Was ist CNC-Bearbeitungstechnologie? Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich dabei um die Steuerung der Werkzeugmaschine mithilfe von Computerprogrammen zur vollständigen Bearbeitung des Werkstücks. Die Vorteile sind hohe Präzision, gute Wiederholgenauigkeit und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit. CNC-Bearbeitung findet breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, der Digitalelektronik, der Verteidigungstechnik, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und anderen Branchen.
Im Produktions- und Verarbeitungsprozess gibt es für CNC-Maschinenbediener jedoch immer noch einige Probleme. Wie lässt sich beispielsweise die scharfe Innenecke eines Werkstücks effizient bearbeiten? Dieser Artikel führt Sie im Detail zu den Problemen, die mit der CNC-Bearbeitung scharfer Innenecken verbunden sind.
Inhaltsverzeichnis
Warum ist die CNC-Bearbeitung scharfer Innenecken schwierig?
CNC-Bearbeitung wird heute in vielen Branchen eingesetzt. Aber warum ist es für CNC-Maschinenbediener schwierig, scharfe Innenecken, insbesondere gerade Innenecken, zu bearbeiten?
Die meisten CNC-Bearbeitungswerkzeuge sind zylindrisch. Daher ist die Schnitttiefe begrenzt. Wenn ein Werkzeug in eine Werkstückkavität schneidet, bilden die Ecken der Kavität stets abgerundete Ecken. Ändern Sie den Werkzeugweg auf 90 Grad, um einen echten rechten Winkel zu erhalten. Theoretisch entspricht der minimale Innenradius der Rundung dem Radius des Schneidwerkzeugs. Um einen echten rechten Winkel zu erhalten, ändern Sie den Werkzeugweg auf 90 Grad. Der Weg des CNC-Werkzeugs ist jedoch nicht auf diese Weise konstruiert. Sie können auch das kleinste Werkzeug so ändern, dass der Radius der Innenecke einer scharfen Form nahekommt, dies ist jedoch keine scharfe Innenecke.
Was sind also die Lösungen für diese Probleme? Folgen Sie uns weiter.
Strategien zur Bearbeitung scharfer Innenecken
Ändern Sie die Ecken in Rundungen
Die einfachste und direkteste Lösung besteht darin, scharfe Innenecken zu vermeiden. Dies scheint zwar keine „Lösung“ für das vorliegende Problem zu sein. Experten sind sich jedoch einig, dass dies getan werden sollte. Bei den meisten Designs ist es möglich, den Eckenradius zu ändern. Es genügen nur geringfügige Änderungen, um die Aufgabe zu erfüllen und gleichzeitig den gleichen Nutzen zu erzielen.
Dieser Vorschlag ist einfach und leicht umzusetzen. Die Methoden, die Kosten sparen, die wir später besprechen, erfordern mehr Zeit, Geld und Arbeit. Wenn Sie diese vermeiden können, tun Sie dies so schnell wie möglich.
Ein weiterer Grund ist die Prozessstabilität. Schneidwerkzeuge wie Schaftfräser eignen sich nicht zum Bohren sehr tiefer Löcher. Die maximale Schnitttiefe beträgt in der Regel das Vierfache des Werkzeugdurchmessers. Jenseits dieser Grenzen treten Probleme wie Rattern, Werkzeugbruch und Oberflächenrauheit auf. All dies erschwert das Schneiden sauberer, scharfer Innenecken.
Daher sollten Konstrukteure den Rundungsradius berücksichtigen, wenn sie Kanten zu abgerundeten Ecken verarbeiten. Sie sollten einen Rundungsradius wählen, der für die Produktion sicher ist. Dies ermöglicht der Produktion eine sichere Produktion, ohne dass das Teil beschädigt wird.
Verwendung von T-Bone- und Dogbone-Filets
Wenn eine Konstruktionsänderung unvermeidlich ist, können wir das Problem während des Bearbeitungsprozesses lösen. Dies geschieht durch das Hinzufügen von Hinterschnitten an jeder scharfen Ecke und durch T-Bone- und Dogbone-Verrundungen, um überschüssiges Werkstückmaterial zu entfernen. Diese Methode ist besonders effektiv, wenn Sie ein Teil mit scharfen Außenecken in einen Hohlraum einbauen müssen. Sie verursacht keine Fehlpassungen in der Werkstückanordnung. Darüber hinaus beeinträchtigt sie auch nicht die Funktionalität der Anordnung. Es wird lediglich etwas Material vom Werkstück abgefräst.
