Bewährte Praktiken: Konstruieren für CNC-Drehen

CNC drehen ist ein Bearbeitungsverfahren, mit dem exakte Teile mit zylindrischen Formen, wie Wellen und Hülsen, hergestellt werden.

Während dieses Prozesses dreht die Drehmaschine das Material gegen ein Schneidwerkzeug, das über ein Computerprogramm gesteuert wird. Das Programm ermöglicht eine hohe Genauigkeit, so dass die CNC-Maschine von sehr einfachen bis hin zu hochkomplexen Teilen alles bearbeiten kann.

Ein CNC-Drehzentrum ist ein fortschrittlicher Maschinentyp, der mit mehreren Achsen arbeitet und verschiedene Zerspanungsoperationen, einschließlich Drehen, ausführen kann. Sie unterscheidet sich von herkömmlichen Drehmaschinen und ihre Spindel spielt eine entscheidende Rolle bei der Ausführung präziser Bearbeitungsaufgaben, was sich auf die Gesamtleistung und Effizienz auswirkt.

Der Entwurfsprozess ist der erste entscheidende Schritt bei der Herstellung funktioneller Teile für alle Arten von CNC-Bearbeitung. 

In diesem Artikel finden Sie die besten Praktiken, die für die Konstruktion von Teilen für das CNC-Drehverfahren erforderlich sind. Wenn Sie an der Konstruktion für andere Technologien interessiert sind, lesen Sie weiter:

• Konstruktion von Teilen für die CNC-Bearbeitung
• Entwurf von Teilen für Fused Deposition Modeling (Additive Fertigung)
• Entwurf von Teilen für die Laser-Pulverbett-Fusion (Additive Fertigung)

Verwendung von Stangenmaterial in verschiedenen Größen und Formen

Stangenmaterial ist das rohe, gereinigte Material, das beim CNC-Drehen verwendet wird. Seine Größe und Toleranz können bei der Konstruktion für die Herstellung von Schraubenmaschinen oft von Vorteil sein.

Die Verwendung der richtigen CNC-Drehmaschinenteile ist entscheidend für optimale Leistung und Wartung. Diese Teile arbeiten zusammen, um die Fertigungspräzision zu verbessern und die Langlebigkeit der Maschine zu gewährleisten.

Der maximale Durchmesser sollte dem Durchmesser des Stangenmaterials entsprechen, um Material zu sparen und den Bearbeitungsaufwand für Ihr Teil zu verringern. Verwenden Sie nach Möglichkeit Standardgrößen und -formen von Stangenmaterial anstelle von Sonderdurchmessern und -formen. Leicht zugängliche Rohmaterialien sind zwischen 1 und 20 mm in Schritten von 1 mm und bis zu 5 mm für größere Größen erhältlich.

Das Rohmaterial muss mindestens 0,4 mm größer sein, wenn am größten Durchmesser Toleranzen erforderlich sind.

Verwenden Sie so oft wie möglich Standardwerkzeuge

Sie sollten Standardgrößen für Löcher, Gewinde, Schlitze, Rändelungen usw. angeben. Die Kenntnis der Teile von Drehmaschinen ist für den effektiven Betrieb und die Instandhaltung von entscheidender Bedeutung, da so sichergestellt wird, dass in der Produktion leicht verfügbare Werkzeuge und Lehren verwendet werden können und nicht solche, die speziell angefertigt werden müssen. Wir empfehlen einen Blick auf dieses Werkzeug Anleitung zur Einhaltung von Standardverfahren für Drehmaschinen.

Sekundäre Operationen vermeiden

Sie sollten Teile so konstruieren, dass sie nach dem Abschneiden vom Stangenmaterial fertig sind, wann immer dies möglich ist. Wenn Sie Sekundärbearbeitungen nicht vermeiden können, versuchen Sie zumindest, sie zu minimieren.

CNC-Drehmaschinen sind unverzichtbare Werkzeuge im Fertigungsprozess, da sie durch die Rotation des Materials den Bedarf an sekundären Arbeitsgängen effektiv reduzieren, um überschüssiges Material durch Schneiden zu entfernen. Viele Merkmale des Werkstücks - insbesondere Innenflächen und Gewinde - sollten sich nur an einem Ende des Werkstücks befinden. Auf diese Weise können alle Bearbeitungen vor dem Abstechen durchgeführt werden.

So viele Merkmale wie möglich, insbesondere Innenflächen und Gewinde, sollten sich an einem Ende des Teils befinden.

Werkzeugabdrücke verhindern

Während kleinere Werkzeugspuren oft unvermeidlich sind, ist es wichtig, Defekte wie Kratzer oder Furchen zu vermeiden. Diese beeinträchtigen nicht nur das Aussehen Ihres Teils, sondern auch die mechanischen Eigenschaften.

CNC-Maschinen mit ihrer Präzision und ihren fortschrittlichen Funktionen spielen eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung solcher Fehler, indem sie genaue und reibungslose Abläufe gewährleisten.

Um solche Fehler zu vermeiden, sollten die Seitenwände von Nuten und anderen Flächen, die senkrecht zur Achse des Werkstücks stehen, eine leichte Verformung von 0,5° oder mehr aufweisen. Diese Verformung verhindert, dass sich beim Zurückziehen des Werkzeugs Abdrücke auf der bearbeiteten Oberfläche bilden.

