Spessori e raccordi

Lo spessore di parete e la progettazione dei raccordi sono tra le decisioni con il maggiore impatto su una parte CNC. Troppo sottili e la parte si deforma durante la lavorazione, si rompe sotto carico o costa 3x di più per via degli avanzamenti lenti e degli utensili speciali. Progettarli correttamente fa risparmiare denaro su ogni ordine.

Spessore di parete minimo per materiale

La tabella seguente mostra lo spessore di parete minimo assoluto e quello consigliato per i materiali CNC più comuni. Per "minimo" si intende che è realizzabile ma con un rischio di scarto più elevato e una lavorazione più lenta. Il valore "consigliato" è il punto ottimale per una produzione affidabile a costi ragionevoli.

Regole pratiche per lo spessore di parete

Oltre al minimo assoluto, diversi rapporti e relazioni regolano una buona progettazione delle pareti. Seguirle evita sorprese durante la produzione.

Raggi degli spigoli interni (raccordi)

Ogni fresa a candela CNC è cilindrica, il che significa che non può tagliare uno spigolo interno vivo. Il raggio interno minimo ottenibile è pari al raggio dell'utensile. Questo è uno dei vincoli più fondamentali della lavorazione CNC e ignorarlo è uno degli errori di progettazione più comuni.

Perché i raccordi sono importanti

Geometria utensile: Una fresa con diametro 6 mm ha un raggio di spigolo di 3 mm. Fisicamente non può produrre uno spigolo interno più piccolo di R3. Per ottenere un raggio minore serve un utensile più piccolo — il che significa lavorazione più lenta, più passate e costi più elevati.

Concentrazione di tensioni: Gli spigoli interni vivi sono concentratori di tensioni. Sotto carico ciclico, lo spigolo vivo è il punto in cui si innescano le cricche da fatica. Aggiungere anche solo un piccolo raccordo (R0.5 mm) riduce drasticamente la concentrazione di tensioni. Nelle applicazioni aerospaziali e strutturali i raccordi non sono opzionali — sono fondamentali per la vita della parte.

Vita utensile: Uno spigolo interno vivo costringe l'utensile a decelerare, fermarsi e cambiare direzione — tutto ciò che aumenta l'usura dell'utensile. Gli spigoli raccordati consentono all'utensile di mantenere un percorso ad arco fluido, prolungando la vita dell'utensile e migliorando la finitura superficiale.

Raggio minimo del raccordo per dimensione utensile

Costo dei raccordi più piccoli

Ogni riduzione del raggio del raccordo significa un utensile più piccolo e lento e più passate di lavorazione. La relazione non è lineare — dimezzare il raggio del raccordo può più che raddoppiare il costo di quella caratteristica.

Raggi esterni e smussatura dei bordi

Gli spigoli esterni sono l'opposto di quelli interni — l'utensile può raggiungerli facilmente, quindi i bordi esterni vivi sono tecnicamente possibili. Tuttavia, lasciare bordi vivi su una parte lavorata è quasi sempre una cattiva idea in pratica.

Smussatura standard dei bordi

Lo standard di settore per la smussatura dei bordi è 0.5 mm (0.020") uno smusso o un raggio su tutti i bordi vivi salvo diversa indicazione. Molte officine la applicano automaticamente come operazione predefinita di sbavatura. È inclusa nel costo e non dovrebbe richiedere una nota speciale.

Smusso vs raggio

Lo smusso è più economico e veloce da applicare — una singola passata con una fresa per smussi o addirittura una punta a centrire lo realizza. Gli smussi facilitano anche il montaggio perché guidano le parti accoppiate in posizione.

Il raggio (raccordo su spigolo esterno) è preferibile quando il bordo contatta una tenuta, un O-ring o la mano. I raggi distribuiscono meglio le tensioni e sono più gradevoli sulle parti estetiche. Tuttavia richiedono una fresa a testa sferica o un utensile con raggio specifico, con un cambio utensile aggiuntivo.

Angoli di sformo

Gli angoli di sformo (una conicità applicata alle superfici verticali per consentire l'estrazione della parte dallo stampo) riguardano principalmente fusione, forgiatura, stampaggio a iniezione e lavorazione della lamiera. La lavorazione CNC non richiede angoli di sformo — l'utensile taglia liberamente in tutte le direzioni e non c'è uno stampo da cui estrarre la parte.

Tuttavia esistono alcune situazioni specifiche del CNC in cui sformo o conicità contano:

Raggio di fondo nelle tasche

Quando una fresa a candela lavora una tasca, gli spigoli dove la parete incontra il fondo avranno un raggio pari al raggio di spigolo dell'utensile. Questo è il raggio di fondo, ed è una delle fonti di confusione più comuni nei disegni tecnici.

Come funziona

Una fresa a candela piana standard ha un piccolo raggio di spigolo (tipicamente R0.5–R1.0 mm anche su un utensile da 10 mm). Una fresa torica ha un raggio di spigolo maggiore (R2–R6 mm). Una fresa a testa sferica ha un raggio pari a metà del diametro dell'utensile.

Il raggio di fondo della Sua tasca sarà sempre pari al raggio di spigolo dell'utensile. Se desidera un fondo piatto (R0), serve una fresa a candela piana con spigoli vivi — che esistono solo in dimensioni piccole. Per una tasca grande con fondo realmente piatto, bisogna usare un utensile più piccolo per ripassare gli spigoli, il che aggiunge tempo e costo di lavorazione.

Costo vs raggio di fondo

Riepilogo dell'impatto sui costi

La tabella seguente riassume come le diverse decisioni di progettazione per pareti, raccordi e raggi influenzano il costo di lavorazione. La usi come riferimento rapido quando esamina il progetto prima di inviarlo alla produzione.

Errori comuni

Questi sono gli errori di spessore di parete e raccordi che vediamo più spesso nei disegni dei clienti. Evitandoli, le Sue parti saranno più economiche, più resistenti e più rapide da produrre.