CNC 가공에서 필렛 마스터하기: 설계, 기능성 및 품질

새로 가공된 금속 부품은 설계에서 이 날카로운 모서리를 부드럽게 만들지 않는 한 최종 사용자가 예상한 것보다 더 날카로운 모서리를 가질 수 있습니다. 필렛과 챔퍼는 일반적으로 솔리드 모델에 추가되어 보기 좋게 만들고 날카로운 모서리와 코너를 제거합니다. 많은 엔지니어들이 CAD 모델에서 이러한 기능을 쉽게 사용하여 기능성을 개선하고 설계를 향상시킵니다. 에지 브레이크를 만들기 위해서는 설계에 경사지거나 베벨진 모서리와 필렛이라고 불리는 둥근 코너가 포함되어야 합니다.

필렛이란?

기계 공학에서 기계가공자는 안쪽 또는 바깥쪽 모서리에 설계된 원형 부분을 필렛이라고 부릅니다.

필렛 역학에는 세 가지 유형이 있습니다: 챔퍼 필렛, 오목 필렛, 볼록 필렛. 안쪽에서 필렛은 오목하고, 바깥쪽에서는 볼록합니다. 엔지니어는 부품의 응력을 줄이기 위해 필렛을 사용합니다. 따라서 필렛은 더 넓은 표면에 응력을 분산시키고 응력 부품의 급속한 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다.

설계에서 날카로운 모서리와 낮은 응력 집중에 대한 제거가 필요할 때 필렛 엔지니어링은 기계가공자에게 최선의 선택입니다.

필렛은 부품의 원형 모서리 또는 코너입니다. 필렛은 응력을 줄이고 더 넓은 표면에 분산시켜 하중 지지 능력을 향상시키고 압력 부품의 급속한 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다. 오목 필렛은 부품 내부에 위치하고, 볼록 필렛은 외부에 위치합니다. 예를 들어 부품 내부에서 수직 벽이 경사면과 만날 때 필렛은 특징 간 전환을 생성할 수도 있습니다.

필렛과 기타 설계 특징

필렛은 필렛 반경, 챔퍼, 베벨과 같은 다른 설계 특징과 쉽게 혼동됩니다. 이 모든 특징은 날카로운 모서리가 어떤 식으로든 부러지는 유사한 설계를 만듭니다. 필렛은 부품 내측 모서리에 오목 또는 볼록 반경을 추가하는 날카로운 모서리 파단 특징입니다. 필렛은 반경이 없기 때문에 챔퍼와 베벨과 다릅니다. 챔퍼는 일반적으로 특징의 설계 모서리에 추가되는 45도 각도입니다. 그리고 베벨은 수직 또는 수직 모서리의 경사입니다. 필렛 반경은 제조 부품의 내측 모서리를 둥글게 하고, 필렛 반경은 제조 부품의 외측 모서리를 둥글게 합니다.

필렛의 비유익한 사용

1. 3D 프린팅 부품에 필렛 설계하지 않기

3D 프린팅은 적층 공정이므로 공구가 부품 주위를 이동하며 재료를 제거하여 부품을 설계할 필요가 없다고 가정할 필요가 없으며, 설계자는 복잡하고 특이한 형상을 더 자유롭게 사용할 수 있습니다. 필렛은 기하학이 급격히 변하는 영역에 응력을 제거하기 위해 때때로 추가되지만, 거의 필요하지 않습니다. 프린팅 유닛의 포켓과 내부 특징은 각지거나 뾰족할 수 있으며, 주변 재료로 완전히 둘러싸인 캐비티도 가질 수 있습니다!

2. 바닥 모서리에 필렛 설계하지 않기

홈, 벽, 막힌 구멍, 보스 특징의 바닥 모서리를 둥글게 하면 부품의 심미성을 개선하거나 특징의 강도를 높일 수 있습니다(응력 집중 감소). 그러나 이러한 위치의 둥근 모서리는 볼 엔드밀 사용을 필요로 하며 항상 바닥 특징보다 부품을 더 비싸게 만듭니다. 이는 이러한 기하학을 프로그래밍하는 데 일반적으로 3D 가공 작업(더 긴 다이얼인 시간 필요)이 필요하기 때문입니다. 또한 볼 엔드밀은 본질적으로 사각 엔드밀보다 더 취약하며 더 느린 속도로 가공해야 합니다.

구멍 깊이나 구멍이 다른 체적 제거 특징과의 근접성 같은 다른 기하학적 특징의 수정이 구멍이나 캐비티 바닥의 응력에 바닥 필렛보다 더 큰 영향을 미친다는 것이 입증되었습니다. 또한 이러한 특징을 수정하는 설계 변경은 캐비티 바닥에 복잡한 필렛을 추가하는 것보다 더 비용 효율적입니다.

필렛의 최적 활용

부품 모서리

취급 및 검사 중 사고를 피하기 위해 부품 설계의 모든 모서리를 파단하는 것이 더 안전합니다. 그러나 챔퍼링이 부품 모서리에 항상 최선의 선택은 아닙니다. 날카로운 모서리는 취급 시 부상을 유발할 수 있습니다. 따라서 이 경우 필렛을 선택해야 할 수 있습니다.

마감이 있는 부품을 설계할 때 CNC가 이러한 영역의 모서리를 필렛 처리하는 것이 좋습니다. 그러면 부품 외관이 거친 전환 없이 매끄럽게 통합될 수 있습니다. 심미적 필렛은 기계적 또는 강도 특성을 제공하지 않으므로 나머지 기하학을 결정한 후 심미적 필렛을 추가해야 합니다. 그러나 이러한 기능은 가공 부품 비용에 영향을 주므로 신중하게 사용해야 합니다.

수직 벽 사이의 내부 모서리

모든 CNC 공구는 고속 회전으로 절삭하므로 원형이고 축대칭이므로 두 수직 벽 사이의 직각을 절삭하는 것은 불가능합니다. 180° 미만의 각도에서 두 수직 벽이 교차하는 모든 모서리는 둥글게 처리해야 합니다.

경사/유기적 표면 사이의 내부 모서리

이 섹션의 첫 번째 경우와 마찬가지로, 경사 또는 유기적 표면 사이의 180° 미만 모서리에도 둥근 모서리가 필요합니다. 이러한 모서리가 완전히 수직이 아니면 볼 엔드밀로 절삭되며, 공구의 반경이 표면 사이에 남길 수 있는 최소 필렛 크기입니다.

수직 벽 + 베벨/곡면/유기적 표면

첫 번째와 두 번째 경우의 조합에서, 부품의 수직 벽이 아래의 경사, 곡면 또는 유기적 표면과 만날 때 필렛을 포함해야 합니다.

결론

제조에서 필렛은 날카로운 모서리나 코너를 둥글게 만드는 것을 목적으로 합니다.

필렛은 CNC 필렛 에지 공구 또는 유사한 필렛 공구를 사용하여 가공되며, 두 표면 교차점에 볼록 또는 오목 원을 형성합니다.

필렛은 원형 표면이고 챔퍼는 평평한 표면입니다. 둘 다 두 표면 교차점 사이에 있습니다.

필렛은 챔퍼보다 더 나은 응력 집중 완화를 제공합니다.

필렛이 무시할 수 있는 단면적 증가를 가져올 수 있지만, 주요 장점은 적용되는 영역의 응력 집중을 줄이는 것입니다.