Was sind maschinell bearbeitete Teile und Komponenten？

Was sind bearbeitete Teile?

Maschinell bearbeitete Teile sind Komponenten, deren Formen aus Materialien wie Metall oder Kunststoff mit Hilfe von Maschinen wie Fräsen, Drehbänken und Oberfräsen hergestellt werden. Die Werkzeuge entfernen zusätzliches Material, um die gewünschte Form zu erhalten.

Die Bearbeitung kann manuell oder digital mit CNC-Maschinen (Computer Numerically Controlled) durchgeführt werden. Schnelle Aufgaben, die menschliche Präzision erfordern, eignen sich am besten für die manuelle Bearbeitung, während die CNC-Bearbeitung für komplexe und wiederholbare Formen geeignet ist.

Folglich hat die CNC-Bearbeitung mit Techniken wie Fräsen und Drehen die Präzision bei der Herstellung bearbeiteter Komponenten verbessert und die Effizienz erhöht. Infolgedessen sind bearbeitete Teile in Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie, in denen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Komponenten von größter Bedeutung ist, unverzichtbar geworden.

Darüber hinaus werden einige technische Komponenten zunächst gegossen oder geformt und dann maschinell bearbeitet, um sie fertigzustellen. Diese Teile werden manchmal als teilbearbeitete oder nachbearbeitete Teile bezeichnet, was auf die Vielseitigkeit und Bedeutung der maschinellen Bearbeitung in modernen Fertigungsverfahren hinweist.

Die Anwendungen von bearbeiteten Teilen

Luft- und Raumfahrtindustrie:

• Anwendungen: Triebwerkskomponenten, Strukturelemente der Flugzeugzelle, Fahrwerke usw.
• Merkmale der Industrie: Erfordert extrem hohe Präzision und Zuverlässigkeit.
• Anforderungen an die Teile: Sie müssen extremen Temperaturen und Drücken standhalten und eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit aufweisen.
• Vorteile: Durch die Präzisionsbearbeitung wird sichergestellt, dass die Komponenten den strengen Sicherheitsstandards entsprechen, was die Flugsicherheit und Effizienz erhöht.

Automobilindustrie:

• Anwendungen: Motorkomponenten, Getriebesysteme, Teile von Aufhängungssystemen.
• Merkmale der Industrie: Massenproduktion mit hohen Kosten und Effizienzanforderungen.
• Anforderungen an die Teile: Hohe Haltbarkeit, gute mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit.
• Vorteile: Bearbeitete Teile verbessern die Fahrzeugleistung, verringern die Ausfallrate und verlängern die Lebensdauer.

Medizinische Industrie:

• Anwendungen: Chirurgische Werkzeuge, implantierbare Geräte, Gelenkersatz und Zahnimplantate.
• Merkmale der Industrie: Extrem hohe Anforderungen an die Biokompatibilität und Präzision der Produkte.
• Anforderungen an die Teile: Ungiftige, biokompatible Materialien müssen hochpräzise sein, um sich der komplexen menschlichen Anatomie anzupassen.
• Vorteile: Die Präzisionsbearbeitung gewährleistet die Sicherheit und Funktionalität von Medizinprodukten und verbessert die Behandlungsergebnisse.

Elektronikindustrie:

• Anwendungen: Komponenten für Computerhardware, mobile Geräte und Kommunikationsausrüstung.
• Merkmale der Industrie: Streben nach Miniaturisierung und hoher Integration der Technologie.
• Anforderungen an die Teile: Extrem hohe Präzision und komplexe Miniaturisierungskonstruktionen.
• Vorteile: Durch die Präzisionsbearbeitung werden elektronische Geräte kompakter, effizienter und funktioneller.

Energiewirtschaft (z. B. Öl und Gas):

• Anwendungen: Bohrausrüstung, Komponenten von Übertragungssystemen.
• Merkmale der Industrie: Raue Umgebungen mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Geräte.
• Anforderungen an die Teile: Sie müssen hohem Druck, hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen standhalten.
• Vorteile: Bearbeitete Teile erhöhen die Leistung und Sicherheit der Anlagen und verringern die Wartungskosten und Ausfallzeiten.

