Afronding versus afschuining: onderzoek naar gemeenschappelijke randontwerpen van CNC-componenten

Bij de vervaardiging van CNC-componenten zijn de randen van de meeste componenten ontworpen met een gebogen of schuine afwerking. Dit is een bewuste beslissing die tijdens het ontwerpproces wordt genomen, waarbij rekening wordt gehouden met factoren als functionaliteit en esthetische eisen. In dit artikel onderzoeken we elk van deze randontwerpen en hoe ze zich tot elkaar verhouden.

Afronding versus afschuining: overzicht

CNC-componenten worden vervaardigd door CNC-systemen (computergestuurde numerieke besturing) . Deze systemen bestaan ​​uit software, een bewerkingsmachine en een besturingseenheid. Ze ontvangen een ontwerptekening als invoer en zetten deze om in een compleet product. Componenten met afrondingen en afschuiningen zijn voorbeelden van componenten die met dit systeem worden gemaakt.

Voor dit artikel concentreren we ons alleen op de afschuining en afronding en niet op de CNC-machine of de andere delen van het onderdeel. Laten we daarom beginnen met het definiëren van afschuining en afrondingen en enkele van hun onderscheidende kenmerken onderzoeken. 

Wat is een afronding (fillet) bij CNC-bewerking?

Een afgeronde buiten- of binnenrand van een CNC-onderdeel staat bekend als een afronding. De zinsnede rond kan veel dingen betekenen op basis van het ontwerp, de productienormen en het gebruikte materiaal.

Soms worden afrondingen verward met afschuiningen en hoekradii. Om de drie te onderscheiden, gebruiken ingenieurs en ontwerpers geometrische kenmerken van elk. De beste manier om filets van alle drie te onderscheiden is door in gedachten te houden dat filets een meetbare straal hebben, terwijl de andere dat niet hebben.

Dit is vooral van toepassing op metalen onderdelen om de scherpe randen te verwijderen die tot ongelukken zouden kunnen leiden als ze onbeheerd worden achtergelaten. Andere voordelen hiervan zijn het verbeteren van de draagkracht van de randen en het voorkomen van beschadigingen aan de randen.

Wat is het gebruik van een filet?

Ontwerpers nemen om twee algemene redenen gladde randen op in hun ontwerpen. Aan de ene kant helpt een afronding de esthetiek of functionaliteit van het onderdeel te vergroten. 

Wat het esthetische aspect betreft, kun je het ermee eens zijn dat afgeronde hoeken er beter uitzien dan scherpe hoeken. Volgens onderzoekers ervaart het menselijk oog ronde hoeken als natuurlijker dan scherpe hoeken. 

Aan de andere kant zijn filets functioneel in de zin dat ze de randen beschermen tegen schade die voortkomt uit verschillende vormen van stress. Bovendien vergroten filets het draagvermogen van een component door herverdeling van spanning, vergroting van het dwarsdoorsnedeoppervlak en verhoogde weerstand tegen vermoeidheid.

Hoe worden filets ontworpen?

Filets hebben afhankelijk van hun positie een karakteristieke concave of convexe vorm. Om dit uit te werken: wanneer een filet aan de buitenkant van de rand wordt geplaatst, zal deze een convexe vorm hebben, terwijl de binnenranden een concave vorm hebben. De enige overweging die tijdens het ontwerp is gemaakt, is de straal van de afronding, die in de meeste 3D-software wordt gemaakt met behulp van het radiale gereedschapspad.

Wat is een afschuining bij CNC-bewerking?

Randen die geen gladde afwerking vereisen, kunnen in een hoek van ongeveer 45 graden worden geplaatst om vergelijkbare functionele en esthetische aantrekkingskrachten als filets te bereiken.

Afschuiningen lijken op afgeschuinde sneden. Ze hebben hetzelfde uiterlijk. Het belangrijkste verschil tussen beide is echter dat een afschuining een schuin oppervlak heeft, terwijl een afschuining een schuin oppervlak heeft. Dus in zekere zin zou je kunnen zeggen dat een afschuining een soort afschuining is. Bovendien staan ​​afschuiningen bijna altijd onder een hoek van 45 graden, terwijl de hoek van een afschuining kan variëren.

