Dominando los Radios en Mecanizado CNC: Diseño, Funcionalidad y Calidad

Las piezas de metal recién procesadas pueden terminar con bordes más afilados de lo que el usuario final esperaba, a menos que el diseño haga que estos bordes afilados sean suaves. Los radios y chaflanes generalmente se agregan a modelos sólidos para que se vean bien y eliminen bordes y esquinas afiladas. Muchos ingenieros usan fácilmente estas características en sus modelos CAD para mejorar la funcionalidad y mejorar el diseño. Para crear una ruptura de borde, el diseño debe incorporar bordes inclinados o biselados y esquinas redondeadas llamadas radios.

¿Qué es un Radio?

En ingeniería mecánica, los maquinistas se refieren a las esquinas redondeadas como partes circulares diseñadas dentro o fuera de los bordes.

Son tres tipos de mecánica de radio: radio chaflaneado, radio cóncavo y radio convexo. Por dentro, los radios son cóncavos, mientras que por fuera, son convexos. Los ingenieros usan radios para reducir el estrés en las piezas. Por lo tanto, el radio ayuda a distribuir el estrés en una superficie más grande y prevenir que la parte de estrés se deforme rápidamente.

Cuando el diseño necesita eliminar bordes afilados y baja concentración de estrés, la ingeniería de radio es la mejor opción para los maquinistas.

Un radio es un borde o esquina circular de una pieza. Los radios ayudan a reducir el estrés y distribuirlo sobre una superficie más grande, mejorando así la capacidad de carga y ayudando a prevenir la deformación rápida de las partes de presión. El radio cóncavo se encuentra dentro de la pieza, mientras que el radio convexo se encuentra fuera. Por ejemplo, cuando una pared vertical se encuentra con una superficie inclinada dentro de una pieza, un radio también puede crear una transición entre características.

Radios y Otras Características de Diseño

Los radios se confunden fácilmente con otras características de diseño como radio de radio, chaflán y bisel. Todas estas características crean un diseño similar en el que los bordes afilados se rompen de alguna manera. El radio es una característica de ruptura de borde afilado que agrega un radio cóncavo o convexo a la esquina interior de una pieza. Los radios son diferentes de los chaflanes y biseles porque no tienen radio. El chaflán es generalmente un ángulo de 45 grados agregado al borde de diseño de la característica. Y la pendiente es una pendiente de un borde horizontal o vertical. El radio de radio redondea la esquina interior de la pieza manufacturada, y el radio de radio redondea la esquina exterior de la pieza manufacturada.

Usos No Beneficiosos de los Radios

1. No diseñar radios para piezas impresas en 3D

Dado que la impresión 3D es un proceso aditivo, no hay necesidad de suponer que la herramienta necesita moverse alrededor de la pieza y remover material para diseñar la pieza, y el diseñador puede usar más libremente geometrías complejas e inusuales. Los radios a veces se agregan en áreas donde la geometría cambia drásticamente para eliminar el estrés, pero rara vez son necesarios. Los bolsillos y características internas en la unidad de impresión pueden ser angulados o puntiagudos, ¡e incluso puedes tener una cavidad completamente rodeada por el material circundante!

2. No diseñar radios para el borde inferior

Redondear el borde inferior de una ranura, pared, agujero ciego o característica de jefe puede usarse para mejorar la estética de la pieza o aumentar la resistencia de la característica (al reducir la concentración de estrés). Sin embargo, las esquinas redondeadas en estas ubicaciones requieren el uso de fresas de extremo esférico y siempre harán que tu pieza sea más cara que las características de fondo. Esto es porque programar tal geometría generalmente requiere una operación de mecanizado 3D (requiere más tiempo para ajustar). Además, las fresas de extremo esférico son inherentemente más frágiles que las fresas de extremo cuadrado y deben procesarse a una velocidad más lenta.

Se ha demostrado que las modificaciones a otras características geométricas, como la profundidad del agujero o la proximidad del agujero a otras características de remoción de volumen, tienen un mayor impacto en el estrés en el fondo del agujero o cavidad que el radio en el fondo. Además, los cambios de diseño que modifican estas características serán más rentables que agregar radios complejos en el fondo de la cavidad.

Utilización Óptima de los Radios

Borde de la pieza

Para evitar accidentes durante la manipulación e inspección, es más seguro romper todos los bordes del diseño de la pieza. Sin embargo, el chaflanado no siempre es la mejor opción para los bordes de la pieza. Los bordes afilados pueden causar lesiones al manipular. Por lo tanto, en este caso, es posible que necesites seleccionar un radio.

Al diseñar piezas con acabado, es una buena forma para CNC radicar los bordes de estas áreas, para que la apariencia de tus piezas se integre perfectamente sin transiciones ásperas. Dado que los radios cosméticos no proporcionan propiedades mecánicas o de resistencia, debes agregar radios cosméticos después de determinar la geometría restante. Sin embargo, estas funciones deben usarse con precaución ya que afectan el costo de los componentes mecanizados.

Bordes internos entre paredes verticales

Para cortar por rotación de alta velocidad, todas las herramientas CNC son circulares y axisimétricas, por lo que es imposible cortar un ángulo cuadrado entre dos paredes verticales. Cualquier borde donde dos paredes verticales se intersectan en un ángulo menor a 180° necesita ser redondeado.

Bordes internos entre superficies inclinadas/orgánicas

Como en el primer caso de esta sección, las esquinas redondeadas también son requeridas para bordes menores a 180° entre superficies angulares u orgánicas. Si estos bordes no son completamente verticales, se cortarán con una fresa de extremo esférico, y el radio de la herramienta es el tamaño mínimo de radio que se puede dejar entre las superficies.

Pared vertical + bisel/superficie curva/superficie orgánica

En la combinación de los dos primeros casos, cuando la pared vertical en tu pieza se encuentra con la superficie inclinada, curva u orgánica debajo de ella, necesitas incluir radios.

Conclusión

Los radios en la fabricación están destinados a redondear bordes o esquinas afiladas.

El radio se procesa usando una herramienta de borde de radio CNC o herramienta de radio similar, que forma un círculo convexo o cóncavo en la intersección de dos superficies.

Un radio es una superficie circular, y un chaflán es una superficie plana. Ambos están entre las intersecciones de las dos superficies.

Los radios proporcionan mejor alivio de concentración de estrés que los chaflanes.

Aunque los radios pueden aumentar un área de sección transversal insignificante, su principal ventaja es que reducen la concentración de estrés en el área a la que se aplican.