Der Leitfaden für die Konstruktion von Teilen für die CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung ist eine leistungsstarke Fertigungstechnologie zur Herstellung komplizierter und präziser Teile. Die Umsetzung des anfänglichen Konzepts in die Realität kann jedoch eine komplexe Reise sein. Der Entwurf ist der erste entscheidende Schritt, um das bestmögliche Ergebnis für Ihr Projekt zu gewährleisten.

Bei der Erstellung des 3D-Modells Ihres Teils mit CAD-Software müssen die Möglichkeiten und Grenzen des CNC-Bearbeitungsprozesses sowie die Materialeigenschaften und Toleranzen berücksichtigt werden.

Um die höchste Qualität Ihrer CNC-gefertigten Teile zu gewährleisten, haben wir diesen Leitfaden erstellt, um Ihnen Tipps und bewährte Verfahren zur Verbesserung Ihrer Konstruktion zu geben. Diese Tipps können zu niedrigeren Kosten, einem verbesserten Fertigungsprozess und besseren Teilen führen.

CNC-Bearbeitung erklärt

CNC-Bearbeitung ist ein computergesteuertes Fertigungsverfahren, bei dem programmierte Software komplexe Maschinen auf der Grundlage vorher festgelegter Bewegungen steuert. Die breite Palette der von der Software gesteuerten Maschinen umfasst Fräsen, Drehen, Bohren und mehr.

Allgemeine Konstruktionsregeln für die CNC-Bearbeitung

1. Wann immer möglich, Design, um die Arbeitskosten zu senken. Die Optimierung von Designs kann Zeit und Kosten sparen. Zum Beispiel ist eine abgeschrägte Kante - die Übergangskante, die typischerweise in einem 45-Grad-Winkel verläuft - besser herstellbar als eine abgerundete, verrundete Kante.

Verschiedene Arten von Kanten für die CNC-Bearbeitung

2. Machen Sie die Dinge so einfach wie möglich für das Fertigungspersonal, das an Ihren Teilen arbeitet. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Vermeidung allgemeiner Aussagen auf Zeichnungen. Andernfalls kann es für das Fertigungspersonal schwierig sein, zu verstehen, was Sie meinen. Einige der vagen Kommentare, die wir gesehen haben, sind:

• "Polieren Sie diese Oberfläche."
• "Die Ecken müssen quadratisch sein."
• "Werkzeugspuren nicht erlaubt".
• "Baugruppen müssen eine gute Verarbeitung aufweisen."

Die Notizen müssen genauer sein als das!

3. Zeigen Sie keine Abmessungen von Punkten im Weltall in Ihren Entwürfen. Zeigen Sie stattdessen Maße von bestimmten Oberflächen oder Punkten auf den Teilen. Dies hilft bei der Herstellung von Vorrichtungen und Lehren. Wichtig ist, dass dadurch potenzielle Werkzeug-, Lehren- und Messfehler vermieden werden.

Außerdem sollten alle Maße von einer Bezugslinie und nicht von verschiedenen Punkten aus gemessen werden, um das Einrichten von Werkzeugen und Lehren zu vereinfachen und eine Überschneidung der Toleranzen zu vermeiden.

4. Der wichtigste Aspekt des Entwurfs ist alle funktionalen Anforderungen an das Teil erfüllen. Sobald Sie das erreicht haben, können Sie sich jedoch darauf konzentrieren, Ihren Teil leichter zu machen.

Warum auf Leichtigkeit setzen? Weniger Materialien bedeuten geringere Kosten. Außerdem führen leichtere Teile in der Regel zu geringeren Arbeits- und Werkzeugkosten. Konstrukteure sollten sich immer um das kleinste Ausgangsmaterial bemühen, das die Anforderungen an Festigkeit und Steifigkeit erfüllt. Achten Sie jedoch auf die Rohmaterialien auf Online-Shops um sicherzustellen, dass sie in der von Ihnen benötigten Größe verfügbar sind.

