Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen: Online-Leitfaden für CNC-Bearbeitung

Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen kommen zum Einsatz, wenn ein Bauteil mehr als nur einen einfachen Materialabtrag erfordert. Sie sind dann von Bedeutung, wenn Geometrie, Oberflächenqualität, Zykluszeit oder Wiederholgenauigkeit darüber entscheiden, ob ein Bauteil überhaupt hergestellt werden kann oder ob dies ohne hohes Nacharbeitsrisiko möglich ist.

Für Ingenieure und technische Einkäufer ist nicht entscheidend, ob ein Betrieb mit “hoher Geschwindigkeit” wirbt. Die relevante Frage lautet vielmehr, ob der Prozess, die Maschine, die Werkzeuge, die Spannvorrichtungen, das Material und der Prüfplan auf das Bauteil abgestimmt sind. Eine Spindel mit 42.000 U/min kann bei bestimmten Arbeiten an Aluminium, Formen, Elektroden oder Bauteilen mit feinen Details hilfreich sein. Sie löst jedoch keine Probleme wie eine unzureichende Spannvorrichtung, mangelhafte Bezugspunktkontrolle, Rattern bei dünnwandigen Bauteilen, instabiles Material oder unrealistische Toleranzen.

In diesem Leitfaden wird erläutert, wie sich Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen unter dem Gesichtspunkt der Herstellbarkeit bewerten lassen. Der Schwerpunkt liegt darauf, was funktioniert, was nicht funktioniert und was vor der Angebotserstellung oder Freigabe eines Entwurfs zu prüfen ist.

Was sind Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen?

Um vollständig zu verstehen, was Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen leisten, ist es entscheidend, zunächst eine klare Definition zu formulieren, diese mit herkömmlichen Fräsverfahren zu vergleichen, die Grenzen der reinen Spindeldrehzahl zu erkennen und die praktischen Anwendungsfälle zu identifizieren, in denen dieses Verfahren den größten technischen Mehrwert bietet.

Was versteht man unter Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen?

CNC-Fräsen ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem durch hohe Spindeldrehzahlen, kontrollierten Werkzeugkontakt und geplante Werkzeugwege Metallblöcke effizient zu Fertigteilen verarbeitet werden.

Die Hochgeschwindigkeitsfähigkeit ist nur dann von Bedeutung, wenn Spindeldrehzahl, Fräserdurchmesser, Werkzeugauswuchtung, Rundlaufgenauigkeit, Maschinendynamik und Werkstückspannung auf das zu bearbeitende Werkstück abgestimmt sind. Eine höhere Drehzahl ist vor allem bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser, Feinschlichtdurchgängen und detaillierten Konturen von Bedeutung und nicht als eigenständiger Indikator für die Leistungsfähigkeit eines Anbieters.

Die Spindeldrehzahl ist nur ein Aspekt der Definition. Das Hochgeschwindigkeitsfräsen hängt auch davon ab, wie das Fräswerkzeug in das Material eingreift. Das CAM-Programm kann einen leichten radialen Eingriff, einen sanften Werkzeugeinlauf, eine konstante Spanabnahme und Schlichtdurchgänge vorsehen, die die Werkzeugauslenkung begrenzen. Dies unterscheidet sich davon, ein herkömmliches Programm einfach nur schneller ablaufen zu lassen.

Branchenquellen beschreiben üblicherweise die Einsatzmöglichkeiten von 3-Achsen-Fräsen und 5-Achsen-Optionen und erläutern CNC-Fräsdienstleistungen in den Konfigurationen 3-Achsen, 3+2-Achsen und 5-Achsen. Diese Achsenauswahl beeinflusst, wie viele Seiten des Werkstücks bearbeitet werden können, wie viele Umrüstungen erforderlich sind und wie gut der Prozess die Beziehungen zwischen den Merkmalen einhalten kann.

Hochgeschwindigkeitsfräsen im Vergleich zum konventionellen Fräsen bei Prototypenteilen

Der Unterschied zwischen Hochgeschwindigkeitsfräsen und konventionellem Fräsen bei Prototypenteilen liegt nicht nur in der Geschwindigkeit. Es handelt sich um einen Unterschied in der Prozessstrategie. Beim konventionellen Fräsen kommen möglicherweise niedrigere Spindeldrehzahlen, stärkere Zerspanung und einfachere Werkzeugwege zum Einsatz. Beim Hochgeschwindigkeitsfräsen werden häufig höhere Spindeldrehzahlen, geringere Zerspanungslasten und kontrolliertere Werkzeugbewegungen verwendet.

Bei Prototypen ermöglicht das Hochgeschwindigkeitsfräsen die Herstellung von Bauteilen, die dem CAD-Modell sehr genau entsprechen und gleichzeitig strenge Anforderungen an die Oberflächengüte und die Montage erfüllen. Es ist weniger geeignet, wenn die Konstruktion schwer zugängliche Stellen, tiefe, schmale Aussparungen, lange, nicht abgestützte Wände oder Toleranzanforderungen aufweist, die nicht mit der Einrichtungsstrategie vereinbar sind.

Warum die Spindeldrehzahl allein nicht ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit ist

Die Spindeldrehzahl sollte für das Schruppen und das Schlichten separat bewertet werden. Das Hochgeschwindigkeits-Schruppen kann bei geeigneten Werkstoffen und im richtigen Eingriffsbereich den Materialabtrag verbessern, während das Hochgeschwindigkeits-Schlichten in der Regel zur Oberflächenbearbeitung, für kleine Details und zur Reduzierung der Spitzenhöhe gewählt wird; beides ist ohne stabile Werkzeuge, kontrollierten Rundlauf und eine starre Aufspannung nicht zuverlässig.

Zu den Möglichkeiten der CNC-Bearbeitung gehören:

• Maschinensteifigkeit und Zustand der Spindel
• Verfahren zur Werkstückspannung und Zugang zur Werkstückspannung
• Werkzeugqualität, Werkzeuglänge und Schneidengeometrie
• Temperaturregelung während der Bearbeitung und Prüfung
• Achsenkonfiguration, einschließlich 3-Achsen-, 3+2-Achsen- oder 5-Achsen-Zugang
• Prüfverfahren, Bezugspunkteinstellung und Berichtsverfahren

Ein Anbieter mit geringerer Spindeldrehzahl, aber besserer Spanntechnik und Qualitätskontrolle birgt bei bestimmten Präzisionsteilen möglicherweise ein geringeres Risiko als ein Anbieter mit sehr hoher Drehzahl, aber schwacher Prozesskontrolle.

