Konstruktionsleitfaden CNC-Bearbeitung
Die Werte, mit denen wir täglich arbeiten: Wandstärken, Eckenradien, Tiefen-Durchmesser-Verhältnisse, Gewindegrenzen und die Toleranzen, die den Preis wirklich bewegen. Prüfen Sie sie, bevor Sie die Zeichnung finalisieren.
Jedes Angebot enthält eine Fertigbarkeitsprüfung anhand dieser Regeln. Liegt etwas außerhalb, sagen wir es Ihnen vorher — nicht erst, wenn das Erstmuster durchfällt.
Wandstärke
Dünne Wände rattern unter Schnittkraft und federn vom Werkzeug weg, wodurch das Fertigmaß wandert. Metall verträgt dünnere Querschnitte als Kunststoff, da es steifer ist und Wärme besser ableitet.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Mindestwandstärke — Metalle | 0.8 mm | 0.5 mm | Unter 0,8 mm federt die Wand unter dem Fräser und erfordert einen Schlichtgang mit reduzierter Zustellung; unter 0,5 mm verzieht sie sich meist beim Ausspannen. |
| Mindestwandstärke — Kunststoffe | 1.5 mm | 1.0 mm | Kunststoffe erweichen nahe der Schnittzone und bauen nach der Bearbeitung Eigenspannungen ab, dünne Querschnitte wölben sich. PEEK und Acetal halten besser als ABS oder Nylon. |
| Freistehende Rippenhöhe | ≤ 8 × thickness | ≤ 12 × thickness | Eine hohe dünne Rippe verhält sich wie ein Kragarm: je höher im Verhältnis zur Dicke, desto stärker die Schwingung und desto schlechter die Oberfläche. |
Praxishinweise
- Ist eine dünne Wand unvermeidbar, nennen Sie uns die Funktionsfläche — wir können auf der Gegenseite Aufmaß stehen lassen und zuletzt bearbeiten.
- Halten Sie die Wandstärke über das Bauteil konstant. Abrupte Querschnittsänderungen konzentrieren Eigenspannungen und führen nach dem Ausspannen zu Verzug.
Innenradien
Ein Schaftfräser ist rund, daher hat jede Innenecke einen Radius. Scharfe Innenecken gibt es beim Fräsen nicht — die Frage ist nur, wie groß der Radius ist und wie stark das Werkzeug dafür belastet wird.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Eckenradius zu Taschentiefe | R ≥ depth ÷ 3 | R ≥ depth ÷ 6 | Der Radius bestimmt den kleinstmöglichen Fräser für die Ecke, und ein Fräser kann nur etwa das Sechsfache seines Durchmessers tief arbeiten, bevor er auslenkt. |
| Kleinster praktikabler Radius | 1.0 mm | 0.5 mm | Ein Radius von 0,5 mm erfordert einen 1-mm-Fräser, der je Schnitt sehr wenig abträgt. Machbar, vervielfacht aber die Bearbeitungszeit an dieser Stelle. |
| Bodenradius (Taschengrund) | 0.5 mm or sharp | Sharp achievable | Ein Planfräser hinterlässt eine nahezu scharfe Bodenecke. Ein Bodenradius hilft nur, wenn dort ohnehin mit Kugelfräser geschlichtet wird. |
Praxishinweise
- Geben Sie möglichst allen Innenecken eines Teils denselben Radius. Ein Werkzeug für alle Ecken spart Werkzeugwechsel und senkt den Preis.
- Benötigt ein Gegenstück wirklich eine scharfe Innenecke, sehen Sie dort eine Freistichnut vor, statt den Radius zu verkleinern.
Bohrungen und Gewinde
Bohrungen sind das günstigste Merkmal, solange sie einen Standard-Bohrerdurchmesser nutzen und ein vernünftiges Tiefen-Durchmesser-Verhältnis einhalten. Für Gewinde gilt dasselbe — Standardgrößen in Durchgangslöchern kosten fast nichts.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Tiefe zu Durchmesser — Standardbohrer | ≤ 4 : 1 | ≤ 10 : 1 | Über 4:1 benötigt der Bohrer Entspänzyklen, was die Zeit je Bohrung etwa verdoppelt. Über 10:1 sind Tieflochbohrer und eine eigene Aufspannung nötig. |
| Bohrungsdurchmesser | Standard drill sizes | 0.8 mm minimum | Ein nicht genormter Durchmesser muss zirkular gefräst oder gerieben werden — beides ist langsamer als einfaches Bohren. |
| Gewindetiefe im Sackloch | 1.5 × D | 3 × D | Gewindeeingriff über dem 1,5-fachen Durchmesser bringt in Metall kaum zusätzliche Auszugsfestigkeit. Tiefere Sacklochgewinde erhöhen das Bruchrisiko des Gewindebohrers stark. |
| Kleinstes Gewinde | M3 | M2 | Unter M2 brechen Gewindebohrer so häufig, dass wir diese Merkmale auf einer eigenen Maschine mit Drehmomentfutter fertigen — das ergibt eine Zusatzaufspannung. |
Praxishinweise
- Durchgangslöcher sind günstiger als Sacklöcher, ein Durchgangsgewinde günstiger als ein Sacklochgewinde. Wo die Konstruktion es zulässt: durchbrechen.
- Legen Sie möglichst alle Bohrungen auf eine Fläche. Jede weitere Fläche bedeutet eine zusätzliche Aufspannung — mit Kosten und zusätzlicher Lagetoleranzkette.
