Bei der Entwicklung und Herstellung neuer Teile müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, damit das Projekt ein Erfolg wird. Das Unternehmen hofft, dass neue Teile so effizient wie möglich konstruiert und hergestellt werden können, um die Produktionskosten optimal zu halten. Um dies zu erreichen, müssen Konstrukteure das digitale Modell des neuen Bearbeitungszentrums und der Drehmaschine für die Bearbeitung von Teilen optimieren.
Jedes Teil weist für seinen Betrieb wesentliche Merkmale auf, aber andere Aspekte des Designs müssen möglicherweise vereinfacht oder weggelassen werden. In einigen Fällen integrieren Designer unnötige Merkmale und geometrische Figuren aus Gewohnheit oder weil sie nicht wissen, wie sich dies auf die Komplexität der Produktion auswirkt. Dieser Artikel befasst sich mit solchen Fragen und wie Teilekonstrukteure die Fertigung vereinfachen können, indem sie CNC-Fräs- und Drehkonstruktionen optimieren.
Mögliche Designprobleme
CNC-Maschinen stellen eine breite Palette von Teilen her, von Plastikspielzeug bis hin zu Flugzeugfahrwerkskomponenten. Unternehmen nutzen die CNC-Bearbeitung für die Fertigung, weil sie komplexe Geometrien und Formen präzise herstellen können. Verschiedene Maschinen und Werkzeuge haben jedoch einige Einschränkungen, die Konstrukteure überraschen können, wenn sie nicht darauf vorbereitet sind.
CNC-Fräswerkzeuge haben ein zylindrisches Design wie Bohrer und ihre Form begrenzt die geometrischen Formen, die sie erzeugen. Konstrukteure, die große Werkzeuge verwenden, um scharfe Ecken zu erstellen, erhalten möglicherweise Design-for-Manufacturability (DFM)-Feedback, dass die Funktion nicht wie geplant herstellbar ist.
Bei der Bearbeitung von Teilen haben Fräswerkzeuge auch Tiefen- und Richtungsbeschränkungen. Konstrukteure, die übermäßig komplexe interne Geometrien erstellen, können ihre Teile als DFM-Fehler markieren.
Die Werkzeuge von CNC-Drehmaschinen können nur in einem bestimmten Bewegungsbereich laufen. Für Teile mit komplexeren Geometrien verwendet die Zerspanungswerkstatt Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen oder mehrere Bearbeitungsvorgänge.
Um solche Probleme zu vermeiden, optimieren Sie bitte das Design, um die Fertigungseffizienz zu verbessern.
Sieben Schlüssel zur Optimierung des CNC-Fräs- und Drehdesigns
Konstrukteure sollten die folgenden sieben Punkte berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Konstruktion die beste Kompatibilität mit CNC-Fräsen und -Drehmaschinen aufweist, bevor sie sie zur Herstellung einreichen:
Integrieren Sie Ihre Werkzeug- und Artefakteinstellungen
Jedes Mal, wenn eine CNC-Maschine ein neues Werkzeug benötigt oder ein Zerspaner das Werkstück in der Werkstückaufnahme oder Fräsmaschine neu positionieren muss, verlangsamt sich die Produktion. Obwohl diese zusätzliche Zeit bei der Herstellung von begrenzten Prototypenteilen kein Problem darstellt, kann sie im Massenproduktionsprozess viel Zeit und Geld kosten.
Hohlraumtiefe begrenzen
Der Konstrukteur sollte die Hohlraumtiefe auf das Vierfache des Durchmessers des Schneidwerkzeugs begrenzen. Je größer die Tiefe, desto mehr Zeit- und Kostenaufwand für Spezialwerkzeuge oder teurere Prozesse. Vermeiden Sie scharfe Innenecken
Das Fräswerkzeug hinterlässt eine Verrundung in der Kavität, die dem Durchmesser des Werkzeugs entspricht. Kleinere Werkzeuge können diese Durchmesser reduzieren, was jedoch die Bearbeitungszeit erhöht. Aus Gründen der Fertigungseffizienz ist es am besten, abgerundete Innenecken mit einem größeren Radius zu konstruieren, um die Anzahl der Werkzeugwechsel zu minimieren.
