EUCNC-gefreesde onderdelen: definitie, voordelen en ontwerpgidsen
In de wereld van vandaag zijn machinaal bewerkte onderdelen overal en het is niet moeilijk te begrijpen waarom. Deze componenten bieden betaalbare precisie en efficiëntie en maken daarom deel uit van de meeste machines.
Maar wat zijn bewerkte onderdelen precies? En wat maakt ze zo essentieel?
In dit artikel heb ik uitgebreide, actuele informatie verzameld over alles wat u moet weten over CNC-bewerkingen en CNC-bewerkte onderdelen. Als professionele ingenieur met ruim 8 jaar ervaring geef ik mijn deskundige mening. Krijg waardevolle inzichten in de materialen van CNC-gefreesde onderdelen, toleranties, voordelen, ontwerprichtlijnen en CNC-bewerkingsdiensten in het algemeen. Laten we erin duiken!
Wat zijn Bewerkte onderdelen?
Bewerkte onderdelen zijn componenten die zijn vervaardigd met behulp van het bewerkingsproces. Maar wat is verspanen precies?
Bij machinale bewerking wordt gebruik gemaakt van subtractieve snijmachines zoals molens, draaibanken en slijpmachines om een gewenst onderdeel te creëren. Hoewel deze machines verschillende technieken gebruiken, is het doel uiteindelijk hetzelfde: materiaal uit een werkstuk verwijderen en de gewenste vormen creëren.
Bewerking kan een handmatig of digitaal proces zijn.
Handmatige bewerking – een ervaren machinist zal handmatig bediende snijmachines gebruiken om componenten te vormen.
Digitale bewerking – zoals de naam al doet vermoeden, is dit een geautomatiseerde snijmethode en wordt gebruik gemaakt van Computer Numerical Control (CNC)-machines. Bij dit digitale productieproces worden voorgeprogrammeerde instructies in de CNC-machine ingevoerd en op basis van deze specificaties worden onderdelen gesneden. Het resultaat? Ongeëvenaarde precisie, uniformiteit en efficiënt bewerkte onderdelen.
CNC-machines zijn een revolutionaire technologie in de maakindustrie. En met een online CNC-bewerkingsservicekunt u eenvoudig CNC-onderdelen verkrijgen die passen bij uw unieke zakelijke behoeften. Dat gezegd hebbende, is er nog steeds ruimte voor handmatige bewerking en andere productieprocessen zoals gieten, gieten en smeden.
Gebruikte materialen voor machinaal bewerkte onderdelen
CNC-bewerkingen kunnen een breed scala aan materialen verwerken, variërend van metalen tot kunststoffen en keramiek. Niet alle bewerkingsmaterialen zijn echter gelijk. Bij het kiezen van het materiaal voor uw CNC gefreesd onderdeel, Ik raad u aan om uitgebreid rekening te houden met factoren als de kosten, het gewicht van het onderdeel, de elektrische geleidbaarheid, de hittebestendigheid, de oppervlakteafwerking en het beoogde gebruik van het onderdeel.
Bovendien zijn sommige CNC-bewerkingsmaterialen gemakkelijker om mee te werken dan andere. Materialen die bijzonder hard zijn, zijn moeilijk door te snijden en kunnen het snijgereedschap beschadigen. Het productieproces kan ook diepgaande trillingen veroorzaken die de nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking beïnvloeden bewerkte onderdelen.
Omgekeerd zijn materialen die te zacht zijn gevoelig voor kromtrekken onder de snijkracht. Dit zou uiteraard de kwaliteit van CNC-gefreesde onderdelen beïnvloeden.
Een op maat gemaakte CNC-bewerkingsplaats kan u adviseren over de beste materialen voor uw specifieke project. In dit gedeelte bespreek ik enkele materialen die vaak bij CNC-machines worden gebruikt.
Metalen
Metalen zijn enkele van de meest gebruikte materialen in CNC-bewerkingsdiensten. Metalen onderdelen hebben diverse industriële toepassingen dankzij eigenschappen zoals elektrische geleidbaarheid, hoge sterkte en goede mechanische eigenschappen.
Verschillende metalen hebben verschillende opvallende eigenschappen. Roestvast staal is bijvoorbeeld populair vanwege zijn corrosieweerstand, veelzijdigheid en intense sterkte. Aan de andere kant zullen we aluminium gebruiken vanwege zijn lichtgewicht, thermische geleidbaarheid en corrosieweerstandseigenschappen.
