CNC-Bearbeitungsservice: Der vollständige Leitfaden

CNC-Bearbeitungsservice: Was Ingenieure vor der Bestellung wissen müssen

“Bestellung CNC-bearbeitete Teile” scheint einfach - senden Sie einfach Ihre CAD-Datei nach oben, erhalten Sie einen Preis, und warten Sie, bis die Teile ankommen In Wirklichkeit sind jedoch die kritischen Faktoren, die den “guten” Teil (eine Iteration) vom “schlechten” unterscheiden, vorausschauend Entscheidungen über den Job, bevor die Bestellung überhaupt aufgegeben wird Dieser Leitfaden erörtert, was Ingenieure und Beschaffungsmanager bei der Auswahl eines CNC-Bearbeitungsdienstes beachten müssen - von der Auswahl des Prozesses, und der Bestimmung erforderlicher Toleranzen, um zu verstehen, was Ihre Kosten beeinflusst und Ihre Lieferanten zu qualifizieren - mit den harten Daten, um Ihre Wahl zu unterstützen.

Was ist CNC-Bearbeitung und wie funktioniert sie?

A CNC-Bearbeitungsservice Ist eines der kontinuierlichen Fertigungsverfahren, die eine Computer-Numeriksteuermaschine verwenden, um Materialien aus einem Block von Material, Werkstück zu schneiden, um ein Teil zu formen und zu dimensionieren Im Gegensatz zu 3 D-Druckern verwendet eine CNC-Maschine, um einen größeren Ausgangsblock von Material auf die gewünschte Form zu schneiden.

Jeder CNC-Job folgt Ein Ingenieur entwirft ein Modell der Maschine mit CAD 3 D-Verfahren oder dergleichen Als nächstes wird das Modell der Marke 3 D in CAM-Software in bearbeitbare Werkzeugwege umgewandelt, die dann G-Codes ausgeben, die die CNC-Maschine anweisen, wohin sie gehen soll, wie schnell sie sich drehen lässt, wie tief sie schneiden muss und so weiter.

Schließlich führt die CNC-Maschine diese Codes aus. Die Spindelgeschwindigkeiten liegen im Allgemeinen zwischen 8.000 und 30.000 Drehzahlen, abhängig vom Material und dem Durchmesser des Fräsers, wobei die Vorschubgeschwindigkeiten dann auf der Grundlage der Suche nach einer akzeptablen Oberflächenbeschaffenheit und der Erreichung der gewünschten Zykluszeit ausgewählt werden.

Wiederholbarkeit ist da, wo CNC die manuelle Bedienung schlägt Ein Einzelstück mag handgefertigt sein, auf Bestellung gefertigt werden, aber ein CNC macht, wenn es funktioniert, 1 oder 1000 genau gleich Toleranzen werden von vorneherein aufrechterhalten & von vorletzter Stunde kann kein manueller Betrieb beanspruchen.

Arten von CNC-Bearbeitungsprozessen

3-A-×is und 5-A-E-Fertigkeiten CNC-Fräsen

Eine CNC-Fräse 3 a ̄STRis übersetzt das Schneidwerkzeug in X, Y - und Z-Richtung, es eignet sich hervorragend zur Herstellung flacher oder prismatischer Geometrien, also Halterungen, Platten und Gehäuse mit allen von einer Seite zugänglichen Merkmalen, jedes hinterschnittene, abgewinkelte Loch - oder zusammengesetzte Kurvenbauteil erfordert eine Re-fi-FUNKTIONierung des Werkstücks, was die Einrichtungskosten erhöht und das Risiko von Positionsfehlern birgt.