Het doel van een afschuining

Net als een filet dient een afschuining zowel functionele als esthetische doeleinden. Het belangrijkste doel is dat het de scherpe rand van een component elimineert die ontstaat wanneer er machinaal wordt gesneden. 

Het andere doel van een afschuining is het verbeteren van de mechanische eigenschappen van een component. Concreet betekent dit het verminderen van de stressconcentratie. Afschuiningen herverdelen de spanning echter niet zo goed als filets. Toch wordt daarmee hun functionele doel niet buiten beschouwing gelaten.

Voor componenten die bedoeld zijn om aan elkaar te worden gekoppeld, dragen afschuiningen bij aan een naadloze montage van onderdelen. Met andere woorden: dankzij deze eigenschap grijpen de vrouwelijke en mannelijke delen van een afgeschuind onderdeel gemakkelijk in elkaar.

Hoe worden afschuiningen gemaakt?

Bij 3D-ontwerp worden afschuiningen gemaakt met behulp van een commando zoals de CHAMFER-opdracht in AutoCAD-software. Het bewerkingsgereedschap in het CNC-systeem snijdt vervolgens de hoek van 45 graden zoals aangegeven door de software. Voor handmatige bewerkingen kunnen fabrikanten een afschuiningsfrees of een V-groeffrees gebruiken. Deze machines zijn speciaal ontworpen voor het maken van afschuiningen.

Afronding versus afschuining: kenmerken

Deze twee soorten randafwerkingen hebben verschillende kenmerken of kenmerken. Voor het grootste deel zijn deze functies bedoeld om ze beter te beschrijven. Ze helpen je ook te begrijpen waarom ze allebei één ding zijn. Laten we eens kijken naar hun kenmerken.

Kenmerken van filets

Enkele van de gemeenschappelijke kenmerken van filets zijn onder meer;

• Helpt bij het verdelen van stress. Stressverdeling is het beheer van hoe interne krachten binnen een object worden verdeeld. Op voorwaarde dat scherpe hoeken stressconcentratoren zijn, helpt de ronde aard van filets deze stress te verdelen. 
• Zachtheid scherpe randen. Scherpe randen hebben de neiging schade toe te brengen aan mensen of aan het onderdeel zelf. Ronde randen daarentegen maken deze randen zacht, wat de veiligheid van mensen verbetert en het onderdeel in goede staat houdt.
• Verbetert de esthetiek. U kunt het ermee eens zijn dat ronde hoeken er beter uitzien dan scherpe hoeken. Dit is een cruciale overweging bij de vervaardiging van componenten waarbij het uiterlijk van groot belang is. 
• Verbetert de kracht. Structurele integriteit is een ontwerpkenmerk waar in verschillende industrieën veel vraag naar is. Fileren is één manier waarop dit kan worden bereikt. Concreet verbeteren filets de duurzaamheid van de meeste componenten.

Kenmerken van afschuiningen

De kenmerken van afschuiningen zijn enigszins gerelateerd aan die van filets, maar met kleine verschillen. Sommige van deze functies omvatten;

• Bevordert het montagegemak. Componenten die moeten worden geassembleerd, kunnen beter worden afgeschuind in plaats van gekanteld. De hoek van 45 graden van de afgeschuinde rand van de vrouwelijke rand zal gemakkelijk overgaan in die van de mannelijke rand.
• Vermindert stress. Net als de afronding is een afschuining ook verantwoordelijk voor het verminderen van spanning op de rand van het onderdeel. Houd er echter rekening mee dat afschuiningen de spanning niet herverdelen zoals filets dat doen.
• Bescherm randen tegen beschadiging. Scherpe randen zijn gevoelig voor beschadiging, dus afschuinen is een manier om ze te beschermen tegen schade die kan optreden door mechanische belasting. 
• Verminder het gewicht van een ontwerp. Bij het ontwerp is het uiteindelijke gewicht van een component cruciaal, vooral als dit de kosten en bruikbaarheid beïnvloedt. In dergelijke gevallen kan afkanten als controlemechanisme worden gebruikt.
• Verbetert de maakbaarheid. Het aspect van eenvoudige montage kan worden gezien als een kenmerk dat de maakbaarheid van een product verbetert.