Enkele van de meest gebruikte metalen in CNC-bewerkingsdiensten zijn aluminium, roestvrij staal, koper, titanium, magnesium, zink en zacht staal. Soms gebruiken we metaallegeringen bij de productie van bewerkte onderdelen. Brons is een populaire metaallegering die de voorkeur geniet vanwege zijn aantrekkelijke oppervlakteafwerking, kneedbaarheid en chemische weerstand tegen roest.
| Metaal | Ultieme kracht (PSI) | Vermoeidheidssterkte (PSI) | Hardheid (Brinell） | bewerkbaarheid |
| Stainless Steel 304 | 84000-170000 | 30000-63000 | 170-360 | 40% |
| Roestvrij staal 304L | 78000-170000 | 25000-62000 | 160-350 | 40% |
| Roestvrij staal 430F | 79800 | 30000 | 170 | 75% |
| Roestvrij staal 440C | 100000-290000 | 38000-120000 | 222 | 40% |
| Staal 1018 | 63000-70000 | 26000-38000 | 130-140 | 78% |
| Staal 1215 | 78300 | NB | 167 | 136% |
| Aluminium 2024 | 45000 | 20000 | 120 | 360% |
| Aluminium 7075 | 83000 | 23000 | 150 | 360% |
| Messing C26000 | 46000-99000 | 14000 | 210 | 30% |
| Messing C36000 | 48000-77000 | 6000 | 78 | 100% |
| Titaan 6AL-4V | 131000 | 74000 | 334 | 22% |
| Metaal | Hardheid (Brinell） | bewerkbaarheid |
| Stainless Steel 304 | 170-360 | 40% |
| Roestvrij staal 304L | 160-350 | 40% |
| Roestvrij staal 430F | 170 | 75% |
| Roestvrij staal 440C | 222 | 40% |
| Staal 1018 | 130-140 | 78% |
| Staal 1215 | 167 | 136% |
| Aluminium 2024 | 120 | 360% |
| Aluminium 7075 | 150 | 360% |
| Messing C26000 | 210 | 30% |
| Messing C36000 | 78 | 100% |
| Titaan 6AL-4V | 334 | 22% |
Plastic
Een ander materiaal dat wordt gebruikt bij CNC-bewerking is plastic. Kunststof onderdelen zijn lichtgewicht, veelzijdig en corrosiebestendig.
Veelgebruikte kunststoffen die worden gebruikt in CNC-bewerkingsdiensten zijn nylon, acryl, polycarbonaat, ABS, PVC, polyetheen en Delrin.
Dankzij hun veelzijdigheid worden kunststofcomponenten gebruikt in de consumentenelektronica, medische apparatuur en de auto-industrie. Kunststof onderdelen worden ook gebruikt om elektrische isolatiecomponenten te maken.
Naast metaal en kunststof gebruiken CNC-bewerkingscentra ook keramiek en composietmaterialen om onderdelen te vervaardigen. Composietmaterialen bestaan uit twee of meer samenstellende materialen met verschillende eigenschappen. Ze hebben een matrixmateriaal zoals glasvezel en epoxyhars.
Bewerkt onderdeel Toleranties
Toleranties van bewerkte onderdelen verwijzen naar de aanvaardbare afwijking van de gespecificeerde afmetingen. Enkele van de factoren die de toleranties van CNC-machineonderdelen beïnvloeden zijn:
Bewerkingsmethode
Gebruikte materiaal
De complexiteit van het ontwerp
Gevolgen voor de kosten
CNC-bewerking staat bekend om zijn opmerkelijke vermogen om onderdelen met nauwe toleranties te produceren. Dit komt vooral van pas bij cruciale afmetingen zoals diameter, lengtes en gatgroottes. Het naleven van de gespecificeerde bewerkingstoleranties is van cruciaal belang voor de functionaliteit van onderdelen. Kleinere toleranties vereisen nauwkeurige CNC-bewerkingsprocedures, waardoor de productiekosten kunnen stijgen.
Omgekeerd zorgen lossere toleranties voor een meer ontspannen bewerkingsaanpak, maar ze kunnen de prestaties van de componenten in gevaar brengen. Deze meer ontspannen specificaties komen vaak voor bij prototypes en niet-mechanische componenten.
Bewerkt onderdeel Oppervlakteafwerkingen
Na het CNC-bewerkingsproces kunnen we de oppervlakken van machineonderdelen behandelen om hun uiterlijk en textuur te verbeteren. De oppervlakteafwerking speelt een functionele en cosmetische rol.