- T-Bone-Steak: Es handelt sich hierbei um ein T-Bone-Filet, das T-förmig mit abgerundeten Kanten ist und den Schnittbereich in eine Richtung erweitert. Normalerweise beträgt die Schnittverlängerung den halben Durchmesser des Werkzeugs, um dem Werkstück zu entsprechen und genügend Platz für die Montage zu lassen.
- Hundeknochenfilet: Der Name kommt daher, dass die Form der scharfen Ecke nach der Bearbeitung einem Hundeknochen ähnelt. Sie erweitert den Schnitt in zwei Richtungen, im Gegensatz zur einseitigen Richtung beim T-Bone-Schneiden. Der Bearbeitungsprozess ist etwas aufwändiger als beim T-Bone-Schneiden. Das Gesamtbild ist jedoch ansprechender.
EDM-Technologie
Neben dem oben beschriebenen CNC-Fräsen zur Erzeugung scharfer Innenecken können wir auch die EDM-Technologie nutzen. Im Vergleich zu den oben genannten Methoden kommt die durch EDM erzeugte Innenecke der scharfen Innenecke am nächsten.
EDM ist ein weit verbreitetes Bearbeitungsverfahren. Es nutzt die elektrische Leitfähigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück, wodurch Material durch Schmelzen und Erosion abgetragen wird. In diesem Artikel werden zwei EDM-Verfahren vorgestellt: EDM-Formen und EDM-Drahtschneiden.
EDM-Formen
Das Verfahren besteht aus einer Elektrode und einem Werkstück. Dieses wird üblicherweise in eine isolierende Flüssigkeit (z. B. Öl oder eine andere dielektrische Flüssigkeit) eingetaucht. Wenn Elektrode und Werkstück an eine geeignete Stromquelle angeschlossen werden, entsteht zwischen beiden Komponenten ein elektrisches Potenzial. Befindet sich die Elektrode in der Nähe des Werkstücks, kommt es in der Flüssigkeit zu einem dielektrischen Durchschlag. Dadurch entsteht ein Plasmakanal, der kleine Funken hin und her springen lässt. Dadurch schmilzt und entfernt sich überschüssiges Werkstückmaterial, um die gewünschte scharfe Innenkante zu erzielen.
Beim EDM-Formenbau ist das Werkzeug eine kundenspezifische Elektrode mit leitfähigen Eigenschaften. Die Außenecken der Elektrode können so gestaltet werden, dass sie den scharfen Innenecken der Hohlräume des Werkstücks entsprechen. Dies führt zu einer möglichst scharfen Bearbeitung der Ecken.
Drahterodieren
Dies ist eine andere Technik als das EDM-Formen. Als Werkzeug wird ein dünner leitfähiger Draht mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 mm verwendet. Er durchläuft das Werkstück entlang der Kontur des Werkstücks und entfernt überschüssiges Material. Da der Durchmesser des dünnen Drahts sehr gering ist (weniger als 0,1 mm), ist es theoretisch möglich, einen Rundungsradius mit einem Inneneckendurchmesser zu erzielen, der dem halben Durchmesser des dünnen Drahts entspricht. Dies kommt einer scharfen Innenecke nahe genug, um akzeptabel zu sein. Es eignet sich daher sehr gut für die Bearbeitung scharfer Innenecken.
Das Funkenerosionsverfahren hat jedoch einige Einschränkungen. Erstens müssen die mit diesen beiden Verfahren bearbeiteten Werkstücke elektrisch leitfähig sein. Zweitens weisen sie keine hohe Bearbeitungseffizienz oder Oberflächenqualität auf. Sie sind in der Regel deutlich langsamer als herkömmliche Bearbeitungsverfahren, und die Oberflächengüte des Werkstücks ist nicht hoch. Drahterodieren Die Bearbeitung scharfer Innenecken des inneren Hohlraums kann nur durch den Hohlraum erfolgen. Daher können nicht durchgängige Hohlräume mit einer bestimmten Tiefe mit dieser Methode nicht bearbeitet werden.
