Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

CNC Panel Joinery Notebook

Jag har samlat snygga sätt att slå ihop lager ihop sedan jag läste först Nomadisk Möbler tillbaka i 1999, långt före tillkomsten av de tillgängliga CNC-verktyg för hobbyklass, som idag gör tillverkningsdelar som dessa ganska lätta. Nu är världen full av människor som designar modeller, projekthöljen, skulptur, möbler och alla andra coola saker som ska monteras från delar gjorda på laserskärare och CNC-routrar. Jag fortsätter att förvänta mig en slutgiltig bok eller hemsida som kommer att uppstå som täcker "påsar med tricks" på ett organiserat sätt, men hittills har jag inte hittat det. Kanske kan den här artikeln fungera som en hoppningsplats. I alla fall tycker jag att det är dags att dela min anteckningsbok av CNC-panel snickeri.

När jag presenterar detta material vill jag först erkänna min respekt för världens etablerade och antika traditioner för snickerier. Jag tänker inte för ett ögonblick att något av detta är fundamentalt nytt. Men jag ser ett behov av att organisera denna information för att tillgodose behoven hos den lilla CNC-verktygsoperatören som vill göra sammanlåsande, självjusterande och / eller demonterbara fogar i platt lager, till exempel plywood eller plåtplast. Eller bara för att inspirera henne.

Jag kan missbruka vissa villkor, utan mening, och jag är glad att bli åtgärdad av dem som har kunskap om traditionell snickeri. Generellt har jag försökt använda beskrivande termer i stället för "riktiga" namn för att undvika förvirring, men här och där kan jag ha glatt upp och kallade en ros med något annat namn.

För att förenkla saker, först överväger jag bara leder mellan två paneler. Också, för enkelhetens skull, har jag begränsat mig till tekniker som använder all-through-genomskärningar, ortogonala till lagerets plan. För en smak av hur komplicerat detta ämne kan bli, utan dessa begränsningar, och hur snabbt kolla Jochen Gros 50 Digital Wood Joints-projekt. Här är en montage av teaser thumbnails för att göra din aptit:

För den här artikeln tänker jag emellertid medvetet på ett mycket begränsat fall: Två (eller till och med bara en) klippade delar, inga partiella djupskärningar och en skäraxel alltid 90 grader mot lagerets yta. Även med dessa begränsningar är möjligheterna rika.

Laser vs Rotary Cutters - Inside Corner Problem

Hobby klasslaserskärare och CNC-routrar har alla fördelar och nackdelar. Laserskärare kan skära mycket finare detaljer eftersom de har en mycket liten "kerf". Å andra sidan är de dyrare och kan inte göra djupgående skärning eller "packning" som en CNC-routerburk. De använder också värme, som kan bränna substratet och / eller generera otrevlig avgasning. Å andra sidan kan den brinnande effekten användas dekorativt. En CNC-router kan byta bitar och skära komplexa lätta ytor, eller göra skär med mitered eller annars profilerade kanter. Jag tror inte att verktyget kan beskrivas som bara "bättre", och med en liten tillbakagång kan alla tekniker som presenteras här användas lika bra med antingen en laserskärare eller en router.

På grund av sin mycket lilla skärkanal kan en laserskärare producera ett inre hörn med en vinkel, medan en roterande skärare med ett fysiskt verktyg är begränsat till inåtstående hörn avrundade vid skärverktygets radie:

Den laserskärna versionen, med sina skarpa 90 hörn, är lämplig för användning i en enkel kantlapskoppling:

Den routerklippta versionen fungerar dock inte. De radierade hörnen stöter på varandra och delkanterna stämmer inte uppåt. Du kan självklart klippa varje spår lite djupare, och i vissa fall kan det vara bra, men det gör att det lämnar en tomrum i mitten av fogen och koncentrerar spänningen på de avrundade hörnen. En bättre lösning är detta:

Nu möts de inre ytorna av kantklingorna rena. Å andra sidan är de runda delarna synliga i den sammansatta leden. Om det stör dig självklart kan du också göra det på så sätt om din skärare är tillräckligt smal:

I genomsnitt erbjuder den här metoden den bästa kompromissen, IMHO: De platta ytorna mellan skiljelinjerna sitter mot varandra ordentligt och delarna själva är dolda inuti fogen.

