evite Detalhes Muito Pequenos

Detalhes finos menores que 0,010 pol (0,25 mm) e formas delicadas não serão bem fabricados. Textos e logotipos minúsculos se tornam manchas ilegíveis. A altura mínima de texto legível é 0,12 pol (3 mm).

Tolerâncias

Especifique tolerâncias razoáveis que permitam a variação normal do processo. Permita +/- 0,005 pol (0,127 mm) para prototipagem geral. Tolerâncias mais apertadas incorrem em mais tempo e custo de usinagem.

Acabamentos Superficiais

Acabamentos superficiais mais finos exigem passadas mais graduais e velocidades/avanços mais lentos. Valores de rugosidade comumente especificados variam de 125-250 microinches Ra. Acabamentos até 32 Ra são possíveis.

Peso da Peça

Componentes pesados mais significativos exigem maior fixação e são propensos a vibração em altas velocidades. Considere dividir peças grandes em segmentos para manter o peso abaixo de 25 lbs (11 kg) cada. Reduza a massa sempre que possível.

Seleção de Material

Use materiais homogêneos e estáveis dimensionados apropriadamente para as dimensões da peça. Evite materiais com tamanhos de grão grandes em relação aos detalhes. Metais duros têm maior rigidez, mas são mais desafiadores de usinar.

Reduzindo o Tempo de Preparação

Projete para minimizar fixações complexas e indexação para auxiliar a usinabilidade. Combine várias peças em uma, se apropriado. Pontos de localização de fixação padrão aceleram o carregamento.

Acessibilidade da Ferramenta

Forneça acesso adequado para fresas de topo alcançarem todos os cantos internos e detalhes. Limite bolsos cegos profundos, reforços dentro de paredes e geometrias internas complexas. A usinagem de 5 eixos melhora a acessibilidade.

Design para Fabricabilidade

Use princípios de design comprovados adequados para processos de usinagem. Evite operações desnecessárias. Padronize recursos usados repetidamente nas peças e entre elas. Projete com a produção em mente.

Alterações de Design

Planeje revisões e melhorias de design. Torne os modelos paramétricos com dimensões-chave facilmente variáveis. A usinagem CNC permite um retorno rápido para iterações de design. Mantenha o histórico de alterações e controle de versão.

Ângulos de Saída

Incorpore ângulos de saída de 1-2 graus em todas as faces verticais para permitir a ejeção da peça de moldes ou fixadores. O ângulo de saída ajuda a puxar as ferramentas de corte ao longo da superfície de trabalho.

Evite Conjuntos

Combinar múltiplos componentes em uma peça usinada, quando possível, simplifica a prototipagem. Conjuntos requerem a interface de componentes e hardware.

Componentes Padrão

Use hardware padrão de catálogo e itens comprados onde for viável, em vez de componentes usinados personalizados. Fixadores, alças, dobradiças, engrenagens e acessórios padrão economizam custos.

Considerar essas diretrizes de design ajudará a criar protótipos usinados em CNC que usinam com eficiência, evitam problemas de ferramentas, atendem tolerâncias, têm acabamentos apropriados e podem ser manuseados e montados. O resultado é um retorno mais rápido e custos de prototipagem reduzidos.

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