Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

CNC truhlářský notebook

Od prvního čtení jsem sbíral chytré způsoby skládání bytů Nomadic Nábytek zpět v roce 1999, ještě před příchodem dostupných nástrojů hobby-class CNC, které dnes dělají takové výrobní díly velmi snadné. Nyní je svět plný lidí, kteří navrhují modely, projektové skříně, sochařství, nábytek a všechny druhy dalších skvělých věcí, které lze sestavit z dílů vyrobených na laserových řezačkách a CNC směrovačích. Stále očekávám, že se objeví definitivní kniha nebo webová stránka, která organizovaným způsobem pokrývá „pytel triků“, ale zatím jsem ho nenašla. Možná tento článek může sloužit jako odrazný bod. V každém případě si myslím, že je čas se podělit o svůj notebook s truhlářskými panely.

Při prezentaci tohoto materiálu chci nejprve uznat, že jsem respektován světově uznávané a starodávné tradice truhlářství. Na okamžik si nemyslím, že by to bylo v zásadě nové. Vidím však potřebu organizovat tyto informace tak, aby odpovídaly potřebám malého provozovatele CNC nástrojů, který chce vyrábět vzájemně propojené, samonastavitelné a / nebo demontovatelné spoje v plochém materiálu, například překližky nebo plastické hmoty. Nebo jen proto, aby ji inspirovala.

Můžu zneužít některých termínů, aniž by to znamenalo, a jsem rád, že je opravují ti, kteří jsou o tradičním truhlářství informováni. Obecně jsem se snažil používat popisné výrazy namísto „správných“ jmen, abych se vyhnul zmatku, ale tady a tam jsem možná vyklouzl a nazval růži nějakým jiným jménem.

Zjednodušeně si nejprve uvědomuji spoje mezi dvěma panely. I v zájmu jednoduchosti jsem se také omezil na techniky, které využívají řezů, které jsou průchozí, ortogonální k rovině zásoby. Pro chuť, jak složitý se tento předmět může stát, bez těchto omezení, a jak rychle, podívejte se na projekt Jochen Gros's 50 Digital Wood Joints. Zde je sestřih miniatur ukázek, které vám pomohou dosáhnout chuti:

Pro tento článek jsem však uvážlivě zvažoval velmi omezený případ: Dvě (nebo dokonce jen jednu) řezané části, žádné částečné hloubkové řezy a řeznou osu vždy v úhlu 90 stupňů k povrchu pažby. I s těmito omezeními jsou možnosti bohaté.

Laser vs. Rotační frézy - Problém s vnitřním rohem

Laserové řezačky Hobby a CNC routery mají své výhody i nevýhody. Laserové řezačky mohou řezat mnohem jemnější detaily, protože mají velmi malé „záhyby“. Na druhou stranu jsou dražší a nemohou provádět částečné hloubkové řezání ani „kapsy“, jako je tomu u CNC routeru. Oni také používají teplo, které může spálit substrát a / nebo generovat ošklivé off-plynování. Naproti tomu efekt hoření lze použít dekorativně. CNC frézka může měnit bity a řezat složité odlehčené povrchy nebo provádět řezy s pokosenými nebo jinak profilovanými hranami. Nemyslím si, že by jakýkoliv nástroj mohl být popsán jako jednoduše „lepší“, a s jednou malou námitkou, všechny zde uvedené techniky mohou být použity stejně dobře s laserovým řezačem nebo routerem.

Díky velmi malému řeznému kanálu může laserový řezač vytvořit vnitřní roh s ostrým úhlem, zatímco rotační fréza používající fyzický nástroj je omezena na vnitřní rohy zaoblené na poloměru řezného nástroje:

Verze s laserovým řezem, s ostrými 90 rohy, je vhodná pro použití v jednoduchém hranovém spoji:

Verze s redukcí směrovače však nefunguje. Zakřivené rohy narážejí do sebe a hrany dílců se neshodují. Samozřejmě můžete každou drážku rozřezat o něco hlouběji a v některých aplikacích to může být v pořádku, ale zanechává tak mezeru uprostřed spoje a soustředí napětí na zaoblené rohy. Lepším řešením je:

Vnitřní strany okrajových okrajů jsou nyní čisté. Na druhé straně jsou kruhové dělicí příčky viditelné v sestaveném spoji. Pokud vám to samozřejmě vadí, můžete to také udělat tak, pokud je vaše fréza dostatečně úzká:

V průměru tato metoda nabízí nejlepší kompromis, IMHO: Ploché oblasti mezi přepážkami pevně sedí proti sobě a přepážky samotné jsou ukryty uvnitř kloubu.

