Groß- vs. Kleinteil-CNC-Bearbeitung:So überwinden Sie häufige Herausforderungen

Die CNC-Bearbeitung ist ein traditionelles Herstellungsverfahren, bei dem computergesteuerte Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeuge verwendet werden, um Material von einem festen Werkstück zu entfernen und ein fertiges Teil freizulegen. Da dieser Prozess weitgehend automatisiert ist, können Produktteams im Allgemeinen „einstellen und vergessen“ und darauf vertrauen, dass sie jedes Mal genaue, präzise und wiederholbare Teile erhalten. Darüber hinaus ist die CNC-Bearbeitung im Allgemeinen ein äußerst kostengünstiges Produktionsmittel und mit einer breiten Palette von Materialien kompatibel, was den Produktteams ein hohes Maß an kreativer Flexibilität bietet.

Angesichts der Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und Erschwinglichkeit der CNC-Bearbeitung könnten Produktteams denken, dass die Möglichkeiten endlos sind. Je nach Größe des Teils sind jedoch einige wichtige Überlegungen zu beachten. Hier finden Sie alles, was Sie über die besten Methoden zur Bearbeitung sehr großer oder sehr kleiner Teile wissen müssen:

Wichtige Überlegungen zur CNC-Bearbeitung

Unabhängig von der Größe des Teils gibt es zwei CNC-Bearbeitungsfaktoren, die alle Produktteams im Auge behalten müssen – Werkzeuggeometrie und Werkzeugzugang. Die meisten CNC-Schneidwerkzeuge wie Bohrer und Schaftfräser sind zylindrisch und haben eine begrenzte Schnittlänge.

Werkzeuggeometrie

Während des Bearbeitungsprozesses wird die Geometrie des Werkzeugs auf das bearbeitete Teil übertragen. Daher haben die Innenecken jedes CNC-bearbeiteten Teils als Ergebnis des zylindrischen Werkzeugs Radien, selbst wenn das Werkzeug selbst klein ist.

Produktteams müssen sich dessen bewusst sein und alles tun, um scharfe Innenecken in ihren Designs zu vermeiden. Wenn scharfe Innenecken unvermeidbar sind, gibt es einige Workarounds, die jedoch im Allgemeinen zusätzliche Tools, Prozesse und Ressourcen erfordern.

Werkzeugzugriff

Der Werkzeugzugang ist besonders wichtig im CNC-Bearbeitungsprozess. Das Schneidwerkzeug nähert sich dem Werkstück von oben, und jeder Teil des Werkstücks, der nicht von oben durch das Schneidwerkzeug zugänglich ist, kann nicht bearbeitet werden. Unterschnitte sind die bemerkenswerte Ausnahme von dieser Regel, aber sie sind möglicherweise nicht für jeden Anwendungsfall die beste Wahl. Produktteams sollten alle Merkmale in ihrem Mastermuster auf eine der sechs Hauptrichtungen ausrichten oder eine 5-Achsen-CNC-Maschine verwenden, um erweiterte Werkstückhaltefunktionen freizuschalten.

Einige andere Best Practices für Allzweck-CNC-Designs für häufige Schwachstellen sind:

• Schlüsselmerkmale auf der gleichen Seite des Teils platzieren, um Einrichtungsschritte zu reduzieren
• Vermeiden Sie tiefe Merkmale, wann immer dies möglich ist
• Verwendung von weicheren Materialien, wann immer möglich, da die Bearbeitung von härteren Materialien länger dauert
• Das Teil so einfach wie möglich gestalten

Diese Best Practices für das CNC-Design sind der Schlüssel zum fertigungsgerechten Design (DFM) und zur Erstellung sauberer, funktionaler Teile. Für die Herstellbarkeit optimierte Konstruktionen sind außerdem schneller, einfacher und kostengünstiger herzustellen. Sobald Produktteams DFM beherrschen, können sie ihre Aufmerksamkeit auf spezielle Überlegungen für die Bearbeitung großer und kleiner Teile richten.

Wichtige Workarounds für die CNC-Bearbeitung großer Teile

Die beiden häufigsten Herausforderungen im Zusammenhang mit der Bearbeitung großer Teile sind:

• Teile, die einfach zu schwer sind :Die meisten CNC-Maschinen haben eine Gewichtsgrenze, die nicht überschritten werden darf.
• Teile, die zu groß sind, um in die Verfahrwege der CNC-Maschine zu passen :Große Teile erfordern größere Arbeitsbereiche und eine größere Reichweite, damit das Werkzeug auf alle Dimensionen zugreifen kann.

