Richtlinien für das CNC-Bearbeitungsdesign

Die CNC-Bearbeitung beinhaltet das präzise Abtragen von Material aus einem festen Block mittels hochdrehender Schneidwerkzeuge, um die gewünschte Form zu erzielen.

Das Schneidwerkzeug spielt dabei eine entscheidende Rolle, da es direkt mit dem Werkstück interagiert und überschüssiges Material entfernt, um das Endteil zu formen.

Standard-CNC-Schneidwerkzeuge wie Fräser und Bohrer verfügen typischerweise über einen zylindrischen Schaft, verschiedene Spitzenformen und eine begrenzte Schnittlänge.

Diese Eigenschaften erschweren es, tiefe, schmale Bohrungen und komplexe Überhänge herzustellen.

Um Kosten zu sparen und teure CNC-Operationen zu vermeiden, haben wir in diesem Artikel einige gängige Designtechniken zusammengestellt.

Vermeidung von kleinen Innenradien

Aufgrund der zylindrischen Form der CNC-Fräswerkzeuge ist es schwierig, perfekt scharfe Innenradien herzustellen.

Es müssen dünnere Werkzeuge für kleinere Ecken verwendet werden, was zu längeren Bearbeitungszeiten und höherer Werkzeugbruchgefahr führt und somit die Kosten erhöht.

Daher wird empfohlen, den Radius von Innenradien so groß wie möglich zu gestalten.

Ohne spezifische Anweisungen werden scharfe Innenradien gemäß den nachstehenden Werten basierend auf der Ecktiefe bearbeitet.

Formel zur Bestimmung des Innenradius:

Annahme:

Durchmesser des Schneidwerkzeugs: D

Maximale Tiefe der Innenkavität: H

Mindest-Innenradius: R

Formeln:

R = (H / 10) + 0,5

D = H / 5

Einheit: mm

Beispiel:

Wenn die Innenkavität eine Tiefe von 30 mm aufweist:

Der minimale Innenradius beträgt R = (30/10) + 0,5 = 3,5 mm

Der entsprechende Werkzeugdurchmesser beträgt D = 30/5 = 6 mm

Aktueller Stand: Der kleinste Innenradius, den wir derzeit erreichen können, beträgt R = 0,5 mm bei einer Tiefe von ≤ 3mm. Kleinere Innenradien erfordern kleinere Schneidwerkzeuge, was zu höheren Bearbeitungskosten führen kann.

Maximale Eckenlänge und minimaler Innenradius für verschiedene Werkzeugdurchmesser

Hinweis: Größere Längen sind mit Werkzeugverlängerungen möglich (nicht empfohlen).

Wenn Sie scharfe Ecken am Werkstück beibehalten möchten, stellen Sie bitte eine 2D-Zeichnung mit spezifischen Anmerkungen bereit. Wir bieten zwei Optionen, um dies zu erreichen:

1. Funkenerosion zur Eckenbearbeitung: Dieser Prozess umfasst die Verwendung einer CNC-Maschine zur Herstellung von Kupferelektroden, die anschließend in einer Funkenerosionsmaschine eingesetzt werden, um Material zu entfernen und scharfe Ecken zu erzeugen. Bitte beachten Sie, dass diese Methode höhere Kosten verursacht.

2. Modifikation der Werkstückstruktur mit R-Winkeln: Durch die Integration von R-Winkeln direkt im Design kann das Werkstück durch CNC-Bearbeitung gefertigt werden, ohne dass zusätzliche Prozesse erforderlich sind. Diese Methode führt in der Regel zu niedrigeren Kosten.

Falls beide Seiten des Werkstücks Durchgangslöcher aufweisen, kann eine Online-Schneidemaschine für die Eckenbearbeitung verwendet werden. Bitte beachten Sie jedoch, dass diese Methode höhere Kosten verursachen kann.

Bemaßung von Gewindebohrungen

1. Um sicherzustellen, dass Ihre Designabsicht klar verstanden wird, empfehlen wir, Gewinde gemäß den standardmäßigen Haupt- und Kerndurchmessern zu konstruieren und die Gewindeparameter vollständig in Ihrer Bestellung zu beschreiben.

Falls passende Gewinde (z. B. Schraube und Mutter) gefertigt werden sollen, kombinieren Sie diese in einer einzigen Bestellung, damit sie von unseren Ingenieuren überprüft werden können.