5. Entwerfen Sie alle Funktionsgeometrien an Ihren Teilen. Fügen Sie Ihrem Teil funktionale Geometrien hinzu, ausgehend von den Abmessungen und der Geometrie Ihres Rohmaterials. Das sollten Sie tun, denn jede Materialextraktion führt zu zusätzlichen Kosten. Wenn das Teil leichter sein soll, verwenden Sie einfache Geometrien wie Zylinder und Blöcke und vermeiden Sie Freiformen.

6. Um die Kosten weiter zu senken, die Verwendung von gehärteten oder schwer zu bearbeitenden Materialien vermeiden es sei denn, ihre einzigartigen funktionellen Eigenschaften sind für das Bauteil wesentlich. Wenn Sie nach Materialien auf der Grundlage mechanischer Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Härte oder chemischer Zusammensetzung suchen müssen, dieses Werkzeug verwenden.

7. Im MakerVerse Lieferkette verfügt über ein umfangreiches Sortiment an Standard-, Allzweck- und Spezialwerkzeugen. Wann immer möglich, Konstruktion mit Allzweckwerkzeugen um die Kosten zu senken. Zu diesen teureren Spezialwerkzeugen gehören:

• Formschneider
• Andere Senkungen als 90°, 120° und 60°

Wenn Sie nicht gerade mit Großserienproduktionen zu tun haben, bei denen sich die Arbeits- und Materialkosten für Spezialwerkzeuge amortisieren, ist es am besten, wenn Sie sich mit allen verfügbaren Universal- und Standardwerkzeugen vertraut machen. Es gibt viele Werkzeugkataloge (Hier ein Beispiel), wo Sie sehen können, ob die benötigte Geometrie möglich ist.

8. Versuchen Sie in der Entwurfsphase, so viele Herstellungsvorgänge wie möglich zu ermöglichen ohne dass das Teil neu positioniert werden muss. Dadurch wird der Aufwand für die Bearbeitung reduziert und die Genauigkeit gewährleistet.

9. Verwendung internationaler Normen. Definieren Sie Ihre Schneidgeometrie, Normteile und Prozesse nach internationalen Normen (ISO), um sicherzustellen, dass sie weltweit verstanden und produziert werden können.

Außerdem sollten Sie die Abmessungen so tolerieren, dass sie mit Standardmesswerkzeugen gemessen werden können. Die Herstellung präziser Toleranzen erfordert eine ständige Überprüfung der Abmessungen. Entwerfen Sie daher Ihr Teil so, dass es mit Mikrometern, Messschiebern, Lehren und anderen Standardmesswerkzeugen gemessen werden kann.

10. Verwendung von Lagerabmessungen und -geometrien immer dann, wenn dadurch ein Bearbeitungsvorgang oder die Notwendigkeit einer zusätzlichen Fläche entfällt.

Im Allgemeinen betrachten Konstrukteure das gefräste Teil als einen Block, in den man die erforderlichen Funktionsgeometrien schneidet. Drehteile werden als Zylinder betrachtet, in dem Sie das erforderliche Material abtragen, um funktionale Merkmale zu erzeugen.

11. Vermeiden Sie unterbrochene Schnitte bei Ein-Punkt-Bearbeitungen, da sie die Standzeiten der Werkzeuge verkürzen und den Einsatz schnellerer Hartmetall- oder Keramikwerkzeuge verhindern.

12. Gestalten Sie Ihr Teil so, dass es starr ist ausreichend, um den Kräften beim Einspannen und Bearbeiten standzuhalten, ohne sich zu verformen. Die Kräfte, die von einem Fräser ausgeübt werden, können sehr groß sein. Dasselbe gilt für die Spannkräfte, die erforderlich sind, um das Werkstück sicher zu halten. Teile mit dünnen Wänden und Stegen, tiefen Taschen und tiefen Löchern, die bearbeitet werden müssen, können eine Herausforderung darstellen.

Achten Sie außerdem darauf, dass das Teil so konstruiert ist, dass ein starres Schneidwerkzeug verwendet werden kann und gleichzeitig der Zugang zur Oberfläche möglich ist.

