12 Tipps zum Entwerfen von Teilen für die CNC-Bearbeitung

Die Konstruktion von CNC-gefertigten Teilen ist eine Herausforderung . Dieser Artikel bietet Ihnen die 12 besten Tipps zur Teilekonstruktion und Verbesserung der Fertigungstauglichkeit. Er behandelt die 12 wichtigsten Tipps zur Steigerung der Produktivität im Bereich der CNC-Bearbeitung.

Arten von CNC-Maschinen und -Prozessen

Schleifen und Fräsen wurden durch den Einsatz von CNC-Maschinen, einschließlich Dreh- und Fräsmaschinen, einfacher. Jede Maschine hat ihre eigenen Funktionen. Daher hilft die Kenntnis der Funktionen jeder Maschine dabei, das Teil entsprechend zu konstruieren. Die Auswahl der richtigen Maschine entsprechend ihrer Funktionen wirkt sich erheblich auf die Kosten und die Zuverlässigkeit des Teils aus.

Wichtige Einschränkungen bei der CNC-Bearbeitung

CNC-Maschinen funktionieren am besten, wenn das betreffende Teil eine gewisse Härte aufweist. Wie bei der CNC-Bearbeitung muss das bearbeitete Teil die Last tragen, daher ist Zähigkeit wichtig. CNC-Maschinen sind nicht für die Arbeit mit weichen Materialien wie Polymeren und spröden Materialien wie Keramik geeignet.

Maschinenspezifische Einschränkungen

Mehrere Achsen und die Größe der Maschine wirken sich auch auf die Komplexität des zu bearbeitenden Teils aus. 3-Achsen-CNC-Maschinen und 5-Achsen-CNC-Maschinen haben unterschiedliche Merkmale. 5-Achsen-Maschinen können im Vergleich zu 3-Achsen-Maschinen größere Teile bearbeiten.

Tipp 1: Vermeiden Sie zu dünne Wände

Die zu bearbeitenden Teile haben sehr dünne Wände, die sich bei der Bearbeitung leicht verbiegen oder brechen.

Einfluss der Wandstärke auf die Teilestabilität

Die Wandstärke von Teilen für die CNC-Bearbeitung beeinflusst ihre Stabilität erheblich, da dünne Wände während der Bearbeitung verbogen, verzogen oder gebrochen werden können. Metalle mit dünnen Wänden sind aufgrund ihrer Instabilität schwierig zu bearbeiten.

Empfohlene Wandstärken für verschiedene CNC-Materialien

Gemäß einigen Regeln und Vorschriften müssen Metallteile eine Wandstärke von mindestens 0.8mm und Kunststoffteile eine Wandstärke von mindestens 1.5mm aufweisen.

Tipp 2: Gestalten Sie Hohlräume mit dem richtigen Verhältnis von Tiefe zu Breite

Tiefe Hohlräume verursachen viele Probleme, beispielsweise sind sie schwer zu bearbeiten und es kommt zur Ablenkung der Werkzeuge, welche die Integrität des Teils beeinträchtigen.

Optimierung des Designs hinsichtlich der Hohlraumtiefe

Um problemlos in einer CNC-Maschine arbeiten zu können, ist ein optimales Design der Hohlraumtiefe erforderlich. Ein optimales Verhältnis von Tiefe zu Breite von 4:1 ist für fast jedes Material geeignet und wird empfohlen, um Probleme wie Werkzeugdurchbiegung usw. zu vermeiden.

Sicherstellung der strukturellen Integrität bei tiefen Designs

Ein Tiefe-Breite-Verhältnis von 4:1 trägt dazu bei, übermäßigen Materialabtrag zu vermeiden, was zu einer Kostensenkung führt und die Integrität des Teils erhöht.

Tipp 3: Verwenden Sie Standardlochgrößen

Die Standardlochgröße bietet viele Vorteile wie Präzision, schnelle Produktion, Konsistenz, Kompatibilität, einfachen Austausch usw.

