Hinterschnitt-Bearbeitung: Erklärter Leitfaden für CNC-Teile mit Hinterschneidungen

Die CNC-Hinterschnittbearbeitung ermöglicht die Herstellung komplexer und komplizierter Bauteile. Sie ist eine der bevorzugten Techniken für hochpräzise Fertigungsverfahren, da sie die Maßhaltigkeit selbst komplizierter Strukturen gewährleistet.

Allerdings sind nicht alle CNC-Schneidwerkzeuge für die Erzeugung von Hinterschnitten in CNC-Bearbeitung. Dieser Artikel ist ein umfassender Leitfaden für die Bearbeitung von Hinterschneidungen. Wir besprechen die Vorteile, Anwendungen, Spezialwerkzeuge und Schnittarten, die sie erzeugen, und geben Tipps für ein erfolgreiches Projekt mit Hinterschneidungen.

Inhaltsübersicht

Was genau ist ein CNC-Hinterschnitt?

Eine Hinterschnitt-Bearbeitung bezieht sich auf das Erzeugen deutlicher Vertiefungen und Aussparungen in bearbeiteten Teilen. In der CNC-Bearbeitung beziehen sich Hinterschneidungen auf Merkmale, die mit herkömmlichen Bearbeitungswerkzeugen nur schwer zu erreichen sind. Dies liegt oft daran, dass die Schneidwerkzeuge nicht in der Lage sind, den vorgesehenen Bereich des Schnitts auf dem Werkstück zu erreichen. Diese Merkmale sind in der Regel nach unten, über Kopf oder nach innen gerichtet, so dass es Hindernisse geben kann, die den Zugang der Fräser einschränken.

Daher benötigen Zerspaner für die Hinterschnittbearbeitung oft kleinere Bearbeitungswerkzeuge oder fortschrittlichere CNC-Maschinentypen, wie z. B. mehrachsige CNC-Maschinen. Außerdem können Zerspaner speziellere CNC-Fräser einsetzen - z. B. Lollipops und Schlitzfräser. Diese Werkzeuge und Maschinen sind in der Lage, die Herausforderungen zu meistern, mit denen typische Bearbeitungswerkzeuge konfrontiert sind, und die erforderlichen Hinterschneidungen zu liefern. Diese sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Werkstücks über einen anderen hinausragt.

Wann ist eine Hinterschnitt-Bearbeitung erforderlich?

Auch wenn sie vermieden werden können, ist die Bearbeitung von Hinterschnitten für bestimmte Fertigungszwecke unerlässlich, insbesondere bei der Herstellung von Teilen mit atypischen Bohrungen, Merkmalen und Nuten.

Komplexe Geometrien

Hinterschnitte bei der Bearbeitung ermöglichen die Herstellung von Teilen mit komplizierten Geometrien und Details, die mit normalen Bearbeitungsverfahren nur schwer herzustellen sind. Dazu können Teile mit Aussparungen, Hinterschneidungen, Taschen usw. gehören.

Gewichtsreduzierung

Die Hinterschnittbearbeitung ermöglicht es erfahrenen Bearbeitern, bei der Herstellung von Teilen unnötiges Material einzusparen, ohne die strukturelle Integrität der Fertigung zu beeinträchtigen. Sie ermöglicht die Herstellung anspruchsvoller Merkmale bei geringerem Materialeinsatz und sorgt so für ein geringeres Gewicht der hergestellten Teile. Dies kommt der Automobil- und CNC-Bearbeitung für die Luft- und Raumfahrtin denen die Gewichtsreduzierung für die Verbesserung der Leistung von Fahrzeugen und Flugzeugen von entscheidender Bedeutung ist.

Verbessern Sie die Montage von Teilen

Hinterschneidungen bei der Bearbeitung ermöglichen die Herstellung von ineinandergreifenden Komponenten, die den Zusammenbau von Teilen verbessern. Diese ineinandergreifenden Merkmale tragen dazu bei, dass die verschiedenen Elemente richtig zusammenpassen, um größere Strukturen und zusammengesetzte Teile zu schaffen.

Herstellung von Formen und Gesenken

Formen und Gesenke für den Druckguss und das Spritzgießen enthalten beispielsweise oft komplizierte Merkmale wie Hinterschneidungen. Durch diese Hinterschnitt-Bearbeitungstechnik werden Gewinde und Entformungsschrägen in den Formen und Gesenken erzeugt.