För att förenkla presentationen presenteras lederna nedan med idealiska "laserskärning" inuti hörnen. Men alla skulle lätt kunna anpassas till roterande skärning med hjälp av divotmetoden som visas ovan.

förspänning

Många av dessa leder är symmetriska och kan monteras på mer än ett sätt. Sammanfattningen ovan kan till exempel monteras på två olika sätt (fyra om tillvägagångssätt nedanför är tillåtna). Vilket är korrekt?

Ofta är det möjligt att avsiktligt bryta denna symmetri så att delarna endast kan monteras på ett sätt, eller åtminstone på färre eller mer uppenbarligen korrekta sätt. Nu kan leddet fortfarande monteras felaktigt, men de disfavored orienteringarna är tydligare felaktigt, eftersom delkanterna inte längre justeras.

Det här tricket kan vara väldigt användbart i komplexa strukturer, speciellt för kitdelar, för att slutanvändarna ska sätta fogen ihop bakåt. Jag kallar en led som har sin symmetri medvetet bruten på detta sätt "förspänd."

Kors ("X") leder

Här är en version av den grundläggande slitsade "kantlap" -förbandet, i vilken ena sidan har en integrerad snäpplåsfunktion. Snäppkrokarna är åtkomliga från änden av leden. Sätt in en liten plåtskruvmejsel, pry lite, och de kan poppas lös och fogen öppnas igen.

Men flytta kroken och fångsten bort från lagerets kanter, och snap-lock-åtgärden blir "irreversibel". Observera att båda lagerskulle kunna Inkludera både krokar och fångster. Jag visar bara "ensidigt" snäppande leder för tydlighet.

Byt kroken med en bulge och snäppet blir en spärr: Delen kommer att "hålla fast" på plats men kan avlägsnas med tillräcklig kraft.

Spärren kan fånga i en position, eller många.

Här är en mer ovanlig "X" -fog som använder en radial interlocking-rörelse för att försegla affären.

En fördjupad version är också möjlig. Här är en liknande fog med den symmetri som bryts visad demonterad (vänster), monterad i favoriserad orientering (mitten) och monterad i sin "disfavored" orientering (höger).

Låser eller spärrar kan läggas till den stationära delen, som visas ovan ...

... och / eller till den roterade delen, som visas här. Observera, i det här fallet, att det inte spelar någon roll om fångans profil är inkopplad eller rundad: När fångsten dyker upp i slitsen blir det väldigt svårt att komma ut. För den reversibla versionen, flytta spåret och fångsten ut till lagerets kant.

Slutligen, när det gäller "X" -fogar, om en medlem är smalare än den andra, blir det möjligt att få en fullbredd slitsarrangemang:

Sådana leder kan vara användbara speciellt för hyllor eller andra upprättstående applikationer där tyngdkraften kan utnyttjas för att hålla bitarna förloppade och kan vara förspända eller på annat sätt modifierade som de "T" fogar som beskrivs nedan.

Tee ("T") leder

Här är en enkel "mortise och tenon" typ gemensam. Vi kan dela "mortise" och "tenon" i två slitsar och flikar (eller in i så många slitsar och flikar som vi vill). Om vi ​​bryter symmetrin i slitsarna och flikarna blir foget partisk. Och om vi förlänger fliken ett litet avstånd förbi lagerets tjocklek, kan vi enkelt lägga till snaps eller spärrar som fångar på den andra sidan av den slitsade delen.

Fästelement i planet på en av bitarna kan nu introduceras. Den här fångstmassan i fästet ses på ett antal kommersiella produkter med CNC-snittdelar, till exempel Phlatformer vacuum former kit och flera populära 3D-skrivarset:

Denna speciella konfiguration var föremål för en nomenklaturdebat här på bloggen för inte så länge sedan, men jag tror inte någon form av konsensus uppnåddes. Intressanta möjligheter inkluderar "captive nut joint", "bedframe joint" och "Pettis joint" (vilket är min personliga favorit, för att den följer Stiglers lag).

Det finns nästan säkert andra kloka sätt att införliva metallfästen eller andra bitar av vanlig hårdvara i den här typen av snickeri som jag inte har sett, och / eller som inte har uppfunnits, än.

