Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Caderno de marcenaria de painel CNC

Eu tenho colecionado maneiras inteligentes de dividir o estoque plano desde que li pela primeira vez Mobiliário Nômade em 1999, bem antes do advento das ferramentas CNC de classe de hobby acessíveis que hoje tornam as peças de fabricação muito fáceis. Agora, o mundo está cheio de pessoas que projetam modelos, gabinetes de projetos, esculturas, móveis e todos os tipos de outras coisas legais a serem montadas a partir de peças feitas em cortadores a laser e roteadores CNC. Eu continuo esperando um livro definitivo ou website que cubra a “bolsa de truques” de uma forma organizada, mas até agora, não encontrei. Talvez este artigo possa servir como um ponto de partida. De qualquer forma, acho que é hora de compartilhar meu caderno de marcenaria de painel CNC.

Ao apresentar este material, quero primeiro reconhecer meu respeito pelas tradições tradicionais e antigas de marcenaria do mundo. Eu nem por um momento imagino que nada disso é fundamentalmente novo. Mas vejo a necessidade de organizar essas informações para atender às necessidades do pequeno operador de ferramentas CNC que deseja fazer juntas intertravadas, auto-alinhadas e / ou desmontáveis ​​em material plano, por exemplo, compensado ou plástico laminado. Ou apenas para inspirá-la.

Eu posso abusar de alguns termos, sem querer, e fico feliz em ser corrigido por aqueles que estão informados sobre a marcenaria tradicional. Geralmente, eu tentei usar termos descritivos em vez de nomes "adequados" para evitar confusão, mas aqui e ali eu posso ter escorregado e chamado uma rosa por algum outro nome.

Para simplificar as coisas, primeiramente, estou considerando apenas as junções entre dois painéis. Além disso, novamente por uma questão de simplicidade, limito-me a técnicas que usam cortes completos, ortogonais ao plano do estoque. Para ter uma ideia de quão complexo esse assunto pode se tornar, sem essas limitações e com que rapidez, confira o projeto 50 Digital Wood Joints de Jochen Gros. Aqui está uma montagem de miniaturas para estimular seu apetite:

No entanto, para este artigo, estou deliberadamente considerando um caso muito limitado: duas (ou mesmo apenas uma) peças cortadas, sem cortes de profundidade parcial e um eixo de corte sempre a 90 graus da superfície do material. Mesmo com essas limitações, as possibilidades são ricas.

Laser vs. Cortadores Rotativos - O Problema do Canto Interno

Os cortadores a laser da classe Hobby e os roteadores CNC têm vantagens e desvantagens. Os cortadores a laser podem cortar detalhes muito mais precisos porque têm um “kerf” muito pequeno. Por outro lado, eles são mais caros e não podem fazer cortes com profundidade parcial nem “embolsar” como um roteador CNC. Eles também usam calor, o que pode queimar o substrato e / ou gerar desagradáveis ​​desgaseificação. Por outro lado, o efeito de queima pode ser usado de forma decorativa. Um roteador CNC pode trocar brocas e cortar superfícies complexas, ou fazer cortes com bordas chanfradas ou perfiladas. Não creio que qualquer ferramenta possa ser descrita como simplesmente "melhor" e, com uma pequena ressalva, todas as técnicas apresentadas aqui podem ser usadas igualmente bem com um cortador a laser ou um roteador.

Devido ao seu canal de corte muito pequeno, um cortador a laser pode produzir um canto interno com um ângulo agudo, enquanto um cortador rotativo usando uma ferramenta física é limitado a cantos internos arredondados no raio da ferramenta de corte:

A versão de corte a laser, com seus cantos afiados de 90, é adequada para uso em uma articulação de borda de volta simples:

A versão do roteador, no entanto, não funciona. Os cantos arredondados se chocam e as bordas da peça não se alinham. Você pode cortar cada slot um pouco mais, é claro, e em algumas aplicações isso pode ser OK, mas isso deixa um vazio no centro da junta e concentra a tensão nos cantos arredondados. Uma solução melhor é esta:

Agora, as faces internas dos cantos da borda se encaixam perfeitamente. Por outro lado, os divots redondos são visíveis na junta montada. Se isso o incomoda, é claro, você também pode fazer isso, se o seu cortador for estreito o suficiente:

Em média, este método oferece o melhor compromisso, IMHO: As áreas planas entre os assentos dos bancos uns contra os outros firmemente e os próprios divots estão escondidos dentro da articulação.

