CNC-Bearbeitung Arbeitsgehalt Genauigkeit: Wie Fixturen die Präzision des Teils beeinflussen

Eine CNC-Maschine kann ihrem programmierten Werkzeugweg genau folgen, aber das fertige Teil kann dennoch außerhalb der Toleranz liegen, wenn sich das Werkstück während der Bearbeitung bewegt, verbiegt oder verschiebt.

DeshalbGenauigkeit der CNC-BearbeitungAngelegenheiten. Die Vorrichtung muss das Teil korrekt positionieren, es gegen Schnittkräfte abstützen und es ohne unnötige Verformung halten.

Für Ingenieure und Einkaufsteams hilft das Verständnis der Werkstückspannung dabei, zu erklären, warum zwei scheinbar ähnliche CNC-Aufbauten zu unterschiedlichen Maßergebnissen führen können.

Bei der CNC-Werkstückhalterung handelt es sich um ein System zur Positionierung, Unterstützung und Sicherung eines Werkstücks während der Bearbeitung.

Zu den gängigen Spannmethoden gehören:

CNC-Schraubstock:Geeignet für viele rechteckige Blöcke, Platten und Halterungen.

Weiche Kiefer:Maßgeschneiderte Backen, die der Form eines bestimmten Teils entsprechen.

Klemmen:Nützlich für größere Platten und unregelmäßige Komponenten.

Benutzerdefinierte Vorrichtungen:Entwickelt für komplexe Geometrie oder Wiederholungsproduktion.

Selbstzentrierende Schraubstöcke:Bewegen Sie beide Backen zur Mitte, um die wiederholbare Positionierung zu vereinfachen.

Die beste Wahl hängt von der Werkstückgeometrie, den Bearbeitungskräften, dem Werkzeugzugang, der erforderlichen Toleranz und der Produktionsmenge ab.

Das 3-2-1-Positionierprinzip ist ein gängiger Ansatz zur Positionierung eines starren Werkstücks.

3 HauptstützenLegen Sie die Hauptbezugsebene fest.

2 sekundäre OrtungsgeräteKontrollieren Sie die Position entlang der Seite.

1 Tertiärstopplegt die endgültige Position fest.

Zusammen schränken diese sechs Positionierungskontakte die sechs Freiheitsgrade des Werkstücks ein.

Der entscheidende Punkt ist dasPositionierungshilfen bestimmen, wo das Teil sitzt, während Klammern es an diesen Positionierungseinrichtungen halten.

Wenn beispielsweise eine Aluminium-Montageplatte an der falschen Referenzfläche anliegt, kann die Position durch stärkeres Anziehen des Schraubstocks nicht korrigiert werden. Beim Setup müssen zunächst die korrekten Daten festgelegt werden.

Weitere Einzelheiten finden Sie in unseremEinführung in GD&T für die CNC-Bearbeitung, in dem erklärt wird, wie Bezugsreferenzen Zeichnungsanforderungen mit Fertigung und Prüfung verbinden.

Die Spannkraft muss stark genug sein, um eine Bewegung zu verhindern, aber eine übermäßige Kraft kann ein Werkstück verformen.

Dies ist besonders wichtig für:

1: Dünne Aluminiumplatten

2:Leichte Gehäuse

3: Komponenten mit tiefen Taschen

4:Große Teile mit lokal reduzierter Dicke

5: Teile mit hohen Ebenheitsanforderungen

Stellen Sie sich vor, Sie spannen eine dünne Aluminiumplatte so fest ein, dass sie sich leicht verbiegt. Die CNC-Maschine fräst dann die Oberfläche, während die Platte in dieser verzerrten Position gehalten wird.

Beim Lösen der Klemmen kann die Platte zurückfedern und dabei ihre endgültige Form verändern.

Eine unzureichende Spannung führt zum gegenteiligen Problem: Das Teil kann sich während des Schneidens bewegen, vibrieren oder anheben.