Bedeutung der Verwendung von Standard-CNC-Werkzeugen

Die Verwendung von Standardlochgrößen hilft, Zeit, Bearbeitung und Entfernung des überschüssigen Materials zu sparen und somit Kosten zu sparen. Wir sollten Durchmesser nur anpassen, wenn es notwendig ist.

Weitere Informationen finden Sie in diesen nützlichen Videos

Tipp 4: Radien an Innenecken anbringen

Das Hinzufügen von Radien zu Innenecken ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft, unter anderem verringert es Spannungskonzentrationspunkte und verringert den Werkzeugverschleiß durch gute Bearbeitbarkeit.

Vorteile des Hinzufügens von Rundungen für eine reibungslosere Bearbeitung

Das Hinzufügen von Radien zu Innenecken führt zu einer Verkürzung der Bearbeitungszeit und des Werkzeugverschleißes. Die Radien erhöhen die Lebensdauer des Teils, da scharfe Ecken Spannungskonzentrationen sind, die schließlich zum Versagen führen.

Empfohlene Radiusmaße zur Vermeidung von Werkzeugverschleiß

Eine gute Faustregel für eine bessere CNC-Bearbeitung ist, dass das subjektive Teil mindestens 1/3 der Hohlraumtiefe haben sollte.

Tipp 5: Vermeiden Sie Merkmale, die nicht bearbeitet werden können

Viele Merkmale erschweren die Bearbeitung und werden hier kurz erläutert.

So identifizieren Sie nicht bearbeitbare Geometrien

Teile mit Hinterschneidungen sind sehr schwer zu bearbeiten. Deshalb sollten Sie diese Hinterschneidungen in Ihren Entwürfen vermeiden. Teile mit Wörtern usw. sind schwer zu bearbeiten.

Vereinfachung komplexer Funktionen für eine einfachere CNC-Fertigung

Vereinfachen Sie Ihre Entwürfe für eine bessere CNC-Bearbeitung. Vermeiden Sie Hinterschnitte oder komplexe Designs oder Geometrien an Ihren Teilen. Konsultieren Sie den CNC-Maschinenbediener beim Entwurf Ihres Teils.

Tipp 6: Vermeiden Sie die übermäßige Verwendung enger Toleranzen

Teile, die enge Toleranzen erfordern, sind immer schwierig zu bearbeiten, sie erfordern viel Sorgfalt und Zeit und verursachen daher höhere Kosten.

Präzision und Kosten im Gleichgewicht

Es wird schwierig, die Balance zwischen der Genauigkeit der genauen Größe und den Kosten zu halten. Daher ist beim Entwerfen der Teile eine Toleranz immer von Vorteil, um Zeit oder Kosten zu sparen.

Wenn enge Toleranzen für die Leistung der Teile erforderlich sind

Teile wie Löcher für Befestigungselemente, Zahnräder oder tragende Wellen erfordern enge Toleranzen. Diese Teile sind in der folgenden Abbildung zu sehen:

Tipp 7: Begrenzen Sie die Gewindelänge

Aus vielen hier erläuterten Gründen ist es wichtig, die optimale Gewindelänge zu wählen.

Warum lange Gewinde den Bearbeitungsaufwand erhöhen

Die langen Gewinde erhöhen die Kosten, da sie einen höheren Bearbeitungsaufwand erfordern, was letztlich zu einem höheren Energieverbrauch führt.

Bewährte Verfahren zum Gewindeschneiden in CNC-gefrästen Komponenten

Die beste Vorgehensweise beim Gewindeschneiden besteht darin, die Gewindegröße auf das 1.5-fache des Lochdurchmessers zu beschränken. Mehr als das 1.5-fache erhöht die Festigkeit nicht, sondern erhöht lediglich die Arbeitszeit und die Kosten.