Wie man individuell bearbeitete Teile entwirft

Um sicherzustellen, dass maßgefertigte Teile funktionell und langlebig sind, müssen einige Konstruktionsprinzipien beachtet werden. Wenn die richtigen Spezifikationen verwendet werden, können mechanische Pannen vermieden werden, und die Komponenten können sich nahtlos in ihre Baugruppen einfügen, was den Bedarf an kostspieligen Anpassungen und Reparaturen verringert. Dadurch wird auch die Qualität des Endprodukts entsprechend den Richtlinien der Normen verbessert, was zu Vertrauen und allgemeiner Zufriedenheit bei den Benutzern führt.

Dicke der Wand

Bei der Bearbeitung von Werkstücken ist zu beachten, dass Metalle eine Mindestwandstärke von 0,8 mm und Kunststoffe von 1,5 mm haben sollten. Dies ermöglicht die Konstruktion während der Herstellung und die Verwendung des Bauteils ohne Bruch oder Verformung in der Zukunft. Aluminiumteile mit einer geringeren Wandstärke können beispielsweise vibrieren und sich verbiegen.

Unterschneidet

Ohne spezielle Werkzeuge sollten Hinterschnitte nicht tiefer als etwa 0,5 mm sein. Alternativ dazu erlauben Standardgeräte Hinterschneidungen bis zu einer Tiefe von drei Millimetern. Bei Konstruktionen, die tiefere Hinterschneidungen erfordern, müssen jedoch zusätzliche Kosten und mögliche Kompromisse bei der strukturellen Integrität berücksichtigt werden.

Hohlräume, Löcher und Gewinde

Zur Erleichterung einer effizienten Werkzeugbestückung und zur Gewährleistung der Materialfestigkeit empfehlen die Konstruktionsnormen für Hohlräume, dass diese nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 10 mm tief sein sollten. Auch Gewindebohrungen müssen unter diesem Gesichtspunkt konstruiert werden; daher sollte das Gewinde eine Tiefe haben, die dem empfohlenen M6-Durchmesser (9 mm) entspricht – für den Fall, dass eine belastende Situation eintritt.

Treppe

Der Maßstab der zu bearbeitenden Bauteile bestimmt die Maßtoleranzen, die von den Konstrukteuren dieser Bauteile toleriert werden, bis sie unannehmbare Grenzen darstellen. Bei kleinen Bauteilen (unter 50 mm) beträgt die Toleranz in der Regel ±0,05 mm, während sie bei größeren Bauteilen (über 100 mm) aufgrund des Materialverhaltens während der Bearbeitung bis zu ±0,1 mm betragen kann.

Vorsprünge

Vorsprünge an maschinell bearbeiteten Teilen wie Laschen oder Vorsprünge dürfen nicht mehr als das Dreifache ihrer Grunddicke über die Oberflächen hinausragen, an denen sie ursprünglich angebracht oder auf denen sie angebracht werden sollten. Umgekehrt muss sichergestellt werden, dass ein Vorsprung mit einer Basisdicke von 2 mm nicht höher als 6 mm ist, wenn seine Struktur nicht geschwächt werden soll, so dass er einknickt oder reißt.

Inneneckenradien

Die Innenradien der Ecken sind entscheidend für die Verringerung der Spannungskonzentration in den bearbeiteten Teilen. Für die meisten Werkstoffe wird ein Radius von mindestens 1 mm empfohlen, bei härteren Werkstoffen, wie z. B. rostfreiem Stahl, können es auch 2 mm sein, um Risse zu vermeiden.

Taschen

In den meisten Fällen haben Taschen in bearbeiteten Teilen eine maximale Tiefe von dreimal dem Durchmesser des Werkzeugs. Eine Tasche sollte diesen Wert nicht überschreiten, wenn sie mit einem Werkzeug mit 4 mm Durchmesser hergestellt wird, um eine effiziente Spanabfuhr und die Stabilität des Werkzeugs zu gewährleisten.

Vorbohren Gewindetiefe

Um eine ordnungsgemäße Gewindebildung zu gewährleisten, muss die Vorbohrtiefe mindestens anderthalb Mal größer sein als der Durchmesser des Gewindebohrers. Nehmen wir den M8-Standardgewindebohrer mit einem Durchmesser von 6,8 mm, dann müsste die Vorbohrtiefe etwa 10,2 mm betragen, um einen vollständigen Eingriff zu ermöglichen, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.

Gewindelöcher

Gewindebohrungen auf bearbeiteten Oberflächen müssen einen gewissen Mindestinnendurchmesser haben, um ihre Funktion ordnungsgemäß zu erfüllen. Mit anderen Worten: Ein M4-Gewindeloch sollte mindestens 3,3 mm gebohrt werden, bevor es mit einem Gewinde versehen wird, und eine Schraube sollte mindestens 8 mm lang sein.

