Dank unserer langjährigen Erfahrung in der CNC-Zerspanung wissen wir genau, worauf es ankommt, um Ihre Bauteile optimal zu gestalten. Aus diesem Grund haben wir hier einige Empfehlungen für Sie zusammengestellt, wie Sie Ihre Teile kostengünstig und dennoch qualitativ hochwertig herstellen lassen können.
Prinzipien der Modellausrichtung
Die sechs Hauptachsen - X, Y und Z sowie ihre jeweiligen Plus- und Minusrichtungen - sind von großer Bedeutung. Beim Konstruieren von Teilen sollten Sie darauf achten, dass Wände, Löcher und ähnliche Merkmale idealerweise entlang dieser Achsen positioniert werden.
Merkmale, die in ungewöhnlichen Winkeln platziert sind, erfordern häufig zusätzlichen Aufwand für die Vorrichtung und erhöhen die Rüstkosten. Alternativ können teurere Bearbeitungsmethoden wie die 5-Achsen-Bearbeitung erforderlich sein.
Zugänglichkeit
Bei der CNC-Bearbeitung ist die Zugänglichkeit des Werkzeugs ein zentraler Aspekt, der bei der Konstruktion beachtet werden muss. Um jede Oberfläche des Werkstücks zu erreichen, bedarf es mehrerer Umdrehungen. Jedes Mal, wenn das Werkstück neu positioniert wird, erfordert dies eine neue Einrichtung der Maschine und eines neuen Koordinatensystems.
Die Beachtung der Maschineneinstellungen ist aus zwei Hauptgründen von großer Bedeutung:
Erstens wirkt sich die Gesamtanzahl der Umdrehungen direkt auf die Kosten aus. Jede Neupositionierung des Werkstücks führt zu zusätzlichen manuellen Eingriffen, was die Bearbeitungszeit erhöht.
Zweitens ist es für eine präzise relative Positionierung von entscheidender Bedeutung, dass zwei Merkmale in derselben Aufspannung bearbeitet werden. Dadurch wird der kumulative Fehler minimiert, der bei jeder Einrichtung auftreten kann.
Vermeidung von rechteckigen Innentaschen und Innenecken
Wenn das Werkzeug rotiert, formt es an der Stirnseite einen rotationssymmetrischen Hohlraum, der beim Fräsen den Span aus dem Rohmaterial entfernt. Daher sind innenliegende, rechteckige Taschen mit inneren Ecken beim Stirnfräsen nicht möglich. Stattdessen entsteht immer ein Radius.
Diese Radien sollten idealerweise großzügig dimensioniert werden. Dies ermöglicht die Verwendung eines größeren Fräsers während der Bearbeitung. Ein größerer Fräser weist eine höhere Stabilität auf, was wiederum höhere Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht. Dies hat einen direkten Einfluss auf die Bearbeitungszeit.
Typischerweise wird ein Radius mit einem kleineren Fräser bearbeitet. Zum Beispiel bedeutet ein Innenradius von R5 die Verwendung eines Fräsers mit einem Radius von R4 (Durchmesser von 8 mm). Dies gewährleistet einen gleichmäßigen Werkzeugweg und vermeidet direkte 90-Grad-Richtungsänderungen. Solche Richtungsänderungen können zu Vibrationen führen, die den Verschleiß des Werkzeugs erhöhen und die Oberflächenqualität beeinträchtigen würden.
Wenn es nicht möglich ist, Innenradien in die Konstruktion einzubeziehen, bietet sich die Platzierung von Bohrungen in den Ecken an.
Das Einbringen von Bohrungen in den Ecken ermöglicht es, rechteckige Innentaschen ohne Innenradien zu bearbeiten. Diese Bohrungen dienen dazu, die Materialreste in den Ecken zu entfernen und so die Bildung von scharfen Ecken zu vermeiden, die nicht frästauglich sind.
Vermeidung von dünnen Wänden
Beim Fräsen treten verschiedene Zerspanungskräfte auf, die eine mechanische Bearbeitung ermöglichen. Die Konstruktion von Bauteilen mit dünnen Wänden kann während der Bearbeitung zu Vibrationen führen. Dies kann dazu führen, dass die Wände reißen, oder die Oberflächenqualität und Genauigkeit beeinträchtigt werden. Daher ist es ratsam, bei der Konstruktion dünnen Wänden auszuweichen, um die Stabilität und Qualität des bearbeiteten Teils zu gewährleisten.
Die Tiefe des Fräsbereichs
Es ist empfehlenswert, dass die Fräsfläche nicht zu tief ist und das Verhältnis von 4xD (vierfacher Durchmesser des Fräsers) nicht überschreitet. Andernfalls würde ein überlanger Fräser benötigt werden. Dies könnte die Stabilität während der Bearbeitung verringern und den Verschleiß des Werkzeugs erhöhen.
Bohrung und Gewinde
Es ist wichtig zu beachten, dass Bohrungen und Gewinde nicht zu tief sein sollten, und das Verhältnis von 10xD (zehnfacher Durchmesser) nicht überschritten werden sollte. In bestimmten Fällen kann eine Tiefe von bis zu 40xD erforderlich sein, obwohl dies vermieden werden sollte, wenn möglich. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, die Bohrung beispielsweise von zwei Seiten zu konstruieren.
Bei Gewinden tragen die ersten paar Gewindegänge die Hauptlast. Gewindebohrer sind in der Regel nur bis zu einer Tiefe von 3xD konzipiert. Daher ist eine längere Gewindetiefe in den meisten Fällen unnötig.
Toleranzen
Oft erhalten wir technische Zeichnungen, in denen die Toleranzen unnötig eng gesetzt sind. Nach Absprache mit den Kunden stellte sich heraus, dass eine Toleranz von +-0,02 mm als Bereich von 0 bis 0,3 mm ebenso ausreichend ist. Diese Anpassung erleichtert die Fertigung erheblich.
Es wird empfohlen, allgemeine Angaben wie "Positionstoleranz für Passbohrungen 0,02 mm" zu vermeiden. Stattdessen sollte auf der Zeichnung vermerkt werden, auf welcher Basis die Position gewährleistet werden soll.
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