Kontrolle von Gas- und Flüssigkeitsströmen

Das hinterschnittene Werkstück ermöglicht die Schaffung von Kanälen und Wegen, die für Hydraulik- und Fluidikkreisläufe unerlässlich sind. Es ermöglicht die präzise Regulierung dieser Gase und Flüssigkeiten in pneumatischen Systemen.

Was sind typische Werkzeuge für eine Hinterschnittmaschine?

Wie bereits erwähnt, erfordert die Bearbeitung von Hinterschnitten spezielle Bearbeitungswerkzeuge, die sich von den üblichen unterscheiden. Die für diese Bearbeitung verwendeten Werkzeuge haben einzigartige Formen, die sie für die Herstellung dieser Merkmale geeignet machen.

Lutscher-Ausstecher

Lollipop-Fräser sehen aus wie Fräser mit Freischnitt, haben aber speziell abgerundete Böden. Daher werden sie manchmal auch als Kugelkopffräser bezeichnet. Sie verfügen über einen kugelförmigen Kopf mit einer kugelförmigen Schneide, die einen glatten und präzisen Schnitt ermöglicht. Aufgrund ihrer Form werden sie in der Regel für die Bearbeitung von gekrümmten oder konturierten Hinterschnittformen und 3D-Profilen verwendet.

Wie alle CNC-Schneiden vs. Laserschneiden Werkzeuge sind die Lollipop-Fräser hochpräzise Werkzeuge. Daher ergeben sie Teile mit wenig bis keinen Werkzeugmarkierungen, Fehlern und einer insgesamt hohen Oberflächengüte. Diese Eigenschaft macht sie auch für das Entgraten geeignet. Allerdings sind sie aufgrund ihrer hohen Ausgereiftheit und ihrer Eignung für multidirektionales Schneiden etwas teuer.

Schlitzfräser

Im Gegensatz zu Lollipop-Fräsern haben Schlitzfräser Spitzen, mit denen sie Schlitze, Nuten und Keilnuten in Werkstücke einbringen können. Die Enden sind gerader und schmaler, mit spiralförmigen Nuten unterschiedlicher Tiefe und Breite, die sich für die Herstellung von Kanälen, tiefen Schlitzen und Taschen eignen.

Nutenfräser sind sehr vielseitig und gehören zu den am häufigsten verwendeten Fräsern, insbesondere für die Bearbeitung von Hinterschnitten. Es gibt sie in verschiedenen Formen, wobei T-Nutfräser und Keilnutenfräser die gängigsten sind. Außerdem sind sie hochpräzise und erzeugen Teile mit hoher Maßhaltigkeit.

Freischneidende Schaftfräser

Die Hinterschnittfräser sind mit einzigartigen Merkmalen ausgestattet, die sie für den Zugang und die Herstellung von Schnitten geeignet machen, einschließlich der Bearbeitung von Hinterschnitten und tiefen Taschen, die für andere Werkzeuge schwierig sind. Sie sind sehr vielseitig, haben abgewinkelte Hälse und Schneiden an den Seiten und am Boden. Daher können sie sowohl an den Seiten als auch an der Unterseite Schnitte ausführen.

Darüber hinaus gibt es sie in verschiedenen Ausführungen - konisch, gerade oder kugelförmig -, die jeweils auf spezifische Fertigungsanforderungen zugeschnitten sind, was die Vielseitigkeit des Werkzeugs noch verstärkt.

Spezielle Schnitte bei der Bearbeitung von Hinterschnittteilen

Wir haben festgestellt, dass sich die Merkmale von Hinterschnitten von der allgemeinen Bearbeitung unterscheiden. Im Folgenden finden Sie eine kurze Beschreibung einiger spezieller Hinterschnittteile.

Schwalbenschwanz

Wie der Name schon sagt, ähneln Schwalbenschwanzhinterschneidungen einer Schwalbenschwanz- oder Trapezform, in der Regel mit einer breiten Unterseite und einer schmaleren Oberseite. Die Schneidwerkzeuge für Schwalbenschwanzhinterschnitte haben Standardwinkel von 45 und 60 Grad. Es gibt jedoch auch andere, weniger gebräuchliche Spezialwerkzeuge mit Winkeln von einem Vielfachen von 10 Grad bis zu 120 Grad für komplexere Spezifikationen.

