Bewährte Praktiken: Konstruieren für das CNC-Fräsen

Befolgen Sie diese Tipps, um Geld zu sparen und Ihre CNC-Fräskonstruktionen zu verbessern.

Intelligentes Design ist eine der effektivsten Methoden, um Präzision und Kosteneinsparungen bei CNC-Fräsen.

In diesem Artikel werden verschiedene bewährte Verfahren vorgestellt, die Konstrukteure anwenden können, um ihre Entwürfe für das CNC-Fräsen zu optimieren. Diese Praktiken drehen sich um Standardfräserformen und -größen, das Erstellen von Fertigungsvorgaben, Fasen oder Abschrägungen und vieles mehr. 

CNC-Fräsen verstehen

CNC-Fräsen Konstruktionsrichtlinien: Überlegungen zum Werkzeugdurchmesser

1. Ihr Entwurf sollte für Standardschneiderformen und -größen geeignet sein statt einzigartiger, nicht standardisierter Designs. Schlitzbreiten, Radien, Fasen, Eckformen und Gesamtformen sollten eher mit handelsüblichen Fräsern als mit solchen, die eine Spezialanfertigung erfordern, übereinstimmen.

Warum ist das wichtig?
Hauptsächlich deshalb, weil spezialisierte formentlastete Schneidegeräte kostspielig und schwer zu warten sind.

2. Die Entwürfe sollten so weit wie möglich eine bevorzugte Fertigung ermöglichen um den Radius zu bestimmen, wo sich zwei gefräste Flächen schneiden oder wo es um Profilfräsen geht. Dies ermöglicht Standardgrößen (z.B. R=1,5; 3; 6; 2; 4 oder 5 mm) und lässt die Toleranz für jeden Fräser offen (max. R5 mm).

Das Zulassen eines Radius, der größer ist als der Werkzeugradius, ermöglicht das Abfräsen, ohne den Fräser an der Ecke vollständig anzuhalten, was zu einer besseren Oberflächenqualität führt.

3. Wenn eine kleine, ebene Fläche benötigt wird (z. B. für eine Dichtung, eine Lagerfläche oder einen Schraubenkopfsitz senkrecht zu einer Bohrung), die Konstruktion sollte die Anbringung von Scheinwerfern ermöglichen.den Bereich eines Teils, in dem ein Befestigungselement flach sitzt. Dies ist schneller und wirtschaftlicher als das Planfräsen.

4. Wenn sich Außenflächen überschneiden und eine scharfe Ecke nicht erwünscht ist, das Produktdesign sollte eher eine Fase oder Abschrägung als eine Abrundung zulassen. Mit Planfräsern lassen sich Fasen und Abschrägungen herstellen, während zum Abrunden ein Fräser mit Entlastung und eine präzisere Einrichtung erforderlich sind, die beide im Unterhalt sehr kostspielig sind. Verwenden Sie Winkel wie 45°, 60° und 30°.

5. Innenecken abrunden. Bearbeitung von quadratischen Taschen erfordert teure Maschinen. Vermeiden Sie dies, indem Sie runde Ecken und Hinterschnitte verwenden. Vermeiden Sie scharfe Innenecken aufgrund der Grenzen von Rundschneidewerkzeugen.

6. Ein Design, das die Notwendigkeit des Fräsens an Trennlinien, Gratbereichen und Schweißnähte verlängert die Lebensdauer der Messer.

7. Wie bei anderen Verfahren der Oberflächenbearbeitung, Die wirtschaftlichsten Konstruktionen erfordern die wenigsten separaten Arbeitsgänge. Oberflächen in derselben Ebene oder zumindest in derselben Richtung und parallele Ebenen werden bevorzugt.

8. Lassen Sie Ihre Geometrie zusammenstapeln. Teile mit ähnlichen Geometrien auf mindestens einer Seite können auch die gleiche Maschineneinstellung verwenden.

9. Vermeiden Sie tiefe Taschen. Tiefere Kavitäten müssen mit Schneidwerkzeugen mit größeren Durchmessern bearbeitet werden, was sich auf die Verrundungen der Innenkanten auswirkt. Wir empfehlen eine Konstruktion mit einer Kavitätenbreite von viermal 25 mm oder dem Zehnfachen des Werkzeugdurchmessers.

