7 Expertentipps für hochpräzise CNC-gefräste Teile

CNC-Bearbeitung kann kundenspezifische Teile mit guter Festigkeit und engen Toleranzen fertigen und eignet sich für Serienfertigung. Tatsächlich ist CNC-Bearbeitung derzeit die effizienteste Methode für Metallprototypen. Aufgrund ihrer Vorteile wird sie in vielen Bereichen eingesetzt. Man muss verstehen, wie eine CNC-Maschine funktioniert, bevor man CNC-gefertigte Teile konstruiert.

CNC-Bearbeitung

Material eines Vollblocks wird durch rotierende Schneidwerkzeuge entfernt, um das gewünschte Teil gemäß Zeichnung zu erhalten. Das Schneidwerkzeug spielt eine entscheidende Rolle, da es direkt das Teil berührt und überschüssiges Material entfernt.

Die gängigsten CNC-Schneidwerkzeuge wie Schaftfräser und Bohrer haben einen zylindrischen Schaft mit bestimmter Schneidspitzengeometrie und begrenzter Schneidlänge. Diese zwei Eigenschaften limitieren die Schneidfähigkeit. Innere vertikale rechteckecken können durch Werkzeuggeometrie erzeugt werden. Tiefe kleine Bohrungen und Unterschnitte können nicht durch CNC-Bearbeitung gefertigt werden aufgrund der begrenzten Schneidlänge.

Tipps für CNC-Konstruktion

Einige nützliche Tipps für CNC-Konstruktion, um die Vorteile der CNC-Bearbeitung optimal zu nutzen:

Radius in inneren vertikalen Ecken hinzufügen

Der CNC-Fräser hat zylindrische Form. Beim Schneiden innerer Wände entsteht an der vertikalen Ecke ein Radius. Ein kleinerer Werkzeugdurchmesser reduziert den Eckenradius, aber einen inneren vertikalen rechten Winkel kann man nie erzeugen, egal wie klein das Werkzeug. Kleine Werkzeuge erfordern mehrere Durchgänge bei niedrigeren Geschwindigkeiten für kleinen Radius → mehr Zeit und höhere Kosten. Daher: Beim Design für CNC-Bearbeitung besser einen Radius von 1/3 der Kavitätstiefe hinzufügen und für innere Kanten ähnliche Radien verwenden.

Kavitätstiefe begrenzen

Werkzeuge arbeiten gut bei Kavitäten mit Tiefe bis 2–3-fachen Werkzeugdurchmessers aufgrund begrenzter Schneidlänge. Fräsen von Kavitäten mit Tiefe über 4-fachen Durchmesser erhöht Bearbeitungsschwierigkeit und Werkzeugbruchgefahr stark → hohe Bearbeitungskosten. Taschen mit Tiefe unter 4-fachem Werkzeugdurchmesser erstellen, wenn möglich.

Wanddicke dünner Wände erhöhen

Dünne Wände sind aufgrund Verformung oder Bruch beim CNC-Fräsen schwer zu bearbeiten. Erfordern mehrere Durchgänge bei geringer Schnitttiefe, Schwingungen treten leicht auf. Daher ist präzise Bearbeitung schwierig und Bearbeitungszeit steigt. Besser: Wanddicke für Metallteile ≥ 0,8 mm, für Kunststoffteile ≥ 1,5 mm, wenn möglich.

Gewindelänge begrenzen

Man denkt oft: Je länger das Gewinde, desto fester die Verbindung. Tatsächlich trägt der Gewindedurchmesser nicht zur Festigkeit bei, wenn Gewinde länger als 1,5-facher Durchmesser sind. Daher: Gewindelänge minimum 1,5-fach, maximal 3-fach Lochdurchmesser für gute Verbindung.

Toleranzen nur wo nötig angeben

Teile mit höheren Genauigkeitsanforderungen erhöhen CNC-Bearbeitungskosten durch mehr Bearbeitungszeit und Arbeitskosten. Toleranzen sollten sparsam und nur bei Notwendigkeit definiert werden.

Wenn auf der technischen Zeichnung keine besondere Toleranz gefordert ist, wird das Teil mit Standardtoleranz ± 0,125 mm gefertigt, was für viele nicht-kritische Merkmale ausreichend ist.

Kleine Merkmale reduzieren

Kleine Merkmale wie Mikrobohrungen (< 2,5 mm Durchmesser) erhöhen Bearbeitungsschwierigkeit und -zeit, sollten vermieden werden, unless unbedingt nötig.

Gravierten Text statt erhabenen Text wählen

Bei Text auf CNC-Teilen ist gravierte Schrift besser als erhabene, da weniger Material entfernt werden muss. Empfohlen: Serifenlose Schrift wie Arial oder Verdana, mindestens 20 Punkt. Viele CNC-Maschinen haben vorprogrammierte Routinen für diese Schriften.

Empfohlen: Teile so designen, dass sie in so wenigen Aufspannungen wie möglich, idealerweise nur einer, bearbeitet werden können. Beispiel: Teil mit Sacklöchern auf beiden Seiten erfordert zwei Aufspannungen (Drehung für Zugriff). Weniger Aufspannungen reduzieren Neuausrichtungszeit und erhöhen Genauigkeit.