Bewerkte oppervlakken
Zoals de naam al doet vermoeden, worden bewerkte oppervlakken na het CNC-bewerkingsproces niet behandeld. In plaats daarvan blijven ze zoals ze zijn en behouden ze hun natuurlijke oppervlakteafwerking. As-machinaal bewerkte oppervlakken worden vaak gebruikt voor interne onderdelen, omdat ze alleen bijdragen aan de functionaliteit en niet aan de esthetiek.
Parelgestraalde afwerkingen
Bij parelstralen wordt gebruik gemaakt van schurende media om een matte oppervlakteafwerking op bewerkte onderdelen te creëren. De resulterende oppervlakteafwerking zal variëren afhankelijk van de ruwheid.
Het parelstraalproces is niet compatibel met delicate machinaal bewerkte onderdelen. Dit komt omdat het hun geometrie kan veranderen door materiaal te verwijderen.
Anodisatie
Na de CNC-bewerkingsservice kunnen we anodisatie uitvoeren op het resulterende onderdeel. Anodisatie wordt vaak gebruikt in het behandelingsproces van bewerkte aluminium onderdelen. Deze procedure zorgt voor een sterke corrosiebestendige afwerking. De coating zorgt ook voor slijtvastheid van het onderdeel.
Poeder Coating
Deze oppervlaktebehandelingsmethode houdt in dat het oppervlak van bewerkte onderdelen wordt bedekt met poederverf en in een oven wordt gebakken. De resulterende slijtvaste en corrosiebestendige laag houdt beter stand dan een verflaag. Als bonus zijn poedercoatings verkrijgbaar in een verscheidenheid aan prachtige kleuren, waardoor prachtige op maat gemaakte onderdelen mogelijk zijn.
De voordelen Van Bewerkte Onderdelen
CNC-gefreesde onderdelen bieden verschillende voordelen vergeleken met onderdelen die met andere productieprocessen zijn vervaardigd. In dit gedeelte bespreek ik enkele van deze voordelen.
#1 Geen minimale minimumprijs
Een van de meest opvallende voordelen van CNC gefreesde onderdelen is dat er geen MOQ of minimale bestelhoeveelheid is. Dit betekent dat we efficiënt een kleine batch of zelfs eenmalige onderdelen op maat kunnen maken tegen relatief lage kosten.
Bij andere productiemethoden is dit niet altijd mogelijk. Bij gegoten onderdelen is het bijvoorbeeld nodig om eerst metalen gereedschappen te vervaardigen. Dit is een duur proces en daarom zou het vervaardigen van een paar op maat gemaakte onderdelen niet kosteneffectief zijn.
Aangezien bewerkte onderdelen geen MOQ hebben, is het CNC-bewerkingsproces geschikt voor bedrijven met verschillende hoeveelheidseisen, aangepaste ontwerpen en prototyping. Dit brengt mij bij het tweede punt.
#2 Goede prototypes
Een opvallend kenmerk van CNC-bewerking is de precisie en snelheid. We kunnen snel en met een hoge mate van nauwkeurigheid prototypes van hoge kwaliteit maken. Dergelijke prototypes zijn vergelijkbaar met het eindproduct en dit komt goed van pas tijdens beoordeling en ontwerpverificatie.
Snelle prototyping maakt het ook mogelijk om meerdere varianten van een onderdeel te maken voor het test- en validatieproces. Vervolgens vervaardigen we CNC-gefreesde onderdelen op basis van het best presterende prototype.
Bij andere productiemethoden is dit niet altijd mogelijk. Bij gegoten onderdelen is het bijvoorbeeld nodig om eerst metalen gereedschappen te vervaardigen. Dit is een duur proces en daarom zou het vervaardigen van een paar op maat gemaakte onderdelen niet kosteneffectief zijn.
Aangezien bewerkte onderdelen geen MOQ hebben, is het CNC-bewerkingsproces geschikt voor bedrijven met verschillende hoeveelheidseisen, aangepaste ontwerpen en prototyping. Dit brengt mij bij het tweede punt.
#3 Ontwerpvrijheid
CNC-bewerking biedt ongeëvenaarde ontwerpvrijheid. Wij kunnen bewerkte onderdelen met ingewikkelde details en uitgebreide geometrieën met een hoge mate van nauwkeurigheid vervaardigen.
Dit maakt het mogelijk om fantasierijke concepten te verwezenlijken die anders lastig of onhaalbaar zouden zijn. De flexibiliteit die gepaard gaat met CNC-bewerkingsdiensten vergemakkelijkt het maken van op maat gemaakte bewerkte onderdelen.