10. Gestaltung großer Innenkanten in tiefen Hohlräumen. Bei vertikalen Innenkanten gilt: je größer die Verrundung, desto besser. Die Kanten am Boden eines Hohlraums sollten entweder scharf sein oder einen Radius von 0,1 mm oder 1 mm haben. Wir empfehlen eine Hohlraumtiefe von mehr als 1/3 x.

11. Vermeiden Sie hohe Elemente in Ihren Entwürfen. Eine geringere Wandstärke verringert die Steifigkeit des Werkstücks, erhöht die Vibrationen und verringert die erreichbaren Toleranzen. Wir empfehlen 0,8 mm (min. 0,5 mm) für Metall und 1,5 mm (min. 1 mm) für Polymere. Vermeiden Sie dünne Wände, um Vibrationen zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhalten.

Außerdem sind hohe Merkmale schwer genau zu bearbeiten, da sie zu Vibrationen neigen. Berücksichtigen Sie die Gesamtgeometrie des Werkstücks: Eine Drehung des Werkstücks um 90° Grad während der Bearbeitung verändert das Seitenverhältnis. Wir empfehlen eine Höhe, die kleiner ist als das Vierfache des minimalen Breite.

12. Fügen Sie das Spiel an der Hinterschneidung der Innenflächen hinzu. Der Abstand sollte das Vierfache der Tiefe betragen.

13. Verwenden Sie CNC-Gewindeschneidwerkzeuge, um gleichmäßige und zuverlässige Gewinde zu erzeugen. CNC-Gewindewerkzeuge werden von Zerspanern wegen ihrer Langlebigkeit und ihrer Wirksamkeit bei der Reduzierung von Gewindebohrerbrüchen bevorzugt, insbesondere bei Gewindegrößen M6 und größer.

14. Lassen Sie Platz für das Werkzeug. Entwerfen Sie Hinterschnitte mit Breiten in ganzen Millimeterschritten oder einem Standardzollanteil. Für Hinterschneidungen mit nicht standardmäßigen Abmessungen muss ein benutzerdefiniertes Schneidwerkzeug erstellt werden.

Werkzeuggeometrie und Zugang

Die Werkzeuggeometrie und der Zugang sind entscheidende Faktoren bei Konstruktion der CNC-Bearbeitung. Die meisten CNC-Schneidwerkzeuge haben eine begrenzte Schnittlänge und eine zylindrische Form, was die Gestaltung von Innenecken und Hohlräumen beeinflussen kann. Die Geometrie des Schneidwerkzeugs wird auf das bearbeitete Teil übertragen, was zu Innenecken mit einem Radius statt scharfen Kanten führt. Die Sicherstellung eines angemessenen Werkzeugzugangs ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da das Schneidewerkzeug alle Werkstückoberflächen erreichen muss. Merkmale, die vom oberen Winkel aus nicht zugänglich sind, erfordern möglicherweise spezielle Werkzeuge oder zusätzliche Bearbeitungsvorgänge, was die Kosten und die Komplexität erhöhen kann. Wenn Sie bei der Konstruktion die Werkzeuggeometrie und den Zugang berücksichtigen, können Sie den CNC-Bearbeitungsprozess optimieren und bessere Ergebnisse erzielen.

Innenkanten und Hohlräume

Innenkanten und Kavitäten sind bei der CNC-Bearbeitung entscheidende Konstruktionsaspekte. Der vertikale Eckenradius sollte mindestens ein Drittel der Kavitätstiefe betragen, um eine glatte Oberfläche zu gewährleisten. Als Faustregel kann man sagen, dass der Radius der vertikalen Innenkanten 130% des Radius des Fräswerkzeugs betragen sollte. Bei der Gestaltung von Kavitäten sollte ein Verhältnis von Tiefe zu Breite von 3-4:1 angestrebt werden, um Probleme wie Hängenbleiben des Werkzeugs, Durchbiegung und Spanabfuhr zu vermeiden. Ziehen Sie für tiefere Kavitäten ein variables Kavitätendesign in Betracht, um die Bearbeitungseffizienz und die Teilequalität zu erhalten. Wenn Sie sich an diese Richtlinien halten, können Sie Probleme bei der Bearbeitung minimieren und hochwertige CNC-gefertigte Teile herstellen.