Wenn das Hochgeschwindigkeitsfräsen für technische Entscheidungen eine Rolle spielt

Das Hochgeschwindigkeitsfräsen ist vor allem dann von entscheidender Bedeutung, wenn der Prozess die Machbarkeit oder das Risiko des Bauteils beeinflusst. Typische Anwendungsfälle sind dünnwandige Aluminium-Prototypen, Formnester, Stanzwerkzeuge, Elektroden und komplexe mechanische Bauteile mit mehreren konturierten Oberflächen.

Dies ist auch dann von Bedeutung, wenn vor der Serienfertigung wiederholbare Prototypen benötigt werden. Wenn dasselbe Design von Einmal-Tests in die Kleinserien- oder Großserienfertigung übergeht, sollte die Frässtrategie nicht erst im Nachhinein berücksichtigt werden. Die Anzahl der Einrichtungsvorgänge, die Bezugspunkte, der Werkzeugzugang und die Prüfmethode sollten frühzeitig überprüft werden.

Laut den veröffentlichten Leistungsdaten ist beim Hochgeschwindigkeitsfräsen das Fräsen harter Werkstoffe mit einer Härte von bis zu 65 Rc möglich, doch das Fräsen harter Werkstoffe ist nicht mit dem Hochgeschwindigkeitsfräsen von Aluminium gleichzusetzen. Die Werkzeuge, das Wärmeverhalten, die Oberflächengüte und das Risikoprofil unterscheiden sich.

Machbarkeit: Kann das Bauteil mit hoher Geschwindigkeit gefräst werden?

Bevor man sich für das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen entscheidet, ist es von entscheidender Bedeutung, die tatsächliche Herstellbarkeit unter Berücksichtigung der Bauteilgeometrie, der Anforderungen an die Maßtoleranzen, der Werkstoffeigenschaften und der Gesamtgröße des Bauteils zu bewerten.

Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen für dünnwandige Aluminiumteile

Das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen von dünnwandigen Aluminiumteilen kann gut funktionieren, doch dünne Wände sind einer der deutlichsten Fälle, in denen Konstruktion und Verfahren aufeinander abgestimmt sein müssen. Das Risiko besteht nicht nur darin, dass die Wand zu groß oder zu klein gefräst wird. Die Wand kann während der Bearbeitung in Schwingungen geraten, sich nach dem Materialabtrag verschieben oder sich beim Lösen der Spannvorrichtung verziehen.

Zu den entscheidenden Faktoren zählen die Wandstärke, die freistehende Höhe, die Reichweite des Fräsers und der Zugang für die Werkstückspannung. Eine dünne Wand, die durch die umgebende Geometrie abgestützt wird, unterscheidet sich erheblich von einer hohen, freistehenden Rippe. Ein langer Werkzeugüberstand erhöht die Durchbiegung und das Risiko von Rattern. Eine Vorrichtung, die die Wand während der Schruppbearbeitung abstützt, muss für die Schlichtbearbeitung möglicherweise entfernt oder ausgetauscht werden, was sich auf die Bezugspunktsteuerung auswirken kann.

Im Rahmen der Machbarkeitsprüfung sollten dünnwandige Aluminiumteile auf folgende Punkte überprüft werden:

• Nicht abgestützte Wände und Rippen
• Tiefe Aussparungen neben dünnen Abschnitten
• Zugang zum Werkzeug von beiden Seiten
• Bereiche, in denen das Einspannen zu Verformungen des Werkstücks führen kann
• Nach dem Entlasten sind Nachbearbeitungsdurchgänge erforderlich
• Zugang zu kritischen Wandelementen für Inspektionszwecke

Das Hauptrisiko besteht darin, dass ein Bauteil im CAD zwar bearbeitbar erscheint, sich aber schlecht verhält, sobald der Großteil des Rohmaterials abgetragen wurde.

Grenzwerte der Maßgenauigkeit beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von Aluminium

Die Grenzwerte für die Maßgenauigkeit beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von Aluminium hängen von der Bezugspunktstrategie, der Materialstabilität, der Werkzeugdurchbiegung, dem Maschinenzustand, der Temperaturregelung und dem Zeitpunkt der Prüfung ab. ISO definiert Toleranz- und Maßbegriffe, doch diese allein reichen nicht aus, um sicherzustellen, dass ein bestimmter Betrieb bei jedem Merkmal eine bestimmte Toleranz einhalten kann.

Entscheidend ist, dass sich die Toleranz auf ein reales Merkmal bezieht, das in einer realen Aufspannung gefertigt wurde. Eine enge Positionstoleranz zwischen zwei Bohrungen, die in derselben Aufspannung bearbeitet wurden, birgt möglicherweise ein geringeres Risiko als dieselbe Toleranz zwischen Merkmalen, die nach einer erneuten Aufspannung bearbeitet wurden. Eine dünne Wand kann vor und nach dem Lösen der Aufspannung unterschiedliche Maße aufweisen, wenn Restspannungen abgebaut werden.

Eine praktische Checkliste umfasst:

• Primäre, sekundäre und tertiäre Bezugspunkte bestätigen
• Ermittlung der funktionskritischen Maße
• Unterscheide zwischen kosmetischen und funktionalen Merkmalen
• Überprüfung der Toleranzsumme bei zusammenpassenden Teilen
• Prüfen Sie, ob enge Toleranzen mehrere Rüstungen betreffen
• Legen Sie fest, für welche Maße Prüfprotokolle erforderlich sind
• Vermeiden Sie es, standardmäßig für jedes Merkmal enge Toleranzen festzulegen

Für Einkäufer ist es am sichersten, die Maße zu ermitteln, die die Funktion beeinflussen. Für nicht kritische Merkmale sollten nach Möglichkeit allgemeine Bearbeitungstoleranzen verwendet werden.

Fragen zur Werkstoffauswahl für CNC-Teile aus Metall und Kunststoff

Die Wahl der Werkstoffe für CNC-bearbeitete Metall- und Kunststoffteile beeinflusst die Bearbeitbarkeit, das Wärmeverhalten, die Gratbildung, die Stabilität und die Erwartungen an die Oberflächenqualität. Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsdienstleistungen werden häufig für Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe angeboten, doch nicht jede Werkzeugwegstrategie eignet sich für jedes Material.

Werkstoffgruppen sollten nicht als austauschbar betrachtet werden. Titan, Edelstahl, zähe Aluminiumlegierungen, Acetal, Nylon, PEEK, PTFE und gefüllte Kunststoffe reagieren unterschiedlich auf Hitze, Klemmkräfte, Gratbildung und Werkzeugdruck; daher muss die Prozessanpassung auf der Ebene der Legierung oder des Kunststoffs beurteilt werden und nicht anhand einer allgemeinen Kategorie.