Corner ("L") Joints

Detta arrangemang av sammankopplande flikar och slitsar i nittio graders vinkel är förstås äldre och rudimentär. De flesta kallar det en "box joint". Det kan också vara förspänt genom att bryta symmetri.

Och det är lika gynnsamt för det bultade fängelsemutterarrangemanget.

Skarpa ("V") leder

Även om fängelsemutten inte fungerar riktigt om inte de två delarna står i rät vinkel mot varandra, kan också "L" -föreningarna i allmänhet tryckas till akuta eller ojämna vinklar.

Slottens bottnar indexerar inte längre nära lagerets yta, men om medlemmarna hålls anpassade på annat sätt, exempelvis genom lim eller införandet av en tredje panel (som visat till höger), kan det inte materia.

En intressant variation på denna metod, där fingrarna är avrundade, har använts av Sebastien Wierinck i sin stolmodell 01, som visat:

Sebastien använder stift, tror jag, kör långväga genom båda uppsättningarna av fingrar längs axelns varje axel, vilket kräver en utåtgående borrning som tekniskt förhindras enligt våra regler. Men dessa leder kan säkert limmas. Om lim används, kan de avrundade fingrarna, genom att de ser bättre ut, begränsa ytan som är tillgänglig för limet.

Coplanar ("I") Joints

Här är till exempel den klassiska "finger" -foten som brukar gå med i medlemmar i samma plan för limning.

Denna interlocking "bulbed" -versionen beror inte på lim för sin styrka i spänning. Om de lämnas ojämn, kräver dessa plana leder ju några sätt att hålla de två delarna i samma plan när fogen är i bruk. Här är en variant av "glödlampans" led som möjliggör in-plan gångjärnsverkan:

Jag vill kalla detta ett "Kanelba-gångjärn" för George S. Kanelba i New York, vars "Cube Desk" -projekt i 1984-boken Populärvetenskap 67 Prizewinning Plywood Projekt är det enda stället jag någonsin sett det.

Kanelba gångjärn kan vara tusensköna för att göra "ormar". De enskilda gångjärnen kan givetvis ställas in för att "stoppa" vid andra vinklar än 90 °.

böjningar

Även om det inte är strängt "leder" finns det en klass av smarta CNC-tricks som uppfyller våra kriterier för införlivning här (två eller färre medlemmar, hela vägarna 90 grader) som är utformade för att utnyttja den naturliga elasticiteten hos själva panelmaterialet för att skapa levande gångjärn, fjädrar och andra dynamiska böjningselement. Vi har redan tagit upp ämnet integrerade böjningar med vår diskussion om fångster och spärrar ovan.

Detta är ett i-plan fjäder- eller levande gångjärnselement som är snällt som kerfböjning, men med "genom" nedskärningar. Om det inte är begränsat till rörelse i planet, kommer en sådan funktion att vara ganska instabil. Här är en version som är mer lämplig för böjning utanför planet:

Detta är den något kända Snijlab-levande gångjärnetekniken (som jag fortsätter att tro skulle kallas en "sninge"), ett dragspelskärmsmönster som möjliggör en stabil böjning utan planering. Det är oftast utfört i laserskär plywood, men det finns ingen anledning att det inte kunde klippas med en CNC-kvarn och / eller i andra material, även om en router-cut sninge måste vara längre för att uppnå samma grad av flexibilitet som en laserskär version, eftersom routerns slitsar måste vara betydligt bredare.

Slutligen, här är en oddball-frihängande spiralteknik, med vänlighet för de goda på PlasmaCAM. Spiralen skärs av ett stycke stål med en CNC-plasmaskärare, men samma idé kan fungera med en laserskärare eller en kvarn i ett annat material.

Slutgiltiga tankar

Det här är uppenbarligen ett stort område, och det här är efterhäftigt som det är - bara skrapar ytan. Kompilerar det, nya variationer och idéer hölls förekommande för mig, som jag misstänker att de kommer till dig. Reglerna till spelet, igen, är enkla: helt igenom, 90 grader till lagerets yta, endast en eller två snittdelar involverade. Vilka kloka tricks har jag missat? Låt mig veta, nedan.

Del

Lämna En Kommentar