5 a × CNC-Fräsen umfasst 2 zusätzliche A-Funktionen (normalerweise A- und B-Achsen), die es dem Fräser ermöglichen, sich innerhalb eines einzigen Aufbaus am Werkstück praktisch in jeden Winkel zu neigen und zu schwenken. (Industriestatistiken zeigen, dass letztes Jahr (2015) über 801TP3 T aller auf dem Markt neu aufgelegten Industriewerke mit 5-Achsen-Bearbeitungsfähigkeit verkauft wurden. Die realen Weltsparvorrichtungen, die zuvor 7-10 Tage auf mehreren 3-Achsen-Maschinen benötigt wurden, die mehrere Aufbauten auf einem oder mehreren Bearbeitungszentren nutzen, können jetzt in einer einzigen 5-Achsen-Bearbeitungsmaschine mit erhöhter Prozessgenauigkeit durchgeführt werden und dies ist nicht der Fall, da das Teil nicht der Fall ist die Dimension vorhanden.

CNC-Drehen und Schweizer Bearbeitung

CNC-Drehen Das Teil gegen ein stationäres Schneidwerkzeug zu drehen, macht es zum Verfahren der Wahl für zylindrische und konische Bauteile-Wellen, Buchsen, Armaturen, Gewindebefestigungen Moderne CNC-Drehmaschinen mit stromführender Werkzeugführung können auch in einem einzigen Aufbau Fräs - und Drehvorgänge maschinell bearbeiten.

Beim CNC-Drehen nach Schweizer Bauart geht es bei Teilen mit kleinem Durchmesser (unter 32 mm) noch einen Schritt weiter. Die Führungsbuchse unterstützt die Arbeit nahe am Schnitt, entfernt den Flex, der zur Durchbiegung führt, und ermöglicht Toleranzen bis zu 0,0005. Die Schweizer Bearbeitung ist Standard für medizinische Knochenschrauben, elektronische Steckerstifte und Uhrenteile.

Draht-EDM- und Spezialprozesse

Elektrisch entladene Bearbeitung, verwendet einen feinen elektrisch geladenen Draht, um leitfähige Materialien mit Toleranzen von bis zu 0,0001 zu durchtrennen. Ohne direkte mechanische Schneidkraft greift Draht-EDM gehärtete Werkzeugstähle, Wolframkarbid und andere Materialien an, die herkömmliche Fräser zerstören würden. Der Haken ist, dass es im Vergleich zum Fräsen langsam und langsam schneidet.

CNC-Bearbeitungsmaterialien wählen das richtige Metall oder Kunststoff

Die Wahl des richtigen Materials ist entscheidend für die Kostenkontrolle, die Verkürzung der Vorlaufzeit und das Erreichen von Teilespezifikationen. Die falsche Materialauswahl kann ein Teil erzeugen, das zwar schön bearbeitet, aber im Betrieb ausfällt - oder eines, das im Betrieb erfolgreich ist, aber das Budget sprengt. Die folgende Liste zeigt die am häufigsten verarbeiteten CNC-Bearbeitungsmaterialien mit den mechanischen Eigenschaften und Kosten, die Dateningenieure benötigen.

Aluminiumlegierungen (6061-T6, 7075-T6)

Aluminium ist so etwas wie ein De-facto-Standard geworden CNC-Bearbeitung Material: es fräst schnell, es hält enge Toleranzen, und es kostet weniger als die meisten anderen Metalle Wenn Aluminium 6061-T6 für allgemeine Zwecke angezeigt ist Teile-Halterungen, Gehäuse, Vorrichtungen, und Kühlkörper-es ist mit Abstand die häufigste Wenn höhere Zugfestigkeit (Luft - und Raumfahrt-Strukturelemente, Hochspannungs-Vorrichtungen) unerlässlich ist, bietet 7075-T6 572 MPa zu ungefähr 1,5 der Materialpreis.

Edelstahl, Kohlenstoffstahl und Titan

Edelstahl 304 beispielsweise hält eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit - beispielsweise für lebensmittelechte und medizinische Geräte. 316 L ersetzt Molybdän durch überlegene chemische Beständigkeit - eine Wahl für Anwendungen in der Schifffahrt und chemischen Verarbeitung. Er übertrifft Stahl bei Festigkeits-Gewichts-Verhältnissen, Ti-6Al-4 V (Titan der Klasse 5). liefert eine Zugfestigkeit von 950 MPa bei etwa 601TP3 T der Dichte - ist jedoch langsam und kann teuer sein. 1045 Kohlenstoffstahl trifft den Sweet Spot für hochfeste Getriebe-, Wellen- und Vorrichtungsanwendungen ohne Korrosionsbeständigkeit.