# 4 Kwaliteit
Met CNC-bewerkingen kunnen we machinaal bewerkte onderdelen van het hoogste niveau maken. Dit productieproces is geschikt voor nauwe toleranties, uitstekende oppervlakteafwerkingen, precisie en de hoogste kwaliteitsnormen. U kunt daarom componenten verwachten die volledig voldoen aan de ontwerpspecificaties.
Dit aspect maakt CNC-bewerking tot het favoriete productieproces in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en het leger, waar onderdelen van hoge kwaliteit van cruciaal belang zijn.
#5 Doorlooptijden
CNC-bewerkingen kennen een zeer korte doorlooptijd. Het ontwerp- en prototypeproces kan relatief snel worden voltooid, vooral omdat er geen langdurig gereedschapsproces is zoals bij andere productiemethoden.
Zodra het prototype is goedgekeurd, gaan we over tot de productie van onderdelen. Ook hier is het productieproces snel en efficiënt, wat een kortere doorlooptijd betekent. Bedrijven die kiezen voor CNC gefreesde onderdelen hebben doorgaans een kortere time-to-market, wat een concurrentievoordeel is.
#6 Wijzigingen
Soms is het nodig om het ontwerp van onderdelen aan te passen. Sinds CNC gefreesde onderdelen worden vervaardigd met behulp van digitale CAD-bestanden, is het relatief eenvoudig om deze wijzigingen aan te brengen. Het enige wat wij hoeven te doen is de technische tekeningen bijwerken en vervolgens op basis van de gewijzigde specificaties een nieuw onderdeel produceren.
Moeiteloze wijzigingen verlagen effectief de kosten en duur van de CNC-bewerkingsservice. Deze eenvoudige aanpassingen geven CNC-bewerkingen ook een voorsprong op andere productieprocessen. Als er bijvoorbeeld verbeteringen nodig zijn bij het gieten, kan dit een uitgebreide aanpassing van de uitrusting betekenen. Uiteraard heeft dit aanzienlijke kosten- en tijdsimplicaties.
#7 Kracht
Bij de vervaardiging van onderdelen zijn prestaties en duurzaamheid altijd een aandachtspunt. Bewerkte onderdelen zijn doorgaans sterker en veerkrachtiger in vergelijking met onderdelen die met andere processen zijn geproduceerd. Dit komt omdat CNC-bewerking geen interne spanningen veroorzaakt die typisch zijn voor andere productiemethoden.
Ook zijn bewerkte onderdelen afgeleid van blokken massief materiaal. Dit resulteert in onderdelen die structureel gezond en duurzamer zijn.
De ontwerpgids van machinaal bewerkte onderdelen
Ondersnijdingen
Ondersnijdingen zijn onderdelen die niet met standaard snijgereedschappen kunnen worden gemaakt. Het onderdeel blokkeert doorgaans enkele oppervlakken, waardoor ze van bovenaf niet toegankelijk zijn.
Er zijn twee soorten ondersnijdingen: T-gleuven en zwaluwstaartverbindingen. Om dergelijke sneden te bewerken, hebben we een gespecialiseerd snijgereedschap nodig. De breedte van een ondersnijding ligt tussen 3 en 40 mm. De diepte van de ondersnijding mag niet meer dan tweemaal de breedte bedragen.
U moet ook rekening houden met de ruimte voor het snijgereedschap als het ontwerp ondersnijdingen op de binnenmuren heeft. Het algemene principe is ervoor te zorgen dat de ruimte tussen de machinaal bewerkte muur en de binnenmuur minimaal vier keer de ondersnijdingsdiepte bedraagt.
Ik raad aan om standaardmaten (dat wil zeggen hele millimeters) te gebruiken voor de ondersnijdingsafmetingen. Dit komt omdat snijgereedschappen in standaardmaten verkrijgbaar zijn.
Als het ontwerp een niet-standaard ondersnijding heeft, moet de fabrikant eerst een aangepast snijgereedschap maken. Dit verhoogt uiteraard de doorlooptijd en productiekosten. Als snelheid en kosten van belang zijn voor uw bedrijf, raad ik u aan dergelijke ondermijningen te vermijden.
wanddikte
Spuitgegoten onderdelen zullen waarschijnlijk kromtrekken als de muren te dik zijn. Het tegenovergestelde geldt voor CNC-gefreesde onderdelen. Zeer weinig dikte zal een afname van de stijfheid van het onderdeel en meer trillingen veroorzaken tijdens CNC-bewerkingsprocessen. Over het geheel genomen heeft dit de neiging de haalbare nauwkeurigheid te verminderen.
