使用倒角和圓角進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的加工成本

圓角和倒角通常添加到實(shí)體模型中以使它們看起來不錯(cuò)并消除尖銳的邊緣和角落。許多工程師在他們的 CAD 模型中輕松使用這些功能，以改進(jìn)功能并提升設(shè)計(jì)。但是圓角和倒角對(duì)CNC加工成本的影響是什么?

這些圓角和倒角在美學(xué)上令人愉悅，并為設(shè)計(jì)增加了價(jià)值。但它們也顯著增加了CNC 加工項(xiàng)目的機(jī)器時(shí)間和成本。

在設(shè)計(jì)中添加圓角或倒角之前要考慮的主要問題是：

圓角或倒角的主要作用是什么?

這個(gè)圓角或倒角對(duì)于零件的功能真的有必要嗎?

為我生產(chǎn)的數(shù)量添加此功能的成本效益如何?

如何檢查公差?

為了更好地理解為什么這些設(shè)計(jì)和成本考慮很重要，我們來看一些例子。

為什么圓角和倒角會(huì)增加加工成本

設(shè)置工具既耗時(shí)又昂貴

首先，讓我們比較一下如何使用CNC 加工過程完成圓角和倒角。倒角通常使用磨削到正確角度的工具制成，例如埋頭孔、倒角工具或點(diǎn)鉆。

倒角工具用于制作外部倒角，而點(diǎn)鉆或埋頭孔工具用于制作內(nèi)部倒角。

由于是直角，因此使用這些埋頭孔之類的工具，只需一次機(jī)器走刀即可輕松切割倒角

圓角是使用加工零件輪廓的立銑刀創(chuàng)建的。如果圓角沿零件邊緣，則可能會(huì)使用圓角立銑刀。

但是，設(shè)置這些工具可能非常耗時(shí)且昂貴。刀具必須將半徑混合到零件的頂面和側(cè)面，這樣就沒有錯(cuò)誤，也沒有剩余的臺(tái)階。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，沿零件邊緣的圓角(如圖 1中的生圓角)通常由球頭立銑刀制成。為了獲得高質(zhì)量的圓角，刀具被編程為緊密跟隨零件邊緣并進(jìn)行非常小的步距。

但這使該過程變得昂貴。包括更多高精度和高質(zhì)量的圓角和倒角會(huì)顯著增加加工時(shí)間。在加工環(huán)境中，時(shí)間就是金錢。因此，在添加額外的圓角或倒角之前，請(qǐng)考慮零件功能是否需要它并且是否值得額外成本。

圖1

球頭銑刀用于逐漸切割角圓角和拔模的表面，增加了顯著的加工時(shí)間

圓角和倒角不適合低產(chǎn)量

產(chǎn)量是另一個(gè)增加成本的主要因素。加工成本與生產(chǎn)的零件成反比，因此，低零件產(chǎn)量意味著更高的成本，反之亦然。

此外，在該低數(shù)量之上添加圓角和倒角會(huì)增加總體成本(請(qǐng)參見下面的成本比較表)。大型生產(chǎn)運(yùn)行可能使用鑄造或鍛造工藝。在這種情況下，魚片不僅相對(duì)具有成本效益，而且是必要的。

如何使用圓角和倒角降低加工成本

在評(píng)估這些因素并決定添加圓角或倒角時(shí)，下一步是考慮如何以較低的成本加工零件。

設(shè)計(jì)具有正確公差的倒角

在下圖 2中，這部分頂部的藍(lán)色孔是一個(gè) M18 X 2 螺紋孔，倒角為 0.635mm。這個(gè)倒角是必要的，因?yàn)樗咕o固件更容易進(jìn)入孔中。

圖 2

在設(shè)計(jì)上述倒角時(shí)，不應(yīng)忽略公差。公差越小，零件的成本就越高。

在圖2所示的例子中，倒角直徑標(biāo)注到小數(shù)點(diǎn)后三位，這意味著倒角的直徑只能偏離公稱尺寸±0.127mm。

更嚴(yán)格的公差反過來會(huì)增加成本，因?yàn)樗枰l繁地檢查，并且在技術(shù)上需要倒角規(guī)來獲得小數(shù)點(diǎn)后三位的精度。自然，隨著更嚴(yán)格的審查和更嚴(yán)格的測量，零件變得更加昂貴。

相反，如果將倒角更改為精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，則允許偏差將加倍至標(biāo)稱尺寸的±0.254mm。這將允許您減少檢查頻率并使用游標(biāo)卡尺而不是倒角規(guī)。如果這個(gè)小調(diào)整可以被設(shè)計(jì)接受，那么成本也可以降低。

盡可能去除倒角

也可以考慮從孔標(biāo)注中移除倒角以降低成本和簡化操作(見下表)。

例如，在圖 3中，側(cè)面灰色孔中的倒角的主要功能是便于將銷更容易地組裝到每個(gè)孔中。如果確切的尺寸不重要，您可以將倒角特征從實(shí)體模型中移除，并在圖紙中添加注釋，說明“移除所有鋒利的邊緣”。或者，可以使用最小和最大特征尺寸以及較大的公差來調(diào)用它，如圖 3所示。

圖 3

盡可能使用倒角而不是圓角

如果設(shè)計(jì)允許將倒角換成圓角，那么它是使零件更便宜的理想選擇。例如，沿零件邊緣的倒角(如紅色倒角)比圓角更容易且更實(shí)惠。

設(shè)置圓角半徑工具比設(shè)置倒角工具需要更多時(shí)間，因?yàn)楣ぞ咴O(shè)計(jì)者必須注意它與圓角連接的曲面融合。為了達(dá)到預(yù)期的精度和精度，球頭立銑刀需要沿圓角區(qū)域多次通過。

由于倒角工具需要更少的時(shí)間來設(shè)置和操作，與圓角相比，它降低了成本。

如果需要圓角并且倒角不是一個(gè)選項(xiàng)，如果您能夠使用半徑銑刀，請(qǐng)嘗試制作標(biāo)準(zhǔn)尺寸。標(biāo)準(zhǔn)半徑銑刀從 1.6 毫米開始并增加 0.8 毫米。使用此工具加工圓角總是比使用球頭立銑刀更快。