In der kundenspezifischen Fertigung werden fast 80 % der CNC-Bearbeitungskosten bereits in der Entwurfsphase festgelegt. Viele Entwicklungsingenieure berücksichtigen dabei Konstruktionsentscheidungen, die die Bearbeitungskomplexität deutlich erhöhen, ohne die Funktionalität des Bauteils wesentlich zu beeinträchtigen.
Als Präzisions-CNC-Bearbeitungswerkstatt sind wir der festen Überzeugung, dass Kosteneffizienz bereits in der Konstruktionsphase beginnt. Die folgenden fünf praktischen Tipps zum fertigungsgerechten Design (DFM) helfen Ihnen, die Teilekonstruktion zu optimieren, CNC-Bearbeitungsprozesse zu rationalisieren und Ihr Budget deutlich zu senken.
1. Vermeiden Sie scharfe Innenecken
Kostentreiber: Da CNC-Bearbeitung auf zylindrischen Rotationswerkzeugen basiert, ist es geometrisch unmöglich, einen perfekten 90°-Innenwinkel zu fräsen. Um dies zu erzwingen, sind Mikrowerkzeuge, Funkenerosion (EDM) oder mehrere langsame Vorschübe erforderlich – all dies erhöht die Kosten Ihrer CNC-Bearbeitung.
DFM-Lösung: Die Innenradien der Ecken sollten stets größer als der Werkzeugradius sein. Idealerweise sollte der Innenradius mindestens das 1,3-fache des Zielradius des CNC-Fräsers betragen.
2. Begrenzen Sie die Übereinstimmung der Kavitätstiefe mit CNC-Schneidwerkzeugen.
Kostentreiber: Tiefe Kavitäten erfordern besonders lange Schaftfräser. Lange Werkzeuge neigen jedoch bei der CNC-Bearbeitung mit hohen Geschwindigkeiten zu Durchbiegung und Vibrationen (Rattern). Um enge Toleranzen einzuhalten, müssen die Vorschubgeschwindigkeiten deutlich reduziert werden, was die CNC-Bearbeitungszyklen verlängert.
DFM-Lösung: Die Tiefe von Aussparungen oder Nuten sollte maximal das Vierfache ihrer Breite/ihres Durchmessers betragen. Falls Ihr Projekt tiefere Aussparungen erfordert, sollten Sie den komplexen Block in zwei einfachere Teilbauteile zerlegen, die nach der Bearbeitung verschraubt oder verschweißt werden können.
3. Enge Toleranzen sollten nur in kritischen Fällen festgelegt werden.
Kostentreiber: Überzogene Toleranzanforderungen stellen einen erheblichen, oft übersehenen Kostenfaktor in der CNC-Präzisionsbearbeitung dar. Die Standardisierung von Toleranzen für nicht kritische Maße auf ±0,01 mm zwingt die Werkstatt zu langsameren Arbeitsabläufen, häufigen Messungen mit Koordinatenmessgeräten (KMG) und dem Einsatz spezieller Präzisionsschleifwerkzeuge. Dies führt zu deutlich höheren Ausschussquoten und Produktionskosten.
Lösung für fertigungsgerechte Konstruktion (DFM): Enge Toleranzen sollten nur für kritische Passbereiche wie Lagergehäuse oder Positionierstifte vorgesehen werden. Für Struktur- oder Oberflächenbearbeitungen sind gängige Industrietoleranzen wie ISO 2768-m einzuhalten, die auf Standard-CNC-Dreh- oder Fräsmaschinen schneller und kostengünstiger zu realisieren sind.
4. Optimieren Sie die Gewindetiefe für Sacklöcher.
Kostenfaktor: Es herrscht der weitverbreitete Irrglaube, dass tiefere Gewindegänge eine stärkere Haftung bieten. Tatsächlich tragen die ersten drei bis vier Gewindegänge über 80 % der Last. Zu tiefe Gewindebohrungen erschweren die Spanabfuhr beim CNC-Gewindeschneiden und erhöhen somit das Risiko von Gewindebohrerbruch und Werkstückbeschädigung erheblich.
DFM-Lösung: Bei Standardwerkstoffen sollte die effektive Gewindelänge auf das 1,5- bis 2-fache des Nenndurchmessers begrenzt sein. Stellen Sie sicher, dass die gewindelosen Pilotbohrungen mindestens 0,5-mal über den Gewindedurchmesser hinausragen, um ausreichend Freiraum für das Gewindeschneidwerkzeug zu gewährleisten.
5. Reduzierung der Spannzeiten von Werkzeugmaschinen
Kostentreiber: Jedes Mal, wenn ein Werkstück gedreht oder gewendet werden muss, um Merkmale auf verschiedenen Oberflächen zu bearbeiten, ist eine neue manuelle Aufspannung erforderlich. Mehrere Aufspannungsvorgänge kosten Zeit und können zu Ausrichtungsfehlern der Vorrichtung führen, wodurch sich die endgültigen Kosten für die CNC-Bearbeitung erhöhen.
DFM-Lösung: Alle Bearbeitungsmerkmale (Bohrungen, Nuten, Schlitze) sollten auf einer einzigen Fläche oder so wenigen Flächen wie möglich ausgerichtet werden. Bei komplexen Geometrien empfiehlt es sich, Lieferanten mit fortschrittlichen Mehrachsen-Bearbeitungskapazitäten zu beauftragen. Durch den Einsatz von Vier- und Fünfachsen-CNC-Bearbeitungszentren kann die Mehrseitenbearbeitung in einer einzigen Aufspannung erfolgen, wodurch die Bearbeitungskosten deutlich gesenkt werden.
Warum sollten Sie uns als Partner für Ihr nächstes Projekt wählen?
Bei uns ist Kostenreduzierung ein gemeinschaftlicher Prozess. Wir setzen Ihre Zeichnungen nicht einfach nur um, sondern optimieren sie. Jede Angebotsanfrage durchläuft eine umfassende DFM-Prüfung (Design for Manufacturing) für die CNC-Bearbeitung. Sollte unser Ingenieurteam kleine Änderungen finden, die 20 % Rohmaterial einsparen oder die CNC-Bearbeitungszeit um 30 % reduzieren können, unterbreiten wir Ihnen proaktiv entsprechende Vorschläge.
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