CNC-Drehen ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem eine computergesteuerte Drehmaschine eingesetzt wird, um Schnitte in einem rotierenden Werkstück durchzuführen. Es ist ein unverzichtbares Verfahren zur Herstellung zylindrischer Bauteile wie Wellen.
Drehen ist eines der gängigsten Verfahren in der Zerspanung. CNC-Drehteile müssen jedoch nach ganz anderen Kriterien konstruiert werden als gefräste Teile. Drehmaschinen ermöglichen die Herstellung nahezu perfekter Kurven, die mit anderen Maschinen nicht realisierbar sind, sind aber in der Art der möglichen Schnitte eingeschränkt. Darüber hinaus erfordern unterschiedliche Merkmale unterschiedliche Werkzeuge und Drehbearbeitungen, wie beispielsweise Kegeldrehen, Rändeln, Abstechen und Plandrehen.
Dieser Artikel erklärt, wie man CNC-Drehteile konstruiert, wenn man sie anfordert CNC-Drehdienstleistungen von einer vertrauenswürdigen Maschinenwerkstatt wie 3ERP. Es zeigt, was durch Drehen möglich ist und was nicht, und erklärt genau, wie Sie Ihre Anforderungen unseren Ingenieuren mitteilen können.
Wie funktioniert das CNC-Drehen?
CNC-Drehen ist eine Art der CNC-Bearbeitung, die ein einzigartiges mechanisches Verfahren nutzt. Im Gegensatz zum CNC-Fräsen, bei dem ein rotierendes Schneidwerkzeug Material von einem stationären Werkstück abträgt, rotiert beim Drehen das gesamte Werkstück mit hoher Geschwindigkeit, während ein nicht rotierendes Werkzeug Material abträgt.
Da sich das Werkstück um eine feste Achse dreht, beschreibt jeder Punkt auf der Bahn des Schneidwerkzeugs einen perfekten Kreis um diesen Mittelpunkt. Das funktioniert ähnlich wie bei einer Töpferscheibe: Drückt man einen Finger von außen in den sich drehenden Ton, hält ihn fest, entsteht eine Kante, die sich über den gesamten Umfang des Werkstücks erstreckt.
Unterschiedliche Drehbearbeitungen erzeugen unterschiedliche Schnitte. Zu den gängigsten gehören:
- ZugewandtDas Werkzeug gleitet über das Ende des rotierenden Werkstücks, verkürzt dessen Länge und macht das Ende vollkommen flach.
- EinstechenDas Werkzeug schneidet in die Seite des rotierenden Werkstücks, um einen schmalen Kanal um dessen Umfang herum zu erzeugen.
- AbschiedEin breites Werkzeug schneidet seitlich durch das rotierende Werkstück, um es in zwei Teile zu teilen, üblicherweise um das fertige Stück vom Stangenmaterial abzutrennen.
- GeradeausdrehenDas Werkzeug bewegt sich parallel zur Seite des rotierenden Werkstücks und verringert so dessen Dicke oder Durchmesser.
- ThreadingDas Werkzeug schneidet das rotierende Werkstück, während es sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit seitwärts bewegt und so eine kontinuierliche spiralförmige Nut, wie beispielsweise ein Gegengewinde, erzeugt.
Unser ausführlicher Blogbeitrag dazu CNC-Drehen enthält weitere Informationen zu den Abläufen, Werkzeugen, Vorteilen und Anwendungsbereichen des Verfahrens.
Allgemeine Designüberlegungen
Alle Fertigungsprozesse profitieren von einer fertigungsgerechten Konstruktion (Design for Manufacturing, DfM), aber das CNC-Drehen weist besonders geringe Konstruktionsgrenzen auf. Es ist ein äußerst leistungsfähiges Verfahren, mit dem sich hochwertige CNC-Drehteile herstellen lassen, wie zum Beispiel Wellen und Buchsen, aber es ist nicht das vielseitigste.
Bei der Konstruktion von CNC-Drehteilen ist zu beachten, dass die meisten Drehteile primär zylindrisch sind, kreisförmige Merkmale wie Bohrungen oder Nuten aufweisen oder symmetrisch um eine Mittelachse sind. Dennoch können manche Teile zunächst durch CNC-Drehen zylindrische oder konische Bereiche erzeugen und anschließend durch CNC-Fräsen die asymmetrischen Details hinzufügen. Mehr Aufspannungen und der Einsatz zusätzlicher Maschinen erhöhen jedoch die Teilekosten.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist, dass es bei Folgendem gilt: Drehen gegen FräsenFräsen ist in puncto Größe unübertroffen. Beispielsweise hat unsere Haas ST-20Y Drehmaschine einen maximalen Drehdurchmesser von 533 mm (21 Zoll), was dem größtmöglichen Werkstückdurchmesser entspricht, während unsere größten Bearbeitungszentren noch größere Teile fertigen können.
Wenn Sie Drehteile bei einer Maschinenwerkstatt und einem Prototypenspezialisten wie 3ERP bestellen, denken Sie daran, Toleranzen, Materialanforderungen und Prüfanforderungen anzugeben.
Weitere Informationen finden Sie in unserem CNC-Bearbeitungsanleitung.
7 Konstruktionstipps für CNC-Drehen
Dieser Abschnitt enthält sieben unbedingt zu beachtende Konstruktionsregeln für das CNC-Drehen, vorausgesetzt, das Werkstück erfüllt die grundlegenden Anforderungen des Prozesses.