Wie man Werkzeugspuren vermeidet

Hinterschneidungen nur in einer Richtung verwenden

Standard-Werkzeugschlitten in Drehmaschinen arbeiten im rechten Winkel zur Achse des Werkstücks. Ein winkliger Hinterschnitt, ob innen oder außen, ist schwierig zu erzeugen und sollte nach Möglichkeit vermieden werden.

Während das CNC-Drehen auf der Drehung des Werkstücks selbst beruht, wird beim CNC-Fräsen das Schneidwerkzeug gedreht, um komplexe Teile zu erzeugen, wodurch es sich besonders für komplizierte Konstruktionen eignet.

Ringförmige Nuten sind auf der Außenfläche des Werkstücks einfacher zu erzeugen als eine innere Aussparung. Außenliegende Nuten können in Formwerkzeuge eingebaut werden. Interne Einstiche erfordern Werkzeuge mit sowohl axialer als auch transversaler Bewegung. Wenn Sie die Wahl haben, konstruieren Sie Teile so, dass sie externe Nuten enthalten.

Platz für Gewindeschneidwerkzeuge vorsehen

Beim CNC-Gewindeschneiden werden die Gewinde auf der Oberfläche der Teile geschnitten. Außengewinde sollten nicht zu nahe an einer Schulter oder einem größeren Durchmesser enden. Wenn der Durchmesser des Werkstücks kleiner ist als der Durchmesser des Nebengewindes, sollte ein Bereich für eine Gewindeentlastung oder einen Hinterschnitt vorhanden sein. Siehe die folgende Abbildung.

Begrenzen Sie die Notwendigkeit des Entgratens

Ein Grat ist eine raue Kante oder ein Grat an einem bearbeitetes Teil. Entgraten ist ein hoher manueller Aufwand, der bei jedem Teil zusätzliche Kosten verursacht. Um Grate zu vermeiden, finden Sie in den nachstehenden Bildern einige Konstruktionsempfehlungen für den Fall, dass Schraubengewinde andere Oberflächen überschneiden.

Rändelungen verstehen

Beim Rändeln werden runde Teile zu funktionalen oder ästhetischen Zwecken mit Mustern versehen. Ein gerändelter Bereich sollte schmal sein, und die Breite sollte den Durchmesser nicht überschreiten.

Beim Rändeln kann keine exakte Anzahl von Zähnen erzeugt werden, daher müssen einige Punkte festgelegt werden, an denen sich der Hersteller orientieren kann:

• eine ungefähre Anzahl von Zähnen oder die allgemeine Größe des Rändelrades (grob, mittel, fein)
• Art der Rändelung (gerade, schräg, rautenförmig)
• Verwendung für die Rändelung (Fingergriff, Aussehen, Presssitz)

Vermeiden Sie scharfe Ecken

Scharfe Ecken, ob innen oder außen, können Schwachstellen verursachen oder die kostspielige Anfertigung von Werkzeugen erfordern.

Wenn eine scharfe Ecke erforderlich ist, versuchen Sie, diese innerhalb bestimmter Grenzen zu gestalten, die die funktionalen Anforderungen des Teils noch erfüllen. Diese Ecken können mit einem handelsüblichen Eckenknick von 0,4 mm und 45° versehen werden. Eine Innenecke kann "scharf" gemacht werden, indem die Ecke mit einem Hinterschnitt versehen wird. Dadurch wird der unvermeidliche Radius, der durch eine Form an diesem Schnittpunkt entsteht, eliminiert.

Sphärische Enden richtig gestalten

Wenn ein kugelförmiges Ende an einem CNC-gedrehten Teil erforderlich ist, ist es am besten, den Radius des kugelförmigen Endes größer zu gestalten als den Radius des angrenzenden zylindrischen Teils.

Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, zwei Flächen zu mischen, die möglicherweise nicht perfekt konzentrisch sind, weil sie normalerweise mit separaten Werkzeugen geformt werden.

Entwerfen für Schlitze und Flats

Nuten und Flächen können mit einer konkaven Oberfläche am Ende oder am Boden des Materials hergestellt werden, wobei der Krümmungsradius dem des Fräsers entspricht. Der Boden oder das Ende kann durch Querzustellung des Fräsers flach sein. Wenn die Funktion des Werkstücks keine ebene Oberfläche erfordert, kann eine konkave Oberfläche verwendet werden, die leichter herzustellen ist.

Wissen, wo man graviert

Abdruckmarkierungen können als Teil der regulären Operationen der CNC-Drehmaschine wie durch Fräsgravur erfolgen. Andere Positionen der Fräsgravur erfordern sekundäre Operationen.

Vorsicht bei dünnen Teilen

Ihre Konstruktion sollte möglichst wenig freitragende, empfindliche Werkstücke mit kleinem Durchmesser enthalten. Auf diese Weise wird die Ablenkung des Werkstücks vom Schneidwerkzeug verringert. Es ist hilfreich, die Teile so kurz wie möglich zu halten. Kurze, dickere Teile sind leichter zu bearbeiten als lange, dünne Teile, da letztere eine Unterstützung durch den Reitstock oder die Lünette erfordern.

Design für die Fertigung auf Abruf

Das perfekte Design ist ein entscheidender Schritt im CNC-Drehprozess. Der andere wichtige Schritt ist die Wahl des richtigen Ortes, um Ihr Design in ein fertiges Teil zu verwandeln.

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