Diese Art der Hinterschnittbearbeitung schafft sichere Steck- und Verriegelungsverbindungen, wie z. B. bei mechanischen Gelenken, und sorgt so für mehr Stabilität. Daher müssen die Schwalbenschwanzfräser hochpräzise sein, um eine bessere Leistung und sichere Verbindungen zwischen den zueinander passenden Teilen zu gewährleisten.

T-Schnitte

Wie der Name bereits andeutet, handelt es sich bei T-Nuten um spezielle Hinterschnitt-Bearbeitungsteile, die die Form eines "T" haben. Die T-Nut ist ein spezieller Schnitt mit einem flachen Boden und verlängerten Seiten, die die T-Form bilden. Die Breite dieser Werkzeuge ist unterschiedlich und reicht von 3 mm bis 40 mm. Die Werkzeuge für diesen Schnitt bestehen aus flachen horizontalen Klingen und einem vertikalen Schaft, so dass die besagte Form in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden kann. Außerdem gewährleisten sie, wie alle CNC-Schneidwerkzeuge, eine hohe Maßgenauigkeit, die für die perfekte Passform der ineinander greifenden Teile von entscheidender Bedeutung ist.

Kegelförmige Hinterschneidungen

Ein konischer Hinterschnitt ist eine Bearbeitung mit einer schrägen Oberfläche, die sich allmählich verjüngt - und in der Breite oder Tiefe abnimmt. Sie bietet einen allmählichen Übergang zwischen den Teilen und eignet sich daher für die Herstellung von Teilen, die mit einer Presspassung montiert werden müssen. Ein Teil wird gegen das andere gepresst, und die Verjüngung hilft, jedes Teil in die richtige Position zu bringen.

O-Ring Hinterschneidungen

Ein O-Ring-Hinterschnitt ist ein rillenartiges Merkmal, das zur Aufnahme von O-Ringen, einem flexiblen Ring aus einem elastischen Material wie Gummi, geschnitten wurde. Der O-Ring-Hinterschnitt wird verwendet, um eine wirksame Dichtung zwischen zwei Teilen herzustellen. Die Nut dient als Vertiefung, in der der O-Ring sitzt und die Dichtung bildet.

Einseitiges Unterschneiden

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der einseitigen Hinterschnittbearbeitung um einen asymmetrischen Hinterschnitt, bei dem die Einstichstelle nur auf einer Seite liegt. Obwohl sie seitlich schneidet, behält eine Seite eine ebene Oberfläche, während die ausgesparte Seite tiefere Schnitte aufweist.

Hinterschneidungen mit Gewinde

Hinterschneidungen mit Gewinde haben Innengewindeflächen, die denen von Bolzen oder Schrauben ähneln. Dies ist das bevorzugte Hinterschneidungsmerkmal für Teile, die mit einem anderen Objekt verschraubt werden müssen. Das Gewinde dieser Komponenten ermöglicht einen festen Griff, um die Bolzen oder Schrauben zu sichern. Das Hinterschnittwerkzeug für die Bearbeitung dieses Merkmals ist ein spezieller Gewindefräser.

Keilnutunterschneidungen

Hinterschneidungen für Keilnuten erfordern den Einsatz spezieller Werkzeuge für die Bearbeitung von Nuten mit besonderen Profilen wie Keilnuten. Diese Hinterschnittdefinition hat oft parallele Größen mit einem flachen Boden und einer in eine Welle geschnittenen Nut, die den Schlüssel aufnimmt. Sie erfordert einen speziellen Nutfräser, der in der Regel eine gerade Schneide hat, mit der die Nut in einem einzigen Durchgang präzise bearbeitet werden kann. Die CNC-Hinterschneidungsbearbeitung von Passfedernuten kommt mechanischen Baugruppen für die Drehmomentübertragung von einer Welle auf ein Getriebe oder ein Riemenscheibensystem zugute.

