Mengoptimalkan Pemesinan CNC: Solusi Desain & Manufaktur untuk Sudut Dalam Tajam

Selain pemilihan bahan, desain adalah salah satu faktor paling krusial dalam menentukan kualitas dan fungsionalitas bagian akhir. Terlepas dari metode manufaktur yang dipilih, tim produk harus mematuhi prinsip desain untuk kemampuan manufaktur (DFM) selama fase desain dan prototyping dari setiap proyek. Namun, banyak tim produk menemukan DFM sangat tantang saat merancang bagian untuk pemesinan CNC.

Meskipun pemesinan CNC sangat baik untuk menghasilkan bagian dengan toleransi ketat, mahal untuk mencapai fitur internal yang tajam, terutama sudut siku-siku. Bit CNC bulat, jadi jika insinyur mencoba memesinan sudut 90° dengan bit bulat, bit tidak akan pernah dapat memotong sudut siku-siku. Geometri sudut yang tidak dapat diakses yang ditinggalkan disebut radius sudut. Radius sudut dalam secara langsung mempengaruhi kemampuan pemesinan bagian, dan juga dapat mempengaruhi biaya dan timeline produksi.

Untungnya, perancang dan tim produk dapat menavigasi masalah ini dengan beberapa solusi desain efektif untuk menghindari fitur internal yang tajam. Jika fitur internal yang tajam sangat diperlukan, ada sejumlah solusi manufaktur yang dapat digunakan. Berikut adalah apa yang perlu diketahui tim produk.

Cara Menghindari Sudut Dalam Tajam

Pilihan terbaik perancang adalah menghindari penggunaan sudut dalam tajam sama sekali dan menyertakan radius pada semua tepi internal. Tukang mesin akan menggunakan end mill dengan radius sedikit lebih kecil dari radius yang ditambahkan ke tepi. Misalnya, jika radius bagian adalah 0.25”, end mill 6mm atau 7/32” harus digunakan. Ini memastikan mesin dapat berjalan dengan kecepatan wajar tanpa menimbulkan stres pada alat.

Opsi lain adalah menggunakan radius sudut non-standar. Menambahkan setidaknya 0.02” hingga 0.05” ke radius sudut dalam memberikan endmill cukup ruang untuk berputar sedikit di sudut tanpa terhenti sepenuhnya.

Selain itu, perancang dapat melunakkan radius sudut dalam dengan membuat toolpath lengkap dengan alat yang lebih besar. Alat yang lebih besar menciptakan radius sudut dalam yang lebih lebar dan mengurangi keterlibatan alat, yang mengurangi waktu pemesinan, mengurangi biaya, dan menciptakan permukaan yang lebih halus. 150 persen radius alat sudah cukup, tetapi 200% radius alat umumnya dianggap ideal.

Solusi Kemampuan Pemesinan untuk Sudut Tajam

Jika tim produk menggunakan desain yang memerlukan sudut dalam tajam, mereka masih memiliki beberapa solusi yang tersedia. Beberapa tim memilih untuk membiarkan radius sudut dalam utuh, tetapi mengurangi ukurannya dengan menggunakan bor dengan diameter yang lebih kecil. Ini adalah pendekatan cepat, relatif rendah biaya yang tidak membuat desain asli lebih sulit diproses. Harus dicatat, namun, pendekatan ini tidak cocok untuk bahan CNC yang lebih tebal.

Cara paling umum untuk mengakomodasi sudut tajam adalah menggunakan fillet dog-bone atau t-bone. Fillet ini adalah jenis undercut yang memperluas bentuk sudut di luar area pemotongan sehingga bor dapat melakukan rotasi penuh dan meninggalkan sudut, menciptakan sudut 90°, atau mundur sedikit untuk membuat sudut tajam saat mengikuti toolpath. Seperti yang namanya saran, fillet dog-bone terlihat seperti mainan mengunyah dan fillet t-bone terlihat seperti huruf “T,” dengan tepi yang bulat.

Fillet dog-bone dan t-bone tidak sulit untuk diintegrasikan ke dalam desain CNC dan mereka tidak secara inheren meningkatkan biaya pemesinan CNC. Namun, perancang harus ingat untuk membuat titik entri untuk fillet dog-bone 15% hingga 20% lebih besar dari diameter bit router.

Jika desain tidak dapat mengakomodasi fillet dog-bone, cara termudah untuk menyertakan sudut dalam tajam adalah dengan secara manual membuatnya siku-siku menggunakan gergaji tarik, pahat standar, atau pahat sudut. Broach, shaper, dan alat pemesinan discharge listrik juga dapat membuat sudut tajam, tetapi mereka cenderung menjadi solusi yang kurang hemat biaya.

Anda juga dapat mencapai sudut siku-siku dengan menggunakan wire EDM. Secara teknis, Anda tidak akan dapat mencapai sudut siku-siku yang sebenarnya — akan ada radius kecil 0.005″-0.006″ yang ditinggalkan oleh kawat — tetapi banyak tim produk menemukan radius yang kecil ini dapat diterima. Pemesinan di sekitar sudut tajam dengan wire EDM dapat memberikan potongan yang sangat presisi dan permukaan yang luar biasa. Namun, penting untuk dicatat bahwa mesin wire EDM sangat lambat, terutama dibandingkan alat potong CNC.

Desain untuk Kemampuan Pemesinan dengan Fast Radius

Bagi banyak tim produk, merancang bagian yang bersih dan fungsional itu mudah — merancang untuk kemampuan manufaktur — dan kemampuan pemesinan khususnya — yang lebih tantang. Mengoptimalkan desain untuk kemampuan manufaktur memerlukan latihan, pengalaman, dan banyak keahlian teknis. Bagaimana tim produk dapat yakin bahwa desain mereka akan menghasilkan bagian yang fungsional, indah, dan tidak akan meningkatkan biaya pemesinan CNC?

Merancang untuk kemampuan pemesinan menjadi jauh lebih mudah dengan bantuan mitra manufaktur berpengalaman seperti Fast Radius. Kami memiliki teknologi desain digital terbaru di tangan kami, dan tim perancang dan insinyur ahli kami dapat membantu tim produk dari segala bentuk dan ukuran mengoptimalkan bagian mereka. Hubungi kami hari ini — mari kita buat hal-hal baru menjadi mungkin.

Untuk pertimbangan kunci dan tips lebih lanjut tentang cara merancang untuk kemampuan pemesinan, kunjungi pusat pembelajaran Fast Radius.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?