Materialauswahl und Vorbereitung für die CNC-Bearbeitung

Wenn es darum geht CNC-BearbeitungUm die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, ist die Auswahl des richtigen Werkstoffs entscheidend. Bei der Materialauswahl müssen Faktoren wie der Verwendungszweck des Teils, die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und der Bearbeitungsprozess berücksichtigt werden. Im Folgenden finden Sie einige wichtige Überlegungen zur Materialauswahl und -vorbereitung:

• Materialeigenschaften: Bei der Auswahl eines Werkstoffs für die CNC-Bearbeitung ist auf dessen Festigkeit und Härte zu achten, Duktilitätund Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaften beeinflussen den Bearbeitungsprozess und die Leistung des fertigen Teils.

• Bearbeitbarkeit: Wählen Sie leicht zu bearbeitende Materialien wie Aluminium, Kupfer und Stahl. Diese Materialien bieten in der Regel ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bearbeitbarkeit und Leistung und eignen sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen.

• Oberflächengüte: Überlegen Sie sich die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und wählen Sie ein entsprechendes Material aus. Unterschiedliche Materialien ergeben unterschiedliche Oberflächen, daher ist es wichtig, ein Material zu wählen, das Ihren spezifischen Anforderungen entspricht.

• Vorbereitung des Materials: Stellen Sie sicher, dass das Material korrekt für die Bearbeitung vorbereitet ist. Dazu gehört das Reinigen des Materials, um Verunreinigungen zu entfernen, das Entgraten, um scharfe Kanten zu beseitigen, und das Auftragen eines Rostschutzmittels, um Korrosion zu verhindern. Eine ordnungsgemäße Vorbereitung kann die Qualität der Bearbeitung erheblich verbessern. CNC-gefräste Teile.

Die Auswahl der richtigen Materialien für die CNC-Bearbeitung

Die Wahl der richtigen Materialien für die CNC-Bearbeitung ist entscheidend für den Erfolg Ihres Projekts. Gut zerspanbare Werkstoffe wie Aluminium, Kupfer und Stahl werden aufgrund ihrer ausgewogenen Leistung und leichten Bearbeitbarkeit bevorzugt. Achten Sie bei der Auswahl eines Materials auf seine Festigkeit, Härte, Duktilität und Wärmeleitfähigkeit, um sicherzustellen, dass es dem Bearbeitungsprozess standhält und die erforderlichen Spezifikationen erfüllt. Dazu gehören das Reinigen des Materials, um Verunreinigungen zu entfernen, das Entgraten, um scharfe Kanten zu beseitigen, und das Auftragen eines Rostschutzmittels, um Korrosion zu verhindern. Durch eine sorgfältige Auswahl und Vorbereitung der Materialien können Sie die Qualität und Leistung Ihrer CNC-gefertigten Teile verbessern.

Design for Manufacturability (DFM) mit engen Toleranzen

Design for Manufacturability (DFM) ist ein Designansatz, bei dem der Fertigungsprozess bereits in der Designphase berücksichtigt wird. Hier sind einige wichtige Überlegungen zum DFM:

• Zugang zum Werkzeug: Stellen Sie sicher, dass das Design einen einfachen Zugang ermöglicht und die Notwendigkeit für komplexe Werkzeuge. Dies kann dazu beitragen, die Bearbeitungszeit und die Kosten zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität des Endprodukts zu verbessern.

• Auswahl des Materials: Wählen Sie Materialien, die leicht zu bearbeiten sind, und minimieren Sie den Bedarf an Spezialwerkzeugen. Dies kann dazu beitragen, den Bearbeitungsprozess zu rationalisieren und die Kosten zu senken.

