Menguasai Fillet dalam Pemesinan CNC: Desain, Fungsionalitas, dan Kualitas

Bagian logam yang baru diproses mungkin akhirnya memiliki tepi yang lebih tajam dari yang diharapkan oleh pengguna akhir, kecuali desain membuat tepi tajam ini halus. Fillets dan chamfers biasanya ditambahkan ke solid models untuk membuatnya terlihat bagus dan menghilangkan tepi dan sudut tajam. Banyak insinyur dengan mudah menggunakan fitur ini dalam model CAD mereka untuk meningkatkan fungsionalitas dan memperbaiki desain. Untuk membuat edge break, desain harus menyertakan tepi yang miring atau beralur dan sudut bulat yang disebut fillets.

Apa Itu Fillet?

Dalam teknik mekanik, tukang mesin merujuk pada sudut bulat sebagai bagian lingkaran yang dirancang di dalam atau di luar tepi.

Ada tiga jenis fillet mekanik: chamfered fillet, concave fillet dan convex fillet. Di dalam, fillet adalah concave, sementara di luar, mereka convex. Insinyur menggunakan fillet untuk mengurangi stres pada bagian. Oleh karena itu, fillet membantu mendistribusikan stres di permukaan yang lebih besar dan mencegah bagian stres berubah bentuk dengan cepat.

Ketika desain perlu menghilangkan tepi tajam dan konsentrasi stres rendah, fillet engineering adalah pilihan terbaik untuk tukang mesin.

Fillet adalah tepi lingkaran atau sudut bagian. Fillet membantu mengurangi stres dan mendistribusikannya di permukaan yang lebih besar, sehingga meningkatkan kapasitas beban dan membantu mencegah deformasi cepat dari bagian tekanan. Concave fillet terletak di dalam bagian, sementara convex fillet terletak di luar. Misalnya, ketika dinding vertikal bertemu dengan permukaan miring dalam suatu bagian, fillet juga dapat menciptakan transisi antara fitur.

Fillets dan Fitur Desain Lainnya

Fillet sering disalahpahami dengan fitur desain lain seperti fillet radius, chamfer, dan bevel. Semua fitur ini menciptakan desain yang mirip di mana tepi tajam terpecah dengan cara tertentu. Fillet adalah fitur patah tepi tajam yang menambahkan radius concave atau convex ke sudut dalam bagian. Fillet berbeda dari chamfers dan bevels karena mereka tidak memiliki radius. Chamfer biasanya sudut 45 derajat yang ditambahkan ke tepi desain fitur. Dan slope adalah slope dari tepi horizontal atau vertikal. Fillet radius melingkari sudut dalam bagian yang diproduksi, dan fillet radius melingkari sudut luar bagian yang diproduksi.

Penggunaan Fillet yang Tidak Bermanfaat

1. Jangan merancang fillet untuk bagian 3D printed

Karena pencetakan 3D adalah proses additif, tidak perlu untuk mengasumsikan bahwa alat perlu bergerak di sekitar bagian dan menghapus bahan untuk merancang bagian, dan desainer dapat lebih bebas menggunakan geometri kompleks dan tidak biasa. Fillet kadang-kadang ditambahkan di area di mana geometri berubah secara dramatis untuk mengurangi stres, tetapi jarang diperlukan. Pocket dan fitur internal pada unit pencetakan dapat miring atau tajam, dan Anda bahkan dapat memiliki cekungan yang sepenuhnya dikelilingi oleh bahan sekitar!

2. Jangan merancang fillet untuk bottom edge

Membulatkan bottom edge dari groove, wall, blind hole, atau boss feature dapat digunakan untuk meningkatkan estetika bagian atau meningkatkan kekuatan fitur (dengan mengurangi konsentrasi stres). Namun, sudut bulat di lokasi ini memerlukan penggunaan ball end mills dan akan selalu membuat bagian Anda lebih mahal daripada bottom features. Ini karena pemrograman geometri seperti itu biasanya memerlukan operasi pemesinan 3D (memerlukan waktu lebih lama untuk dial in). Selain itu, ball end mills secara alami lebih rapuh daripada square end mills dan harus diproses pada kecepatan yang lebih lambat.

Telah terbukti bahwa modifikasi pada fitur geometri lain, seperti kedalaman lubang atau kedekatan lubang dengan fitur pengelupasan volume lainnya, memiliki dampak yang lebih besar pada stres di dasar lubang atau cekungan daripada fillet di dasar. Selain itu, perubahan desain yang memodifikasi fitur ini akan lebih hemat biaya daripada menambahkan fillet kompleks di dasar cekungan.

Penggunaan Optimal Fillet

Edge of part

Untuk menghindari kecelakaan selama penanganan dan inspeksi, lebih aman untuk memecah semua tepi desain bagian. Namun, chamfering tidak selalu pilihan terbaik untuk tepi bagian. Tepi tajam dapat menyebabkan cedera saat ditangani. Oleh karena itu, dalam kasus ini, Anda mungkin perlu memilih fillet.

Saat merancang bagian dengan finishing, ini adalah cara yang baik untuk CNC untuk fillet tepi area-area ini, sehingga penampilan bagian Anda dapat terintegrasi dengan lancar tanpa transisi kasar. Karena cosmetic fillet tidak menyediakan properti mekanis atau kekuatan, Anda harus menambahkan cosmetic fillet setelah menentukan geometri yang tersisa. Namun, fungsi ini harus digunakan dengan hati-hati karena mempengaruhi biaya komponen pemesinan.

Internal edges between vertical walls

Untuk memotong dengan rotasi kecepatan tinggi, semua alat CNC adalah lingkaran dan axisymmetric, jadi tidak mungkin untuk memotong sudut persegi antara dua dinding vertikal. Setiap tepi di mana dua dinding vertikal bersimpang dengan sudut kurang dari 180 ° perlu dibulatkan.

Internal edges between inclined / organic surfaces

Seperti dalam kasus pertama di bagian ini, sudut bulat juga diperlukan untuk tepi kurang dari 180 ° antara permukaan miring atau organik. Jika tepi ini tidak sepenuhnya vertikal, mereka akan dipotong dengan ball end mill, dan radius alat adalah ukuran fillet minimum yang dapat ditinggalkan di antara permukaan.

Vertical wall + bevel / curved surface / organic surface

Dalam kombinasi dari kasus pertama dan kedua, ketika dinding vertikal pada bagian Anda bertemu dengan permukaan miring, lengkung atau organik di bawahnya, Anda perlu menyertakan fillets.

Kesimpulan

Fillets dalam manufaktur dimaksudkan untuk membulatkan tepi atau sudut tajam.

Fillet diproses menggunakan alat CNC fillet edge atau alat fillet serupa, yang membentuk lingkaran convex atau concave di persimpangan dua permukaan.

Fillet adalah permukaan lingkaran, dan chamfer adalah permukaan datar. Keduanya berada di antara persimpangan dua permukaan.

Fillets memberikan perbaikan konsentrasi stres yang lebih baik daripada chamfers.

Meskipun fillets mungkin meningkatkan luas permukaan cross-sectional yang tidak signifikan, keuntungan utamanya adalah mereka mengurangi konsentrasi stres di area tempat mereka diterapkan.