Präzise Metallbearbeitung: Was Sie wissen müssen

Bei Prototypen und Endverbraucherteilen ist Präzision ein äußerst wichtiger Aspekt der Metallbearbeitung. Präzision bedeutet, dass Sie ein Teil erhalten, das genauso aussieht und sich anfühlt wie das von Ihnen entworfene, ohne Fehler, die die mechanische Funktion beeinträchtigen können.

Dank des Aufkommens von CNC-Maschinen ist die Metallbearbeitung heute präziser als je zuvor. Maschinisten können Computer verwenden, um den Weg des Schneidwerkzeugs auf den Mikrometer genau zu programmieren, wodurch durch menschliche Fehler verursachte Ungenauigkeiten praktisch eliminiert werden. Solange die CNC-Maschine richtig eingestellt ist, sollte sie Metallteile mit hoher Präzision schneiden.

Aber viele Faktoren tragen zur Präzision der Metallbearbeitung bei. Maschinenqualität, Materialauswahl und sogar die Umgebungstemperatur können eine Rolle spielen, und einige Kunden haben möglicherweise ganz andere Genauigkeitsanforderungen als andere.

Dieser Artikel behandelt die Vor- und Nachteile der Präzisionsmetallbearbeitung und erläutert Konzepte wie Genauigkeit, Präzision und Toleranz.

Was ist Bearbeitungsgenauigkeit?

Obwohl Genauigkeit und Präzision synonym erscheinen mögen, haben sie unterschiedliche Bedeutungen, wenn es um die Bearbeitung geht. Daher ist es wichtig zu wissen, was wir unter verschiedenen Begriffen verstehen.

Im Zusammenhang mit der Metallbearbeitung ist die Genauigkeit der Grad, in dem eine Maschine die im Design angegebenen Maße erfüllen kann.

Wenn eine Maschine genau an einer im Design festgelegten Stelle schneiden kann, hat sie ein hohes Maß an Präzision.

Wenn er manchmal das Ziel verfehlt, aber im Durchschnitt genau die richtige Stelle trifft, können wir sagen, dass er immer noch eine hohe Genauigkeit hat.

Aber vor allem wird eine gute CNC-Maschine mehr leisten, als nur im Durchschnitt ins Schwarze zu treffen…

Was ist Bearbeitungswiederholbarkeit oder Bearbeitungsgenauigkeit?

Die Bearbeitungsgenauigkeit bezieht sich auf die Ähnlichkeit der Messungen nach mehreren Versuchen oder zwischen mehreren Kopien eines Teils.

Mit anderen Worten, wenn eine Maschine bei 100 Exemplaren eines Teils exakt denselben Punkt trifft, dann hat sie eine hohe Genauigkeit.

Dies unterscheidet sich von der Präzision, da es bei der Präzision nicht speziell darum geht, ob der „Punkt“ derselbe Punkt ist, der auf dem Design angegeben ist! Eine Maschine kann sehr genau sein, selbst wenn sie konstant 3 mm links von der beabsichtigten Markierung schneidet.

Es ist daher klar, dass es wichtig ist, sowohl Genauigkeit als auch Präzision zu haben.

Genauigkeit bedeutet, dass Sie die im Design angegebenen Koordinaten treffen, und Präzision bedeutet, dass Sie sie über mehrere Einheiten hinweg konsistent treffen.

Was ist Bearbeitungstoleranz?

Bei der Bearbeitung bezieht sich Toleranz auf die Abweichung von einem Wert zwischen Schnitten. Es hängt also mit der Genauigkeit zusammen, aber es ist eher ein vom Kunden angegebener Wert als ein Attribut der Maschine selbst.

Wenn ein Kunde verlangt, dass ein Merkmal eines Teils zwischen den Einheiten sehr konsistent ist, wird er enge Toleranzen für dieses Merkmal festlegen, um minimale Abweichungen zu ermöglichen. In der Praxis bedeutet dies, dass die Maschine langsamer und vorsichtiger betrieben werden muss.

Wenn eine lockerere Toleranz angegeben wird – beispielsweise für ein nicht mechanisches Merkmal –, kann die Bearbeitung schneller erfolgen.

Obwohl die Toleranz vom Kunden festgelegt wird, geben Maschinen häufig ihre Standardtoleranz und ihre minimal mögliche Toleranz an.

Was trägt zur Präzision einer CNC-Maschine bei?

Die Genauigkeit einer CNC-Maschine hängt von mehreren Faktoren ab, von denen einige vom Hersteller der CNC-Maschine bestimmt werden und andere vom Maschinisten kontrolliert werden können.

