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與加工精度直接相關的正確的內角倒角思路

發布日期: 2023-09-12

刀具在旋轉!

此次將從機加工的現場視角談一談具體的設計要點。首先是對更換工序影響巨大的機加工的“內角倒角”。

設計人員們可能都有過被加工現場質疑“這里倒角合適嗎”等。讓我們一起思考一下為什么、要在這樣的地方倒角?
機加工是將工件抵接于“旋轉的刀具”進行機加工。因為刀具一直在旋轉,因此從上面看,形成“圓”。
立體地觀察代表性的方頭銑刀,請想象“圓筒”運動,工件與銑刀接觸的部分被去除的畫面。如果使銑刀平面運動,則在折返部分殘留下圓弧形狀的“倒角”。
嘗試思考一下如圖1-1所示使立銑刀相對于塊件呈L字型運動的情況。

在機械設計時,要考慮槽加工的刀具的運動?

如此,在機加工中,一定會施加因“刀具旋轉”而產生的“內角倒角”。特別是如圖1-2所示,在由3個面的壁圍起的角部,會在某處形成內角倒角。為了消除內角倒角,有名為電火花成型的加工方法。將電極制作成與想要加工的形狀相反的形狀,放電,將對方熔化。但是,該方法會花費電極制作成本、放電加工成本,如果不是特別需要,都不會采用。

在機械設計時,要考慮加工后的形狀

 

加倒角還是不加倒角…通過例題來思考!

讓我們看一個更具體的例子,想象一下內角倒角是如何相關的。
圖 2-1 是一個四邊形凹陷。也叫凹槽。這種凹槽形狀的四個角都被3個面的壁包圍。角部也有一個內角倒角。像(B)這樣的狀態很常見。
另一種方法如 (C) 所示,是向壁的外側推進,形成倒角形狀。如果在該凹槽中有一個無論如何都要牢固地嵌入的物品,就把它做成這樣的形狀。
為了以這種方式嵌入對象物,向外側推進形成的形狀也稱為“退讓形狀”。

在機械設計時,要考慮加倒角還是不加倒角

 

接下來是下一個例題!

圖2-2所示的形狀如何?此處也是被3個面的壁圍起的角為1處。此處無法做成尖角。在實際機加工中,會是怎樣的情況?

在機械設計時,要考慮例如階梯差形狀

首先想到的或許就是圖2-3的狀態。從上方抵接立銑刀,在折返部施加內角倒角。同樣從上方加工,如圖2-4所示,可以形成退讓形狀。

在機械設計時,首先想到的是從上方抵接立銑刀,在折返部施加內角倒角。同樣從上方加工,可以形成退讓形狀。

 

接下來能想到是圖2-5所示的狀態。從塊形狀的橫向抵接立銑刀。因為也會受刀具長度的影響,所以可能不太常用,但也有像這樣施加內角倒角的方法。
(刀具的長度與倒角大小之間的關系將在后面闡述。)
在機械設計時,接下來能想到是從塊形狀的橫向抵接立銑刀。

 

 

想象一下內角倒角的方向和更換工序之間的關系!

您理解機加工與內角倒角之間是切不斷的關系了吧。我想您也理解了有時是在3個面的壁圍起的角部一定會施加內角倒角。加工此類形狀時,請務必在圖紙中標明在哪個位置施加內角倒角。

如果沒有指示位置,可能會被質問“應該在哪里施加倒角?”而且有時會被拒絕“這樣的東西做不了”。
接下來,讓我們考慮一下施加內角倒角的方向與更換工序之間的關系。
請參見圖3-1。根據根據之前的講解,這樣的形狀能加工嗎?在板狀上開有兩個孔和一個切口。切口沒有內角倒角。
在機械設計時,讓我們考慮一下施加內角倒角的方向與更換工序之間的關系。例如在板狀上開有兩個孔和一個切口。切口沒有內角倒角。

