Präzise Metallbearbeitung:Was Sie wissen müssen

Bei Prototypen und Endverbraucherteilen ist Genauigkeit ein äußerst wichtiger Aspekt der Metallbearbeitung. Genauigkeit bedeutet, dass Sie ein Teil erhalten, das genauso aussieht und sich anfühlt wie das von Ihnen entworfene, ohne Fehler, die die mechanische Funktion beeinträchtigen können.

Dank des Aufstiegs der computergestützten numerischen Steuerung oder CNC Maschinen ist der subtraktive Fertigungsprozess der Metallbearbeitung jetzt genauer denn je und eignet sich daher für toleranzkritische Branchen wie die Luft- und Raumfahrt. Maschinisten können Computer verwenden, um die Bahn des Schneidwerkzeugs auf den Mikrometer genau zu programmieren, wodurch durch menschliche Fehler verursachte Ungenauigkeiten praktisch eliminiert werden. Solange die CNC-Maschine richtig eingestellt ist, sollte sie Metallteile mit hoher Genauigkeit schneiden.

Aber es gibt viele grundlegende Faktoren, die zur Genauigkeit der Metallbearbeitung beitragen. Maschinenqualität, Materialauswahl und sogar die Raumtemperatur in der Maschinenhalle können eine Rolle spielen, und einige Kunden haben möglicherweise ganz andere Genauigkeitsanforderungen als andere.

Dieser Artikel behandelt die Vor- und Nachteile der genauen Metallbearbeitung und erläutert Konzepte wie Genauigkeit, Präzision und Toleranz.

Präzise Metallbearbeitungsteile 

Präzise Metallbearbeitungsteile

Was ist Bearbeitungsgenauigkeit?

Obwohl Genauigkeit und Präzision synonym erscheinen mögen, haben sie unterschiedliche Bedeutungen, wenn es um Bearbeitungsvorgänge geht. Daher ist es wichtig zu wissen, was wir mit den verschiedenen Begriffen meinen.

Im Zusammenhang mit Metallbearbeitungsprozessen Genauigkeit ist der Grad, in dem eine Maschine die in der Konstruktion angegebenen Maße erfüllen kann.

Wenn eine Dreh- oder Fräsmaschine genau an einer im Design festgelegten Stelle schneiden kann, hat sie ein hohes Maß an Genauigkeit.

Wenn es gelegentlich daneben geht, aber im Durchschnitt die richtige Stelle trifft, dann können wir sagen, dass es immer noch ein hohes Maß an Genauigkeit hat und in der Lage ist, die gewünschte Form aus dem Werkstück genau zu formen.

Wichtig ist jedoch, dass eine gute CNC-Maschine mehr kann, als nur im Durchschnitt ins Schwarze zu treffen … 

Was ist Bearbeitungswiederholbarkeit oder Bearbeitungspräzision?

Präzision bezieht sich auf die Ähnlichkeit von Messungen nach mehreren Versuchen oder zwischen mehreren Kopien eines Teils.

Mit anderen Worten:Wenn eine Maschine über 100 Exemplare eines Teils genau die gleiche Stelle trifft, dann hat sie eine hohe Präzision.

Dies unterscheidet sich von der Genauigkeit, da es bei der Genauigkeit nicht speziell darum geht, ob der „Punkt“ derselbe Punkt ist, der auf dem Design angegeben ist! Eine Maschine kann sehr präzise sein, auch wenn sie konstant 3 mm links von der vorgesehenen Markierung schneidet.

Es ist also klar, dass es wichtig ist, sowohl Genauigkeit als auch zu haben Präzision.

Genauigkeit bedeutet, dass Sie die im Design angegebenen Koordinaten treffen, und Präzision bedeutet, dass Sie sie über mehrere Einheiten hinweg konsistent treffen.

Was ist Bearbeitungstoleranz?

Bei der Bearbeitung bezieht sich Toleranz auf die Abweichung von einem Wert zwischen Schnitten. Es ist daher mit der Präzision verbunden, aber es ist eher ein kundenseitiger Wert als ein Attribut der Maschine selbst.

Wenn ein Kunde verlangt, dass ein Merkmal eines Teils zwischen den Einheiten sehr konsistent ist, wird er enge Toleranzen für dieses Merkmal festlegen, um minimale Abweichungen zu ermöglichen. In der Praxis bedeutet dies, dass die Maschine langsamer und vorsichtiger betrieben werden muss.

Wenn eine lockerere Toleranz angegeben wird – beispielsweise bei einem nicht mechanischen Merkmal –, kann die Bearbeitung schneller durchgeführt werden.

Obwohl die Toleranz vom Kunden definiert wird, geben Maschinen oft ihre Standardtoleranz und minimal mögliche Toleranz an.

Was trägt zur Genauigkeit einer CNC-Maschine bei?

Die Genauigkeit einer CNC-Maschine hängt von mehreren Faktoren ab, von denen einige vom Hersteller der CNC-Maschine bestimmt werden und andere vom Maschinisten kontrolliert werden können.

Um eine genaue Metallbearbeitung zu erreichen, müssen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: 

Maschine Qualität :Egal, ob es sich um eine Fräsmaschine, eine Drehmaschine oder eine alternative Lösung (Elektroerosionsbearbeitung (EDM), Plasmaschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden usw.) handelt, eine gut gebaute Maschine mit hochwertigen Komponenten wird produzieren in der Regel genauere Teile als eine minderwertige Maschine.