Die besten Werkstoffe für die Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitung hängen von der Geometrie und der Funktion des Bauteils ab. Aluminium wird häufig für Prototypen und leichte mechanische Bauteile verwendet. Gehärtete Werkstoffe kommen häufig im Werkzeugbau zum Einsatz. Technische Kunststoffe können verwendet werden, wenn Gewicht, Isolation oder chemisches Verhalten eine Rolle spielen, erfordern jedoch besondere Sorgfalt beim Umgang mit Hitze und beim Spannen.

Einschränkungen beim CNC-Fräsen und -Drehen von großen Bauteilen

Die Grenzen der CNC-Fräsbearbeitung und CNC-Drehen Denn bei großen Bauteilen geht es oft eher um praktische als um theoretische Aspekte. Ein Bauteil kann zwar in den Arbeitsraum einer Maschine passen, sich aber dennoch aufgrund der Reichweite des Werkzeugs, des Gewichts des Bauteils, des Zugangs zum Heben oder des Zugangs zur Prüfung nur schwer bearbeiten lassen.

Große Bauteile werfen zudem thermische Probleme auf. Eine geringe Temperaturänderung kann sich über eine große Strecke hinweg stärker auswirken als bei einem kurzen Merkmal. Schwere Bauteile benötigen vor der Prüfung möglicherweise eine längere Stabilisierungszeit. Wenn sich die Merkmale über mehrere Flächen verteilen, wird die Einrichtungsplanung zu einem wesentlichen Risikofaktor.

Der Verfahrweg allein ist kein Beweis für die Machbarkeit. Mit zunehmender Werkstückgröße sind Steifigkeit, Aufspannstrategie, Reichweite, thermische Stabilität und die Toleranzverteilung über den gesamten Arbeitsbereich oft wichtiger als die Spindeldrehzahl, während sehr kleine Strukturen möglicherweise stärker von einer hohen Drehzahl profitieren, da der Fräserdurchmesser und die Empfindlichkeit gegenüber Rundlaufabweichungen hier eine entscheidende Rolle spielen.

Zu den Entscheidungsfaktoren gehören:

• Maschinenverfahrweg und Arbeitsbereich
• Größe der Spannvorrichtung und Zugang zum Einspannen
• Teilegewicht und Handhabungsmethode
• Werkzeuge zum Erreichen tiefer oder weit entfernter Merkmale
• Wärmeausdehnung während der Bearbeitung und Prüfung
• Zugang für Messungen, Messgeräte oder die Prüfung mit einer Koordinatenmessmaschine

Die Präzisionsbearbeitung stützt sich gleichermaßen auf leistungsfähige Prüfkapazitäten und zuverlässige Bearbeitungskapazitäten für große Präzisionsteile.

So funktioniert das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen

Die CNC-Bearbeitung findet in zahlreichen Branchen breite Anwendung, da das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen auf einer strukturierten Werkzeugweglogik, der Wahl der Achskonfiguration und einer geeigneten Zerspanungsstrategie beruht, um präzise und gleichbleibende Ergebnisse zu erzielen.

3-Achsen-, 3+2-Achsen- und 5-Achsen-Fräsbahnen

Das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen beginnt mit dem CAD-Modell, doch das Ergebnis hängt davon ab, wie dieses Modell in Werkzeugbewegungen umgesetzt wird. Das CAM-Programm steuert jedes Detail der CNC-Bearbeitung, einschließlich Fräsbahnen, Schrittweite, Absenktiefe, Vorschubstrategie, Werkzeugwechsel und Schlichtvorgänge.

Ein typischer Prozessablauf sieht wie folgt aus:

CAD-Upload ↓ CAM-Programmierung und Werkzeugwegplanung ↓ Einrichtung und Spannvorrichtungen ↓ Hochgeschwindigkeitsfräsen ↓ Prüfung anhand der Zeichnungs- oder Modellvorgaben ↓ Endbearbeitung, Verpackung und Versand

Beim 3-Achsen-Fräsen bewegt sich das Werkzeug entlang der X-, Y- und Z-Achse, was eine unkomplizierte Fertigung von Werkstücken ermöglicht. Dieses Verfahren eignet sich für viele prismatische Werkstücke, Taschen, Bohrungen und ebene Strukturen. Beim 3+2-Achsen-Fräsen schwenkt die Maschine das Werkstück oder das Werkzeug in einen festen Winkel und fräst dann mit dreiachsiger Bewegung. Sowohl das 3-Achsen-Fräsen als auch das 5-Achsen-Schwenkfräsen ermöglichen es der Maschine, das Werkzeug oder das Werkstück in komplexeren Winkelbeziehungen zu positionieren, was den Rüstaufwand reduzieren und den Zugang verbessern kann.

Wenn anstelle des 3-Achsen-Fräsens ein 5-Achsen-Indexfräsen erforderlich ist

Wenn anstelle einer 3-Achsen-Bearbeitung eine 5-Achsen-Indexfräsbearbeitung erforderlich ist, liegt der Grund dafür in der Regel in der Zugänglichkeit oder der Toleranzausrichtung. Eine 3-Achsen-Maschine kann sich den Merkmalen nur aus begrenzten Richtungen nähern, es sei denn, das Werkstück wird neu eingespannt. Jede Neuspannung kann das Risiko einer Toleranzübertragung erhöhen.

Das 5-Achsen-Indexfräsen kann bei Hinterschneidungen, zusammengesetzten Winkeln, schrägen Bohrungen, flügelradartigen Oberflächen, Formelementen oder Bauteilen mit kritischen Merkmalen auf mehreren Flächen erforderlich sein. Außerdem kann dadurch die Anzahl der benötigten Spannvorrichtungen reduziert werden.

Die wichtigsten Entscheidungsfaktoren sind:

• Stellen, die aus einer geraden 3-Achsen-Richtung nicht erreichbar sind
• Zusammengesetzte Winkel, für die spezielle Vorrichtungen erforderlich wären
• Geringere Anzahl von Einrichtungsschritten für eine bessere Steuerung der Merkmalsbeziehungen
• Toleranzausgleich über mehrere Flächen hinweg
• Komplexe Oberflächen, die eine geringere Werkzeugreichweite erfordern

Die 5-Achsen-Fähigkeit beseitigt nicht alle Risiken. Es sind nach wie vor geeignete Werkzeuge, eine stabile Werkstückspannung und ein klarer Prüfplan erforderlich.

Wie sich das Schaftfräsen auf die Genauigkeit von maßgefertigten Frästeilen auswirkt

Inwieweit sich das Fräsen mit einem Schaftfräser auf die Genauigkeit maßgefertigter Frästeile auswirkt, hängt vom Fräser, der Werkzeugbahn und der Steifigkeit der Aufspannung ab. Ein Schaftfräser ist nicht vollkommen steif. Er verbiegt sich unter der Schnittbelastung. Je länger und schmaler das Werkzeug ist, desto größer ist das Risiko einer Durchbiegung.