Die Wiederholgenauigkeit der Vorrichtung bedeutet, dass aufeinanderfolgende Werkstücke in die gleiche Position zurückkehren, wenn sie unter den gleichen Bedingungen geladen und gespannt werden.

Dies ist wichtig, wenn Sie mehrere Teile herstellen oder eine Komponente in mehreren Aufspannungen bearbeiten.

Eine gute Vorrichtung trägt dazu bei, eine konsistente Positionierung aufrechtzuerhalten, indem sie Folgendes bietet:

1: Stabile Auflageflächen

2: Geeignete Stützpunkte

3: Kontrolliertes Spannen

4:Datumsreferenzen löschen

5: Zuverlässiger Zugang für Schneidwerkzeuge

Weiche Backen können die Unterstützung eines kundenspezifischen Teils verbessern, während eine spezielle Vorrichtung die wiederholte Produktion konsistenter machen kann.

Auch selbstzentrierende Schraubstöcke können die Positionierung vereinfachen, da sich beide Backen gemeinsam bewegen. Ihre tatsächliche Wiederholgenauigkeit hängt jedoch von der Konstruktion, dem Zustand, der Montage, der Werkstückgeometrie und den Spannbedingungen des Schraubstocks ab.

Die veröffentlichte Wiederholgenauigkeit eines Schraubstocks sollte nicht mit der endgültigen Maßgenauigkeit des bearbeiteten Teils verwechselt werden.

Fehler bei der Werkstückaufspannung erscheinen oft als gewöhnliche Bearbeitungsprobleme.

Zum Beispiel:

1: Ein Lochmuster verschiebt sich, weil das Teil inkonsistent neu positioniert wurde.

2: Eine dünne Platte verzieht sich, weil sie ungleichmäßig eingespannt wurde.

3: Eine Montagefläche entwickelt eine Verjüngung, da sich das Werkstück unter den Schnittkräften verformt.

4: Ein zweiter Bearbeitungsvorgang kann nicht ausgerichtet werden, weil das Teil von einem anderen Bezugspunkt aus referenziert wurde.

Auch Ablagerungen zwischen einer Anschlagfläche und der Vorrichtung können die Lage des Werkstücks verändern.

FürPräzisionskomponenten, saubere Kontaktflächen, stabile Bezugspunkte, kontrollierte Klemmung und konsistente Einrichtungsverfahren sind unerlässlich.

UnserEinführungzu GD&T für CNC-Bearbeitungerklärt, warum die Bezugspunkte der Zeichnung mit der Position der Komponente während der Bearbeitung und Inspektion übereinstimmen sollten.

Eine kundenspezifische Vorrichtung kann im Vorfeld Design- und Vorbereitungskosten verursachen, aber sie kann die Rüstzeit verkürzen und die Wiederholbarkeit bei Nachbestellungen verbessern.

Für einen einzelnen Prototyp kann ein Standardschraubstock ausreichend sein. Bei Hunderten identischer Komponenten kann es sich lohnen, eine dedizierte Werkstückaufspannung zu prüfen.

Unser ArtikelDesign-Tipps für Kleinserien-CNC-BearbeitungsläufeErörtert, warum die Anzahl der Rüstvorgänge, die Aufspannung, die Teilegeometrie und die Bearbeitungsreihenfolge die Produktionskosten beeinflussen.

Ein dokumentiertes Projekt in unserem Werk umfasste eine Strukturplatte aus 6061-Aluminium für einen in den USA ansässigen Hersteller, der Automatisierungs- und Halbleitergeräteanwendungen bedient.

Die Platte hat ungefähr die Maße407 × 533 × 8 mmund umfasste längliche Schlitze, Montagelöcher, Positionierungslöcher und lokal bearbeitete Bereiche.

Der Fertigungsweg umfasste eine dreiachsige CNC-Schruppbearbeitung, einen sekundären Bearbeitungsvorgang, eine CMM-Inspektion, Schwarzeloxierung und eine erneute Maßkontrolle nach dem Eloxieren.