Manuelles Schneiden
Wenn T-Bone- und Dogbone-Filetierungen nicht in der CNC- BearbeitungsprozessEs ist unvermeidlich, nach der Fertigstellung des Werkstücks abgerundete Ecken zu erzeugen. An dieser Stelle müssen wir die Innenecke von Hand fertigschneiden. Wir verwenden Handwerkzeuge zum Schneiden, Schleifen und Polieren der Innenecke. So erhalten Sie eine scharfe Innenecke. Zu den gängigen Werkzeugen gehören Feilen, Schleifpapier usw.
Diese Art der Bearbeitung ist sehr arbeitsintensiv und zeitaufwendig. Zudem wird sie erst nach der Fertigstellung der Maschine eingesetzt, wenn es besonders auf die scharfen Innenecken des Werkstücks ankommt.
Einfluss von Werkstoffen auf die Bearbeitung scharfer Innenecken
Bei der CNC-Bearbeitung ist die Materialauswahl entscheidend. Sie beeinflusst die Qualität scharfer Innenecken. Zu den in der CNC-Bearbeitung üblicherweise verwendeten Materialien zählen Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe.
Aluminium-, Stahl-, Messing- und Titanlegierungen werden häufig in CNC-Werkzeugmaschinen verwendet. Diese Metalle zeichnen sich durch ihre Härte, Festigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Auch ABS, Delrin und Nylon werden verwendet, da diese leicht zu bearbeiten und kostengünstig sind. Gängige Verbundwerkstoffe sind kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und Glasfaser. CFK bietet ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Glasfaser hingegen ist robust, flexibel und korrosionsbeständig.
Das Material beeinflusst die Bearbeitung scharfer Innenecken. Es beeinflusst sie durch Härte, Schmelzpunkt, Verschleiß und Duktilität.
- Der Einfluss der Materialhärte: Je höher die Härte des Materials und je höher die Parameter der für die Bearbeitung der scharfen Innenecken erforderlichen Bearbeitungswerkzeuge, desto schwieriger wird die Bearbeitung. Dies erfordert eine Bearbeitung mit einem speziellen, starren Werkzeug höherer Härte.
- Der Einfluss des Schmelzpunktes: Bei der Kunststoffverarbeitung ist insbesondere auf den niedrigen Schmelzpunkt zu achten. Achten Sie dabei auf die richtige Temperatur, um Verformungen oder Schmelzen des Werkstücks zu vermeiden. Die Qualität scharfer Innenkanten kann durch Anpassung der Werkzeugspangeschwindigkeit, des Vorschubs und der Kühlmittelzufuhr gewährleistet werden.
- Die Auswirkungen von Verschleiß: Bei der Verarbeitung von Kohlefasermaterialien führt das Vorhandensein von Schleifmitteln dazu, dass die scharfen Innenkanten des Werkzeugs stumpf werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bearbeitungsgenauigkeit durch den Einsatz spezieller Verarbeitungswerkzeuge sichergestellt.
- Einfluss der Werkstoffduktilität: Bei der Bearbeitung scharfer Ecken ist es wichtig, die Duktilitätseigenschaften des Materials zu berücksichtigen, um die Bearbeitungsgenauigkeit abgerundeter Ecken zu gewährleisten. Dies verhindert außerdem eine Verformung des Teils und reduziert die inneren Kräfte.
Optimierung bearbeiteter Innenwinkel mit Design for Manufacturability (DFM)
DFM ist eine Design-for-Manufacturing-Methode. Ziel ist die Optimierung der Produktherstellung. Dies geschieht, um Kosten zu senken, die Qualität zu verbessern und die Produktionszeit zu verkürzen.