• Toleranzen: Geben Sie enge Toleranzen an, um Probleme wie den Bruch von Bohrern zu vermeiden, insbesondere bei der Verwendung von längeren Bohrern, die an Steifigkeit und Präzision verlieren können. Engere Toleranzen beim CNC-Drehen führen zu verbesserten Oberflächengüten und präzisen Messungen, die für die Realisierung hochwertiger Designs entscheidend sind. Ein Gleichgewicht zwischen Präzision und Herstellbarkeit ist wichtig, um die Bearbeitungszeit und -kosten zu minimieren.

• Oberflächengüte: Entwerfen Sie das Teil so, dass die gewünschte Oberflächengüte erreicht und der Bedarf an zusätzlicher Bearbeitung minimiert wird. Dies kann dazu beitragen, die Kosten zu senken und die Gesamtqualität der CNC-bearbeiteten Teile zu verbessern.

Verstehen der DFM-Prinzipien

Design for Manufacturability (DFM) ist ein Designansatz, der den Fertigungsprozess bereits in der Designphase berücksichtigt. Durch die Anwendung von DFM-Prinzipien können Konstrukteure ihre Entwürfe für die CNC-Bearbeitung optimieren, Senkung der Produktionskosten und Verbesserung der Produktqualität. Zu den wichtigsten Überlegungen gehören die Gewährleistung eines einfachen Werkzeugzugangs, die Minimierung des Bedarfs an komplexen Werkzeugen und die Festlegung von Toleranzen, die mit der CNC-Bearbeitung erreicht werden können. Enge Toleranzen können die Bearbeitungszeit und -kosten in die Höhe treiben, so dass ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Präzision und Herstellbarkeit entscheidend ist. Eine effektive Kommunikation zwischen dem Konstrukteur, dem Maschinenbauer und dem Kunden ist ebenfalls wichtig, um sicherzustellen, dass alle Beteiligten an einem Strang ziehen und das Projekt erfolgreich ist. Wenn Sie die DFM-Prinzipien berücksichtigen, können Sie den CNC-Bearbeitungsprozess rationalisieren und bessere Ergebnisse erzielen.

Erstellung von technischen Zeichnungen und Kostenvoranschlägen

Die Erstellung von technischen Zeichnungen und Kostenvoranschlägen ist für die CNC-Bearbeitung unerlässlich. Hier sind einige wichtige Überlegungen:

• Technische Zeichnungen: Erstellen Sie detaillierte technische Zeichnungen, die Abmessungen, Toleranzen und Materialspezifikationen enthalten. Diese Zeichnungen liefern die notwendigen Informationen für den Maschinenbauer, um das Teil genau zu fertigen.

• Angebote: Erstellen Sie genaue Kostenvoranschläge, die die Kosten für Material, Arbeit und Gemeinkosten enthalten. Genaue Kostenvoranschläge tragen dazu bei, dass das Projekt innerhalb des Budgets bleibt und unerwartete Kosten vermieden werden.

• Kommunikation: Sorgen Sie für eine klare Kommunikation zwischen dem Konstrukteur, dem Maschinenbauer und dem Kunden. Effektive Kommunikation ist der Schlüssel für ein erfolgreiches CNC-Bearbeitungsprojekt, denn sie stellt sicher, dass alle Beteiligten auf derselben Seite stehen.

Erste Schritte beim CNC-Fräsen

Bei der Konstruktion für das CNC-Fräsen geht es nicht nur darum, ein Teil oder Produkt zu entwerfen, das seiner Funktion entspricht. Es geht darum, den Fräsprozess zu verstehen, zu wissen, was die Maschinen leisten können, und Ihr Design für das beste Ergebnis zu optimieren.

Diese bewährten Verfahren können die Produktionseffizienz erheblich steigern, die Kosten senken und die Produktqualität verbessern. Bedenken Sie jedoch, dass jedes Projekt einzigartig ist. Auch wenn diese Richtlinien eine solide Grundlage bilden, sollten Sie immer die Anforderungen und Einschränkungen Ihres Projekts berücksichtigen.

Wenn Sie Ihre CNC-Fräsbearbeitung optimieren wollen, sind wir bereit, Ihnen zu helfen. Verwenden Sie die MakerVerse-Plattform um hochwertige Teile zu beschaffen, und unsere Experten können alle Fragen zu Design und Material beantworten.