Tipp 8: Vermeiden Sie unnötige ästhetische Merkmale

Jede unnötige Funktion ist nur Zeit- und Energieverschwendung und erhöht die Kosten. Die folgende Abbildung zeigt, wie CNC einem Teil ästhetische Funktionen hinzufügt:

Reduzierung der Bearbeitungskosten durch Konzentration auf funktionale Merkmale

Beim Entwerfen sollten Sie sich in erster Linie auf die Funktionalität des Teils konzentrieren, dann auf die Kosten. Die Hinzufügung der Ästhetik ist ein sekundäres Bedürfnis, da sie nur mit dem Aussehen zusammenhängt.

Wenn Ästhetik entscheidend ist und wie man sie mit Leistung in Einklang bringt

Das Hinzufügen eines Logos, eines ästhetischen Logos, ist für das Design jedes Teils oder Produkts von entscheidender Bedeutung. Um die Effizienz und Effektivität zu steigern, sollten Sie andere Techniken wie Lasergravur usw. verwenden.

Zum besseren Verständnis können Sie sich das folgende YouTube-Video ansehen;

Tipp 9: Berücksichtigen Sie die Teileausrichtung beim Entwurf

Die Teileausrichtung ist sehr wichtig und wird im Folgenden kurz erläutert:

Einfluss der Ausrichtung auf Werkzeugwege und Bearbeitungszeit

Eine genaue Ausrichtung der Teile während des Bearbeitungsprozesses spart Zeit und Energie und damit Kosten. Sie verhindert den Verschleiß und die Verformung des Werkzeugs.

Entwurf für optimale CNC-Maschinenkonfiguration

Das Design des Teils sollte so sein, dass seine Ausrichtung einfach ist und keine mehrfachen Einstellungen erforderlich sind. Designs, bei denen das Teil gespannt werden muss, sollten vermieden werden.

Tipp 10: Vermeiden Sie unnötigen Text und Schriftzüge

Manchmal sind Texte und Beschriftungen auf den Teilen erforderlich, müssen jedoch dort vermieden werden, wo sie nicht benötigt werden.

 Herausforderungen bei der Bearbeitung kleiner Schriftarten und Texte

Das Hinzufügen kleiner Schriftarten und Texte erfordert sehr sorgfältige Arbeit. Sie erfordern enge Toleranzen. Sie müssen daher dort verwendet werden, wo sie sehr wichtig sind.

Alternativen zum textbasierten Branding

Verwenden Sie nach der Herstellung der Produkte einfache Logos oder Etiketten.

Tipp 11: Verstehen Sie die Rolle von Hinterschnitten

Zur Verbesserung der Verriegelung und Ästhetik beim Zusammenbau verschiedener Komponenten beliebiger Maschinen oder Werkzeuge. Hinterschneidungen erfüllen Funktionen bei der Befestigung.

Warum Hinterschnitte schwer zu bearbeiten sind

Die Bearbeitung solcher Merkmale ist schwierig, da enge Toleranzen erforderlich sind und Hinterschnitte durch die Verwendung mehrerer Werkzeuge erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird die %-Achsen-CNC-Bearbeitung empfohlen.

Tipp 12: Verwenden Sie 5-Achsen-CNC-Bearbeitung für komplexe Teile

Eine 5-Achsen-CNC-Maschine ist fortschrittlicher als eine 3-Achsen-CNC-Maschine. Sie kann problemlos größere Teile aufnehmen und ist hilfreich bei schwierig gestalteten Teilen wie Hinterschneidungen oder Texturierungen usw.

Vorteile der 5-Achs-Bearbeitung für komplexe Designs

Größere Teile und Designs mit schwieriger Geometrie können problemlos auf einer 5-Achsen-CNC-Maschine bearbeitet werden. Das spart Maschinenzeit.

Wann ist eine 5-Achsen-CNC einer 3-Achsen-CNC vorzuziehen?

Für Teile, die komplizierte Merkmale oder eine vielschichtige Bearbeitung erfordern, sollten Sie die 5-Achsen-Bearbeitung verwenden, da hierdurch die Zeit für mehrere Einstellungen verkürzt und die Genauigkeit verbessert wird.

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