In der Technik bezeichnet CNC-Rundungsbearbeitung das Abrunden von Innen- oder Außenecken. Diese abgerundeten Kanten können sowohl an Innen- als auch an Außenteilen vorhanden sein.
Konvexe Rundungen sind Außenrundungen, während konkave Rundungen Innenrundungen sind. Ihre Hauptfunktion besteht darin, Spannungskonzentrationen zu minimieren und Spannungen innerhalb einer Struktur zu verteilen.
Als Hohlkehlenradien werden abgerundete Innenkanten oder Ecken bezeichnet. Sie verbessern die Gussqualität und die Tragfähigkeit. Auch Gusskonstruktionen profitieren von Hohlkehlenradien, da sie die Leistung verbessern.
In diesem Handbuch erfahren Sie, was eine Rundung ist, wie Rundungen bearbeitet und gestaltet werden und wo ihre Hauptanwendungen liegen.
Was ist eine Abrundungsform? Zweck und Abrundungsdesign
Bildname: Filetbearbeitung
Konstruktion der Filetdefinition Kanten werden bei Richtungswechseln verwendet, um die Spannung zu reduzieren. Es erklärt auch, dass diese Kanten glatter sind und runde Kanten die Reibung verringern und die Robustheit und Langlebigkeit des Produkts erhöhen. Sie tragen dazu bei, den Ermüdungsgrad zu reduzieren und die Tragfähigkeit der Teile zu erhöhen. Bei den meisten Konstruktionen wird die Spannungsreduzierung durch Rundungen und nicht durch Fasen erreicht.
Obwohl Rundungen praktisch sind, lassen sie Dinge auch ästhetischer aussehen. Die Glätte der Kante ist auch runder und verleiht dem Objekt ein professionelleres Aussehen. Innere Rundungen sehen aus wie ausgehöhlt, während äußere Rundungen hervorstehen. Wenn Rundungen jedoch nur aus kosmetischen Gründen verwendet werden, kann die Verwendung von CNC-Bearbeitung teuer und zeitaufwändig sein.
Abschrägungen oder Fasen sehen oft wie Rundungen aus. Sie sind jedoch nicht dasselbe. Eine Rundung ist rund, wohingegen eine Abschrägung einen Winkel aufweist. Bearbeitete Kanten können auch abgeschrägt werden, wenn die Kanten geschweißt oder anderweitig verwendet werden sollen, um eine starke, dauerhafte Verbindung herzustellen.
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Wann sollte die Verwendung von Rundungen in Teilekonstruktionen vermieden werden?
Bildname: Ermüdungswiderstand an abgerundeten Ecken
Abrundungen verbessern das Teiledesign, können aber in manchen Fällen zusätzliche Kosten verursachen. Verwenden Sie keine Abrundungen, wenn sie für Ihr Teil keinen funktionalen Nutzen bringen. Hier sind einige Szenarien, in denen Abrundungen vermieden werden sollten:
Vermeiden Sie Rundungen an den Unterkanten
Name: Herausforderungen für abgerundete Kanten
Das Abrunden der unteren Kanten von Sacklöchern oder Taschen verbessert zwar das Aussehen, verursacht aber in der Regel zusätzliche Kosten. Es werden Kugelschaftfräser benötigt, die teurer sind als Vierkantfräser. Diese Schaftfräser erfordern 3D-Bearbeitungsvorgänge, die die Produktion verlangsamen und das Verfahren verkomplizieren. Darüber hinaus haben Kugelschaftfräser im Vergleich zu Schneidwerkzeugen mit Vierkantboden eine geringere Werkzeuglebensdauer und Materialschnittraten.
Die Spannungsreduzierung am Boden einer Kavität wird üblicherweise durch eine Änderung der Tiefe oder der Position der Geometrie optimiert. Diese Änderungen sind im Vergleich zur Rundungsbearbeitung komplizierter Kavitäten auf Bodenhöhe wirtschaftlicher.
Verwenden Sie keine Rundungen in 3D-gedruckten Objekten.
Bildname: 3D-Filetmodelle
Beim 3D-Druck wird die Bearbeitung von Hohlkehlen überflüssig. Denn die Technologie ermöglicht die Erstellung komplexer Strukturen. Spannungsentlastungshohlkehlen sind bei additiv gefertigten Teilen nicht erforderlich. Flache oder gerade Kanten oder Taschen wie scharfe Ecken können ohne zusätzliche Funktion direkt gedruckt werden. Es ist möglich, geschlossene Hohlräume zu entwerfen und herzustellen, die vollständig von Material umhüllt sind und nicht unbedingt bearbeitet werden müssen.