Pro zjednodušení prezentace jsou níže uvedené spoje prezentovány s ideálním „laserovým řezem“ uvnitř rohů. Všechny z nich by však měly být snadno přizpůsobeny rotačnímu řezání pomocí výše uvedené metody dělení.

Předpětí

Mnohé z těchto spojů jsou symetrické a lze je sestavit více než jedním způsobem. Výše uvedený spoj může být například sestaven dvěma různými způsoby (čtyři, jsou-li povoleny přístupy zdola). Což je správně?

Často je možné úmyslně rozbít tuto symetrii tak, aby části mohly být smontovány pouze jedním způsobem, nebo alespoň méně nebo více zjevně správnými způsoby. Nyní může být spoj stále smontován nesprávně, ale nepříznivé orientace jsou zjevně špatné, protože hrany dílů již nejsou zarovnány.

Tento trik může být velmi užitečný ve složitých strukturách, zejména pro díly stavebnic, aby koncoví uživatelé nemohli spojit dohromady. Zavolám kloub, který má svou symetrii úmyslně zlomenou tímto způsobem „zaujatě“.

Křížové spoje („X“)

Zde je verze základního štěrbinového "hranového" kloubu, ve kterém má jedna strana integrovanou funkci snap-lock. Západky jsou přístupné od konce spoje. Vložte malý plochý šroubovák, trochu ho vypáčte a můžete je uvolnit a spoj znovu otevřít.

Ale přesuňte háček a západku od okrajů zásoby a akce snap-lock se stane „nevratnou“.mohl zahrnovat jak háčky, tak úlovky. Pro lepší přehlednost zobrazuji pouze jednostranné přichycené spoje.

Vyměňte hák za vydutí a zaklapnutí se stane zarážkou: Díl se „přilepí“ na místo, ale může být odstraněn s dostatečnou silou.

Aretace by se mohla zachytit na jednom místě nebo na mnoha místech.

Zde je neobvyklejší „X“ kloub, který využívá radiální vzájemný pohyb k utěsnění řešení.

Také je možná zkreslená verze. Zde je podobný spoj s rozloženou symetrií rozloženou (vlevo), sestavenou ve zvýhodněné orientaci (uprostřed) a sestavenou ve své „nepříznivé“ orientaci (vpravo).

Zámky nebo aretace mohou být přidány ke stacionárnímu členu, jak je ukázáno výše.

… A / nebo otočenému členu, jak je znázorněno zde. Všimněte si, že v tomto případě nezáleží na tom, zda je profil úlovku závislý nebo zaokrouhlený: Jakmile se chytí do slotu, bude velmi těžké se dostat ven. U reverzibilního provedení přesuňte štěrbinu a západku na okraj zásoby.

Konečně, v případě spojů typu „X“, je-li jeden člen užší než druhý, je možné uspořádání v plné šířce:

Takové spoje mohou být užitečné zejména pro police nebo jiné vzpřímené aplikace, kde gravitace může být využita k udržení uchycených kusů a může být předepnuta nebo jinak modifikována jako „T“ spoje popsané níže.

Spojky T (T)

Zde je jednoduchý spoj typu „zadlaba a čep“. Můžeme rozdělit „zadření“ a „čárku“ na dva sloty a karty (nebo do tolika slotů a karet, jak se nám líbí). Pokud zlomíme symetrii štěrbin a jazýčků, spoj se stane předpjatým. A pokud prodlužíme jazýček o malou vzdálenost kolem tloušťky pažby, můžeme snadno přidat západky nebo západky, které se zachytí na opačné straně drážkované části.

Nyní mohou být zavedeny spojovací prvky v rovině jednoho z kusů. Toto spojení se čtyřhrannou maticí je vidět na mnoha komerčních produktech, které jsou vybaveny CNC řeznými díly, například soupravou Phlatformer vakuum bývalé sady a několika oblíbenými sadami 3D tiskáren:

Tato konkrétní konfigurace byla předmětem diskuse o nomenklatuře zde na blogu, není to tak dávno, i když si nemyslím, že by bylo dosaženo nějakého konsensu. Mezi zajímavé možnosti patří „spojovací matice“, „bedframe joint“ a „Pettis joint“ (což je můj osobní favorit, protože dodržuje Stiglerův zákon).

Existují téměř jistě další chytré způsoby, jak začlenit kovové spojovací prvky nebo jiné části běžného hardwaru do tohoto typu truhlářství, které jsem ještě neviděl, a / nebo které ještě nebyly vynalezeny.