Technische Kunststoffe (PEEK, Delrin, Polycarbonat, ABS, PTFE)

Technische Kunststoffe werden bearbeitet, wenn Teile eine elektrische Isolierung, eine bessere chemische Beständigkeit oder ein geringeres Gewicht erfordern, als eine Mischung aus Metall und Kunststoffen bieten kann - kombiniert mit engeren Toleranzen, als das Spritzgießen bei geringen Produktionsmengen bieten kann PEEK ist ein Metallersatz in der Luft- und Raumfahrt und in medizinischen Anwendungen - es hält einem kontinuierlichen Betrieb von 260 °C stand und liefert dennoch eine Zugfestigkeit von 100 MPa. Delrin (POM) übernimmt die Belastung von Zahnrädern, Lagern und Buchsen. Polycarbonat verleiht Opazität zusammen mit einer hohen Schlagfestigkeit für Abdeckungen und Abschirmungen.

CNC-Bearbeitungstoleranzen und Oberflächenveredelungen

Die richtige Bearbeitungstoleranz zu bekommen ist eine Würfelrolle: wenn es zu locker ist, passen die passenden Teile nicht, wenn es zu eng ist, zahlen Sie nur für unnötige Bearbeitungszeit, die Ihnen nichts gekauft hat Die folgenden Tabellen zeigen, was auf einer echten Produktionsmaschine machbar ist, kein Best-Case-Marketingbild.

Die Oberflächenbeschaffenheit wird als Ra (arithmetische durchschnittliche Rauheit der Oberfläche) in Mikrometereinheiten pro ISO 4287. Sofern in Ihrer CAD-Zeichnung keine eindeutige Angabe einer bestimmten Ra-Anforderung gemacht wird, setzen die meisten CNC-Bearbeitungswerkstätten standardmäßig auf Ra 3,2 µm – die natürliche Oberfläche, die durch einen Standard-Fräs- oder Drehvorgang zurückbleibt.

Wie viel kostet CNC-Bearbeitung?

Die CNC-Bearbeitungskosten werden von fünf Schlüsselfaktoren beeinflusst, die jeweils einen anderen Prozentsatz zum endgültigen Stückpreis hinzufügen. Das Verständnis dieser Faktoren ermöglicht es Ingenieuren, Designstrategien zu wählen, die enge Toleranzen innerhalb des gewünschten Budgets einhalten.

Schlüsselkostentreiber

So reduzieren Sie die CNC-Bearbeitungskosten 7. Umsetzbare Tipps

Möchten Sie schnell einen Kostenvoranschlag erstellen? Laden Sie Ihre CAD-Datei hoch Und erhalten Sie ein Angebot. Die meisten Plattformen bieten sofortige Preise mit Ergebnissen unter 24 Stunden.

So wählen Sie einen CNC-Bearbeitungsdienstleister aus

Zertifizierungen, die wichtig sind

Bei der Auswahl eines CNC Maschinenwerkstatt, Ihre Zertifizierungen überprüfen, um sicherzustellen, dass sie unabhängig für Qualitätskontrollen geprüft wurden Standardbasislinie ist ISO 9001 – jeder Shop, der nicht über diese verfügt, sollte als verdächtig angesehen werden Die zusätzlichen relevanten Zertifizierungen können je nach Feld variieren:

• AS9100 D-Zertifizierung wird von über 801TP3 T von Luft - und Raumfahrtlieferanten gefordert Behandelt Sicherheit, Risikominderung und Konfigurationsmanagement.
• ISO 13485 ist ein Must-Have für Medizinproduktkomponenten Beinhaltet Prozessvalidierung und Designkontrollen.
• IATF 16949 ist das Qualitätssystem für die Automobilindustrie, einschließlich PPAP und statistischer Prozesskontrollen.
• NADCAP führt Audits spezieller Prozesse durch, die für Luft- und Raumfahrtteile erforderlich sind.