Text und Beschriftung

Um nach dem Lackieren oder anderen Veredelungsprozessen lesbar zu sein, müssen Texte und Schriftzüge auf bearbeiteten Teilen mindestens fünf Millimeter hoch sein; ihre Tiefe sollte jedoch nicht unter die Millimetergrenze fallen. Auf Bedienfeldern von Maschinen sind in der Regel Beschriftungen eingraviert, die auch unter den rauen industriellen Bedingungen, unter denen sie eingesetzt werden, gut lesbar bleiben müssen5.

Oberflächenbehandlung

Die Oberflächengüte bearbeiteter Teile hängt von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Während für die meisten industriellen Anwendungen nur ein Rauheitswert (Ra) von 1,6 µm erforderlich ist, können feinere Oberflächen wie die von Hydraulikventilen in den von der ASME B46.1 vorgegebenen Bereich von 0,4 µm fallen.

Material der bearbeiteten Teile

Die Wahl der Werkstoffe in der mechanischen Konstruktion und Produktion ist sehr wichtig für die Funktion, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Produkte. Die richtigen Materialien sind notwendig, um die Festigkeit der Struktur zu erhalten, die Produktivität zu verbessern, die Umweltbelastung zu verringern und die Kosten zu senken, was für den Erfolg auf dem Markt entscheidend ist.

• Metalle: Dazu gehören hauptsächlich verarbeitete Materialien wie Stahl (z. B. Kohlenstoffstahl oder legierter Stahl), Aluminium, Kupfer und rostfreier Stahl. Diese Materialien haben gute mechanische Eigenschaften und lassen sich leicht verarbeiten.
• Kunststoffe: Gleichzeitig können unbelastete Bauteile aus bestimmten technischen Kunststoffen wie Nylon, Polycarbonat und PTFE (Teflon) entwickelt werden, wenn keine hohe Festigkeit erforderlich ist.
• Keramiken: Keramische Werkstoffe wie Siliziumkarbid und Aluminiumoxid sind zwar teuer in der Bearbeitung, können aber anspruchsvollen Bedingungen wie hohen Temperaturen oder starker Abrasivität standhalten.
• Verbundwerkstoffe: Kohlefaserverbundwerkstoffe und glasfaserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe werden aufgrund ihres hervorragenden Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht in speziellen Anwendungen eingesetzt.

Vorteile von bearbeiteten Teilen

Kein MOQ

Einer der größten Vorteile von maschinell bearbeiteten Teilen in Fertigung und Design ist, dass es keine Mindestbestellmenge gibt. Diese Eigenschaft bringt den Unternehmen Flexibilität und ermöglicht ihnen eine effiziente Verwaltung ihrer Kosten und Bestände.

Gute Prototypen

Zerspanungsteile bieten auch die Möglichkeit der Prototypenherstellung, was ein wichtiger Faktor bei der Bearbeitung ist. Ingenieure können Prototypen schnell bauen und testen, was eine schnelle Iteration und Entwicklung ermöglicht. Dieser Prozess verkürzt daher die Zeit, die ein neues Produkt bis zur Markteinführung benötigt.

Gestaltungsfreiheit

Maschinell bearbeitete Teile bieten eine große Gestaltungsfreiheit. Das liegt daran, dass die Hersteller komplexe Formen und komplizierte Details erzeugen können, die mit anderen Fertigungsmethoden nicht möglich sind. Letztlich verbessert diese Eigenschaft sowohl die Funktionalität als auch die Ästhetik der Endprodukte.

Qualität

In Bezug auf die Qualität sind bearbeitete Teile ihren Alternativen voraus. Sie werden mit Präzision hergestellt; daher können engere Toleranzen erreicht werden als bei gegossenen oder geschmiedeten Gegenstücken. Diese Aspekte führen zu höherwertigen Komponenten, die eine bessere Leistung und eine längere Lebensdauer der Endverbraucherprodukte ermöglichen.

Vorlaufzeiten

Im Allgemeinen sind die Vorlaufzeiten für bearbeitete Teile kürzer als bei anderen Produktionsverfahren. Der direkte Charakter der maschinellen Bearbeitung sorgt für kürzere Durchlaufzeiten, da keine Formen oder Einrichtungsarbeiten erforderlich sind. Diese schnelle Reaktionsfähigkeit hilft Unternehmen, umgehend auf die Marktnachfrage zu reagieren.