Para simplificar a apresentação, as juntas abaixo são apresentadas com cantos internos “cortados a laser” ideais. Mas todos eles devem ser prontamente adaptados ao corte rotativo usando o método divot mostrado acima.

Enviesamento

Muitas dessas juntas são simétricas e podem ser montadas de mais de uma maneira. A articulação acima, por exemplo, pode ser montada de duas maneiras diferentes (quatro se as abordagens a partir de baixo forem permitidas). Qual é correto?

Frequentemente, é possível quebrar deliberadamente essa simetria, de modo que as partes só possam ser reunidas de uma maneira, ou pelo menos de maneiras menos óbvias ou corretas. Agora a junta ainda pode ser montada incorretamente, mas as orientações desfavoráveis ​​estão mais obviamente erradas, porque as bordas da peça não se alinham mais.

Esse truque pode ser muito útil em estruturas complexas, particularmente para peças de kit, para evitar que os usuários finais coloquem a junta de trás para frente. Eu chamo uma articulação que tem sua simetria deliberadamente quebrada desta maneira "tendenciosa".

Cruz ("X") juntas

Esta é uma versão da junta básica de "dobra de borda" na qual um lado tem um recurso de bloqueio de encaixe integral. Os ganchos automáticos são acessíveis a partir do final da junta. Insira uma pequena chave de fenda, force-a um pouco, e eles podem ser soltos e a junta aberta novamente.

Mas mova o gancho e a presilha para longe das bordas do estoque, e a ação de bloqueio de encaixe torna-se “irreversível”. Observe que ambos os itens de estoquepoderia inclua ambos os ganchos e capturas. Eu só estou mostrando juntas de encaixe "de um lado" para maior clareza.

Substitua o gancho por uma protuberância e o encaixe se tornará um retentor: a peça “grudará” no lugar, mas poderá ser removida com força suficiente.

O detento pode pegar em uma posição, ou muitos.

Aqui está uma articulação "X" mais incomum que usa um movimento radial de intertravamento para selar o acordo.

Uma versão tendenciosa também é possível. Aqui está uma junção similar com a simetria quebrada mostrada desmontada (esquerda), montada em orientação favorecida (meio) e montada em sua orientação "desfavorecida" (direita).

Bloqueios ou detentores podem ser adicionados ao membro estacionário, como mostrado acima…

… E / ou para o membro girado, como mostrado aqui. Note, neste caso, que não importa se o perfil da captura é viciado ou arredondado: uma vez que a captura aparece no slot, será muito difícil sair. Para a versão reversível, mova o slot e a saída para a borda do estoque.

Finalmente, no caso de juntas “X”, se um membro for mais estreito que o outro, um arranjo com ranhuras de largura total se torna possível:

Tais junções podem ser úteis especialmente para prateleiras ou outras aplicações verticais onde a gravidade pode ser explorada para manter as peças engatadas, e pode ser polarizada ou modificada como as juntas “T” descritas abaixo.

Juntas Tee (“T”)

Aqui está uma simples junção do tipo “mortise and tenon”. Podemos dividir o “mortise” e o “tenon” em dois slots e abas (ou em quantos slots e abas quisermos). Se quebrarmos a simetria dos slots e abas, a articulação se torna tendenciosa. E se estendermos a guia a uma pequena distância além da espessura do material, podemos adicionar facilmente encaixes ou detentores que ficam no lado mais distante da parte com fenda.

Os fixadores no plano de uma das peças agora podem ser introduzidos. Esta junta de porca quadrada em cativeiro é vista em vários produtos comerciais com peças de corte CNC, por exemplo, o kit antigo de vácuo Phlatformer e vários kits populares de impressoras 3D:

Essa configuração em particular foi tema de um debate sobre nomenclatura aqui no blog há não muito tempo, embora eu não ache que algum tipo de consenso tenha sido alcançado. Possibilidades interessantes incluem “junta de noz em cativeiro”, “junta de colchão” e “junta Pettis” (que é meu favorito, porque observa a Lei de Stigler).

Existem quase certamente outras maneiras inteligentes de incorporar fixadores de metal ou outros pedaços de hardware comuns neste tipo de marcenaria que eu ainda não vi e / ou que ainda não foram inventados.

