Wie konstruiert man ein Teil für das CNC-Fräsen?

Fräskosten entstehen zuerst im CAD und erst danach auf der Maschine. Dieselbe Bauteilfunktion, auf zwei Arten konstruiert, kann sich in Preis und Lieferzeit um mehrere zehn Prozent unterscheiden. Fertigungsgerechtes Konstruieren, also DFM, ist ein Satz einfacher Geometrieregeln, die die Zykluszeit verkürzen und das Risiko von Problemen verringern.

Dieser Beitrag sammelt die wichtigsten Regeln für Konstrukteure. Wenn Sie noch über die Bearbeitungsstrategie entscheiden, lesen Sie ihn zusammen mit dem Text 3-Achs- vs. 5-Achs-Fräsen, denn auch die Achszahl folgt aus der Geometrie des Teils.

Runden Sie die Innenecken

Ein Fräser hat einen runden Querschnitt, deshalb bleibt in einer Innenecke immer ein Radius stehen. Scharf konstruierte Innenecken zwingen den Fertiger zu längerer Bearbeitung mit einem dünneren Werkzeug oder zu einer anderen Technologie.

• Planen Sie einen Eckenradius mindestens gleich dem Radius eines typischen Fräsers ein,
• ein größerer Radius erlaubt ein dickeres, steiferes Werkzeug und verkürzt die Zeit,
• scharfe Außenkanten sind kein Problem — es geht nur um Innenecken.

In der Praxis bietet ein Eckenradius, der etwas größer ist als der Fräserradius, den besten Kompromiss zwischen Funktion und Bearbeitungskosten.

Achten Sie auf Taschenproportionen und Tiefe

Tiefe, schmale Taschen erfordern lange Werkzeuge, die schwingen und an Genauigkeit verlieren. Je tiefer eine Tasche im Verhältnis zur Breite ist, desto schwieriger und teurer die Bearbeitung.

Faustregel: Ohne Sonderwerkzeuge ist eine vernünftige Tiefe etwa das 3- bis 4-Fache des Fräserdurchmessers. Tiefere Taschen sind machbar, sollten aber bewusst durch die Funktion des Teils begründet sein.

Konstruieren Sie keine zu dünnen Wände

Dünne Wände schwingen und verformen sich unter dem Werkzeugdruck, was Genauigkeit und Oberflächengüte verdirbt. Das Problem wächst mit der Wandhöhe.

Bei Metallen wird oft ein Minimum von etwa 0,8–1 mm angesetzt, aber das ist ein Ausgangspunkt, keine universelle Regel. Eine hohe, dünne Wand erfordert eine höhere Schwelle und manchmal zusätzliche technologische Abstützungen. Muss eine Wand dünn sein, sollte man das vor der Produktion mit dem Fertiger abstimmen.

Sichern Sie den Werkzeugzugang

Der Fräser muss jede zu bearbeitende Fläche erreichen. Geschlossene Geometrien, tiefe Hinterschnitte und „versteckte" Flächen erfordern zusätzliche Aufspannungen, längere Werkzeuge oder 5-Achs-Bearbeitung.

• Konstruieren Sie so, dass die wichtigsten Flächen aus einer oder zwei Richtungen zugänglich sind,
• vermeiden Sie Hinterschnitte, die Winkelwerkzeuge erfordern, wenn sie nicht nötig sind,
• denken Sie daran, dass jede zusätzliche Aufspannung Kosten und einen potenziellen Bezugsfehler bedeutet.

Die Anzahl der Aufspannungen schlägt sich direkt im Preis nieder — mehr dazu im Beitrag was kostet ein CNC-Teil.

Toleranzen und Gewinde — nur dort, wo nötig

Eine enge Toleranz auf dem ganzen Teil klingt sicher, kostet aber. Jede verschärfte Toleranz bedeutet längere Bearbeitung, zusätzliche Prüfung und manchmal eine separate Operation.

• Kennzeichnen Sie nur Funktionsflächen, Passungen und Montagemaße als kritisch,
• lassen Sie die übrigen Maße in der Werkstatt-Allgemeintoleranz,
• konstruieren Sie Gewinde in üblichen Größen, für die es Standardwerkzeuge gibt,
• vermeiden Sie sehr tiefe Gewinde in harten Werkstoffen, wenn sie nicht nötig sind.

Wie man diese Anforderungen sinnvoll in der Dokumentation angibt, haben wir im Text wie man eine Zeichnung für das Angebot vorbereitet beschrieben.

Entscheidungsrahmen: schneller DFM-Check

Bevor Sie die Konstruktion zur Angebotsanfrage senden, prüfen Sie:

Fazit

Eine gute fräsgerechte Konstruktion ist kein Funktionskompromiss, sondern eine Reihe bewusster geometrischer Entscheidungen: Eckenradien, Taschenproportionen, Wandstärke, Werkzeugzugang und Toleranzen, die auf das wirklich Wichtige beschränkt sind. Jede dieser Entscheidungen senkt Kosten und Risiko, bevor das Teil auf die Maschine kommt.

Sie haben ein fertiges Modell und möchten es auf Zerspanbarkeit prüfen lassen? Senden Sie das Projekt an Nomatec — im Rahmen von CNC-Fräsen und CAD/CAM-Konstruktion zeigen wir, was sich vereinfachen lässt, damit das Teil günstiger zu fertigen ist, ohne an Funktion zu verlieren.