CNC-CAD-Design für Produktdesigner: Umfassender Überblick

Computer Numerical Control (CNC) Maschinen – die ein rotierendes zylindrisches Werkzeug nutzen, um autonom Schnitte in einem Werkstück zu erzeugen – haben die Fertigungsindustrie vollständig revolutioniert. Diese Fertigungstechnologie eliminiert den menschlichen Fehler, der in konventionellen Fertigungstechnologien üblich ist. Sie bietet auch größere Genauigkeit und Präzision sowie höhere Produktionsgeschwindigkeit.

Bei der Fertigung mit CNC-Maschinen beginnen Sie jedoch nicht sofort mit dem Schneiden von Werkstücken. Produktdesigner müssen zuerst ihr Modell in Computer-Aided-Design (CAD) Software entwerfen. Und um ein präzises und effizientes 3D-CAD-Design für CNC-Maschinen zu erstellen, müssen Sie einige wesentliche CNC-CAD-Design-Tipps kennen.

Dieser Artikel präsentiert hilfreiche Tipps für CNC-CAD-Design. Wir werden Designregeln für die Erstellung von Kavitäten, inneren Kanten, Löchern, Text und Wänden behandeln. Wir erklären auch den Prozess der Vorbereitung von 3D-Designs für CNC-Fräsen.

5 Regeln für CNC-CAD-Design

Der CNC-Bearbeitungsprozess ist subtraktiv – er entfernt Materialanteile von einem Werkstück, um das gewünschte Produkt zu formen. Diese subtraktive Natur verursacht einige Einschränkungen bei den Features, die Sie bearbeiten können.

Zum Beispiel ist es fast immer unmöglich, Oberflächen zu bearbeiten, die für das Schneidwerkzeug unzugänglich sind. Und selbst nachdem Sie Spezialschneidwerkzeuge gefunden haben, die auf diese Oberflächen zugreifen können, werden Sie wahrscheinlich immer noch mit der Herausforderung konfrontiert, erwünschte Wandstärken und Kavitätengrößen zu erreichen. Sie können diese Herausforderungen jedoch vermeiden, indem Sie während der computerunterstützten Zeichenphase Ihres Produktentwicklungsprozesses den folgenden Tipps folgen.

#1 Kavitäten designen

Schafrfräser (verwendet beim CNC-Fräsen von Kavitäten) haben typischerweise eine Schneidelänge von etwa 3-4 mal ihrem Durchmesser. Daher empfehlen wir, die Kavitätstiefe auf maximal das Vierfache der Kavitätenbreite zu designen. Dies hilft, Ungenauigkeiten in der Bearbeitung durch Werkzeugablenkung und Vibration zu vermeiden.

Wenn jedoch die Funktionalität Ihres Designs größere Tiefe erfordert, sollten Sie möglicherweise spezialisiertes Werkzeug in Betracht ziehen, um Ihre Kavitäten zu erstellen.

Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten von CNC-Schneidwerkzeugen.

#2 Innere Kanten designen

Wegen der subtraktiven Natur von CNC-Maschinen erzeugen sie abgerundete Ecken (oder Fasen) zwischen den inneren Kanten einer Kavität. Produktdesigner berücksichtigen diese abgerundeten Ecken, indem sie in jeder inneren Kante in ihrer CAD-Zeichnung einen inneren Eckenradius angeben.

Der innere Eckenradius hängt von der Größe der verfügbaren Schafrfräser ab, die die zuvor genannte Kavitätstiefe-Anforderung erfüllen. Zusätzlich empfehlen wir, Ihren inneren Eckenradius auf mindestens ein Drittel der Kavitätstiefe zu designen.

Wenn jedoch die Funktionalität Ihres Designs kleinere innere Eckenradien (oder einen scharfen 90°-Winkel) erfordert, empfehlen wir, stattdessen einen T-Nut-Unterschnitt in Ihr CAD-Modell aufzunehmen, anstatt den Eckenradius zu verringern.

#3 Löcher designen

CNC-Werkstätten erstellen Löcher typischerweise mit Bohrern. Diese Bohrer gibt es in Standardgrößen (oder Durchmessern), die von 0,5 mm bis 38 mm reichen. Wir empfehlen, Ihre Löcher so zu designen, dass sie einer der Standardbohrergrößen entsprechen. Dies eliminiert die Notwendigkeit zusätzlicher Werkzeuge und führt zu geringeren Fertigungskosten.

Wenn jedoch die Funktionalität Ihres Designs Löcher mit nicht-standardmäßigen Durchmessern erfordert, wird ein Zerspaner diese Lochfeatures mit einem Schafrfräser erstellen. Daher gelten dieselben Anforderungen, die wir für das Design von Kavitäten erwähnt haben, auch hier.

#4 Wände designen

Sie müssen bei der Gestaltung von Wänden für die CNC-Fertigung genau auf die Wandstärke achten. Denn dünne Wände sind aufgrund von Vibrationen während der Bearbeitung allgemein schwer präzise zu fertigen.

Wir empfehlen, Wände mit einer minimalen Wandstärke von 0,8 mm für Metallteile und 1,6 mm für Kunststoffe zu designen. Die höhere Wandstärkenanforderung für Kunststoffe liegt daran, dass sie während Bearbeitungsvorgängen anfälliger für Erweichen und Verzug sind als Metalle.

#5 Text und Beschriftung designen

Texte und Beschriftungen sind mit CNC-Bearbeitung recht einfach zu realisieren. Eines ist jedoch zu beachten: Es ist kosteneffektiver, Teile mit gravierten Texten statt erhabener Texte zu designen. Dies liegt daran, dass die CNC-Maschine weniger Material entfernt, um gravierte Texte zu erzielen als erhabene Texte.

Zusätzlich empfehlen wir, serifenlose Schriftarten (wie Arial, Avenir, Verdana) mit einer Schriftgröße über 22 Punkten zu verwenden, wenn Sie Teile mit Text und Beschriftung designen.

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Ihr CNC-CAD-Design-Modell für CNC-Bearbeitung vorbereiten

Die CNC-CAD-Design-Regeln helfen, optimierte 3D-CAD-Modelle zu erreichen, die es jeder CNC-Werkstatt ermöglichen, Ihre Teile präzise und kosteneffektiv zu erstellen. Die CNC-Maschine versteht jedoch diese 3D-Modelle nicht. Daher müssen Sie diese Modelle in ein mit der CNC-Maschine kompatibles Format konvertieren.

Ein akzeptables Format für CNC-Maschinen ist das DXF-Dateiformat. Die meisten CAD-Software ermöglicht es Ihnen, Ihre Datei im DXF-Format zu speichern, die dann in ein CAM-Programm importiert und in CNC-Programmiersprache (auch G-Code genannt) konvertiert werden kann. Der G-Code automatisiert dann die Bewegungssequenz von Schneidwerkzeug und Werkstück, um Ihr Produkt zu erstellen.

CNC-Fertigungsdienstleistungen: Gensun kann helfen

Dieser Artikel hat wesentliche Design-Tipps vorgestellt, um wünschenswerte Ergebnisse mit CNC-Bearbeitung zu erzielen. Dennoch kann viel schiefgehen, wenn Sie mit der falschen CNC-Werkstatt arbeiten. Sie möchten mit einer Werkstatt zusammenarbeiten, die hochqualifizierte CNC-Zerspaner, Ingenieure und Qualitätskontrollexperten hat.

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