Verschillen tussen filet en afschuining

Aan het ontwerp, de kenmerken en de toepassing van deze twee randontwerpen kunt u hun verschillen zien. Laten we ze afbreken.

• Productiekosten – Filets zijn moeilijker en duurder om te maken, terwijl afschuiningen eenvoudig en goedkoop zijn. 
• Ontwerp complexiteit – Hoewel dit door verschillende factoren kan worden beïnvloed, is het algemeen bekend dat afrondingen in de meeste CAD-software moeilijker te ontwerpen zijn dan afschuiningen. 
• Toepassing – Filets worden voornamelijk gebruikt om het draagvermogen te verbeteren, terwijl afschuiningen een betere in elkaar grijpende uiteinden mogelijk maken.
• Sterkte – Over het algemeen vormen filets sterkere randen dan afschuiningen. Dit komt door de gelijkmatige verdeling van de spanning en een betere weerstand tegen vermoeiing in vergelijking met afschuiningen.

Overeenkomsten tussen filet en afschuining

Hoewel filets en afschuiningen er totaal verschillend uitzien, hebben ze bepaalde overeenkomsten die u moet kennen. Sommigen van hen omvatten;

• het Uiterlijk – Zowel afrondingen als afschuiningen zijn gericht op het vergroten van de esthetiek en functionaliteit van een rand van een onderdeel. Met andere woorden, ze worden beide gebruikt om scherpe hoeken te verzachten die het gevolg kunnen zijn van machinale sneden. Dit betekent dat ze allebei twee belangrijke doelen dienen.
• Materiaalgebruik – Wanneer een onderdeel is afgeschuind of gekanteld, blijft de structurele integriteit en materiaalsamenstelling van het eindproduct onaangetast. Als gevolg hiervan wordt het gewicht van het eindproduct verminderd.
• Veiligheids optie – Zowel filets als afschuiningen vallen in de categorie veiligheidskenmerken van CNC-componenten. Zoals we herhaaldelijk hebben opgemerkt, kunnen scherpe hoeken gevaarlijk zijn als ze onbeheerd worden achtergelaten.
• Veelzijdig – Afrondingen en afschuiningen zijn veelzijdig in die zin dat ze kunnen worden toegepast op een breed scala aan componenten om de geschetste doeleinden te bereiken. Daarom zijn ze vrij essentieel bij het materiaalontwerp. 

Voordelen van filets en afschuiningen bij productontwerp 

Productontwerp is een van de meest essentiële elementen waarmee rekening wordt gehouden bij het ontwerpen en vervaardigen van CNC-componenten. Dit komt omdat het ontwerp van het onderdeel de grootste impact heeft op verschillende aspecten ervan. Daarom zijn ontwerpkenmerken zoals filets en afschuiningen behoorlijk nuttig. 

Randbescherming is een groot voordeel van deze ontwerpkenmerken. Dit betekent dat de randen van de bewerkte onderdelen beschermd zijn tegen beschadigingen. Hierdoor wordt het product veerkrachtiger en duurzamer.

Een ander voordeel van afrondingen en afschuiningen is de visuele aantrekkingskracht. Bij HM ontwerpen en produceren we diverse CNC-onderdelen van metaal . Esthetiek is een van de belangrijkste doelstellingen bij het afwerken van de randen van deze onderdelen, hetzij met een afronding of een afschuining.

Conclusie

Een CNC-component ontwerpen zonder rekening te houden met de randafwerking behoort tot het verleden. Het grootste deel van de productie ontdekt de behoefte aan afrondingen of afschuiningen. Als zodanig is er meer harmonie en consistentie in de industrie. Uiteindelijk is dit voordelig voor u als consument en voor ons als fabrikant van de CNC-componenten.