Die größte Herausforderung bestand darin, die Ebenheit und die Positionsbeziehungen zwischen mehreren Lochgruppen über verschiedene Bearbeitungsvorgänge hinweg zu kontrollieren.

Bei einer Platte mit dieser Geometrie kann eine aggressive Klemmung dazu führen, dass das Teil flach erscheint, während es festgehalten wird, nur dass sich seine Form nach dem Lösen ändert. Wiederholte Einstellungen erfordern außerdem konsistente Bezugspunkte, damit die Lochmuster ausgerichtet bleiben.

Sie können das Ganze lesenFallstudie zur Kontrolle der Ebenheit und Lochpositionen in einem großen 6061-AluminiumAusrüstungPlatte.

Das Projekt veranschaulicht, warum Werkstückspannung, Reihenfolge der Materialentfernung, Bezugspunktkontrolle und Endkontrolle gemeinsam geplant werden müssen. Der veröffentlichte Fall offenbart kein spezifisches Ebenheitsergebnis oder eine gemessene Verbesserung, die einer Vorrichtung zuzuschreiben ist, daher wird hier kein solcher Leistungsanspruch geltend gemacht.

Die Werkstückspannung beeinflusst sowohl die Bearbeitungsgenauigkeit als auch die Produktionseffizienz.

Zu den wesentlichen Kostenfaktoren zählen:

1: Vorrichtungsvorbereitung

2: Lade- und Entladezeit

3:Anzahl der Bearbeitungseinstellungen

4: Ausrichtung und Inspektionszeit

5: Nacharbeit durch Bewegung oder Verformung

6: Produktionsmenge

Beispielsweise erfordert eine kundenspezifische Vorrichtung möglicherweise eine zusätzliche Vorbereitung im Vorfeld, kann aber das Laden und Positionieren wiederholter Chargen erleichtern.

Umgekehrt ist eine aufwendige Vorrichtung für einen einzelnen Prototyp möglicherweise nicht wirtschaftlich.

UnserWarum Ihr CNC-Aluminiumteil mehr kostet als erwartet: 6 Kostentreiber erklärt, wie sich Rüstanzahl, Teilegeometrie, Toleranzen und Produktionsmenge auf das Gesamtangebot auswirken.

Wenn Sie ein Angebot für eine Präzisionskomponente anfordern, geben Sie Folgendes an:

1:2D-Konstruktionszeichnung

2:3D-CAD-Datei

3: Material und Qualität

4: Kritische Toleranzen

5: Datums- und GD&T-Anforderungen

6:Oberflächenbeschaffenheit

7: Produktionsmenge

8: Inspektionsanforderungen

Wenn das Teil dünne Wände, eine große flache Oberfläche oder mehrere Lochmuster aufweist, heben Sie diese Merkmale bei der Entwurfsprüfung hervor.

UnserKundenspezifische CNC-Bearbeitungsdienste Unterstützung zeichnungsbasierter Teile, die CNC-Fräsen, Bohren, Drehen und mehrachsige Bearbeitung erfordern.

Die Genauigkeit der Werkstückspannung bei der CNC-Bearbeitung hängt von mehr als den Spezifikationen der Maschine ab.

Richtige Positionierung, stabile Halterung, angemessene Spannkraft, saubere Bezugsflächen und wiederholbare Einstellungen tragen dazu bei, dass ein Teil seine Maßanforderungen erfüllt.

Durch die Planung der Werkstückaufspannung neben der Zeichnungs- und Bearbeitungssequenz können Verformungen, Ausrichtungsfehler, Nacharbeiten und unnötige Produktionskosten reduziert werden.

Haben Sie eine CNC-gefräste Aluminiumplatte, ein Gehäuse, eine Montagekomponente oder ein Präzisionsteil mit hohen Anforderungen an Ebenheit oder Lochposition?

Senden Sie Ihre 2D-Zeichnung, 3D-CAD-Datei, Material, Menge und kritische Toleranzen zur Überprüfung.