Die hochmodernen Fertigungsverfahren CNC-Fräsen und CNC-Drehen bieten nützliche Vorteile wie Präzision, Wiederholgenauigkeit und Konsistenz. Beim CNC-Fräsen wird mit computergestützten Maschinen Material von einem Werkstück abgetragen. Beim CNC-Drehen wird ein Werkstück auf einer Drehmaschine gedreht, während ein Schneidwerkzeug es formt. Für die optimale Fertigung Ihrer Teile sollten Sie einige CNC Design Tipps berücksichtigen.
Vermeiden Sie Merkmale, die nicht für die CNC-Fertigung geeignet sind
Vermeiden Sie konstruktive Merkmale, die nicht CNC-gefertigt werden können. Wenn Sie beispielsweise, wie im Bild, eine Kreisform mit eingefrästen quadratischen Löchern benötigen, muss das Material um den Kreis herum abgeschnitten werden. Dabei kann viel Zeit in Anspruch genommen werden.
Einfacher ist es das Teil aus einem Block zu schneiden. Dadurch wird unnötiges Abtragen von Material verhindert.
Ein weiteres Beispiel für ein ähnliches Merkmal sind gekurvte Löcher. Sollten Sie dieses Merkmal benötigen, empfiehlt es sich stattdessen Funkenerosion (EDM) zu verwenden.
Vermeiden Sie zu enge Toleranzen
Wichtige CNC Design Tipps betreffen einheitliche Toleranzen, um Bearbeitungszeit zu sparen. Haben Sie keine spezifischen Toleranzen in Ihrem Design definiert, verwendet die Maschine ihre Standardtoleranzen.
Spezifische engere Toleranzen sollten Sie nur verwenden, wenn sie wirklich notwendig sind. Wenn sie engere Toleranzen festlegen, verwenden Sie in Ihrem Design einheitliche Toleranzen. Damit sparen Sie Geld und Bearbeitungszeit.
Vermeiden Sie unnötige äußerliche Merkmale
Einige äußerliche Merkmale sind ungeeignet für die maschinelle Fertigung. Deshalb sollten Sie sich bei Ihrem Design immer überlegen, welcher Bearbeitungsprozess für ein Merkmal erforderlich ist.
Achten Sie auf die Genauigkeit der erforderlichen Merkmale anstelle der äußerlichen Merkmale. Zur Verbesserung des Äußeren können im Nachgang Nachbearbeitungsprozesse verwendet werden.
Hohe und dünne Wände vermeiden
Achten Sie im CNC-Design auf die Teilwände. Durch unumgängliche Vibrationen bei der Bearbeitung können zu dünne Wände biegen oder brechen.
Bei Metallen liegt der Standard für minimale Wandstärke bei 0,794mm und für Kunststoffe bei 1,5mm.
Für eine bessere Steifigkeit des Materials sollte die Wandstärke und Höhe angepasst werden. Generell gilt, je höher die Wand ist, desto dicker muss die Wand sein. Allerdings sollten die Wände auch nicht zu dick sein. Als Regel für die Wandstärke gilt ein Verhältnis Breite zu Höhe von 3:1.
Wenn eine Wand mit einer Schräge von 1,2 oder 3 Grad versehen werden und sie sich so verjüngt, statt senkrecht zu stehen, kann dies die Bearbeitung vereinfachen, da weniger überschüssiges Material zurückbleibt.
Fügen Sie einen Radius hinzu, zum Entfernen von senkrechten Innenkanten
Da Zerspanungswerkzeuge meistens zylinderförmig sind, können keine scharfen Innenkanten erzeugt werden. Deshalb sollten Sie einen Radius zu den Innenkanten hinzufügen, um unnötige Abnutzung am Werkzeug zu verhindern.
Der zusätzliche Radius sollte 130% des Radius des Zerspanungswerkzeugs entsprechen. Sollten Sie scharfe Innenkanten brauchen, können Sie, anstatt den Radius zu verringern, Hinterschnitte hinzufügen.
Entwerfen Sie genaue Hohlräume
Um ein Teil zu erleichtern oder andere Teile einer Baugruppe aufzunehmen, haben manche Teile rechtwinklige Ecken oder kleine Taschen an den Innenecken. Allerdings sind 90-Grad-Innenecken und kleine Taschen meist jedoch zu klein für größere Schneidwerkzeuge. Deshalb muss das Material mit immer kleineren Werkzeugen aus den Ecken abgetragen werden.
Dafür müssen verschiedene Werkzeuge verwendet werden. So ein Werkzeugwechsel erhöht immer die Bearbeitungszeit und damit die Projektkosten. Legen Sie deshalb fest, ob Sie die Innentaschen brauchen, um unnötige Kosten zu sparen.
Außerdem können zu tiefe Innentaschen zu Problemen mit dem Werkzeug führen. Werkzeuge könnten abgelenkt werden, hängen bleiben oder sogar brechen. Deshalb sollte die Tiefe nicht das 3-4 fache der Breite überschreiten. Sollten Sie größere Tiefen benötigen, empfiehlt es sich das Teil mit einer variablen Hohlraumtiefe zu entwerfen.
Zu kleine Merkmale vermeiden
Extrem kleine Teilmerkmale erschweren die Bearbeitung und erhöhen die Kosten. Merkmale, die kleiner als 2,5mm sind, sind schwierig zu verarbeiten, da die meisten CNC-Maschinen einen Mindestwerkzeugdurchmesser von 2,5 mm haben.
Das erfordert spezielle Werkzeuge, wodurch dann die Fertigungszeit und -kosten steigen.
Entwerfen Sie Bohrungen mit standardisierten Köpfen
Verwenden Sie standardisierte Bohrköpfe, um Bohrungen schnell und genau zu fertigen. Das heißt, dass keine Räumahlen oder Schaftfräsen benötigt werden, um das Loch auf spezifische Maße zu bringen.
Wichtig zu wissen ist, dass Schritte von 0,1 mm für Bohrungen bis zu 10 mm im Durchmesser und Schritte von 0,5 mm für größere Bohrungen verwendet werden.
Achten Sie auch darauf, dass die Bohrungstiefe das Vierfache ihres Durchmessers sein sollte. Sie können auch tiefere Löcher erzeugen, also bis zum zehnfachen des Lochdurchmessers, aber das erhöht die Kosten.
Vermeiden Sie zu kleine Beschriftungen
Wenn Sie Text auf Ihren Teilen benötigen, können Sie diesen im Nachbearbeitungsprozess auftragen oder per Laser gravieren.
Beachten Sie hierbei, dass kleinere Schriften teuer werden können. Das ist aufgrund von den kleinen Schaltfräsen, die mit langsamer Drehzahl arbeiten. Dadurch steigt die Bearbeitungszeit und damit die Fertigungskosten.
Größere Schriften lassen sich schneller und günstiger fräsen. Außerdem empfiehlt es sich versenkte anstatt erhabener Schrift zu verwenden, da bei erhabener Schrift Material abgetragen werden muss.