Der Fräserdurchmesser beeinflusst die Eckenradien, die Werkzeugfestigkeit und die Oberflächengüte. Der Schrittüberhang wirkt sich auf die Wulsthöhe und die Werkzeugspuren aus. Der Schrittabstand beeinflusst die Schnittkraft und die Wärmeentwicklung. Die Strategie für die Schlichtbearbeitung ist von Bedeutung, da ein leichter Schlichtdurchgang zwar Fehler aus der Schruppbearbeitung korrigieren kann, jedoch Wandverschiebungen oder Werkzeugvibrationen nicht immer beheben kann.

Zu den wichtigen Kontrollmaßnahmen gehören:

• Verwenden Sie die kürzeste praktikable Werkzeuglänge
• Vermeiden Sie nach Möglichkeit tiefe, schmale Taschen
• Die Innenradien an die verfügbaren Fräsergrößen anpassen
• Lassen Sie genügend Material für die Endbearbeitung übrig
• Vermeiden Sie scharfe Innenecken, für deren Bearbeitung sehr kleine Werkzeuge erforderlich sind
• Bei der Konstruktion für die CNC-Bearbeitung muss der Zugang für die Werkzeuge sorgfältig geprüft werden, bevor die Konstruktion fertiggestellt wird.

Die Genauigkeit beim Schaftfräsen wird häufig eher durch die Geometrie der Werkstückmerkmale als durch die Maschinenspezifikationen begrenzt.

CNC-Drehen mit angetriebenen Werkzeugen im Vergleich zum Fräsen bei zylindrischen Geometrien

Bei der Fertigung von Maschinenteilen mit zylindrischen Merkmalen, die neben runden Geometrien auch Abflachungen, Bohrungen oder Nuten aufweisen, sollte der Einsatz von CNC-Drehen mit angetriebenen Werkzeugen im Vergleich zum Fräsen geprüft werden. Eine Drehmaschine eignet sich oft besser für die Herstellung konzentrischer zylindrischer Merkmale mit hoher Präzision. Das Fräsen ist ein Fertigungsverfahren, das sich ideal für die Herstellung prismatischer Flächen und komplexer Taschen an kundenspezifischen Bauteilen eignet.

Bei zylindrischen Bauteilen mit zusätzlichen gefrästen Merkmalen sollte die Wahl des Verfahrens davon abhängen, welche Merkmale am wichtigsten sind.

Vorteile und Grenzen des Hochgeschwindigkeitsfräsens

Das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen bietet bei geeigneten Anwendungen deutliche Leistungsvorteile, ist jedoch auch mit gewissen prozess- und geometriebedingten Einschränkungen verbunden.

Wo das Hochgeschwindigkeitsfräsen für mehr Gleichmäßigkeit und einen höheren Durchsatz sorgt

Die Vorteile der CNC-Technologie zeigen sich besonders dann, wenn eine fortschrittliche Einrichtung in Verbindung mit den Möglichkeiten der CNC-Bearbeitung ein Hochgeschwindigkeitsfräsen mit kontrolliertem Werkzeugeingriff und stabiler Schnittgeometrie ermöglicht. Der Einsatz von CNC-Fräsen kann die Konsistenz bei wiederholbaren Prototypen, bei der Palettenwechsel-Fertigung von Serienteilen, bei Aluminiumteilen und bei Endbearbeitungsdurchläufen verbessern.

Die Automatisierung ist von Vorteil, da sich Werkzeugwege bei verschiedenen Werkstücken auf identische Weise wiederholen lassen. Palettenwechselsysteme können Leerlaufzeiten in Produktionsläufen reduzieren. Durch Hochgeschwindigkeits-Schlichtbearbeitung lässt sich zudem der manuelle Nachbearbeitungsaufwand verringern, sofern die Oberfläche gut zugänglich ist und sich das Material sauber zerspanen lässt.

Der Nutzen ist am größten, wenn der Prozess als System geplant wird. Maschine, Werkzeug, Vorrichtung, CAM-Strategie, Kühlmittel und Prüfung müssen aufeinander abgestimmt sein.

Einschränkungen beim 3-Achsen-Fräsen komplexer mechanischer Bauteile

Einschränkungen beim 3-Achsen-Fräsen komplexer mechanischer Teile treten in der Regel dann auf, wenn Merkmale an mehreren Seiten oder in nicht senkrechten Winkeln vorliegen. Ein 3-Achsen-Bearbeitungsprozess kann mehrere Rüstvorgänge erfordern. Bei jedem Rüstvorgang können Fehler von einem Bezugssystem auf ein anderes übertragen werden.

Zu den weiteren Einschränkungen zählen unzugängliche Bereiche, große Werkzeugreichweiten, komplexe Spannvorrichtungen und Toleranzbeziehungen zwischen den Flächen. Die Bearbeitung eines Werkstücks auf einer 3-Achsen-Maschine mag zwar möglich sein, doch ist der Prozess dabei möglicherweise langsamer oder anfälliger als beim 3+2-Achsen- oder 5-Achsen-Indexfräsen.

Das Risiko steigt, wenn Merkmale aus unterschiedlichen Einrichtungsvorgängen durch eine enge Toleranz miteinander verbunden sind. Sind die Bezugspunkte in der Zeichnung nicht eindeutig definiert, kann dies auch zu Unklarheiten bei der Prüfung führen.

Wenn das Hochvorschubfräsen für Präzisionsbauteile nicht geeignet ist

Wenn das Fräsen mit hohem Vorschub für Präzisionsbauteile nicht geeignet ist, liegt das Problem häufig in der Empfindlichkeit gegenüber der Werkzeugbelastung. Strategien mit hohem Vorschub ermöglichen zwar einen effizienten Materialabtrag, sind jedoch möglicherweise nicht für dünne Wände, filigrane Strukturen, scharfe Innengeometrien oder Oberflächen mit strengen Anforderungen an die Oberflächengüte geeignet.

Das Fräsen mit hohem Vorschub kann deutlichere Werkzeugspuren hinterlassen, wenn anschließend keine Schlichtbearbeitung erfolgt. Außerdem kann es bei instabilen Aufspannungen zu Schwingungen führen. Bei Präzisionsbauteilen sollte die Schruppbearbeitung mit hohem Vorschub von den Entscheidungen zur Schlichtbearbeitung getrennt werden.

