使用倒角和圆角进行设计时应考虑的加工成本

圆角和倒角通常添加到实体模型中以使它们看起来不错并消除尖锐的边缘和角落。许多工程师在他们的 CAD 模型中轻松使用这些功能，以改进功能并提升设计。但是圆角和倒角对CNC加工成本的影响是什么?

这些圆角和倒角在美学上令人愉悦，并为设计增加了价值。但它们也显着增加了CNC 加工项目的机器时间和成本。

在设计中添加圆角或倒角之前要考虑的主要问题是：

圆角或倒角的主要作用是什么?

这个圆角或倒角对于零件的功能真的有必要吗?

为我生产的数量添加此功能的成本效益如何?

如何检查公差?

为了更好地理解为什么这些设计和成本考虑很重要，我们来看一些例子。

为什么圆角和倒角会增加加工成本

设置工具既耗时又昂贵

首先，让我们比较一下如何使用CNC 加工过程完成圆角和倒角。倒角通常使用磨削到正确角度的工具制成，例如埋头孔、倒角工具或点钻。

倒角工具用于制作外部倒角，而点钻或埋头孔工具用于制作内部倒角。

由于是直角，因此使用这些埋头孔之类的工具，只需一次机器走刀即可轻松切割倒角

圆角是使用加工零件轮廓的立铣刀创建的。如果圆角沿零件边缘，则可能会使用圆角立铣刀。

但是，设置这些工具可能非常耗时且昂贵。刀具必须将半径混合到零件的顶面和侧面，这样就没有错误，也没有剩余的台阶。

为了实现这一点，沿零件边缘的圆角(如图 1中的生圆角)通常由球头立铣刀制成。为了获得高质量的圆角，刀具被编程为紧密跟随零件边缘并进行非常小的步距。

但这使该过程变得昂贵。包括更多高精度和高质量的圆角和倒角会显着增加加工时间。在加工环境中，时间就是金钱。因此，在添加额外的圆角或倒角之前，请考虑零件功能是否需要它并且是否值得额外成本。

图1

球头铣刀用于逐渐切割角圆角和拔模的表面，增加了显着的加工时间

圆角和倒角不适合低产量

产量是另一个增加成本的主要因素。加工成本与生产的零件成反比，因此，低零件产量意味着更高的成本，反之亦然。

此外，在该低数量之上添加圆角和倒角会增加总体成本(请参见下面的成本比较表)。大型生产运行可能使用铸造或锻造工艺。在这种情况下，鱼片不仅相对具有成本效益，而且是必要的。

如何使用圆角和倒角降低加工成本

在评估这些因素并决定添加圆角或倒角时，下一步是考虑如何以较低的成本加工零件。

设计具有正确公差的倒角

在下图 2中，这部分顶部的蓝色孔是一个 M18 X 2 螺纹孔，倒角为 0.635mm。这个倒角是必要的，因为它使紧固件更容易进入孔中。

图 2

在设计上述倒角时，不应忽略公差。公差越小，零件的成本就越高。

在图2所示的例子中，倒角直径标注到小数点后三位，这意味着倒角的直径只能偏离公称尺寸±0.127mm。

更严格的公差反过来会增加成本，因为它需要更频繁地检查，并且在技术上需要倒角规来获得小数点后三位的精度。自然，随着更严格的审查和更严格的测量，零件变得更加昂贵。

相反，如果将倒角更改为精确到小数点后两位，则允许偏差将加倍至标称尺寸的±0.254mm。这将允许您减少检查频率并使用游标卡尺而不是倒角规。如果这个小调整可以被设计接受，那么成本也可以降低。

尽可能去除倒角

也可以考虑从孔标注中移除倒角以降低成本和简化操作(见下表)。

例如，在图 3中，侧面灰色孔中的倒角的主要功能是便于将销更容易地组装到每个孔中。如果确切的尺寸不重要，您可以将倒角特征从实体模型中移除，并在图纸中添加注释，说明“移除所有锋利的边缘”。或者，可以使用最小和最大特征尺寸以及较大的公差来调用它，如图 3所示。

图 3

尽可能使用倒角而不是圆角

如果设计允许将倒角换成圆角，那么它是使零件更便宜的理想选择。例如，沿零件边缘的倒角(如红色倒角)比圆角更容易且更实惠。

设置圆角半径工具比设置倒角工具需要更多时间，因为工具设计者必须注意它与圆角连接的曲面融合。为了达到预期的精度和精度，球头立铣刀需要沿圆角区域多次通过。

由于倒角工具需要更少的时间来设置和操作，与圆角相比，它降低了成本。

如果需要圆角并且倒角不是一个选项，如果您能够使用半径铣刀，请尝试制作标准尺寸。标准半径铣刀从 1.6 毫米开始并增加 0.8 毫米。使用此工具加工圆角总是比使用球头立铣刀更快。