Maschine Bedingung :Alle Arten von Maschinen enthalten unzählige Komponenten, daher ist eine ordnungsgemäße Wartung unerlässlich, um sie genau zu halten.

Werkzeugzustand :Stumpfe und verschlissene Schneidwerkzeuge mit Anzeichen von Flankenverschleiß, Kraterverschleiß usw. verringern die Genauigkeit einer CNC-Maschine, daher ist es wichtig, sie in gutem Zustand zu halten. Stumpfe Werkzeuge erhöhen auch die Schnitttemperaturen, was ein weiterer Faktor ist, der die Genauigkeit verringert. Abgenutzte Schneidwerkzeuge sollten ausgetauscht werden, Schleifwerkzeuge können jedoch verwendet werden, um sie länger scharf zu halten. Einige Rohstoffe, insbesondere Verbundwerkstoffe, können mehr Werkzeugverschleiß verursachen als andere.

Werkhaltung :Korrektes Einspannen und Fixieren sind für eine genaue Bearbeitung unerlässlich, da es Vibrationen und Bewegungen des Werkstücks reduziert.

Inspektion auf der Maschine :

Feedback-Tools wie On-Machine-Messtaster können dem Maschinisten mitteilen, ob die Maschine während der Arbeit genau schneidet. Diese Tools können auch verwendet werden, um Abweichungen in Echtzeit zu korrigieren und so die Genauigkeit zu erhöhen. Weitere Informationen zur On-Machine-Inspektion.

On-Machine-In-Process-Inspektion für bearbeitete Teile

Temperatur und Luftfeuchtigkeit :Die Arbeitsumgebung kann die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflussen. Obwohl Maschinen in der Lage sind, Teile unter warmen Bedingungen zu schneiden, ist es wichtig, die thermische Konsistenz aufrechtzuerhalten, um Abweichungen zu vermeiden.

Kalibrierung :Werkzeugmaschinen sollten in regelmäßigen Abständen kalibriert werden, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten.

Was sind die besten Metalle für eine präzise Metallbearbeitung?

Eine genaue Metallbearbeitung wird am besten mit Materialien erreicht, die für die CNC-Bearbeitung geeignet sind.

Denn obwohl es möglich ist, selbst die härtesten Metalle und Legierungen präzise zu bearbeiten, können einige schwer zu bearbeitende Materialien die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.

Die Bearbeitbarkeit eines Metalls bezieht sich darauf, wie leicht ein Schneidwerkzeug es durchschneiden kann. Gut zerspanbare Metalle können schnell bei geringer Leistung geschnitten werden, wobei eine hochwertige Oberflächengüte erzeugt wird, ohne dass das Schneidwerkzeug erheblich verschleißt.

Einige gut bearbeitbare Metalle sind: 

• Aluminium 6061 
• Aluminium 7075 
• Aluminium 2024 
• Edelstahl 303 
• Edelstahl 304
• Messing C35300 

Theoretisch sollte eine gute CNC-Maschine immer noch in der Lage sein, ein schwer zu bearbeitendes Metall zu schneiden, obwohl dies mehr Zeit und Stromverbrauch erfordert.

Aber diese schwer zu bearbeitenden Metalle können sich indirekt negativ auf die Genauigkeit auswirken.

Nicht zerspanbare Metalle können den Werkzeugverschleiß dramatisch erhöhen, und stumpfe Werkzeuge können sowohl die Genauigkeit als auch die Präzision der Maschine verringern.

Darüber hinaus möchten die meisten Kunden eine gute Balance zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit finden. Wenn eine genaue Metallbearbeitung extrem niedrige Schnittgeschwindigkeiten erfordert, weil das Metall schwer zu bearbeiten ist, lohnt sich das Projekt möglicherweise nicht.

Wann benötigen Sie eine genaue Metallbearbeitung?

Eine genaue Metallbearbeitung ist aus vielen Gründen wichtig, von der Gewährleistung der Kundenzufriedenheit bis zur Sicherstellung der mechanischen Funktionalität eines Teils.

Zu den Projekten, die eine hohe Genauigkeit erfordern, gehören u. a.: 

• Metallprototypen für Investorenpräsentationen, bei denen sichtbare Ungenauigkeiten bei hochrangigen Fachleuten einen negativen Eindruck hinterlassen können.
• Mechanische Teile, die mit anderen Teilen interagieren. Die ordnungsgemäße Funktionalität kann durch Angabe einer geeigneten Toleranz gesteuert werden, aber es ist immer noch eine gute Genauigkeit erforderlich, um die Kompatibilität zwischen den Teilen sicherzustellen.
• Teile aus einem knappen oder teuren Metall, bei denen übermäßiger Ausschuss die wirtschaftliche Durchführbarkeit des Projekts beeinträchtigen würde. (Das Minimieren von Ausschuss ist natürlich immer von Vorteil.) 
• Jobs für potenzielle langfristige Partner. Wenn Sie mit einem neuen Kunden zusammenarbeiten, erhöhen Sie Ihre Chance auf eine langfristige Partnerschaft, indem Sie ihm von Anfang an präzise bearbeitete Teile liefern. In einigen Fällen akzeptieren Kunden Aufträge nur, wenn ein gewisses Maß an Genauigkeit garantiert werden kann.

Mit langjähriger Erfahrung in der Branche ist 3ERP ein Spezialist für präzise Metallbearbeitung. Erfahren Sie mehr über unsere Präzisionsbearbeitungsdienste, kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Angebot.