Zu den Risikofaktoren zählen:

• Dünne Wände oder flexible Böden
• Scharfe Innenecken
• Großer Werkzeugüberstand
• Anforderungen an die Oberflächengüte
• Werkstoffe, die sich leicht kaltverfestigen, schmelzen, reißen oder Grat bilden
• Funktionen, bei denen der Werkzeugdruck das Werkstück verschieben kann

Das Fräsen mit hohem Vorschub ist ein nützliches Verfahren zur Grobbearbeitung, jedoch keine universelle Präzisionsstrategie.

Lohnt sich das 5-Achsen-Hochgeschwindigkeitsfräsen für Prototypen?

Das 5-Achsen-Hochgeschwindigkeitsfräsen kann sich bei Prototypen lohnen, wenn dadurch die Anzahl der Rüstvorgänge reduziert, die Zugänglichkeit verbessert oder das Risiko der Toleranzübertragung verringert wird. Bei einfachen Bauteilen, die sich sauber in ein oder zwei 3-Achsen-Rüstvorgängen fertigen lassen, lohnt es sich möglicherweise nicht.

Bei Prototypen sollte die Entscheidung nicht allein von der Anzahl der Achsen abhängen. Vielmehr sollte sie davon abhängen, ob die Leistungsfähigkeit der Achsen das Risiko so weit verringert, dass die Wahl des Verfahrens gerechtfertigt ist.

Häufige Fehler, Risiken und Qualitätsprobleme

Selbst bei gut geplanten CNC-Fräsvorgängen mit hoher Schnittgeschwindigkeit treten in der Praxis häufig vermeidbare Fehler und Leistungsrisiken auf.

Probleme mit der Oberflächenqualität beim Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen

Fehler auf der CNC-Bearbeitungsoberfläche beim Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen sind häufig auf Rattern, Werkzeugspuren, Ausrisse, Grate oder hitzebedingte Abweichungen in der Oberflächenqualität zurückzuführen. Eine Spindel mit hoher Drehzahl kann dazu führen, dass eine mangelhafte Einstellung schneller zu Ausfällen führt.

Die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit sollten sich nach der Funktion richten, nicht nur nach dem Aussehen. Dichtflächen, Gleitflächen, Formtrennflächen sowie optische oder kosmetische Bereiche erfordern unter Umständen jeweils unterschiedliche Anforderungen an die Rauheit, und auch beim Hochgeschwindigkeitsfräsen kann eine Nachbearbeitung erforderlich sein, wenn Grate, Verschmierungen, Risse oder die Grenzen des Zackenmusters für die jeweilige Anwendung weiterhin inakzeptabel sind.

Rattermarken weisen in der Regel ein sich wiederholendes Schwingungsmuster auf. Werkzeugspuren können durch den Vorschub, abgenutzte Fräser oder die Endbearbeitungsstrategie entstehen. Zu Ausrissen kann es kommen, wenn das Material nicht sauber abgeschert wird. Grate bilden sich häufig an Kanten, Schlitzen und dünnen Strukturen.

Die Oberflächenbeschaffenheit sollte sich nach der Funktion richten. Eine kosmetische Oberflächenbeschaffenheit und eine abdichtende Oberflächenbeschaffenheit stellen nicht dieselbe Anforderung dar. Wenn die Oberflächenbeschaffenheit von Bedeutung ist, sollte in der Zeichnung oder in den Beschaffungsanforderungen angegeben werden, welche Oberflächen kritisch sind.

Ursachen für Rattern bei dünnwandigen, CNC-bearbeiteten Bauteilen

Zu den Ursachen für Rattern bei dünnwandigen, CNC-bearbeiteten Teilen zählen eine unzureichende Spannvorrichtung, nicht abgestützte Wände, ein langer Werkzeugüberstand, eine ungeeignete Wahl von Vorschub und Drehzahl sowie die Spindeldynamik. Dünne Wände wirken wie Federn. Durch die Schnittkräfte können sie in Schwingungen geraten, was wiederum zu Oberflächenfehlern führt und die Maße verändert.

Das Risiko von Vibrationen steigt, wenn bereits ein Großteil des umgebenden Materials abgetragen wurde. Das Werkstück verliert im Verlauf der Bearbeitung an Steifigkeit. Aus diesem Grund spielen die Reihenfolge der Schruppbearbeitung, das Stützmaterial und der Zeitpunkt der Schlichtbearbeitung eine wichtige Rolle.

Zu den praktischen Maßnahmen gehören das Belassen von Stützmaterial während der Schruppbearbeitung, die Verwendung kürzerer Werkzeuge, die Verringerung der freitragenden Länge sowie die Planung von Schlichtdurchgängen erst dann, wenn das Werkstück stabil ist. In manchen Fällen muss die Konstruktion selbst geändert werden.

Einflussfaktoren auf den Werkzeugverschleiß beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von 6061 im Vergleich zu 7075

Die Faktoren, die den Werkzeugverschleiß beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von 6061 im Vergleich zu 7075 beeinflussen, hängen von der Spanabfuhr, dem Zustand der Schneidkante, der Wärmeentwicklung und den Anforderungen an die Oberflächengüte ab. Beide Werkstoffe sind gängige Aluminiumlegierungen, doch das Bearbeitungsrisiko ist nicht identisch.

Bei beiden Legierungen wird die Standzeit durch Wärme, Spanrückführung, Werkzeugrundlauf und Schnittbelastung beeinflusst. HSM kann die Standzeit verlängern, wenn die Eingriffszeit kontrolliert wird, kann sie jedoch verkürzen, wenn die Drehzahl erhöht wird, ohne dass Vorschub, Kühlmittel und Werkzeugbahn entsprechend angepasst werden.

Wie sich hohe Temperaturen auf die Präzisions-CNC-Bearbeitung auswirken

Wie sich hohe Temperaturen auswirken CNC-Präzisionsbearbeitung ist ein zentrales Thema bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Werkstoffe dehnen sich bei Wärme aus, und auch Maschinen verändern ihre Abmessungen bei Temperaturschwankungen. In der akademischen und institutionellen Zerspanungsforschung wird das thermische Verhalten als eine der Hauptursachen für Maßfehler betrachtet.

Wärme kann durch Zerspanung, Spindeldrift, Schwankungen beim Kühlmittel, die Umgebungsbedingungen in der Werkstatt oder die Handhabung entstehen. Ein Werkstück, das unmittelbar nach der Bearbeitung gemessen wird, weist möglicherweise andere Messwerte auf, sobald es eine stabile Temperatur erreicht hat. Große Werkstücke und solche mit engen Toleranzen reagieren hierauf besonders empfindlich.

Risiko-Checkliste:

• Wärmeentwicklung am Schneidwerkzeug
• Kühlmittelstrategie und Späneabsaugung
• Anlaufen der Maschine und Umgebungskontrolle
• Teiltemperatur vor der Prüfung
• Zeitpunkt der Prüfung nach der Bearbeitung
• Wärmeausdehnung in Längsrichtung

Die Temperatur muss nicht extrem hoch sein, um eine Rolle zu spielen. Je strenger die Anforderungen sind, desto wichtiger ist die Temperaturregelung.