Voor machinaal bewerkte metalen onderdelen bedraagt de aanbevolen wanddikte 0.8 mm. Wanden van machinaal bewerkte kunststofonderdelen moeten minimaal 1.5 mm dik zijn. Kiest u voor een lagere wanddikte, dan heeft het kunststof onderdeel de neiging te vervormen (door restspanning) en zacht te worden door hogere temperaturen.
Kies indien mogelijk voor een grotere minimale wanddikte voor uw ontwerp. Als dit echter niet haalbaar is, kunt u genoegen nemen met een andere productiemethode, zoals spuitgieten.
uitsteeksels
Uitstekende functies zijn moeilijk uit te voeren tijdens het bewerkingsproces. Net als bij dunne wanden zijn deze onderdelen gevoelig voor beschadiging door trillingen tijdens de bewerking. Bovendien kunnen de trillingen de haalbare nauwkeurigheid verminderen.
Een goede vuistregel is om ervoor te zorgen dat de hoogte van uitstekende delen niet groter is dan vier keer de breedte.
Holtes, gaten en schroefdraad
De gaten en holtes in een onderdeel zijn afhankelijk van uw gereedschap. De aanbevolen spouwdiepte is 4 keer de breedte. Meer ondiepe holtes resulteren in verhoogde trillingen. Je zult waarschijnlijk ook eindigen met afgeronde in plaats van potentieel scherpe randen voor diepere gaatjes.
CNC-technologie kan schroefdraad snijden tot M6. Houd er bij het ontwerpen van draadkenmerken rekening mee dat de draadlengte minimaal 1.5 keer de diameter moet zijn. De aanbevolen draadlengte is echter 3 keer de diameter. Elke lengte langer dan deze waarde is vrijwel zinloos. Dit komt omdat de eerste paar tanden het grootste deel van de belasting op zich nemen.
Gaten worden meestal gemaakt met behulp van boren of vingerfreesgereedschappen. Omdat boren in gestandaardiseerde maten verkrijgbaar zijn, raad ik aan gatdiameters op te nemen die overeenkomen met de standaard boormaten. Houd er ook rekening mee dat de maximaal aanbevolen diepte van een gat gelijk is aan de diameter ervan.
Scale
De grootte van de onderdelen die kunnen worden bewerkt, wordt bepaald door het werkbereik van de machine, dat varieert afhankelijk van het type materiaal en de gebruikte CNC-machine.
De grootte van gefreesde onderdelen is doorgaans beperkt tot maximaal 400 x 250 x 150 mm. De maximale afmetingen voor gedraaide delen zijn ⌀ 500 mm x 1000 mm.
Het is mogelijk om grotere onderdelen te vervaardigen als u een grotere machine gebruikt. U kunt het advies van uw productiepartners inwinnen voordat u doorgaat met het aangepaste CNC-bewerkingsproces.
Conclusie
CNC-bewerking is een gamechanger geweest in de industriële productie van onderdelen. Het wordt geleverd met tal van voordelen, variërend van geen MOQ en snelle prototyping tot een kortere doorlooptijd en verbeterde kwaliteitscontrole.
Online CNC-bewerkingsdiensten hebben het nog gemakkelijker gemaakt om hoogwaardige CNC-onderdelen te verkrijgen.
Aria is uw one-stop-shop voor op maat gemaakte CNC-bewerkingsdiensten, plaatwerkproductie, 3D-printen en nog veel meer. Neem contact op bereiken van jouw doelen
Veelgestelde vragen
Vraag: Hoeveel kost CNC-bewerking?
A: De kosten van CNC-bewerking zijn afhankelijk van de complexiteit van het ontwerp en het aantal benodigde onderdelen. Ontvang een direct citaat voor online CNC-bewerkingsdiensten door eenvoudigweg een CAD-model in te dienen.
Vraag: Hoe werkt CNC-bewerking?
A: CNC-bewerking is een subtractief proces. Het maakt gebruik van geautomatiseerde bedieningselementen en snijgereedschappen om materialen van een werkstuk te verwijderen en het gewenste aangepaste onderdeel te vormen.
Auteur
Gavin Leo is technisch schrijver bij Aria 8 jaar ervaring in de techniekHij is bedreven in de bewerkingseigenschappen en het oppervlakteafwerkingsproces van verschillende materialen. en nam deel aan de ontwikkeling van meer dan 100 complexe spuitgiet- en CNC-bewerkingsprojecten. Hij deelt graag zijn kennis en ervaring.