2. Jeder Ingenieur zeichnet den Bohrgrunddurchmesser des 3D-Gewindes unterschiedlich. Beispiel: Der Standarddurchmesser des Grundlochs für M3×0,5 beträgt ⌀ 2,5 (siehe Abbildung unten). In der Programmierung bohren wir direkt gemäß dem ⌀ 2,5 Grundlochdurchmesser und verwenden anschließend eine automatische Gewindebohrmaschine. Wird das Grundloch als ⌀ 3 gezeichnet, ist es zu groß für das Gewindebohren (in einigen Fällen kann dies mit Gewindeeinsätzen behoben werden).

3.Bei nicht standardisierten Gewinden muss der Kunde physische Muster zur Bestätigung bereitstellen.

4.Starke Gewindeverbindungen befinden sich in den ersten Gewindegängen und erfordern nicht unbedingt lange Gewindelängen. Lange Gewindebohrungen können Spezialwerkzeuge erfordern, eine längere Bearbeitungszeit nach sich ziehen und zusätzliche Kosten verursachen. Es wird empfohlen, dass die Gewindelänge nicht mehr als das Dreifache des Lochdurchmessers beträgt. Bei Sacklöchern sollte am Ende des Lochs eine ungewindete Länge von mindestens der Hälfte des Lochdurchmessers verbleiben.

Tiefe von Kavitäten

Tiefe Kavitäten können sehr kostspielig sein, da eine große Menge an Material entfernt werden muss, was sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.

Die Schnittlänge von CNC-Werkzeugen ist begrenzt, und der beste Bearbeitungseffekt wird erzielt, wenn die Schnitttiefe das 2- bis 3-fache des Werkzeugdurchmessers beträgt.

Beispiel: Ein ⌀ 12-Fräser kann sicher eine Kavität bis zu 25 mm Tiefe bearbeiten.

Tiefere Kavitäten – also mehr als das 5-Fache des Werkzeugdurchmessers – können zu Problemen wie Werkzeugablenkung, schlechter Spanabfuhr oder Werkzeugbruch führen. Diese Bearbeitungen erfordern Spezialwerkzeuge oder mehrachsige CNC-Systeme.

Zusätzlich:

Beim Schneiden von Kavitäten muss das Werkzeug auf die richtige Schnitttiefe geneigt werden. Ein sanfter Eintritt erfordert ausreichend Platz.

Kostenreduzierung: Die Kosten können durch die Begrenzung der Tiefe aller Kavitäten auf das 5-fache ihrer Länge (d. h. der maximalen Größe auf der XY-Ebene) minimiert werden.

Dünne Wände

Dünne Wände in einem Teil erfordern mehrere Durchgänge bei geringer Schnitttiefe, was leicht zu Vibrationen, Verformungen und Bruch führen kann. Daher sind dünne Wände schwer genau zu bearbeiten und benötigen längere Produktionszeiten.

Die empfohlene Wandstärke für Metallteile sollte 0,8 mm (absolutes Minimum 0,5 mm) betragen und für Kunststoffteile 1,5 mm (absolutes Minimum 1 mm).

Toleranzen

Kleinere Toleranzen verursachen höhere Kosten, da sie längere Produktions- und Inspektionszeiten erfordern. Falls keine Toleranzen angegeben sind, werden die Teile mit einer Standardtoleranz (±0,1 mm oder höher) gefertigt.

Für andere Toleranzanforderungen muss eine 2D-Zeichnung mit Toleranzangaben vorgelegt werden.

2D-Zeichnungen

Einige Aspekte eines Designs lassen sich am besten durch eine 2D-Zeichnung darstellen.

Das deutliche Festlegen von Anforderungen wie Toleranzen, Oberflächenrauheit, Passung zwischen verschiedenen Teilen, kritischen Bereichen und Qualitätsanforderungen kann unseren Ingenieuren helfen, den geeigneten Fertigungsprozess zu wählen und möglicherweise die Kosten des Teils zu senken.

Gewindebohrungen sollten mit Gewindeparametern und -tiefe gekennzeichnet werden.

Unsere Prüfingenieure gleichen alle 2D-Zeichnungen mit dem 3D-Modell ab und kontaktieren Sie bei Unstimmigkeiten.

Wenn Sie bereit sind, Ihre CAD-Dateien für die Bearbeitung vorzubereiten, holen Sie sich jetzt ein kostenloses Online-Angebot!