Beim Übergang vom 3D-Druck zum CNC-Bearbeitungsprozess, überdenken Sie die Designs. Erhebliche Prozessbeschränkungen führen zu Zeit- und Kostenaufwand, der nicht kosteneffizient ist.
Fase vs. Rundung: Was sind die Unterschiede?
Bildname: Abrundungs- vs. Fasendesign
Hier sind die Hauptunterschiede zwischen Verrundung vs. Fase
Bearbeitung:
- Beim Rundungsbearbeitungsprozess benötigen Sie Werkzeuge für verschiedene Radiengrößen. Beim Fasen hingegen wird eine Werkzeuggröße für viele Abmessungen verwendet.
- Die Fasenbearbeitung ist im Vergleich zur Rundungsbearbeitung kostengünstiger. Rundungen führen in der Regel zu höheren Produktionskosten bei Teilen und Fabrikaten.
- Rundungen sind sicherer, da sie keine scharfen Kanten/Ecken haben. Fasen sind bei Berührung scharfkantig und erfordern daher Vorsicht.
- Durch die Rundungsbearbeitung kann die Spannung auf größere Radien verteilt werden. Daher verformen sie sich nicht so leicht. Fasen konzentrieren die Spannung stärker und können sich verbiegen.
- Im Vergleich zur Bearbeitung von Fasen ist die Herstellung von Rundungen zeitaufwändiger. Rundungsdesigns sind etwas anspruchsvoller und erfordern eine höhere Genauigkeit bei der Bearbeitung.
- Die Bearbeitung von Rundungen erfordert aufgrund der gekrümmten Kante mehr Zeit und Geschick. Gießen und Schmieden sind die besten Optionen zur Herstellung von Rundungen. Im Vergleich zu anderen Verfahren ist das Anfasen schneller und erfordert nicht viel Bearbeitung.
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Wie werden Filets bearbeitet: Wichtige Überlegungen
Bildname: Darstellung der abgerundeten Kante
Beachten Sie beim Entwerfen von Rundungen Folgendes:
- Enden des Bodens in CNC-Bearbeitung
Bildname: Konkave Abrundungskanten
Rundungen an Bodenkanten, wie etwa konkave Kanten in Hohlräumen, sind mit CNC-Werkzeugen schwer zu bearbeiten. Dazu gehören Werkzeuge wie Kugelkopffräser, die empfindlich sind und geringere Drehzahlen erfordern. Dies erhöht die Herstellungskosten sowie die Vorlaufzeit enorm. Die Auswahl von Funktionen mit quadratischem Boden ist in den meisten Fällen vergleichsweise günstiger.
Falls Ihr Design aus funktionalen Gründen Rundungen benötigt, müssen Sie möglicherweise auf 3D-Druck umsteigen. Diese komplexen Geometrien werden durch AM-Prozesse (Additive Manufacturing) ohne die Belastung anderer Bearbeitungskomplexitäten realisiert.
- Interne Abrundungen zwischen vertikalen Wänden
Bildname: Filetwand-Design
Beim CNC-Fräsen entsteht automatisch eine abgerundete Innenkante, wo vertikale Seitenwände aneinander grenzen, sogenannte Rundungen. Die Rundungsgröße wird durch den Schaftfräserdurchmesser bestimmt, der bei dem jeweiligen Vorgang verwendet wird. Ein Werkzeug mit 0.8 mm Durchmesser erzeugt beispielsweise eine Rundung mit einem Radius von 0.4 mm. Es ist unmöglich, mit solchen Werkzeugen kleinere Radien, beispielsweise 0.2 mm, herzustellen.
Darüber hinaus sollten Sie beim Bearbeiten von Rundungen zwischen vertikalen und gekrümmten Wänden die Größe und Länge des Werkzeugs berücksichtigen. Für optimale Ergebnisse bei Verwendung einer CNC-Maschine sollte die Länge der Schaftfräser das 3- bis 5-fache ihres Durchmessers betragen. (Tauchen Sie tiefer ein inzu Richtlinien für die Blechkonstruktion)
Anwendungen für Filets
Filets werden häufig verwendet:
- Kosmetische Gesichtsränder
Durch Abrundungen an kosmetischen Flächen werden Kanten verschmolzen. Dadurch entsteht ein glattes, poliertes Aussehen zwischen ihnen. Diese kosmetischen Abrundungen verleihen einem Teil weder Festigkeit noch Steifheit, können aber das Aussehen aufwerten. Kosmetische Abrundungen sollten erst hinzugefügt werden, nachdem andere geometrische Merkmale bestimmt wurden, um zusätzliche Kosten zu vermeiden. Da sie die Funktionalität nicht verbessern, sollten sie gelegentlich verwendet werden, um die Bearbeitungskosten angemessen zu halten.
- Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit
Rundungen tragen auch dazu bei, scharfe Ecken in Metallkomponenten zu entfernen, die oft schwierig zu handhaben sind. Rundungen sind eine neue Funktion in der CNC-Bearbeitung. Scharfe Kanten werden oft entfernt. Rundungen verbessern die Sicherheit bei ergonomischen Designs. Abgerundete Kanten bieten dem Benutzer Sicherheit und machen das Teil sicherer in der Handhabung. Wo keine perfekten Radien erforderlich sind, kann es ausreichen, scharfe Ecken abzubiegen, um die Herstellungskosten zu senken.
- Unterstützung bei der Platzierung von Stiften und Befestigungselementen
Abrundungen erleichtern das Einsetzen von Stiften oder Befestigungselementen und sorgen gleichzeitig für eine bessere Haltekraft der Struktur rund um den Lochumfang.
Obwohl Fasen bei Presspassungen oder Gewindebohrungen bevorzugt werden, können auch Abrundungen dazu beitragen, das Teil bei Anwendungen mit engen Toleranzen auszurichten.
Schraubkanten eignen sich gut für Schrauben, Bolzen und Stifte. Die Fase führt sie in das Material. Diese abgerundeten Kanten minimieren die Spannungskonzentration. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass die Passflächen eine kompatible Geometrie aufweisen.
Wo sind Rundungen notwendig?
Die Rundungsbearbeitung ist entscheidend für:
1. Innenkanten zwischen ebenen Flächen
Bildname: Abrundungsinnenecke
Es ist unmöglich, scharfe, rechtwinklige Ecken zwischen zwei vertikalen Wänden herzustellen. Denn CNC-Werkzeuge sind rund und achsensymmetrisch. Dies gilt für alle Kanten, an denen vertikale Wände in einem Winkel von weniger als 180° aufeinandertreffen. In diesem Fall ist für die Bearbeitung eine Rundung erforderlich. Es wird empfohlen, in diesen Bereichen während der DFM-Analyse Rundungen einzuführen. Die meisten CNC-Fräswerkzeuge sind achsensymmetrisch. Obwohl es möglich ist, Fliegenschneider Einige der Drehwerkzeuge unterscheiden sich von den rotationssymmetrischen Werkzeugen. Diese Werkzeuge können in einigen Spezialfällen nützlich sein, aber bei den meisten CNC-Operationen sind dennoch Rundungen erforderlich.
2. Übergänge zwischen abgewinkelten oder organischen Oberflächen
Abrundungen sind unerlässlich, wenn eine abgewinkelte oder organische Oberfläche von einer anderen Oberfläche in einem Winkel von weniger als 180° geschnitten wird. Diese Kanten werden normalerweise mit Kugelschaftfräsern bearbeitet.
Der Radius des Werkzeugs bestimmt die kleinstmögliche Abrundungsgröße. Andernfalls ist der Übergang zwischen diesen Oberflächen möglicherweise nicht genau und kann die Festigkeit des betreffenden Teils verringern. Ein optimales Abrundungsdesign verbessert den Fluss und die Nutzbarkeit und erhöht gleichzeitig die Lebensdauer der Struktur.
3. Übergänge zwischen vertikalen Flächen und geneigten Flächen
Abrundungen werden dort verwendet, wo die vertikalen Wände an die abgewinkelten, gekrümmten oder organisch geformten Teile der Struktur angrenzen. Wenn dieser Schritt übersprungen wird, bleibt beim Öffnen der Form Materialreste an der Verbindungsstelle zurück, was das Design verändern kann. Dieses Problem tritt auf, weil quadratische oder kugelförmige Schaftfräser an solchen Übergängen ohne Abrundungen kein Material entfernen können.
Rundungen sind vorteilhaft, da sie eine Möglichkeit bieten, zwei Teile mit glatten Kanten zu verbinden, ohne die Tragfähigkeit des Teils zu beeinträchtigen.
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Nachdem Sie nun mit der Bearbeitung von Verrundungen in Berührung gekommen sind, können Sie dieses Wissen auf Ihr nächstes Teileprojekt anwenden. komplexe BearbeitungSollten Sie Fragen zur Bestimmung oder Auswahl der richtigen Abrundungsgröße haben, wenden Sie sich bitte an die Ingenieure von Boda. Sie sind darauf spezialisiert, Konstruktionen von CNC-gefertigten Bauteilen zu optimieren, unabhängig von deren Komplexität.
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