Verwenden Sie nach Möglichkeit Standardtoleranzen
Es ist am besten, die Anzahl der engen Toleranzen im Design zu begrenzen und nur diejenigen anzugeben, die für die wichtigsten Merkmale erforderlich sind. Jede im Design spezifizierte einzigartige Toleranz erhöht die Herstellungszeit und -kosten.
Kombinieren Sie Löcher in Standardgröße
Nicht standardmäßige Merkmale, wie Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 mm, erhöhen die Zeit, die für die Herstellung von Teilen erforderlich ist. Wenn möglich, verwenden Sie am besten Löcher in Standardgröße, um Zeit und Kosten bei der Konstruktion zu reduzieren (es sei denn, es werden nicht standardmäßige Funktionen benötigt).
Vermeiden Sie möglichst dünne Wände
Um Vibrations- und Integritätsprobleme bei der Bearbeitung von Teilen zu vermeiden, vermeiden Sie bitte Hohlräume, die durch dünne Wände getrennt sind. Metallwände sind dünner als 0,8 mm, Kunststoffe sind dünner als 1,5 mm und die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist langsamer, was die Genauigkeit verringert und die Produktionszeit verlängert.
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Gewindelöcher flach halten
Die Maschinenwerkstatt stellte fest, dass Gewindebohrungen eine Herausforderung darstellen, daher sollten Konstrukteure ihren Einsatz minimieren. Wenn Gewindebohrungen erforderlich sind, halten Sie die Gewindelänge auf ein Minimum. Der Bolzen muss nur drei Umdrehungen drehen, um ihn festzuhalten, und eine tiefere Schraube erhöht die Bruchgefahr der Gewindeschneidfläche während der Verarbeitung.
Sie können auch dazu beitragen, CNC-Fräs- und Drehkonstruktionen zu optimieren, indem Sie die Materialien mit Bedacht auswählen. Materialeigenschaften wie Härte und Gewicht müssen mit seiner Bearbeitbarkeit in Einklang gebracht werden. Zum Beispiel kann die Maschinenwerkstatt Aluminium schneller schneiden als härtere Metalle, was es zu einer effektiveren Wahl macht. Abhängig von der Anwendung des Teils ist Aluminium jedoch möglicherweise nicht die beste Wahl.
Ein zertifizierter Zerspanungsbetrieb kann Sie bei Konstruktionsentscheidungen beraten und Teile für die CNC-Bearbeitung optimieren.
Was können Sie von Ihrer mechanischen Werkstatt erwarten, um die Konstruktionsoptimierung zu unterstützen?
Der CNC-Bearbeitungsbetrieb möchte, dass das Design so erfolgreich ist wie seine Kunden. Sie verwenden Automatisierungstools und Fertigungskompetenz, um die Designoptimierung zu unterstützen:
DFM-Feedback: Eine renommierte Zerspanungswerkstatt gibt Ihnen Feedback zur Herstellbarkeit und hebt alle Problembereiche in dem Teil hervor, die schwer herzustellen sind. Die Beratung mit Ihren Lieferanten wird Ihnen helfen, bessere Entscheidungen zu treffen, um Ihre Designprioritäten und Herstellungskosten in Einklang zu bringen.
Online-Teile-Bestellsystem: Viele Zerspanungsbetriebe nutzen mittlerweile Online-Teile-Bestellsysteme für ihre Kunden. Der Kunde lädt das CAD-Modell in das Bewertungssystem hoch, das eine sofortige Rückmeldung über die Herstellbarkeit des Teils gibt. Wenn das Geschäft ein Problem mit dem Design feststellt oder die Teile akzeptabel sind, kann der Kunde Änderungen vornehmen und die Bestellung abschließen. Diese Methode spart viel Zeit gegenüber dem alten und traditionelleren Prozess der Anforderung von Papierteilen. Darüber hinaus weist das automatische Bewertungssystem auf Probleme hin, die der Konstrukteur beheben kann, bevor er das Teil zur Produktion einsendet.
Technische Vertreter: Einige mechanische Werkstätten setzen Vertriebsmitarbeiter mit technischen Kenntnissen ein, um ihren Kunden zu helfen, die besten Designentscheidungen zu treffen. Sie können Ihr Design optimieren, indem Sie wichtige Fragen beantworten, bevor Sie Teile für die Produktion einreichen, von der Materialauswahl bis hin zu den Dokumentationsanforderungen.