Vor der Bearbeitung scharfer Innenecken für die Produktion kann die DFM einerseits dazu verwendet werden, die Komplexität des Designs der scharfen Ecken zu beurteilen und festzustellen, ob die entworfenen scharfen Ecken für die funktionale Realisierung des Teils relevant sind. Wenn abgerundete Ecken anstelle von scharfen Ecken die Qualität des Endprodukts nicht beeinträchtigen, können wir vor der CNC-Bearbeitung auf scharfe Ecken verzichten. Andererseits wird die DFM genutzt, um zu bewerten, wie stark sich scharfe Ecken auf die Bearbeitungskosten auswirken. Das Hinzufügen scharfer Ecken erhöht die Teilekosten. Daher können wir scharfe Ecken vermeiden oder durch runde ersetzen. Wir können auch alternative Bearbeitungsverfahren wie T-Bone-Rundung oder Dog-Bone-Rundung in Betracht ziehen.
Kosten- und Effizienzanalyse der Bearbeitung scharfer Innenecken
Die CNC-Bearbeitung scharfer Innenecken von Werkstücken ist kein besonders gutes Design. Scharfe Innenecken sind schwierig zu bearbeiten. Sie erhöhen deutlich Produktionskosten Und ZeitVermeiden Sie daher scharfe Inneneckkonstruktionen, wenn diese nicht unbedingt erforderlich sind.
Für die meisten Projekte können abgerundete Ecken, T-Bone-Ecken oder Dogbone-Ecken anstelle von scharfen Ecken verwendet werden, um die entsprechenden Funktionen zu realisieren. Wenn das Werkstück eine scharfe Ecke benötigt, können Sie andere Methoden zur Herstellung verwenden. Dazu gehören Funkenerosion, Handschneiden und Laserschneiden.
Abschluss
Derzeit werden in der CNC-Bearbeitung mehrere gängige Methoden zur Bearbeitung von spitzen Innenecken beschrieben. Wenn Sie CNC-scharfe Innenecken bearbeiten müssen, Bitte kontaktieren Sie uns. Yonglihao Machinery verfügt über umfangreiche Erfahrung und Fachkenntnisse in der CNC-Bearbeitung scharfer Innenecken. Wir bieten Ihnen eine Komplettlösung für Ihre Anforderungen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die beste Vorgehensweise zum Entwerfen von Teilen mit scharfen Innenecken?
Prüfen Sie zunächst mit DFM, ob das Produkt vor der Bearbeitung scharfe Ecken aufweisen muss. Wenn die scharfen Ecken durch abgerundete Ecken ersetzt werden können, ändern Sie das Design. Ist dies nicht möglich, ziehen Sie eine Bearbeitung mit EDM in Betracht.
CNC-Bearbeitung scharfer Ecken, wenn welche Fähigkeiten erforderlich sind?
Die wichtigsten Verarbeitungstechniken sind im Wesentlichen die folgenden:
Wählen Sie einen möglichst kleinen Durchmesser für das scharfe Werkzeug, um die Genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der scharfen Ecke sicherzustellen.
Die Verwendung von Schneidflüssigkeit während der Bearbeitung. Schneidflüssigkeit kann bei der Regulierung der Werkzeugtemperatur, der Entfernung von Materialresten, der Schmierung und der Verlängerung der Werkzeuglebensdauer usw. eine Rolle spielen.
Die Bearbeitung der Werkzeuge muss mehrmals durchgeführt werden, um das Messer aufzunehmen. Durch die mehrmalige Bearbeitung des Werkzeugs kann die Genauigkeit der scharfen Ecken und die Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden.
Wie lassen sich scharfe Ecken beim Drahterodieren realisieren?
Beim Erodieren werden scharfe Kanten durch den Einsatz einer feinen Drahtelektrode erzielt. Draht und Werkstück sind abwechselnd positiv oder negativ geladen. Bei gegenseitiger Annäherung entsteht eine thermische Ladung, die das Werkstück erodiert und so die scharfen Kanten vervollständigt.
Warum sollten wir bei der CNC-Bearbeitung scharfe Ecken vermeiden?
Dabei gibt es zwei Hauptaspekte:
Scharfe Ecken können bei der CNC-Bearbeitung zu Spannungsspitzen im Werkstück führen. Sie erhöhen außerdem den Werkzeugverschleiß und erhöhen die Bearbeitungsrisiken.
Scharfe Ecken erhöhen die Bearbeitungskosten und die Zykluszeiten. Schärfen Sie daher Innenecken nur, wenn es unbedingt erforderlich ist.