Taschen, Kavitäten und Hinterschnitte
Die Werkzeugauskragung ist die bindende Randbedingung jeder Tasche. Das Werkzeug muss lang genug sein, um den Grund zu erreichen, und steif genug, um nicht zu rattern — beides widerspricht sich.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Taschentiefe zu Fräserdurchmesser | ≤ 4 × D | ≤ 10 × D | Die Werkzeugauslenkung wächst mit der dritten Potenz der Auskragung. Bei 10 × Durchmesser müssen Vorschub und Zustellung so weit reduziert werden, dass sich die Bearbeitungszeit etwa verdreifacht. |
| Hinterschnitte | Standard T-slot / O-ring grooves | Custom profile by quote | Standard-T-Nutenfräser gibt es in festen Breiten. Ein kundenspezifisches Hinterschnittprofil erfordert ein geschliffenes Formwerkzeug mit eigener Lieferzeit und Werkzeugkosten. |
| Mindestnutbreite | 2.0 mm | 1.0 mm | Eine 1-mm-Nut bedeutet einen 1-mm-Fräser mit etwa 3 mm nutzbarer Schneidenlänge. Das reicht für flache Nuten, mehr nicht. |
Praxishinweise
- Eine tiefe Kavität ist oft als zwei verschraubte Teile günstiger. Lassen Sie uns vergleichen, bevor Sie sich auf ein einteiliges Design festlegen.
Toleranzen, Beschriftung und Oberflächenangaben
Die Toleranz ist der größte Preishebel. Engen Sie nur ein, was wirklich fügt oder dichtet, und belassen Sie den Rest auf Allgemeintoleranz — eine Zeichnung mit ±0,01 mm auf jedem Maß kostet ein Vielfaches gegenüber einer mit drei solchen Maßen.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Ohne Zeichnung | ISO 2768-m | ISO 2768-f on request | Liegt nur ein 3D-Modell vor, fertigen wir standardmäßig nach ISO 2768-m (mittel). Benötigen Sie generell feiner, vermerken Sie es in der Anfrage. |
| Mit Zeichnung — allgemein | ±0.05 mm | ±0.01 mm | ±0,05 mm ist auf unseren Bearbeitungszentren Routine. ±0,01 mm erfordert temperierte Aufspannung, prozessbegleitendes Messen und 100-%-Prüfung. |
| Gravurtext — Strichbreite | 0.8 mm | 0.5 mm soft metals | Die Strichbreite bestimmt den Graviersstichel-Durchmesser. Unter 0,5 mm ist das Werkzeug für Stahl und Edelstahl zu empfindlich. |
| Gravurtext — Tiefe | 0.25 mm | 0.10 mm | 0,25 mm übersteht Strahlen und Eloxieren und bleibt lesbar. Flachere Markierungen können unter dicker Beschichtung verschwinden. |
Praxishinweise
- Kennzeichnen Sie die zwei bis drei kritischen Maße auf der Zeichnung ausdrücklich. Diese prüfen und dokumentieren wir an jedem Teil, der Rest läuft über Stichprobe.
- Beachten Sie, dass Eloxieren je Fläche etwa 5–25 µm aufträgt. Bemaßen Sie eine Passbohrung vor der Beschichtung und nennen Sie uns das Endmaß.
Was den Preis wirklich bestimmt
Die meisten Kosteneinsparungen an einem Frästeil entstehen aus vier oder fünf Entscheidungen in der CAD-Phase. Keine davon erfordert funktionale Kompromisse.
| Parameter | So konstruierenOhne Aufpreis, ohne Rückfrage | Machbar bisMachbar, beeinflusst aber Preis oder Lieferzeit | Woher die Grenze kommt |
|---|---|---|---|
| Anzahl der Aufspannungen | 1 – 2 | 5+ possible | Jede Aufspannung kostet Vorrichtungs- und Handhabungszeit. Merkmale auf fünf Flächen sind meist teurer als dasselbe Teil aus zwei Richtungen auf einer 5-Achs-Maschine. |
| Zerspanungsvolumen | < 70 % of stock | > 90 % possible | 90 % eines Blocks wegzufräsen heißt, den ganzen Block und die Zeit für die Späne zu bezahlen. Eine endkonturnahe Ausgangsform ist oft günstiger, selbst wenn das Halbzeug mehr kostet. |
| Mengenstaffel | 25 – 100 pcs | 1 pc to 100,000 | Programmierung und Vorrichtung fallen einmalig an. Von 1 auf 25 Stück sinkt der Stückpreis meist um 50–70 %, weil sich die Rüstkosten verteilen. |
| Oberflächenangabe | Ra 1.6 (as-machined) | Ra 0.2 by grinding/lapping | Ra 3,2–1,6 fällt beim Fräsen ohne Zusatzaufwand an. Alles unter Ra 0,8 erfordert einen zusätzlichen Feinbearbeitungsschritt. |
Praxishinweise
- Senden Sie die STEP-Datei früh, schon im Konzeptstadium. Zehn Minuten Durchsicht vor der finalen Zeichnung bringen meist mehr als jede Umkonstruktion nach dem ersten Angebot.
Unsicher, ob Ihr Bauteil diese Grenzen einhält?
Senden Sie die STEP-Datei. Ein Fertigungsingenieur markiert alles Kritische und liefert es mit dem Angebot zurück — kostenlos und unverbindlich.