Teiledesign für CNC - Optimierung bei der CNC-Bearbeitung

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Jede Woche veröffentlichen wir ein neues Video, das Ihnen beim Entwurf Ihres Teils helfen soll. Wir behandeln spezifische Themen wie die Auswahl des richtigen 3D-Druckmaterials, die Optimierung Ihres Designs für die CNC-Bearbeitung, die Oberflächenveredelung von Formteilen und vieles mehr.

Insight:

Teiledesign für CNC - Optimierung bei der CNC-Bearbeitung

14.02.2020

In unserem heutigen Video werden wir Möglichkeiten aufzeigen, wie Sie Ihre Teilekonstruktion für die CNC-Bearbeitung optimieren können.

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Heute werden wir uns ein paar Möglichkeiten anschauen, wie Sie Ihr Teiledesign für die CNC-Bearbeitung optimieren können. Wie Sie wissen, eignet sich die CNC-Bearbeitung super, um schnell und kostengünstig Prototypen und Produktionsteile zu erhalten. Sie hat jedoch wie alles andere ihre Stärken und Schwächen.

Und um sie richtig zu nutzen, müssen Sie bei Ihrem Entwurf die Bearbeitung im Hinterkopf behalten. Schon beim Skizzieren Ihrer Ideen sollten Sie sich Gedanken über die Tiefe und den Durchmesser von vorgesehenen Löchern machen.

Und zwar deshalb, weil viele Anbieter Löcher mit einem Schaftfräser statt mit einem normalen Bohrer herstellen. Dies hat den Vorteil sehr flexibler Bohrmaße, die mit einem gegebenen Werkzeug erzielbar sind. Außerdem lässt sich damit eine bessere Oberflächenqualität erreichen als mit einem Bohrer. Sie können dadurch auch das gleiche Werkzeug wie für Schlitze und Taschen verwenden, wodurch Zykluszeit und Kosten für Sie reduziert werden.

Der einzige Nachteil besteht darin, dass Bohrungen mit mehr als 6 Durchmesser Tiefe, gewisse Schwierigkeiten bereiten. Aufgrund der begrenzten Länge des Schaftfräsers kann in solchen Fällen die Bearbeitung von beiden Seiten des Teils aus erforderlich werden. Das ist zeit- und kostenaufwändig.

Ein weiterer Teil der Bearbeitung, bei dem normalerweise Bohrer zum Einsatz kommen, ist das Gewindeschneiden. In vielen Werkstätten werden Innengewinde mit Gewindeschneidern geschnitten. Wir verfolgen aber einen moderneren Ansatz mit einem sogenannten Gewindefräser.

So entsteht ein akkurates Gewinde, und mit ein und demselben Fräswerkzeug können beliebig große Gewinde mit der gleichen Steigung geschnitten werden. Dadurch ergeben sich kürzere Einrichte- und Fertigungszeiten. Für Sie bedeutet das, dass Sie UNC- und UNF-Gewinde von #2 bis 1/2 Zoll bzw. metrische Gewinde von M2 bis M12 verwenden können, ohne dass es dabei zu Problemen kommt.

Lassen Sie uns als Nächstes kurz über Buchstaben, Logos und Zahlen sprechen. Manchmal muss in das hergestellte Stück eine Teilenummer, eine Beschreibung oder ein Logo gefräst werden. In einem solchen Fall müssen Sie sicherstellen, dass sich Ihr Entwurf für das Fräsen eignet.

Praktisch bedeutet dies, dass die Abstände zwischen den Zeichen und die Strichstärke mindestens 0,5 mm betragen und der Text versenkt und nicht erhaben ist. Es ist nämlich viel einfacher, ihn in das Teil einzuzeichnen als das ganze Material um den Text herum zu entfernen! Außerdem sollten Sie eine Schriftgröße von mindestens 20 Punkte und eine einfache, serifenlose Schriftart wie Arial wählen.

Als Nächstes sollten Sie bei der Planung auf die Höhe der Wände und die Größe der Merkmale achten. Selbst das stärkste Werkzeug gibt etwas nach, ebenso die bearbeiteten Werkstoffe. Deshalb hängen die erzielbaren Wandhöhen und Merkmalgrößen stark von der jeweiligen Teilegeometrie ab. Die Mindest-Merkmaldicke bei Protolabs beträgt 0,5 mm, die maximale Merkmaltiefe beträgt 51 mm.

Das bedeutet aber trotzdem nicht, dass sich diese Maße auch für die Rippen eines Kühlkörpers eignen. Das funktioniert einfach nicht. Okay, das war so ziemlich alles, was Sie nicht tun können oder was Sie zumindest vermeiden sollten. Sprechen wir also über ein paar interessante Möglichkeiten, die Ihnen die moderne CNC-Bearbeitung bietet.

Sie können z. B. das CNC-gesteuerte Drehen mit angetriebenen Werkzeugen nutzen. Mit den für diese Maschinen verwendeten Werkzeugsätzen lassen sich außermittige Löcher, Schlitze, Abflachungen und andere Merkmale, die parallel oder senkrecht zur „langen“ Achse des Drehstücks gearbeitet werden können, herstellen. Der Unterschied liegt in der Form des Halbzeugs und nicht im Werkzeugsatz. Drehteile wie Wellen und Kolben werden aus Rundmaterial gefertigt, während Frästeile wie Verteilerblöcke, Instrumentengehäuse und Ventildeckel gewöhnlich aus würfel- oder quaderförmigen Blöcken hervorgehen.

Außerdem bieten wir das indizierte 5-Achsen-Fräsen an, womit sich ziemlich verrückte Designs herstellen lassen. Beim konventionellen 3-Achsen-Fräsen wird das Rohteil bzw. Werkstück an der Unterseite eingespannt, während alle Merkmale von oben geschnitten werden.

Für die beiden Seiten des Werkstücks ist daher ein separates Aufspannen erforderlich, und es können nur die Ober- und die Unterseite bearbeitet werden. Beim indizierten 5-Achsen-Fräsen kann das Teil auf der X- und Y-Achse in einem beliebigen – auch zusammengesetzten – Winkel um bis zu 90 Grad geneigt werden. Dies ermöglicht eine komplexe Positionierung. Es ist einfach unglaublich, wie viel Mathematik und Geometrie mit der Planung des Fräsens dieser Teile verbunden ist.