Insight

5 Tipps für komplexe Bauteile

Die Meister-Klasse in Produktdesign und -entwicklung



Insight: Wie Sie komplexe Bauteile in der Zerspanung in den Griff bekommen

 

Hallo zusammen, es ist Freitagmittag, also Zeit für ein weiteres Insight-Video.

Diesmal werden wir über komplexe Bauteile in der Zerspanung sprechen. Diese bekommen dank der zunehmenden Möglichkeiten unserer CNC-Bearbeitung eine immer größere Bedeutung.

Mithilfe von Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen lassen sich jetzt verschiedene Formen fräsen und nichtaxiale oder radiale Löcher bohren – Arbeiten, die früher einen Gang in die Fräsabteilung erfordert hätten. Die Bearbeitungszentren von Protolabs sind mit Teilapparaten zur 3+2-Achsen-Bearbeitung ausgestattet, mit denen mehrere Seiten eines Teils in nur einem Arbeitsgang fertiggestellt werden können.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass ausnahmslos alles geht. Bestimmte Regeln der zerspanenden Bearbeitung gelten weiterhin, und wenn sie nicht befolgt werden, kann es zu teurer Nacharbeit und zu Projektverzögerungen kommen. In den kommenden Minuten werden wir kurz fünf Punkte durchgehen, die Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie ein bestimmtes komplexes Teil näher betrachten.

Erstens: Die Position von Löchern. Lassen Sie diese nicht außer Acht, denn die ideale Tiefe und Größe der Löcher, die wir in ein Teil bohren können, variiert etwas je nach deren Position.

So beträgt z. B. die Mindestgröße für auf und in Richtung der Achse liegende Löcher bei den von uns verwendeten CNC-Drehmaschinen 1 mm, die Tiefe kann maximal das Sechsfache des Durchmessers betragen. Bei schmaleren oder tieferen Löchern wird es für uns schwierig.

Radiale, also von der Teileseite aus gebohrte Löcher dagegen müssen einen Durchmesser von mindestens 2 mm aufweisen.

Durchgangslöcher sind bei Dreh- oder Frästeilen in der Regel machbar, besonders bei hohlen oder röhrenartigen Teilen. Es kann aber vorkommen, dass das Schneidwerkzeug nicht lang genug ist. Wenn Sie ein Teil mit so einer Bohrung benötigen, sollten Sie vorher mit Ihrem Zerspanungsmechaniker sprechen, um etwaige Fragen zu klären.

Schauen wir uns als Nächstes besonders tiefe Elemente an. Bei Nuten gibt es eine maximale Tiefe und eine maximale Breite, während für die Abmessungen aller anderen schlitzähnlichen Fräselemente im Allgemeinen die gleichen Leitlinien wie für Bohrungen gelten. Als Faustregel gilt jedoch, dass die Elementtiefe weniger als das 6-Fache der Breite betragen sollte. Außerdem ist darauf zu achten, dass die angrenzende Wand mindestens einen halben Millimeter dick ist.

Leider kann die Bearbeitung von tiefen Rippen und Nuten unabhängig von ihrer Position ziemlich anspruchsvoll sein. Es ist möglich, Elemente nach Art einer Wärmesenke in ein Dreh- oder Frästeil zu schneiden, aber das hängt von der Teilegeometrie und den verfügbaren Werkzeugen ab. Ich möchte Sie noch einmal darauf hinweisen, dass Sie etwaige Problembereiche mit uns besprechen sollten.

Der nächste Punkt auf unserer Liste für heute ist das Gewindeschneiden. Sowohl Fräs- als auch Drehteile werden oft mit Gewinden versehen, und es gibt dabei unzählige Optionen. Sprechen Sie also auch darüber mit uns.

Bei Protolabs können wir zum Beispiel Gewinde von N 4-40 bis ca. 1/2-20 schneiden, je nach Maschinentyp und Merkmalposition.

Allerdings könnten Sie auch einen Einsatz in Betracht ziehen. Drahtgewindeeinsätze und Einsätze mit Sperrkeilen halten länger als blanke Gewinde, besonders bei weichen Werkstoffen wie Aluminium oder Kunststoff, und lassen sich ganz leicht einbringen. Das ist zwar nicht immer die richtige Lösung, in manchen Fällen kann es jedoch die bequemste und kostengünstigste Option sein.

Okay, drei Punkte hätten wir, jetzt fehlen noch zwei.

Nummer vier ist ein Tipp, von dem viele von uns wahrscheinlich schon gehört haben: Text ist oft keine gute Idee.

Nein, wir meinen nicht auf dem Smartphone – jedenfalls nicht diesmal. Wir meinen vielmehr Text, der in Ihre Teile gefräst wird.

In manchen Bereichen, wie der Luft- und Raumfahrbranche und der Medizintechnik, in denen Teile mit dauerhaften Nummern oder Bezeichnungen gekennzeichnet werden müssen, ist dies eine notwendige Bedingung. Wenn Sie jedoch auf Text verzichten können, raten wir Ihnen, sich nicht damit rumzuärgern. Versenkter Text sieht zwar schön aus, ist jedoch eines der zeitaufwendigsten aller Bearbeitungsverfahren und bei steigenden Mengen kaum mehr zu realisieren.

Es ist in der Regel besser, Teile durch elektronisches Ätzen oder Laserbeschriftung zu kennzeichnen, ist jedoch gravierter Text unbedingt erforderlich, halten Sie ihn kurz und wählen Sie einfache und schlichte Schriften. Dadurch lässt er sich viel einfacher fräsen.

Punkt fünf schließlich ist eine kurze Warnung zur Gestaltung der Ecken. Zu scharfe Ecken können sie sich bei der Bearbeitung zu einem wahren Albtraum entwickeln.

So haben zum Beispiel die Drehwerkzeuge, die bei Protolabs für die Endverarbeitung verwendet werden, einen Schneidenradius von 0,8 mm. Dies muss beim Entwurf der Teile berücksichtigt werden. Bei Fräsmaschinen beträgt der Schneidenradius ab 1 mm bei Weichmetallen und 1,2 mm bei Hartmetallen und Kunststoffen. Das bedeutet, dass die Innenradien von Taschen etwas mehr als die Hälfte davon betragen.

Solche Ecken sind recht scharf, doch das Fräsen mit so kleinen Werkzeugen dauert lange, und dann haben Sie immer noch die Taschen. Am besten ist es, wenn Sie die Innenecken freistechen oder die Passteile mit möglichst großen Innenradien konstruieren.

Okay, das waren unsere fünf Tipps. Ich hoffe, dass sie Ihnen weiterhelfen und etwas Denkfutter für das Wochenende liefern!

Schauen Sie nächste Woche wieder vorbei. Dann sollten wir das nächste Video für Sie parat haben. Bis dann!


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