Glücklicherweise gibt es zahlreiche Problemumgehungen, die helfen können, diese Schwachstellen zu lindern.

Der kostengünstigste Weg, ein großes, schweres Teil herzustellen, besteht darin, Gewichtsprobleme während der Konstruktionsphase zu antizipieren und das Teil in Unterbaugruppen aufzuteilen, die die Gewichtsgrenze der Maschine nicht überschreiten. Dies verlängert jedoch den Herstellungsprozess und bestimmte Unterbaugruppen können immer noch zu schwer sein, als dass Arbeiter sie sicher transportieren könnten. Bei Bedarf sollten Produktteams schwerere Teile durch die Verwendung von Auslegerständern unterstützen, um die Last gleichmäßig zu verteilen und die Belastung der Maschine zu verringern.

Wenn es um die eigentliche Bearbeitung des Teils geht, können Bediener die Verfahrwege einer CNC-Maschine auf verschiedene Weise berücksichtigen, darunter die folgenden:

• Abwinkeln des Teils, sodass seine Merkmale mit dem Verfahrweg der Maschine übereinstimmen und es besser in den verfügbaren Platz passt
• Verwenden einer Gleitvorrichtung zum Bohren von Löchern in langen rechteckigen Teilen
• Verwenden einer verschiebbaren Vorrichtung der 4. Achse zum Bohren von Löchern in große Rohre
• Drehen großer runder Teile, damit jedes Merkmal in den Arbeitsraum passt
• Verschieben und Drehen des Teils, um sowohl die X- als auch die Y-Achse zu verlängern

Konstruktionsüberlegungen und effektive Bearbeitung kleiner Teile

Auch wenn kleine CNC-bearbeitete Teile leichter und effizienter herzustellen sind, birgt die kundenspezifische Bearbeitung von Kleinteilen einige Herausforderungen. Kleinteile sind technisch schwierig herzustellen; und außerdem macht es die Bearbeitung sehr kleiner Teile oft schwierig, ein qualitativ hochwertiges Produkt sicherzustellen. Produktteams können nur dann eine genaue Inspektion durchführen, wenn sie sehen können, was sie herstellen, und Merkmale, die kleiner als 0,005 Zoll sind, sind mit bloßem Auge schwer zu erkennen. Zusätzlich zu diesen Herausforderungen erfordert die Bearbeitung kleiner Teile auch spezielle Ausrüstung.

Glücklicherweise müssen Produktteams in der Regel nur ein paar kleine Anpassungen vornehmen, um diese Herausforderungen zu meistern. Solange das Design für die Herstellbarkeit optimiert ist, sollte das Teil für die CNC-Bearbeitung geeignet sein. Und um sicherzustellen, dass die Inspektionen kleiner CNC-bearbeiteter Teile genau sind, können die Teams ein 3D-Mikroskop zur Hand haben, um Merkmale und Oberflächenbeschaffenheit zu vergrößern.

Wenn es um die Herstellung kleiner CNC-bearbeiteter Teile geht, sollten Hersteller nur Geräte mit hoher Drehzahl verwenden, die es ermöglichen, kleinere Bohrer zu verwenden und effektiv in die Ecken und Winkel des Teils zu gelangen.

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Es ist möglich, mithilfe der CNC-Bearbeitung hochwertige Teile aus vielen Materialien, Größen und Formen herzustellen, aber Produktentwicklungsteams und Maschinisten sollten dennoch auf die Teilegröße achten. Große Teile können schwer und unhandlich zu bearbeiten sein, und es ist für Ingenieure schwierig, die Qualität sehr kleiner Merkmale an bereits kleinen Teilen zu überprüfen.

Sowohl die Design- als auch die Produktionsphase können angepasst werden, um die genaue und präzise Produktion von entweder sehr kleinen oder sehr großen Teilen sicherzustellen. Indem Sie von Anfang an auf Bearbeitbarkeit konstruieren und die oben genannten Problemumgehungen während der Produktion anwenden, können Sie etwas Unglaubliches schaffen – unabhängig von der Größe.

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