CNC-gefräste Teilebeziehen sich auf Komponenten, die mit CNC-Geräten hergestellt werden. Die CNC-Bearbeitung – kurz für Computer Numerical Control Machining – ist eine präzise Fertigungsmethode, die mittlerweile zu einem weit verbreiteten Verfahren in der modernen Fertigung geworden ist.
Die Ausrüstung, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet wird, wird alsCNC-Werkzeugmaschine(oder einfach "CNC-Maschine"), obwohl die regionalen Namenskonventionen unterschiedlich sind. In der Region des Jangtse-Deltas in China wird es oft als "Bearbeitungszentrum" bezeichnet, während es in der Region des Perlflussdeltas allgemein als "CNC-Fräsmaschine" oder "computergesteuerte Fräsmaschine" bezeichnet wird.
Gängige Arten von CNC-Maschinen
CNC-Drehmaschine– Funktioniert durch Drehen des im Spannfutter gehaltenen Werkstücks, während sich das Schneidwerkzeug um zwei Achsen bewegt, um zylindrische Teile herzustellen.
CNC-Fräsmaschine– Wird normalerweise für flache Teile verwendet, aber fortschrittlichere Modelle mit zusätzlichen Freiheitsgraden können komplexe Formen erzeugen. In den meisten Fällen bleibt das Werkstück stationär, während die Spindel das Schneidwerkzeug um drei Achsen (oder vier/fünf bei fortschrittlichen Maschinen) dreht. Bei einigen Bauformen wird die Spindel fixiert und das Werkstück fährt in die Schnittbahn.
CNC-Bohrmaschine– Ähnlich wie bei Fräsmaschinen, aber so konzipiert, dass sie nur entlang einer Achse (Z-Achse) schneiden, wobei der Bohrer direkt in das Werkstück eingeschoben wird.
CNC-Schleifmaschine– Verwendet eine Schleifscheibe, um hochwertige Oberflächengüten zu erzielen, oft als Veredelungsprozess auf gehärteten Metallen, um kleine Materialmengen zu entfernen.
CNC-Bearbeitung vs. traditionelle Bearbeitung
Im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden bietet die CNC-Bearbeitung eine höhere Präzision und Flexibilität, aber die Kosten können höher sein als bei anderen Fertigungsverfahren wie Spritzguss, Druckguss oder Stanzen.
Zu den Hauptfaktoren, die sich auf die CNC-Bearbeitungskosten auswirken, gehören:
1.Bearbeitungsmaschinen
Die Kosten für die Ausrüstung umfassen den Kaufpreis, die Betriebskosten, die Wartungskosten, die Werkzeugkosten und die Gebühren für die Nutzung des CNC-Systems. Je teurer und komplexer die Maschine, desto höher sind die Kosten pro Teil.
Fräsmaschinen sind in der Regel teurer als Drehmaschinen, da sie komplexere bewegliche Komponenten haben, schwieriger einzurichten sind und komplexere Bearbeitungen durchführen können. Daher sollten Teile, wenn möglich, so konstruiert werden, dass sie auf einer Drehmaschine bearbeitet werden können, anstatt sie zu fräsen.
Die Kosten variieren auch je nach Art der Fräsmaschine. Maschinen mit mehr Achsen sind teurer. 5-Achs-Maschinen können zwar komplexe Geometrien schneller und präziser herstellen (wodurch die Zykluszeit verkürzt wird), sind aber teurer als 3-Achsen-Maschinen.
2.Design-Kosten
Die Konstruktionskosten umfassen CAD-Modellierung, CAE-Optimierung und CAM-Programmierung. CAD/CAE-Kosten können nicht immer den Teilekosten zugeordnet werden, sondern hängen von der Vereinbarung zwischen Kunde und Lieferant ab. Da die Konstruktionskosten fix sind, reduziert die Produktion höherer Stückzahlen die Stückkosten.
3.Materialkosten
Die Materialkosten sind eine der größten Komponenten der Teilekosten und werden bestimmt durch:
- Rohstoffkosten– Die Preise variieren je nach Materialart und Marktstandort. Wählen Sie Materialien nach funktionalen Anforderungen, nicht nach unnötig hohen (und teuren) Leistungen. Zum Beispiel ist Edelstahl 316 deutlich teurer als 304.
- Materialverbrauch– Reduzieren Sie Abfall, indem Sie Teile entwickeln, die weniger Material benötigen. In einigen Fällen können Sie ein komplexes Teil in zwei einfachere Teile aufteilen, um es später zu montieren.
- Bearbeitbarkeit– Materialien, die leichter zu schneiden sind (z. B. Aluminium), reduzieren Bearbeitungszeit und -kosten, während härtere Materialien (z. B. Edelstahl) teurere Werkzeuge erfordern und den Verschleiß erhöhen, was die Kosten erhöht.
4.Produktionsvolumen
Die Stückkosten sinken erheblich, wenn das Produktionsvolumen aufgrund der gemeinsamen Design- und Einrichtungskosten steigt. Programmierung und Maschineneinrichtung sind in der Regel einmalige Aufgaben für eine Charge.