Online vs. lokale Maschinengeschäfte, wenn jeder gewinnt

Online CNC-Bearbeitungsdienste (Instant-Anführungsdienste) funktionieren sehr gut bei der Herstellung von Standardmaterialien, geometrisch einfach bis mittelkomplex, und wenn Toleranzen 0,002 0,005 “innerhalb einer Vorlaufzeit von 3-7 Tagen toleriert werden können Sie senden die CAD-Datei, erhalten einen Sofortpreis, und die Teile werden versendet, ohne jemals mit jemandem gesprochen zu haben Lokale Maschinenwerkstätten machen das Beste, wenn Sie eine Turnaround am selben Tag, persönliche Design for Manufacturing (DFM) und technische Diskussionen benötigen, oder führen ein Programm mit technischen Änderungen durch, die Sie eine enge Zusammenarbeit mit Ihrem Hersteller wünschen.

Egal ob Ihr Endergebnis ein Online CNC Maschinen Shop oder lokaler Shop ist, hier sind Eigenschaften, die Sie bei der Auswahl eines Shops fordern sollten – Eigenschaften, die Sie vermeiden sollten:

Design für CNC-Herstellung (DFM) 7 Regeln

Die sieben Entwürfe für Herstellungsregeln basieren auf den Richtlinien von Protolabs und Ingenieur-libretexte Erspart Ihnen die häufigsten (und teuersten) Konstruktionsfehler bei der CNC-Bearbeitung. Überprüfen Sie damit Ihre CAD-Datei, bevor Sie Ihre Teile zum Angebot heraussenden.

1. Mindestwandstärke: 0,8 mm für Metalle, 1,5 mm für Kunststoffe, 1,0 mm für Aluminium 6061, 1,5 mm für Edelstahl Wände, die dünner als diese sind, neigen dazu, sich unter dem Fräser auszubiegen, was zu Ratterspuren und Dimensionsdrift führt.
2. Eckradien: 1/3 der Tiefe des Hohlraums Innenecken müssen abgerundet sein – Um enge Ecken zu schneiden muss der CNC-Schneider abgerundet sein Wenn Ihr Hohlraum 30 mm tief ist, müssen Sie an den Ecken mindestens einen Radius von 10 mm einschließen Kleinere Radien erfordern kleinere Schneidgeräte, langsamere Vorschübe und mehr Durchgänge.
3. Lochtiefe: maximal 10 x Durchmesser Standard-Drehbohrer gehen zuverlässig 4 Durchmesser tief Peckbohrungen gehen zuverlässig bis 10 Durchmesser tief In größeren Tiefen verwenden Sie einen Kanonenbohrer als separaten Vorgang.
4. Taschentiefe: maximales Verhältnis von Tiefe zu Breite 3:1. Tiefe Taschen erfordern längere Schneidwerkzeuge, die dazu neigen, zu wackeln, das Finish und die Dimensionalität zu verschlechtern Breite Taschen ermöglichen die Verwendung kürzerer, steiferer Werkzeuge Erwägen Sie eine Tasche zu verbreitern, wenn Sie sie tief brauchen.
5. Hinterschneidungen: fügen Sie 30-501TP3 T zu den Kosten jeder Funktion hinzu Halten Sie Ihre Hinterschneidbreiten in ganzen Millimetern, um sie an Standardwerkzeuge anzupassen, und lassen Sie 4 mm Abstand zwischen der Hinterschneidung und jeder angrenzenden Wand zu.
6. Maximale Gewindetiefe: 3 Durchmesser Zusätzliche Gewinde jenseits von 3 Durchmessern bieten vernachlässigbare zusätzliche Tragfähigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Chancen auf einen Hahnbruch Geben Sie für M6-Gewinde eine maximale Tiefe von 18 mm an.
7. Text und Gravur: minimale Linienbreite von 0,018 auf weichen Metallen, 0,033 auf harten Metallen. Dünne Schriftarten, feine Serifen und Skriptschriften sind schwer oder gar nicht maschinell zu bearbeiten; Verwenden Sie eine serifenlose Schriftart mit einem Strich von 10 pt (~0,134).