Articulações de canto (“L”)

Este arranjo de abas de intertravamento e fendas em um ângulo de noventa graus é, naturalmente, antigo e rudimentar. A maioria das pessoas chama isso de “caixa comum”. Também pode ser influenciado pela quebra da simetria.

E é tão receptivo ao arranjo de porcas cativas parafusadas.

Articulações oblíquas (“V”)

Embora a junta de porca cativa não funcione realmente a menos que as duas partes estejam em ângulo reto uma com a outra, geralmente as juntas em “L” também podem ser colocadas em serviço para ângulos agudos ou obtusos.

As partes inferiores dos slots não indexam mais de perto a superfície do material, mas se os membros são mantidos alinhados por algum outro meio, por exemplo, por cola ou a introdução de um terceiro painel (como mostrado à direita), ele pode não importam.

Uma variação interessante deste método, em que os dedos são arredondados, foi usada por Sebastien Wierinck em seu modelo Chair 01, como mostrado:

Sebastien está usando pinos, creio eu, percorrendo caminhos através de ambos os conjuntos de dedos, ao longo do eixo de cada junta, o que requer uma operação de perfuração fora do plano que é tecnicamente proibida de acordo com nossas regras. Mas essas articulações certamente poderiam ser coladas. Se estiver usando cola, no entanto, os dedos arredondados, através de uma aparência melhor, limitarão a área de superfície disponível para o adesivo.

Articulações Coplanares (“I”)

Aqui, por exemplo, está a articulação clássica “dedo”, usada para unir membros no mesmo plano de colagem.

Esta versão "bulbed" interligada não depende da força de tensão. Se deixadas descoladas, é claro, essas juntas planas exigem alguns meios para manter as duas peças no mesmo plano quando a junta estiver em uso. Aqui está uma variação da junta “bulbo” que permite ação articulada no plano:

Eu quero chamar isso de “Kanelba hinge”, para George S. Kanelba, de Nova York, cujo projeto “Cube Desk” no livro de 1984 da revista Popular Science. 67 Projetos de Contraplacado premiados é o único lugar que eu já vi.

As dobradiças de Kanelba podem ser encadeadas para fazer “cobras”. As dobradiças individuais, é claro, podem ser ajustadas para “parar” em ângulos diferentes de 90 °.

Flexures

Embora não sejam estritamente “articulações”, há uma classe de truques inteligentes em CNC que atendem aos nossos critérios de inclusão aqui (dois ou menos membros, cortes a 90 graus) que são projetados para explorar a elasticidade natural do corpo. o próprio material do painel para criar dobradiças, molas e outros elementos de flexão dinâmicos. Já abordamos o assunto das flexões integrais com nossa discussão sobre capturas e detenções, acima.

Este é um elemento de dobradiça de mola ou de vida no plano que é como dobrar de forma inclinada, mas com cortes “thru”. Se não estiver restrito ao movimento no avião, tal característica será bastante instável. Aqui está uma versão mais adequada para dobra fora do plano:

Essa é a técnica da charneira de vida um pouco famosa da Snijlab (que eu continuo a acreditar que deveria ser chamada de "sninge"), um padrão de corte de acordeão que permite a flexão fora do plano estável. É mais comumente executado em contraplacado cortado a laser, mas não há motivo para que ele não possa ser cortado com uma fresadora CNC e / ou em outros materiais, embora a suntore de corte do roteador tenha que ser mais longa para atingir o mesmo grau de flexibilidade como uma versão de corte a laser, porque os slots do roteador terão que ser consideravelmente mais amplos.

Finalmente, aqui está uma técnica espiral de suspensão livre, cortesia dos bons amigos do PlasmaCAM. A espiral é cortada de um pedaço de aço usando um cortador de plasma CNC, mas a mesma ideia poderia funcionar com um cortador a laser ou um moinho, em um material diferente.

Pensamentos finais

Esta é obviamente uma área enorme, e este post - difícil de controlar como é - apenas arranha a superfície. Compilando-o, novas variações e idéias continuaram ocorrendo para mim, como eu suspeito que eles irão para você. As regras para o jogo, novamente, são simples: cortes de 90 graus em toda a superfície do material, apenas uma ou duas partes cortadas envolvidas. Que truques inteligentes eu perdi? Me avise abaixo.

Ação

Deixar Um Comentário