回答是“能”。只要是沒被壁圍起的、刀具能夠穿過的切口形狀就能加工。但是需要“更換工序”。
正如在機加工的流程中說明的那樣,只要更換工序,改變工件的方向,就能實現這樣的形狀。具體請考慮以如下流程進行加工。
在機械設計時,只要是沒被壁圍起的、刀具能夠穿過的切口形狀就能加工。
像這樣從不同的面進行加工時,需要更換工序,即先暫時解開對工件的固定,改變工件的放心,并再次固定,設置工件中心……。是不是感覺非常非常麻煩?
于是考慮例如可以允許該切口有內角倒角,這樣考慮就制作成如下形狀,感覺如何?
請看圖3-3。(B)是將角部倒角,(C)是向外側推進,形成退讓形狀。這樣處理,就能從相同的放方向加工孔和切口了。也就是說,不需要更換工序。
在機械設計時,考慮例如可以允許該切口有內角倒角,這樣考慮就制作成如此形狀,感覺如何?
但是,像此次的圖3-1、圖3-3那樣簡單的形狀的情況下,究竟哪個更便宜取決于加工商擅長的加工方法和所擁有的的設備。當主要使用通用機進行加工時,圖3-1有時會更讓人喜歡。也有很多加工商使用線電極電火花加工等與切口形狀一起加工輪廓。
設計時最好與加工商實際溝通,確認哪種更容易加工。

 

 

內角倒角能小到何種程度???

下面說明一下該內角倒角的大小多大程度合適,或者能夠小到何種程度?;旧显谑褂昧姷哆M行形狀加工的情況下,以L/D≤5為標準。突然寫出一個算式,你可能會有些摸不著頭腦,我們就按順序說明一下吧。
該式中的L是刀具的“吐出量”[mm]。是立銑刀從卡盤架探出的長度。D是立銑刀的“直徑”[mm]。
在機械設計時,L是刀具的“吐出量”[mm]。是立銑刀從卡盤架探出的長度。D是立銑刀的“直徑”[mm]。
也就是說,L/ D ≤ 5是指所使用的刀具的突出量小于直徑的5倍。突出量短更結實,能夠漂亮且高精度地加工。
相反,如果突出量相對于直徑過長,則刀具會出現振擺。出現振擺,切削出的面就會粗糙,無法達到精密加工所需的尺寸。有時還會在加工中折斷。該限度的目標是L / D≤5。
當然,基準也會因加工條件 (刀具的轉速、切入深度等) 、材料的種類而不同,但請作為大致標準記下來。
如果事先知道自己設計的零件的“刻入深度”≒“突出量”,則能夠計算相對于刻入深入而言在加工上能夠容許的倒角的大小。請看圖 4-2。
在機械設計時,如果事先知道自己設計的零件的“刻入深度”≒“突出量”,則能夠計算相對于刻入深入而言在加工上能夠容許的倒角的大小。
(A)是內角倒角為R1。切口深度為20mm,因此L/D =10,比5大。這是因為倒角相對于深度而言過小,因此這是希望避免的內角倒角的設定。
另一方面,(B)是R2,因此L/D = 5,是總而言之可以的內角倒角設定。最好像這樣事先養成逐個檢查內角倒角的設定是否為適當水平的習慣。
雖說如此,但若說要切出厚度1mm的深度,R0.1mm是否可以?由于使用φ0.2mm的立銑刀切削,因此這種加工是無法實現的。(當然在部分領域(模具加工、微細加工等)還是可能的。)
感覺判斷不清楚時,還是需要與加工商協商決定,但還是請記住機加工的倒角設定有這樣的標準。在沒有特別要求的情況下,只要在圖紙中指示“R3以下”等,就能在指示范圍內,切削出最適合加工方情況的倒角。此次說明了機加工中必然存在的內角倒角。要點總結如下。

????? 被3個面的壁圍起的角部一定會在某處設置內角倒角

????? 有對方零件的情況下,也可以考慮施加退讓形狀

????? 關于被2個面的壁圍起的角部,要兼顧加工現場的情況決定是否設置內角倒角

????? 設置內角倒角的方向要考慮與加工的工序準備之間的平衡進行設定

????? 內角倒角設定為L / D ≤5

如果首先把這些記下來,就會極大地接近加工現場喜歡的設計。

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