Häufig gestellte Fragen

Wie unterscheidet sich die CNC-Bearbeitung vom 3 D-Druck?

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Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Prozess, der Material aus einem Knüppel aus ansonsten festem Material mit rotierenden Schneidwerkzeugen entfernt, wohingegen für jede beim 3 D-Druck extrudierte Materialperle etwa vier als Abfall entsorgt werden CNC bietet engere Toleranzen für 0,001 “und eine überlegene Oberflächenqualität als der FFF 3 D-Druck, hat aber einen höheren Materialabfall Umgekehrt eignet sich der FFF 3 D-Druck besser für komplexe innere Geometrien und schnelles Experimentieren für Passform- und Formprototypen, bei denen keine Maßtoleranz besser als 0,010 erforderlich ist.

Wie ist die typische Vorlaufzeit für CNC-bearbeitete Teile?

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Die Standardvorlaufzeit variiert je nach Teilegeometrie, Material, Vorlaufabstand und Bestellgröße zwischen 3 und 10 Werktagen. Die meisten einfachen Aluminiumteile werden in 3-5 Tagen versendet. Mehrachsige CNC-Teile aus exotischem Metall wie Titan und PEEK können für komplexe Profilierung und mehrachsige Bearbeitung 7-10 Tage dauern. Online-Schnelldreh-CNC-Dienste können Teile in 24-48 Stunden zu einem Aufschlag von 1,5-2 über die normale Vorlaufzeit produzieren. Die Vorlaufzeit variiert auch zwischen Bestellungen, die eine Inspektion angeben (FAI, CMM-Bericht) und solchen, die dies nicht tun.

Welche Dateiformate akzeptieren CNC-Bearbeitungsdienste?

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Die meisten CNC-Dienste akzeptieren die bevorzugten 3 D-CAD-Formate STEP (.stp), IGES (.igs) und Parasolid (.x_t).Andere akzeptieren auch SolidWorks (.sldprt), Inventor (.ipt), und STL-Dateien. Liefern Sie immer 2 D-Zeichnungen (PDF oder DWG) für Oberflächenfinish-Callouts, GD&T, und Toleranzen.

Können CNC-Maschinen kleine Chargen- und Prototypenläufe bewältigen?

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Ja, CNC-Bearbeitung ist perfekt für Prototypen und Kleinmengenfertigung von 1 bis 500 Stück Im Gegensatz zum Spritzgießen benötigt CNC keine Formwerkzeuge (nur einmalige Einrichtungskosten und die Kosten des Bearbeitungszyklus Die Einrichtungskosten werden über die Losgröße amortisiert & einen Prototypen zu erstellen kostet zwischen $50-200+ basierend auf Komplexität, aber das Gesamtprojektbudget niedrig zu halten und gleichzeitig Konzepte zu validieren Dies macht CNC zu einer idealen Wahl für funktionale Prototypen und Brückenfertigung.

Welche Branchen sind am meisten auf CNC-Bearbeitungsdienstleistungen angewiesen?

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Die größten Märkte für CNC-bearbeitete Teile sind Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Automobil, Unterhaltungselektronik und Verteidigung. Luft- und Raumfahrt fordert AS9100D-registrierte Geschäfte, Medizin erfordert eine ISO 13485-Zertifizierung, Automobilanforderungen IATF 16949-Akkreditierung und Unterhaltungselektronik lagert CNC aus, um Kühlkörper, Gehäuse und Kameralinsen zu entwickeln.

Wie prüfen Sie CNC-bearbeitete Teile auf Qualität?

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Zu den Standardinspektionspraktiken gehört die Dimensionsprüfung für Winkel-, Linear-, Kreis-, Krümmer- und Punktpositionen mithilfe von Koordinatenmessgeräten (CMM). Die zusätzliche Inspektion umfasst das 3D-Oberflächenplotten, die Erstartikelinspektion (FAI) und kann zerstörungsfreie Prüfungen (NDT) wie Röntgen- oder Farbstoffdurchdringungsmittel für medizinische und Luft- und Raumfahrtkomponenten gemäß Spezifikation umfassen.