Kosten-, Toleranz- und Vorlaufzeit-Faktoren

Bei der Vergabe von Aufträgen für Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsarbeiten hängen Kostenstruktur, Toleranzanforderungen und Gesamtdurchlaufzeit eng miteinander zusammen.

Faktoren, die sich auf Online-Angebote für die CNC-Bearbeitung von Sonderanfertigungen auswirken

Zu den Faktoren, die die Online-Kostenvoranschläge für die CNC-Bearbeitung von Sonderanfertigungen beeinflussen, gehören die CAD-Qualität, das Material, die Toleranzen, die Oberflächenbeschaffenheit, die Stückzahl, die Teilegröße, die Komplexität und die Versandbedingungen. Online-Plattformen können anhand von hochgeladenen CAD-Dateien schnell Kostenvoranschläge erstellen, doch hängt der Kostenvoranschlag weiterhin von der Herstellbarkeit ab.

Das Kostenrisiko steigt in der Regel mit der Anzahl der Rüstvorgänge, den Nachspannvorgängen und den Toleranzen der Querbezugspunkte. Die Kosten ändern sich zudem, wenn das Bauteil von der 3-Achsen-Bearbeitung auf die indexierte 3+2- oder vollständige 5-Achsen-Bearbeitung umgestellt wird und wenn Prüfung, Rückverfolgbarkeit oder Erstmusterberichterstattung in den Arbeitsplan integriert werden müssen, anstatt als geringfügige Zusatzleistung behandelt zu werden.

CAD-Modelle mit fehlenden Merkmalen, unübersichtlichen Zeichnungen oder widersprüchlichen Toleranzen verlängern die Prüffrist. Enge Toleranzen, schwierige Werkstoffe, tiefe Taschen und komplexe Aufspannungen erhöhen das Bearbeitungsrisiko. Auch Anforderungen an die Oberflächenqualität und die Endkontrolle können den Prozess beeinflussen.

Zu den üblichen Angaben in Angeboten gehören:

• Qualität von 3D-CAD-Modellen
• 2D-Zeichnung mit Toleranzen und Anmerkungen
• Werkstoffklasse
• Menge
• Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit
• Kritische Dimensionen
• Teileabmessungen und Lagerbestandsanforderungen
• Komplexität der Einrichtung
• Versandort und -zeitpunkt

Ein übersichtliches CAD-Modell mit einer klaren Zeichnung verringert Unklarheiten. Es garantiert jedoch nicht, dass das Bauteil einfach herzustellen ist.

Was beeinflusst die Lieferzeit bei maßgeschneiderten CNC-Bearbeitungsdienstleistungen?

Was die Durchlaufzeit bei kundenspezifischen CNC-Bearbeitungsdienstleistungen beeinflusst, ist der gesamte Fertigungsprozess und nicht nur die Zerspanungszeit. Die Verfügbarkeit des Materials, die Anzahl der Rüstvorgänge, die Prüfanforderungen, die Endbearbeitung, die Kapazität und Änderungen am Entwurf spielen allesamt eine Rolle.

Einige Online-Dienste werben mit kurzen Lieferzeiten für die schnelle Bearbeitung von Eilaufträgen, wobei für standardmäßige CNC-gefräste Bauteile auch kostengünstige Optionen zur Verfügung stehen. Dies sollte als mögliches Serviceniveau für geeignete Aufträge betrachtet werden, nicht als allgemeine Regel für alle Hochgeschwindigkeitsfräsarbeiten.

Das Lieferfristrisiko steigt, wenn für ein Bauteil ein spezielles Material, Hartfräsen, eine mehrseitige Prüfung, eine Endbearbeitung oder eine Klärung der Konstruktion erforderlich ist. Änderungen nach der Angebotserstellung können den Prozess von vorne beginnen lassen, da Werkzeugwege, Vorrichtungen und Prüfpläne möglicherweise überprüft werden müssen.

Konstruktionsfehler, die die Kosten für die CNC-Bearbeitung in die Höhe treiben

Konstruktionsfehler, die die Kosten der CNC-Bearbeitung erhöhen, führen in der Regel zu einem höheren Werkzeugaufwand, längeren Rüstzeiten, längerer Prüfzeit oder einem erhöhten Ausschussrisiko. Viele davon lassen sich bereits bei der Konstruktionsprüfung vermeiden.

Checkliste:

• Tiefe Taschen, für die lange Werkzeuge benötigt werden
• Enge Innenradien, die den Einsatz kleiner Fräser erfordern
• Unnötige Toleranzen bei unkritischen Merkmalen
• Dünne Wände ohne Stütze
• Teile, die sich nur schwer einspannen oder prüfen lassen
• Scharfe Innenecken in gefrästen Taschen
• Mehrere Flächen mit engen Passungstoleranzen
• Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit an verdeckten Flächen
• Materialauswahl, die nicht der Funktion entspricht

Die sinnvollste Maßnahme zur Kostensenkung besteht nicht darin, jede Funktion beliebig zu gestalten, sondern strenge Anforderungen nur dort anzuwenden, wo sie die Funktion beeinflussen.

Häufig gestellte Fragen zur CNC-Bearbeitung: Toleranzen und Oberflächengüte

Hier finden Sie klare Antworten auf häufig gestellte Fragen zu CNC-Toleranzklassen und Anforderungen an die Oberflächengüte bei kundenspezifisch gefrästen Teilen.

Was ist der Unterschied zwischen Standard- und engen Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung?

Für Merkmale, die über die übliche Bearbeitungspraxis hinaus keine besondere Kontrolle erfordern, gelten Standardtoleranzen. Enge Toleranzen erfordern einen höheren Planungsaufwand, möglicherweise zusätzliche Endbearbeitungsdurchgänge, kontrollierte Einrichtungsvorgänge und Prüfungen. Sie sollten Merkmalen vorbehalten bleiben, die die Passung, die Bewegung, die Dichtheit oder die Ausrichtung beeinflussen.

Welche Maße sollten an einem CNC-gefrästen Teil geprüft werden?

Funktionskritische Maße sollten in der Zeichnung gekennzeichnet werden. Dazu gehören Bezugspunkte, Passflächen, Bohrungspositionen, Dichtflächen, Lagerpassungen sowie alle Merkmale, die für die Montage oder die Funktion von Bedeutung sind. Nicht kritische Merkmale erfordern möglicherweise nicht denselben Prüfumfang.