13. Vermeiden Sie komplexe Konturen Sie sollten so weit wie möglich rechteckige Formen für Frästeile und zylindrische Formen für Drehteile verwenden. Stellen Sie sicher, dass Ihre Teile auf den meisten Standardvorrichtungen befestigt werden können.

14. Gestalten Sie das Teil so, dass es leicht zu befestigen ist und sicher hält. während der Bearbeitungsvorgänge. Stellen Sie dazu eine große, solide Aufspannfläche mit parallelen Spannflächen bereit, um eine sichere Aufstellung mit einer Mindesthöhe von 12 mm für Drehmaschinen zu gewährleisten.

15. Verringerung der Anzahl und des Umfangs der Schulternda sie in der Regel zusätzliche Arbeitsschritte und Materialien erfordern.

16. Bei der Konstruktion dünner, flacher Teile, die eine Oberflächenbearbeitung erfordern, ausreichend Material für die Vor- und Fertigbearbeitung vorsehen. In einigen Fällen ist es auch ratsam, zwischen Schrupp- und Schlichtschnitt ein Spannungsarmglühen durchzuführen. Eine beidseitige Schrupp- und Schlichtbearbeitung ist manchmal erforderlich. Für die Schlichtbearbeitung sind ca. 0,4 mm Material zu berücksichtigen.

17. Um die Anzahl der erforderlichen Vorgänge zu reduzieren, bearbeitete Flächen sollten am besten in einer Ebene liegen oder, falls zylindrisch, mit demselben Durchmesser. Wenn die Flächen nicht in derselben Ebene liegen können, sollten sie so konstruiert werden, dass sie alle von einer Seite aus oder in derselben Aufspannung bearbeitet werden können.

18. Zugang für Fräser, Buchsen und Befestigungselemente vorsehen. Konstruieren Sie Teile so, dass Standardfräser verwendet werden können, anstatt dass Fräser Grund zu einer bestimmten Form.

19. Vermeiden Sie Vorsprünge, Schultern usw., die den Nachlauf eines Schneidwerkzeugs behindern. Stattdessen sollten Sie am Ende des Schnitts einen Freiraum vorsehen. Der Freiraum kann gegossen oder geformt werden, um die Bearbeitung zu minimieren. Dadurch wird auch ein unkritischer Raum für Grate geschaffen.

20. Ein Grat ist ein unerwünschtes Material die durch den CNC-Bearbeitungsprozess entstehen. Sie sollten mit Graten rechnen, für sie Freiräume vorsehen und sie immer so konstruieren, dass sie leicht zu entfernen sind.

21. Kürzen Sie die Länge Ihrer Toleranzen, wenn möglich. Alle CNC-Maschinen haben eine natürliche, vom Hersteller festgelegte Achsabweichung. Ein Überschreiten dieser Abweichung erfordert zusätzliche Einstellungen.

22. Vermeiden Sie dünne und lange Wändeda diese zur Verformung neigen. Wenn das Teil lang und dünn ist, sollten Sie diese Verformung bei der Konstruktion berücksichtigen.

23. Viele DFM-Lösungen (Design for Manufacturability) beinhalten eine Aufteilung des Teils. Aufteilung des Teils führt in der Regel zu einer geringeren Komplexität, die die Vorteile vieler Tipps in diesem Leitfaden freisetzen kann.

Design für die Fertigung auf Abruf 

Das perfekte Design ist ein entscheidender Schritt im CNC-Bearbeitungsprozess. Der andere wichtige Schritt ist die Wahl des richtigen Ortes, um Ihr Design in ein fertiges Teil zu verwandeln. MakerVerse bietet Ihnen eine One-Stop-Shop-Plattform für das gesamte Spektrum an fortschrittlichen Fertigungstechnologien, einschließlich CNC-Bearbeitung und additiver Fertigung.

Mit der MakerVerse Plattform können Sie die gesamte Bandbreite an Technologien nutzen, ohne in eigene Maschinen zu investieren.

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