1. Konstruktion basierend auf Standard-Stangenmaterialgrößen
Zylindrische Teile sollten anhand von Standard-Stangenmaterialabmessungen konstruiert werden. Dies minimiert Materialverschwendung und Bearbeitungszeit und spart Ihnen somit Kosten. Sprechen Sie uns direkt an, um zu erfahren, welches Stangenmaterial wir in Ihrem gewünschten Werkstoff anbieten können.
Wichtig ist, dass dies nicht bedeutet, dass Sie bei Ihrem Design Kompromisse eingehen müssen, da Standard-Stangenmaterialgrößen in regelmäßigen Abstufungen erhältlich sind.
2. Merkmale an einem Ende lokalisieren
Das Hinzufügen von Merkmalen an mehreren Seiten eines Drehteils erhöht den Bedarf an Nachbearbeitungen, was die Durchlaufzeit und die Kosten erhöht.
Platzieren Sie, wenn möglich, Merkmale wie Schraubengewinde an einem Ende des Bauteils. Auch wenn dies eine kleine Umgestaltung erfordert, lohnt es sich wahrscheinlich.
3. Bauteile nach Möglichkeit rotationssymmetrisch gestalten.
Beim CNC-Drehen ist Rotationssymmetrie von Vorteil. Wenn Ihr Werkstück keine asymmetrischen Merkmale aufweist, kann es schnell und effizient gedreht werden, was zu geringeren Bearbeitungskosten führt.
Die Einführung von Asymmetrie kann für bestimmte Merkmale notwendig sein, aber denken Sie daran, dass das erneute Spannen die Komplexität und die Kosten der Bearbeitung erhöht.
4. Minimierung des Längen-Durchmesser-Verhältnisses (L/D)
Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser beim CNC-Drehen ist ein wichtiger Faktor, da es beeinflusst, wie stark das Werkstück Biegekräften ausgesetzt ist. Herausforderungen bei CNC-Bearbeitung langer, schlanker WellenDazu gehören auch CNC-Maschinenvibrationen oder -rattern, die die Schnittgenauigkeit verringern.
Bei der Herstellung langer CNC-Drehteile beträgt das ideale L/D-Verhältnis etwa 3:1.
5. Unnötig enge Toleranzen vermeiden
Wie bei anderen Bearbeitungsverfahren erfordern enge Toleranzen beim CNC-Drehen langsamere Bearbeitungszeiten, was die Gesamtkosten erhöht. Manchmal sind enge Toleranzen wichtig – beispielsweise bei zusammenpassenden Teilen –, manchmal lassen sie sich aber vermeiden.
Wenn Sie Ihre technische Zeichnung zusammen mit Ihren CAD-Dateien einreichen, verkürzt die Angabe großzügiger Toleranzen in nicht kritischen Bereichen die Lieferzeiten und senkt letztendlich den Preis, den wir Ihnen anbieten können.
6. Praktische Gewindetiefen auslegen
Das Gewindeschneiden ist eine der nützlichsten CNC-Drehbearbeitungen und ermöglicht es dem Maschinenbediener, spiralförmige Nuten in ein Werkstück einzuarbeiten. Zu tiefe Schnitte beim Gewindeschneiden erhöhen jedoch das Risiko von Werkzeugverformung oder Werkstückbeschädigung. Außerdem bieten sehr tiefe Gewinde oft nur eine minimale Verbesserung der Festigkeit von Verbindungselementen gegenüber mäßig tiefen Gewinden.
Beachten Sie, dass Sie die Gewinde in Ihrer CAD-Konstruktion im Allgemeinen nicht modellieren müssen; geben Sie stattdessen in Ihrer technischen Zeichnung einen Gewindehinweis an, in dem Sie die Norm und die Größe des benötigten Gewindes angeben.
7. Entlastungsnuten einarbeiten
Entlastungsnuten oder Hinterschnitte sind vertiefte Kanäle in einem Drehteil, die üblicherweise dort zu finden sind, wo eine Welle bei der Wellenbearbeitung auf eine Schulter (den Übergang zwischen unterschiedlichen Durchmessern) trifft oder am Ende eines Gewindes. Durch das Einbringen von Entlastungsnuten können die zusammenpassenden Bauteile bündig an der Schulter anliegen.
Die Hinterschnittbearbeitung ist wichtig, weil ohne eine Entlastungsnut ein unvollkommener Radius an der Schulter entsteht, der ein ordnungsgemäßes Passen verhindert.
CNC-Drehen mit 3ERP
Drehen ist die beste Methode zur Herstellung zylindrischer Teile mit kreisförmigen Konturen. Da CNC-Drehteile aus Standard-Stangenmaterial mit präzisen Bearbeitungsschritten gefertigt werden können, erfüllen die Teile problemlos die Anforderungen an Maße und Leistung – insbesondere bei der Zusammenarbeit mit einer erfahrenen Fertigungsstätte wie 3ERP.
Gutes CNC-Fertigungsdesign bedeutet jedoch, den Prozess bereits in der CAD-Phase sorgfältig zu durchdenken, nicht erst im Nachhinein. So können unsere Zerspanungsmechaniker Ihre Teile exakt nach Ihren Vorgaben fertigen.