5.Besondere Anforderungen
Engere Toleranzen erhöhen die Bearbeitungsschwierigkeiten und die Ausschussraten, was die Kosten in die Höhe treibt. Höhere Anforderungen an die Oberflächengüte können zusätzliche Prozesse wie Schleifen erfordern, was ebenfalls die Kosten erhöht.
Die Nachbearbeitung (z. B. Wärmebehandlung, Eloxieren, Plattieren) kann die Leistung oder das Aussehen verbessern, aber auch die Kosten erhöhen. Das Auftragen unterschiedlicher Oberflächenveredelungen auf verschiedene Bereiche desselben Teils erhöht die Kosten erheblich – einheitliche Oberflächen sind wirtschaftlicher.
6.Faktoren der strukturellen Bemessung
Die Komplexität eines Teils wirkt sich direkt auf die Kosten aus. Komplexe Geometrien erfordern oft fortschrittliche Maschinen, mehr Rüstzeiten, längere Bearbeitungszeiten und strengere Inspektionen. Zu den wichtigsten Designüberlegungen gehören:
(1) Vermeiden Sie dünne Wände
Dünne Wände sind zerbrechlich, anfällig für Vibrationen und Verformungen und erfordern langsame Schnittgeschwindigkeiten. Bei Metallteilen sollte die Wandstärke >0,8 mm betragen; für Kunststoffteile, >1,5 mm.
(2) Vermeiden Sie nicht bearbeitbare Funktionen
So können z.B. perfekte 90°-Innenecken nicht direkt gefräst werden, da Schaftfräser eine zylindrische Form haben, was zu abgerundeten Ecken führt. Sind scharfe Ecken erforderlich, ist EDM (Electrical Discharge Machining) notwendig, was teurer ist. Wenn möglich, sollten Sie stattdessen mit Innenradien konstruieren.
(3) Verwenden Sie größere Inneneckenradien
Kleine Radien erfordern kleinere Werkzeuge und langsamere Geschwindigkeiten, was die Bearbeitungszeit und die Kosten erhöht. Generell gilt: Der Eckenradius (R) sollte mindestens 1/3 der Kavitätentiefe (D) betragen, idealerweise 1,3 × des Werkzeugradius.
(4) Begrenzen Sie die Kavitätentiefe
Tiefe Kavitäten erfordern mehr Zeit und stellen Herausforderungen bei der Werkzeugdurchbiegung und der Spanabfuhr dar. In der Regel sollte die Kavitätentiefe nicht mehr als das Vierfache der Kavitätenbreite betragen.
(5) Minimieren Sie komplexe gekrümmte Oberflächen
Gekrümmte Oberflächen erfordern kleinere Werkzeuge und eine langsamere Bearbeitung. Ersetzen Sie nach Möglichkeit abgerundete Kanten durch Fasen, um Zeit und Kosten zu sparen.
(6) Begrenzen Sie die Fadenlänge
Gewinde, die länger als das Dreifache des Lochdurchmessers sind, erhöhen selten die Festigkeit, erhöhen aber die Bearbeitungszeit. Lassen Sie bei Sacklöchern unten eine Entlastungsfläche, die mindestens der Hälfte des Durchmessers entspricht.
(7) Entwerfen Sie Bohrungen in Standardgrößen
Die Verwendung von Standardbohrergrößen ist schneller und kostengünstiger als das Fräsen von kundenspezifischen Lochdurchmessern. Die empfohlene Tiefe beträgt ≤10× dem Bohrdurchmesser.
(8) Minimieren Sie Setups
Entwerfen Sie Teile so, dass alle Funktionen in so wenigen Aufspannungen wie möglich bearbeitet werden können, um Handhabung, Neupositionierung und den Bedarf an kundenspezifischen Vorrichtungen zu reduzieren.
(9) Vermeiden Sie unnötigen Text oder Gravuren
Das Gravieren von Text erhöht die Bearbeitungszeit. Wenn Text erforderlich ist, ziehen Sie Siebdruck oder Lasermarkierung in Betracht und verwenden Sie einfache serifenlose Schriftarten mit einer Größe von mindestens 20 pt.
Schlussfolgerung
Durch die Optimierung der Tragwerksplanung unter Berücksichtigung der Kosteneffizienz – Vermeidung unnötiger Komplexität, Auswahl geeigneter Materialien und Reduzierung der Rüst- und Bearbeitungszeit – können Sie die CNC-Bearbeitungskosten erheblich senken, ohne Einbußen bei Funktion oder Qualität einzugehen.
Wenn Sie möchten, kann ich dies auch in einPrägnantere, clientorientierte VersionDas ist für Nicht-Ingenieure leichter zu lesen und behält dennoch die technische Tiefe. Das eignet sich für Blogs, Broschüren oder Kundenschulungen.
Möchten Sie, dass ich diese polierte Version vorbereite?