Sphärische Hinterschneidungen

Wie der Name schon sagt, sind kugelförmige Freistiche durch eine gekrümmte Oberfläche wie eine Kugel gekennzeichnet. Für die Bearbeitung des sphärischen Freistichs ist ein spezieller Kugelfräser mit Freistich erforderlich. Er ist das bevorzugte Hinterschneidungsmerkmal für Teile, die eine Drehbewegung erfordern, wie z. B. ein Lager oder kugelförmige Schnittstellen. Die dadurch entstehende kugelförmige Oberfläche sorgt für eine geringere Reibung und eine reibungslose Rotation zwischen den Bauteilen.

Zusammenfassung spezialisierter Schnitte für Hinterschneidungen

Die nachstehende Tabelle ist eine kurze Zusammenfassung der speziellen Schnittarten, die bei der CNC-Bearbeitung von Hinterschnitten verwendet werden.

Expertenrat für die CNC-Bearbeitung von Teilen mit Hinterschnitten

Die Herstellung von Hinterschneidungen ist eine ziemliche Herausforderung, die besondere Fähigkeiten und Kenntnisse erfordert. Wenn Sie sich jedoch an diese Tipps halten, erhöhen Sie Ihre Chancen, qualitativ hochwertige Hinterschneidungen zu erstellen.

Professionelle Hilfe finden

Wir haben bereits darauf hingewiesen, dass herkömmliche Werkzeuge für die Bearbeitung von Hinterschnitten nicht in der Lage sind, Hinterschnitte zu erzeugen. Daher müssen Sie in Erwägung ziehen, mit einem Experten oder Unternehmen mit spezielleren Werkzeugen zusammenzuarbeiten. CNC-Bearbeitung von Prototypen Werkzeuge, um die genaue Herstellung dieser Merkmale zu gewährleisten. Außerdem können Sie so die Gefahr von Fehlern und möglichen Komplikationen verringern.

Unterschnitt-Features auf das kleinste Minimum reduzieren

Bei der Erstellung Ihres Entwurfs sollten Sie eine DFM-Analyse durchführen, um Möglichkeiten zur Reduzierung von Hinterschneidungen zu finden. Um die Leistung und Stabilität Ihrer Konstruktion zu verbessern, sollten Sie sie jedoch auf das Mindestmaß beschränken. Auf diese Weise können Sie die Kosten und den Zeitaufwand für die CNC-Bearbeitung reduzieren. Da Hinterschneidungen oft kompliziert sind, vereinfacht dies auch Ihre Konstruktion.

Flache Hinterschneidungen wählen

Je tiefer die Definition der Hinterschnittbearbeitung, desto komplexer ist sie. Auch wenn die Herstellung dieser Funktion spezielle Schneidwerkzeuge erfordert, gibt es eine Grenze für die Tiefe, die der vertikale Schaft dieser Fräser in Ihre Werkstücke erreichen kann.

Daher ist es am besten, Hinterschnitte so flach wie möglich zu halten, um den Fräsern einen besseren Zugang zu ermöglichen und die Präzision und Genauigkeit des Prozesses zu erhöhen.

Vermeiden Sie den Bedarf an benutzerdefinierten Tools

Die Herstellung von Teilen, die kundenspezifische Werkzeuge erfordern, ist teuer und zeitaufwändig, da Sie das Werkzeug oft erst herstellen müssen, bevor Sie sich auf Ihr Projekt konzentrieren können. Achten Sie daher bei der Erstellung Ihrer Konstruktion mit Hinterschnitten darauf, dass jede Hinterschnittbearbeitung Standardmaße hat. Dies erspart Ihnen die Herstellung von Sonderwerkzeugen für Ihre Fertigung.

Wenn Sie beispielsweise ein Bauteil herstellen, das einen Schwalbenschwanzschnitt erfordert, sollten Sie den Standardschnitt von 45 oder 60 Grad verwenden. Wenn Sie in einem solchen Szenario von der Norm abweichen, müssen Sie zunächst ein geeignetes Schneidewerkzeug entwickeln, bevor Sie sich auf die beabsichtigte Fertigung konzentrieren können.

Wählen Sie die richtige CNC-Maschine

Dies ist eigentlich der erste Schritt in jedem Fertigungsprozess. Die Auswahl des geeigneten Bearbeitungswerkzeugs ist entscheidend für Ihre Fertigung und dafür, dass Ihr Produkt den gewünschten Zweck erfüllt.

