CNC-bewerking: Uitdagingen voor grote en kleine onderdelen overwinnen

CNC-bewerking is een traditioneel productieproces dat hoog-snelheid, computer-gecontroleerde snijgereedschappen gebruikt om materiaal van een massief werkstuk te verwijderen en een afgerond onderdeel te onthullen. Omdat dit proces grotendeels geautomatiseerd is, kunnen productteams doorgaans "instellen en vergeten", met de vertrouwing dat ze elke keer nauwkeurige, precise en herhaalbare onderdelen ontvangen. Bovendien is CNC-bewerking doorgaans een zeer kosteneffectieve productiemethode en compatibel met een breed scala aan materialen, wat productteams een hoge mate van creatieve flexibiliteit biedt.

Gegeven de flexibiliteit, aanpasbaarheid en betaalbaarheid van CNC-bewerking, zouden productteams kunnen denken dat de mogelijkheden oneindig zijn. Er zijn echter enkele belangrijke overwegingen om rekening te houden met, afhankelijk van de grootte van het onderdeel. Hier is alles wat je moet weten over de beste manieren om onderdelen te bewerken die heel groot of heel klein zijn:

Belangrijke overwegingen voor CNC-bewerking

Ongeacht de grootte van het onderdeel, zijn er twee CNC-bewerkingsfactoren die alle productteams in gedachten moeten houden: gereedschapsgeometrie en gereedschapstoegang. De meeste CNC-snijgereedschappen zoals boormessen en frezen zijn cilinder-vormig en hebben een beperkte snij-lengte.

Gereedschapsgeometrie

Tijdens het bewerkingsproces wordt de geometrie van het gereedschap overgedragen op het bewerkte onderdeel. Als gevolg hiervan zullen de binnenhoeken van elk CNC-gebeurd onderdeel radialen hebben als gevolg van het cilinder-vormige gereedschap, zelfs als het gereedschap zelf klein is.

Productteams moeten zich hiervan bewust zijn en hun best doen om scherpe binnenhoeken in hun ontwerpen te vermijden. Als scherpe binnenhoeken onvermijdelijk zijn, zijn er enkele workarounds, maar die vereisen doorgaans extra gereedschappen, processen en middelen.

Gereedschapstoegang

Gereedschapstoegang is met name belangrijk in het CNC-bewerkingsproces. Het snijgereedschap benadert het werkstuk vanaf boven, en elk deel van het werkstuk dat niet vanaf boven door het snijgereedschap bereikt kan worden, kan niet bewerkt worden. Ondergraten zijn de uitzondering op deze regel, maar zijn misschien niet de beste keuze voor elk gebruiksgeval. Productteams moeten alle functies in hun masterpatroon uitlijnen met een van de zes hoofdrichtingen, of een 5-assen CNC-machine gebruiken om geavanceerdere werkstukvasthouding mogelijk te maken.

Enkele andere algemene CNC-ontwerp best practices voor veelvoorkomende pijnpunten zijn:

• Belangrijke functies aan dezelfde kant van het onderdeel plaatsen om instellingen te reduceren
• Diepe functies waar mogelijk vermijden
• Zacht materiaal waar mogelijk gebruiken, omdat harder materiaal langer duurt om te bewerken
• Het onderdeel zo simpel mogelijk ontwerpen

Deze CNC-ontwerp best practices zijn essentieel voor ontwerpen voor fabricageerbaarheid (DFM) en het creëren van schone, functionele onderdelen. Ontwerpen geoptimaliseerd voor fabricageerbaarheid zijn ook sneller, eenvoudiger en goedkoper om te produceren. Zodra productteams DFM onder de knie hebben, kunnen ze hun aandacht verleggen naar speciale overwegingen voor het bewerken van grote en kleine onderdelen.

Belangrijke workarounds voor CNC-bewerking van grote onderdelen

De twee meest voorkomende uitdagingen bij het bewerken van grote onderdelen zijn:

• Onderdelen die simpelweg te zwaar zijn: De meeste CNC-machines hebben een gewichtslimiet die niet overschreden mag worden.
• Onderdelen die te groot zijn om te passen binnen de verplaatsingsafmetingen van de CNC-machine: Grote onderdelen vereisen grotere werkkzones en groter bereik om alle afmetingen te bereiken.

Gelukkig zijn er tal van workarounds beschikbaar die deze pijnpunten kunnen verlichten.