Ist eine kosmetische Oberflächenbeschaffenheit dasselbe wie eine funktionale Oberflächenbeschaffenheit?

Nein. Eine kosmetisch relevante Oberfläche muss möglicherweise nur ansprechend aussehen, während eine funktional relevante Oberfläche Auswirkungen auf Dichtheit, Gleitverhalten, Ermüdung oder Montage haben kann. Wenn die Oberflächenbeschaffenheit eine Rolle spielt, legen Sie fest, wo dies der Fall ist und warum.

Sind gratfreie Kanten bei CNC-bearbeiteten Teilen zu erwarten?

An bearbeiteten Kanten treten häufig Grate auf, insbesondere an Schlitzen, Bohrungen und dünnen Strukturen. Durch Entgraten lassen sich viele Grate entfernen, doch für scharfe Kanten, dünne Wände und sich kreuzende Strukturen sind klare Vorgaben erforderlich. Wenn die Gratkontrolle von entscheidender Bedeutung ist, geben Sie die betroffenen Kanten an.

Anwendungen und Einsatzbeispiele für das Hochgeschwindigkeitsfräsen

Das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen kommt in einer Vielzahl von Industriezweigen und Produktionsszenarien zum Einsatz und bietet maßgeschneiderte Anwendungen in den Bereichen Prototypenbau, Werkzeugbau, Schnellfertigung und Online-Beschaffung von Sonderteilen.

Prototypenkomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigungsindustrie

Prototypenkomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigungsindustrie erfordern häufig Präzision, Wiederholgenauigkeit, eine sichere CAD-Verarbeitung und eine Prüfdokumentation. Veröffentlichte Fallbeispiele belegen den Einsatz des automatisierten 3- bis 5-Achsen-Hochgeschwindigkeitsfräsens mit Spindeldrehzahlen von bis zu 42.000 U/min bei der Fertigung von Prototypenkomponenten für den Militär-, Luft- und Raumfahrt- sowie den zivilen Bereich.

Entscheidende Faktoren sind Geometrie, Werkstoff, Toleranzrisiko und Dokumentation. Ein Prototyp einer Halterung, eines Gehäuses oder eines mechanischen Testteils erfordert zwar möglicherweise eine schnelle Iteration, benötigt aber dennoch ein klares Bezugsschema und einen Prüfplan. Bei kontrollierten oder sensiblen Konstruktionen kann auch ein sicherer Umgang mit Daten von Bedeutung sein.

Das Hochgeschwindigkeitsfräsen eignet sich hervorragend für die Herstellung langlebiger Metallteile, bei denen es auf eine wiederholgenaue Bearbeitung und eine kontrollierte Endbearbeitung ankommt und nicht auf manuelle Anpassungen.

Hartfräsen, Formen und Werkzeuge bis zu 65 Rc

Das Fräsen von Hartmetall, Formen und Werkzeugen mit einer Härte von bis zu 65 Rc gehört zu den gängigen Anwendungsfällen für das Hochgeschwindigkeitsfräsen, wie aus veröffentlichten Leistungsdaten hervorgeht. Dazu zählen Formkammern, Formkomponenten, Kerne und EDM-Elektroden.

Der Hauptvorteil liegt in der kontrollierten Bearbeitung komplexer Oberflächen. Bei Formen und Werkzeugen können Oberflächenqualität und Formgenauigkeit die Entformung, die Umformleistung und die anschließende Endbearbeitung beeinflussen. Bei Elektroden wirkt sich die Geometriegenauigkeit auf das EDM-Ergebnis aus.

Das Hartfräsen ist anspruchsvoll, da Werkzeugverschleiß, Wärmeentwicklung und die Stabilität der Maschine die endgültige Oberflächenqualität beeinflussen. Eine kontrollierte Bearbeitungsumgebung und eine gut durchdachte Strategie für die Endbearbeitung sind daher von großer Bedeutung.

Herausforderungen bei der Kurzfristfertigung von Präzisions-CNC-Teilen

Zu den Herausforderungen bei der Schnellfertigung von Präzisions-CNC-Teilen zählen der Übergang vom Prototyp zur Serienfertigung, die Palettenautomatisierung, die Prüfkapazitäten sowie die Zuverlässigkeit der Angebotserstellung. Ein Prototypenverfahren, das einmal funktioniert, ist für die Serienfertigung möglicherweise nicht stabil genug, es sei denn, die Einrichtungs- und Prüfverfahren sind wiederholbar.

Die Automatisierung des Palettenwechsels kann den Durchsatz steigern, wenn Vorrichtungen, Werkzeuge und der Prüfablauf entsprechend geplant werden. Allerdings beseitigt die Automatisierung nicht die Konstruktionsrisiken. Dünne Wandstärken, schwierige Werkstoffe und unklare Toleranzen können die Produktion nach wie vor verlangsamen.

Aufträge mit kurzer Bearbeitungszeit lassen sich am zuverlässigsten abwickeln, wenn die Anforderungen hinsichtlich Modell, Zeichnung, Material und Oberflächenbehandlung bereits vor der Angebotserstellung vollständig vorliegen.

Schnelle Fertigung von Sonderteilen über Online-Plattformen für die CNC-Fräsbearbeitung

Die schnelle Fertigung von Sonderteilen über Online-Plattformen für die CNC-Fräsbearbeitung ist gängige Praxis für Angebote auf Basis hochgeladener CAD-Daten, Prototypen in Kleinserien, Metall- und Kunststoffteile sowie dezentrale Fertigung. Einige Plattformen bieten auf der Grundlage der hochgeladenen CAD-Daten eine sofortige oder nahezu sofortige Preisangabe.

Dies kann bei frühen Entwurfsiterationen hilfreich sein. Es kann jedoch auch Risiken verschleiern, wenn im CAD-Modell keine Zeichnung mit Angaben zu Toleranzen, Bezugspunkten, Oberflächenbeschaffenheit und Prüfanforderungen enthalten ist. Bei einfachen Bauteilen kann eine modellbasierte Angebotserstellung ausreichend sein. Bei Präzisionsteilen sind die Zeichnung und die Anforderungen jedoch nach wie vor von entscheidender Bedeutung.

Online-Dienstleistungen im Bereich der Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsbearbeitung sollten anhand der Eignung der Leistungen bewertet werden, nicht nur anhand der Geschwindigkeit der Angebotserstellung.

So bewerten Sie Dienstleistungen im Bereich des Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsens

Lernen Sie die wichtigsten Kriterien und praktischen Maßstäbe kennen, um zuverlässige Anbieter von CNC-Hochgeschwindigkeitsfräsdienstleistungen für Ihre Sonderanfertigungen richtig zu bewerten und auszuwählen.

Was sollten Käufer beachten, bevor sie sich für einen Fräsdienstleister entscheiden?