Daher benötigen Sie eine fortschrittlichere CNC-Maschine, wie z. B. die 5-Achsen-CNC-Maschine, die über mehr Möglichkeiten verfügt und sich für die Ausführung empfindlicher Schnitte wie z. B. Hinterschnitte eignet. Mit diesem Gerät können Sie kompatible Schneidwerkzeuge für die Hinterschnittbearbeitung verwenden, z. B. Nutenfräser für die Herstellung von T-Nut-Schnitten. Darüber hinaus gewährleistet sie eine höhere Präzision und Maßhaltigkeit und reduziert die Notwendigkeit der Nachbearbeitung.

Anwendungen von Hinterschneidungen in der CNC-Bearbeitung

Auch wenn Experten oft empfehlen, die Hinterschnittbearbeitung wegen der damit verbundenen Komplexität zu vermeiden, kann dieses Bearbeitungsmerkmal in der Fertigungsindustrie nicht fehlen. Die CNC-Bearbeitung von Hinterschneidungen kommt verschiedenen Branchen zugute, darunter der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Schiffsindustrie.

Im Folgenden wird jedoch eine spezifischere Beschreibung ihrer Anwendungen gegeben.

• Steck- und Verriegelungsmerkmale für Schnappverbindungen und die Montage von Teilen;
• Seitliche Löcher für das Kabelmanagement und die Platzierung von Steckern in der Unterhaltungselektronik;
• Hinterschnittene Kanäle für leichte, aber stabile Strukturen für die Luft- und Raumfahrtindustrie;
• Vertikale Gewinde für viele Schläuche und lecksichere Verbindungen in Sanitär-, Pneumatik- und Hydraulikkomponenten;
• Hinterschnittene Zahnräder für geringeren Verschleiß und bessere Leistung in der Automobilindustrie;
• Rohrverbinder für medizinische Geräte;
• Individuelle Einsätze für einzigartige Designelemente und künstlerische Skulpturen.

Schlussfolgerung

Die Hinterschnittbearbeitung ist äußerst vielseitig und ermöglicht die Herstellung komplizierter Strukturen mit empfindlichen Merkmalen. Sie ermöglicht die Herstellung großer Systeme aus kleineren, eng ineinander gefügten Komponenten. Wegen der hohen Bearbeitungskosten raten Maschinenbauer und Erstausrüster oft von der Herstellung von Teilen mit Hinterschnitten ab.

Xcmachining: Ihr Experte für CNC-gefräste Teile mit Hinterschneidungen 

Die Bearbeitung von Hinterschneidungen ist eine Herausforderung, daher empfehlen wir Ihnen, sich an einen Experten zu wenden.

Wir bei Xcmachining sind Experten für hochpräzise CNC-Bearbeitung, einschließlich solcher, die Hinterschnittfräsen und komplexe Geometrien erfordern. Unsere Einrichtungen verfügen über ein hochqualifiziertes Team mit jahrelanger Erfahrung, um sicherzustellen, dass Ihre bearbeiteten Teile alle Ihre gewünschten Anforderungen erfüllen.

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FAQs

Was sind die möglichen Fehler von Hinterschneidungen bei der Bearbeitung?

Zu den möglichen Fehlern bei der Hinterschnittbearbeitung gehören geschwächte Verbindungen, die zu Bruch, Rissbildung oder Erosion neigen. Unzureichender Werkzeugzugang aufgrund tiefer Hinterschnitte, Werkzeugbruch und schlechte Oberflächenbearbeitung sind weitere mögliche Fehler.

Was sind die verschiedenen Arten von Hinterschneidungen?

Zu den verschiedenen Arten von Hinterschneidungen gehören T-Schnitte, Schwalbenschwanz-Hinterschneidungen, O-Ring-Hinterschneidungen, Gewinde-Hinterschneidungen, sphärische Hinterschneidungen usw. Jede spezialisierte Hinterschneidung hat einzigartige Merkmale, Vorteile und Anwendungen für spezifische Fertigungsanforderungen.

Welche Arten von Materialien werden mit Hinterschnitten bearbeitet?

Zu den Materialien, die sich für die Hinterschnittbearbeitung eignen, gehören typische Fertigungsmaterialien wie Aluminium, Stahl und Edelstahl. Auch Kunststoffpolymere und Verbundwerkstoffe können geeignete Hinterschnitte erzeugen.