De meest kosteneffectieve manier om een groot, zwaar onderdeel te produceren is om gewichtsuitdagingen tijdens de ontwerpfase te anticiperen en het onderdeel op te splitsen in sub-assemblages die de gewichtslimiet van de machine niet overschrijden. Dit voegt echter tijd toe aan het productieproces en bepaalde sub-assemblages kunnen nog steeds te zwaar zijn voor werknemers om veilig te transporteren. Indien nodig, moeten productteams zwaardere onderdelen ondersteunen door uitlegstaanders te gebruiken om de belasting gelijkmatig te verdelen en de machine te ontlasten.

Wat het daadwerkelijke bewerken van het onderdeel betreft, kunnen operators rekening houden met de verplaatsingsafmetingen van een CNC-machine op verschillende manieren, waaronder:

• Het onderdeel kantelen zodat de functies lijnen met het verplaatsingspad van de machine en beter passen in de beschikbare ruimte
• Een glijfixtuur gebruiken om gaten te boren in lange rechthoekige onderdelen
• Een glijende 4e-as fixtuur gebruiken om gaten te boren in grote buizen
• Grote ronde onderdelen laten draaien zodat elke functie binnen de werkomhulling past
• Het onderdeel glijden en draaien om zowel de X- als Y-as te verlengen

Ontwepoverwegingen en effectief bewerken van kleine onderdelen

Hoewel kleine CNC-gebeurde onderdelen lichter en efficiënter te produceren zijn, kent het op maat bewerken van kleine onderdelen zijn eigen uitdagingen. Kleine onderdelen zijn technisch lastig te maken; bovendien maakt het bewerken van zeer kleine onderdelen het moeilijk om een hoogwaardig product te garanderen. Productteams kunnen alleen een nauwkeurige inspectie uitvoeren als ze kunnen zien wat ze maken, en functies kleiner dan 0,005'' zijn met het blote oog moeilijk te zien. Bij deze uitdagingen komt nog dat het bewerken van kleine onderdelen gespecialiseerde apparatuur vereist.

Gelukkig hoeven productteams doorgaans slechts een paar kleine aanpassingen te maken om deze uitdagingen te overwinnen. Mits het ontwerp geoptimaliseerd is voor fabricageerbaarheid, zou het onderdeel haalbaar moeten zijn voor CNC-bewerking. En om nauwkeurige inspecties van kleine CNC-gebeurde onderdelen te garanderen, kunnen teams een 3D-microscoop bij de hand houden om in te zoomen op functies en oppervlakteafwerkingen.

Wat betreft de productie van kleine CNC-gebeurde onderdelen, moeten fabrikanten alleen hoogtoerapparatuur gebruiken, wat het mogelijk maakt om kleinere boormessen te gebruiken en effectief in de gaten en kanten van het onderdeel te komen.

Beter en slimmer bouwen met Fast Radius – uw on-demand productiepartner

Het is mogelijk om hoogwaardige onderdelen van veel materialen, groottes en vormen te maken met CNC-bewerking, maar productontwikkelteams en bewerkers moeten nog steeds rekening houden met de grootte van het onderdeel. Grote onderdelen kunnen zwaar en onhandig zijn om te bewerken, en het is voor ingenieurs moeilijk om de kwaliteit van zeer kleine functies op al kleine onderdelen te verifiëren.

Zowel de ontwerp- als de productiefase kunnen worden aangepast om de nauwkeurige en precise productie van heel kleine of heel grote onderdelen te garanderen. Door van het begin af aan te ontwerpen voor bewerkbaarheid en de bovengenoemde workarounds tijdens de productie toe te passen, kun je iets ongelooflijks creëren – ongeacht de grootte.

Voor het bewerken van grote of kleine onderdelen kun je profiteren van de expertise van een ervaren productiepartner. Bij Fast Radius delen we graag onze jarenlange ontwerpexpertise met onze klanten, zodat ze sneller dan ooit dachten mogelijk hoogwaardige onderdelen kunnen innoveren en bouwen. Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte – laten we beginnen.

Klaar om dieper in te gaan? Bekijk het Fast Radius kenniscentrum voor meer diepgaande artikelen over CNC-bewerking en ons complete aanbod aan on-demand productiemogelijkheden.

Klaar om uw onderdelen met Fast Radius te maken?

Start uw offerte