Um eine präzise Bearbeitung von Metallen zu erreichen, müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:

Maschinenqualität: Eine gut gebaute Maschine mit hochwertigen Komponenten produziert im Allgemeinen genauere Teile als eine Maschine von schlechter Qualität.

Maschinenzustand: CNC-Maschinen enthalten eine Vielzahl von Komponenten, daher ist eine ordnungsgemäße Wartung unerlässlich, um sie genau zu halten.

Werkzeugzustand: Stumpfe und abgenutzte Schneidwerkzeuge mit Anzeichen von Flankenverschleiß, Kraterverschleiß usw. verringert die Genauigkeit einer CNC-Maschine, daher ist es wichtig, sie in gutem Zustand zu halten. Stumpfe Werkzeuge erhöhen auch die Schnitttemperaturen, was ein weiterer Faktor ist, der die Genauigkeit verringert.

Temperatur und Feuchtigkeit: Die Arbeitsumgebung kann die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflussen. Obwohl die Maschinen in der Lage sind, Teile unter heißen Bedingungen zu schneiden, ist es wichtig, die thermische Konsistenz aufrechtzuerhalten, um Abweichungen zu vermeiden.

Kalibrierung: Werkzeugmaschinen sollten in regelmäßigen Abständen kalibriert werden, um die Genauigkeit zu erhalten.

Was sind die besten Metalle für die präzise Metallbearbeitung?

Eine präzise Metallbearbeitung wird am besten mit Materialien erreicht, die für die CNC-Bearbeitung geeignet sind.

Denn obwohl es möglich ist, selbst die stärksten Metalle und Legierungen präzise zu bearbeiten, können bestimmte schwer zu bearbeitende Materialien die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.

Die Bearbeitbarkeit eines Metalls bezieht sich darauf, wie leicht ein Schneidwerkzeug es schneiden kann. Gut bearbeitbare Metalle können schnell bei geringer Leistung geschnitten werden, wobei eine hochwertige Oberflächenqualität erzielt wird, ohne dass das Schneidwerkzeug erheblich verschleißt.

Einige gut bearbeitbare Metalle umfassen:

Aluminium 6061/6063
Aluminium 7075
Aluminium 2024
Edelstahl 303
Edelstahl 304
Messing C35300

Theoretisch sollte eine gute CNC-Maschine immer noch in der Lage sein, schwer zu schneidendes Metall zu schneiden, auch wenn dies mehr Zeit und Energieverbrauch erfordert.

Aber diese schwer zu bearbeitenden Metalle können sich indirekt negativ auf die Genauigkeit auswirken.

Nicht bearbeitbare Metalle können den Werkzeugverschleiß erheblich erhöhen, und stumpfe Werkzeuge können sowohl die Maschinengenauigkeit als auch die Präzision verringern.

Außerdem möchten die meisten Kunden ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit finden. Wenn die präzise Metallbearbeitung extrem niedrige Schnittgeschwindigkeiten erfordert, weil das Metall schwer zu bearbeiten ist, lohnt sich das Projekt möglicherweise nicht.

Wann benötigen Sie eine präzise Metallbearbeitung?

Eine genaue Metallbearbeitung ist aus vielen Gründen wichtig, von der Sicherstellung der Kundenzufriedenheit bis hin zur Sicherstellung der mechanischen Funktionalität eines Teils.

Zu den Projekten, die eine hohe Präzision erfordern, gehören:

Metallprototypen für Investorengespräche, bei denen sichtbare Ungenauigkeiten bei hochrangigen Fachleuten einen negativen Eindruck hinterlassen können.
Mechanische Teile, die mit anderen Teilen interagieren. Die ordnungsgemäße Funktionalität kann durch Angabe einer geeigneten Toleranz gesteuert werden, aber es ist immer noch eine hohe Genauigkeit erforderlich, um die Kompatibilität zwischen Teilen sicherzustellen.
Teile aus einem seltenen oder teuren Metall, bei denen übermäßiger Ausschuss die wirtschaftliche Durchführbarkeit des Projekts beeinträchtigen würde. (Die Minimierung von Ausschuss ist natürlich immer von Vorteil.)
Jobs für potenzielle langfristige Partner. Wenn Sie mit einem neuen Kunden zusammenarbeiten, erhöhen Sie Ihre Chancen auf eine langfristige Partnerschaft, indem Sie ihn von Anfang an mit präzisionsgefertigten Teilen beliefern. In manchen Fällen nehmen Kunden Bestellungen nur an, wenn ein gewisses Maß an Genauigkeit garantiert werden kann.