Bewährte Praktiken: Konstruieren für das CNC-Fräsen

Wenn es darum geht CNC-FräsenEine der effektivsten Möglichkeiten, Präzision und Kosteneinsparungen zu erzielen, ist intelligentes Design.

Dieser Artikel zeigt verschiedene bewährte Verfahren, die Konstrukteure anwenden können, um ihre Entwürfe für das CNC-Fräsen zu optimieren. Diese Praktiken drehen sich um Standardfräserformen und -größen, das Erstellen von Fertigungspräferenzen, Fasen und vieles mehr. 

CNC-Fräsen verstehen

CNC-Fräsen ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem computergesteuerte Steuerungen und rotierende Mehrpunktschneidwerkzeuge eingesetzt werden, um nach und nach Material vom Werkstück abzutragen und ein kundenspezifisches Teil oder Produkt herzustellen.

CNC-Maschinen sind in der Lage, komplexe Geometrien zu bearbeiten und mehrachsige BearbeitungDas Verfahren ermöglicht die Herstellung komplizierter Designs und macht mehrere Aufspannungen überflüssig. Dieses Verfahren eignet sich für verschiedene Materialien, darunter Metalle, Kunststoffe, Glas, Holz und Keramik. Wie bei jedem Fertigungsverfahren ist es wichtig, dass die Teile für dieses Verfahren geeignet sind, um die Vorteile zu maximieren.

Neu im CNC-Fräsen? Hier ist ein Überblick der Technologie, einschließlich gängiger Anwendungen und Materialien.

CNC-Fräsen Konstruktionsrichtlinien

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

Warum ist das wichtig? Vor allem, 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 Dichtungen, Lagerflächen oder einen Schraubenkopfsitz senkrecht zu einer Bohrung), das Design sollte eine Spotfacing-Ansicht ermöglichen -der 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 erfordern teure Maschinen. Vermeiden Sie dies, indem Sie runde Ecken und Hinterschneidungen verwenden.

6. Ein Design, das die Notwendigkeit des Fräsens an Trennlinien, Gratbereichen und Schweißnähten vermeidet 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 größerem Durchmesser bearbeitet werden, was sich auf die Verrundungen der Innenkanten auswirkt. Wir empfehlen eine Konstruktion mit der vierfachen Kavitätenbreite und dem 25 mm oder zehnfachen Werkzeugdurchmesser.

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 Größe von mehr als 1/3 der Hohlraumtiefe.

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.

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. Lassen Sie Platz für das Werkzeug. Entwerfen Sie Hinterschneidungen mit einer Breite von ganzen Millimeterschritten oder einem Standard-Zollanteil. Für Hinterschneidungen mit nicht standardmäßigen Abmessungen muss ein kundenspezifisches Schneidwerkzeug erstellt werden.

Materialauswahl und Vorbereitung

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 selbst berücksichtigt werden. Im Folgenden finden Sie einige wichtige Überlegungen zur Materialauswahl und -vorbereitung:

• Materialeigenschaften: Berücksichtigen Sie die Festigkeit und Härte des Materials, Duktilitätund Wärmeleitfähigkeit bei der Auswahl eines Materials für die CNC-Bearbeitung. Diese Eigenschaften beeinflussen den Bearbeitungsprozess und die Leistung des fertigen Teils.

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

• Oberflächengüte: Überlegen Sie, welche Oberflächenbeschaffenheit Sie wünschen, und wählen Sie ein Material, mit dem Sie diese erreichen können. Verschiedene 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 ordnungsgemäß 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 des Werkstücks erheblich verbessern. CNC-gefräste Teile..

Design für Herstellbarkeit (DFM)

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 die Konstruktion einen einfachen Zugang zu den Werkzeugen ermöglicht und den Bedarf an komplexen 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 Toleranzen an, die mit der CNC-Bearbeitung erreichbar sind, und minimieren Sie den Bedarf an zusätzlicher Bearbeitung. Enge Toleranzen können die Bearbeitungszeit und die Kosten erhöhen, daher ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen Präzision und Herstellbarkeit zu finden.

• 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.

Erstellung von technischen Zeichnungen und Kostenvoranschlägen

Die Erstellung von technischen Zeichnungen und Kostenvoranschlägen ist ein wesentlicher Schritt im CNC-Bearbeitungsprozess. 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, um Missverständnisse und Fehler zu vermeiden. Effektive Kommunikation ist der Schlüssel zu einem erfolgreichen CNC-Bearbeitungsprojekt, da sie sicherstellt, 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.

Die Befolgung dieser bewährten Verfahren kann 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 stets die spezifischen Anforderungen und Einschränkungen Ihres Projekts berücksichtigen.

Wenn Sie das Beste aus der CNC-Fräsbearbeitung machen wollen, sind wir bereit, Ihnen zu helfen. Nutzen Sie die MakerVerse-Plattform um hochwertige Teile zu beschaffen. Unsere Experten können Ihnen bei allen Fragen zu Design und Material helfen.