Rohové („L“) spoje

Toto uspořádání zámkových jazýčků a štěrbin v úhlu devadesáti stupňů je samozřejmě staré a základní. Většina lidí to nazývá „krabicovým spojem“. Také to může být ovlivněno porušením symetrie.

A je to stejně přístupné uspořádání se šroubovou maticí.

Šikmé („V“) spoje

Spojení s pevnou maticí sice nefunguje, pokud nejsou obě části v pravém úhlu k sobě, ale obecně mohou být spoje „L“ také stlačeny do provozu pro akutní nebo tupé úhly.

Spodky štěrbin již nejsou těsně proti povrchu pažby, ale pokud jsou členy drženy v orientaci jinými prostředky, například lepidlem nebo zavedením třetího panelu (jak je znázorněno na obrázku vpravo), nemusí být hmota.

Zajímavou variantu této metody, ve které jsou prsty zaoblené, použil Sebastien Wierinck ve svém modelu křesla 01, jak je ukázáno na obrázku:

Sebastien používá kolíky, věřím, že běží po obou stranách prstů podél osy každého spoje, což vyžaduje vrtání mimo letadlo, které je podle našich pravidel technicky zakázáno. Ale tyto klouby by jistě mohly být lepeny. Při použití lepidla však zaoblené prsty, které mohou vypadat lépe, omezí plochu povrchu lepidla.

Coplanar (“I”) spoje

Zde je například klasický „prstový“ spoj, který se používá pro spojování členů ve stejné rovině pro lepení.

Tato „blokovaná“ verze není závislá na lepidle pro jeho pevnost v tahu. Samozřejmě, že tyto ploché spoje vyžadují, pokud jsou ponechány nepoškozené, některé prostředky pro udržení dvou kusů ve stejné rovině, když je spoj používán. Zde je variace kloubu „žárovky“, který umožňuje působení závěsu v rovině:

Chci to nazvat „Kanelba pantem“ pro George S. Kanelbu z New Yorku, jehož projekt „Cube Desk“ v knize populární vědy 1984 67 Oceněné projekty z překližky Je to jediné místo, které jsem kdy viděl.

Závěsy Kanelba mohou být daisy-řetězy, aby se "hadi". Jednotlivé závěsy, samozřejmě, mohou být nastaveny na "stop" v úhlech jiných než 90 °.

Flexures

Ačkoli to není striktně „spojení“, existuje třída chytrých CNC triků, které splňují naše kritéria pro zahrnutí zde (dva nebo méně členů, průchozí řezy v úhlu 90 stupňů), které jsou určeny k využití přirozené pružnosti panel materiál sám vytvořit živé závěsy, pružiny a další dynamické ohýbání prvků. S naší diskusí o úlovcích a detentech jsme se již zabývali tématem integrálních ohybů.

Jedná se o pružinový prvek nebo prvek s pružným závěsem, který se podobá ohnutí ohýbáním, ale s „řezem“. Pokud není omezen na pohyb v rovině, takový prvek bude docela nestabilní. Zde je verze vhodnější pro ohýbání mimo rovinu:

Jedná se o poněkud slavnou techniku ​​Snijlab žijícího závěsu (kterou i nadále věřím, že by měla být nazývána „sninge“), vzorem, který umožňuje stabilní ohýbání mimo rovinu. To je nejvíce obyčejně provedeno v laserem řezané překližce, ale není důvod, proč by nemohl být řez s CNC frézou a / nebo v jiných materiálech, i když router-řez sninge bude muset být delší, aby bylo dosaženo stejného stupně flexibility jako laserem řezaná verze, protože sloty směrovače budou muset být podstatně širší.

Konečně, tady je podivná volně zavěšená spirálová technika, díky dobrým lidem v PlasmaCAM. Spirála je vyříznuta z kusu oceli pomocí CNC plazmové řezačky, ale stejný nápad by mohl fungovat s laserovým řezačem nebo mlýnem v jiném materiálu.

Závěrečné myšlenky

To je samozřejmě obrovská oblast a tento post - neochvějný, jak je - jen poškrába povrch. Kompilace, nové variace a nápady se mi stále objevovaly, jak se domnívám, že vám budou. Opět platí, že pravidla pro hru jsou jednoduchá: průsečíky, 90 stupňů k povrchu pažby, pouze jedna nebo dvě části. Jaké chytré triky jsem zmeškal? Dejte mi vědět níže.

Podíl

Zanechat Komentář