Zu den Punkten, die Einkäufer vor der Auswahl eines Fräsdienstleisters prüfen sollten, gehören die Achsenkapazität, die maximale Spindeldrehzahl, die Erfahrung mit den jeweiligen Werkstoffen, der Prüfprozess sowie die voraussichtlichen Lieferzeiten. Ziel ist es, den Prozess des Dienstleisters auf die Risikobereiche des Bauteils abzustimmen.

Die Überprüfung sollte umfassen, wie der Lieferant den Revisionsstatus, die Interpretation von Bezugspunkten, die Kalibrierung, die Rückverfolgbarkeit von Prüfungen und die Übergabe an Unterauftragnehmer kontrolliert. Einkäufer sollten außerdem klären, ob eine Erstmusterprüfung verfügbar ist, in welchem Format der Bericht bereitgestellt wird und ob die Bearbeitung mit kleinen Werkzeugen durch Nachweise zum Maschinenzustand, zur Werkzeugkontrolle und zur Prozessfähigkeit untermauert wird und nicht allein durch die angegebene Spindeldrehzahl.

Eine praktische Überprüfung sollte folgende Punkte umfassen:

• 3-Achsen-, 3+2-Achsen- und 5-Achsen-Fähigkeit
• Angegebener Drehzahlbereich der Spindel, gegebenenfalls einschließlich der Fähigkeit zu hohen Drehzahlen
• Erfahrung mit dem ausgewählten Material
• Erfahrung im Dünnwand- oder Hartfräsen, falls erforderlich
• Spannkonzept für die Werkstückgeometrie
• Prüfgeräte und Dokumentationsverfahren
• Annahmen, die der angegebenen Lieferzeit zugrunde liegen
• Ob Endbearbeitung und Entgraten im Preis inbegriffen sind oder separat berechnet werden

Am besten geeignet ist der Anbieter, der die Risikobereiche klar erläutern kann, und nicht nur derjenige, der am schnellsten ein Angebot unterbreitet.

Leistungsmatrix für Online-, lokale und spezialisierte CNC-Betriebe

Unterschiedliche Dienstleistungsmodelle eignen sich für unterschiedliche Aufgaben. Online-Plattformen können bei einfachen oder mittelschweren Teilen effizient sein. Lokale Betriebe können hilfreich sein, wenn Kommunikation, Qualitätskontrolle oder Nacharbeiten wichtig sind. Für schwierige Fräsarbeiten, dünne Wandstärken, große Teile oder komplexe 5-Achs-Bearbeitungen sind möglicherweise spezialisierte CNC-Betriebe erforderlich.

Die richtige Wahl hängt vom Risiko des jeweiligen Teils ab, nicht von der Art des Unternehmens.

Risiken bei der Bearbeitung von hochfestem Aluminium mit dünnen Wänden

Zu den Risiken bei der Bearbeitung von hochfestem Aluminium mit dünnen Wandstärken zählen Verformungen, Rattern, Eigenspannungen, Einschränkungen bei der Aufspannung und Schwankungen in der Oberflächenqualität. Hochfestes Aluminium wird zwar aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften ausgewählt, doch muss der Bearbeitungsprozess dennoch die Bewegungen nach dem Materialabtrag berücksichtigen.

Dünne Wände können sich während der Schruppbearbeitung verschieben und nach dem Lösen der Spannung zurückfedern. Auch Restspannungen im Rohteil können zu Geometrieverschiebungen führen, wenn Material abgetragen wird. Verfügt das Werkstück über eine optisch wichtige oder dichtende Oberfläche, können Ratterungen und Werkzeugspuren zu funktionalen Problemen führen.

Im Rahmen der Konstruktionsprüfung sollte geprüft werden, ob Wände in einem Arbeitsablauf verdickt, abgestützt oder bearbeitet werden können, bei dem eine vorübergehende Abstützung erhalten bleibt. Ist dies nicht der Fall, muss der Käufer mit einem höheren Prozessrisiko rechnen.

Checkliste für die endgültige Entscheidung hinsichtlich Herstellbarkeit, Risiko und Passgenauigkeit

Nutzen Sie CNC-Hochgeschwindigkeitsfräsdienstleistungen, wenn Geometrie, Material und Zeitplan von einer kontrollierten Hochgeschwindigkeitsbearbeitung profitieren. Vermeiden Sie es, HSM als Lösung für schwache Konstruktionsmerkmale oder unklare Anforderungen zu betrachten.

Abschließende Checkliste:

• Die Geometrie lässt sich mit praktischen Werkzeuglängen erreichen
• Die Wandstärken und die nicht abgestützten Elemente sind realistisch dargestellt
• Die Datenstrategie ist klar
• Enge Toleranzen beschränken sich auf funktionale Merkmale
• Die Materialauswahl richtet sich nach den Anforderungen an die Bearbeitung und die Leistungsfähigkeit
• Die Achsenfunktionen entsprechen den Zugriffsmöglichkeiten
• Die Anzahl der Rüstvorgänge führt nicht zu einem übermäßigen Risiko der Toleranzübertragung
• Die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit richten sich nach der Funktion
• Der Inspektionsbedarf muss vor der Angebotserstellung klar sein
• Das Angebot umfasst Material, Ausführung, Menge, Revisionsstand und Annahmen zum Versand.
• Die Vorlaufzeit wird unter Berücksichtigung der Anforderungen hinsichtlich Material, Rüstung, Endbearbeitung und Prüfung überprüft.

Das Hochgeschwindigkeitsfräsen bietet erhebliche Leistungssteigerungen, ist jedoch in der Regel ungeeignet, wenn das Bauteil tiefe, schmale Taschen, eine instabile Werkstückspannung, starke unterbrochene Zerspanungsvorgänge, lange, nicht abgestützte Wände oder eine Geometrie mit lockeren Toleranzen aufweist, bei der die Prozessgeschwindigkeit zusätzliche Kosten verursacht, ohne einen funktionalen Nutzen zu bieten. Es kann auch der falsche Hauptprozess sein, wenn Drehen, Schleifen, Funkenerosion oder Gießen eine bessere Kontrolle über Geometrie, Oberflächenqualität oder Gesamtkosten bieten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Hochgeschwindigkeitsfräsen dann geeignet ist, wenn es das Schnittrisiko verringert, die Oberflächengüte verbessert oder eine wiederholbare Fertigung ermöglicht. Bei dünnen Wänden, harten Werkstoffen, großen Bauteilen und unklaren Toleranzvorgaben sollte es jedoch mit Bedacht eingesetzt werden.

FAQs

Referenzen

https://www.iso.org

https://www.nist.gov/manufacturing

https://www.nist.gov/el/mssd