Änderungen

Während der Produktion ermöglicht die maschinelle Bearbeitung einfache Änderungen an den Bauteilen. Falls Änderungen an einem Teil notwendig werden, können diese umgehend durchgeführt werden, ohne dass es zu längeren Ausfallzeiten kommt oder zu teuer ist. Diese Flexibilität trägt daher in hohem Maße zur Verfeinerung des Produktdesigns bei.

Stärke

Die Festigkeit der bearbeiteten Teile ist ein weiterer Vorteil, der bei diesen Produkten nicht unbeachtet bleibt. Die Auswahl der Materialien, darunter Metalle und hochfeste Kunststoffe, sorgt für Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen raue Bedingungen und hohe Belastungen, was sie ideal für kritische Anwendungen macht.

Oberflächenbehandlung

Schließlich bieten maschinell bearbeitete Teile aus guten Gründen oft eine bessere Oberflächenqualität als alle anderen Fertigungsverfahren, die an ihrer Herstellung beteiligt sind. Da die bei der maschinellen Bearbeitung verwendeten Werkzeuge präzise sind, sind die resultierenden Oberflächen entweder sofort einsatzbereit oder müssen nur minimal nachbearbeitet werden. Diese Eigenschaft ist wichtig für Teile mit hohen ästhetischen Ansprüchen oder besonderen Leistungsanforderungen.

Die Techniken und Verfahren zur Bearbeitung von Teilen

Die Vielfalt der Fertigungsverfahren und -methoden ermöglicht es den Entwicklern und Herstellern, die am besten geeignete Technik für bestimmte Merkmale der Produkte und Eigenschaften der Materialien auszuwählen. Durch diese Anpassungsfähigkeit wird sichergestellt, dass die Bearbeitung von einfachen bis hin zu komplexen Formen und Materialien, von weichen Kunststoffen bis hin zu harten Metallen, effektiv erfolgen kann. Daher besteht ein Bedarf an Werkzeugmaschinen mit flexiblen Kapazitäten und hoher Präzision für die Massenproduktion oder für Einzelaufträge, da sie in der Lage sind, strenge Anforderungen und variable Anforderungen zu erfüllen.

• Fräsen: Beim Fräsen stellt die CNC-Fräse aus dem Ausgangsmaterial gefräste Teile her. Sie stellt Teile mit flachen oder konturierten Oberflächen her, indem sie verschiedene Maschinen und Schneidwerkzeuge wie Planfräsen, Stirnfräsen, CNC-Fräsen und andere einsetzt.
• Drehen: Beim Drehen werden Drehteile hergestellt, indem ein Werkstück rotiert, während ein Fräser Material abträgt, um zylindrische Formen zu erzeugen. Das CNC-Drehen ermöglicht die Herstellung von Gewinden an bearbeiteten Objekten wie Wellen sowie von Außenmerkmalen.
• Bohren: Bohrer drehen sich beim Bohren von Löchern in ihre Ziele. Auf diese Weise schaffen sie Löcher unterschiedlicher Größe und Tiefe in bearbeiteten Teilen in verschiedenen Branchen.
• Räumen: Hier kommen Räumnadeln ins Spiel, wenn es um spezielle Schneidwerkzeuge geht, die bei der präzisen Herstellung von Keilnuten und komplizierten Innenformen eingesetzt werden und im Vergleich zu anderen Verfahren wie Schleifen oder Fräsen eine bessere Oberflächenqualität aufweisen.
• Schleifen: Das Schleifen erfolgt mit Hilfe von Schleifscheiben, die Material abtragen, was zu einer hochpräzisen, glatten Oberfläche der bearbeiteten Teile führt.
• Elektrische Entladungsbearbeitung (EDM): Bei dieser Technik werden elektrische Entladungen verwendet, um Material von komplexen oder schwer zu bearbeitenden Formen zu entfernen.
• Laserschneiden: Bei dieser Technik wird ein Hochleistungslaserstrahl eingesetzt, um das Zielmaterial, einschließlich der zu schneidenden Kunststoff- oder Metallteile, präzise zu schmelzen, zu verdampfen oder wegzublasen.
• Ultraschall-Bearbeitung: Bei zerbrechlichen, spröden Materialien, die mikroskopisch genau bearbeitet werden müssen, sollten Bestandteile auf Schlammbasis verwendet werden, die eine abrasive Aufschlämmung enthalten, damit die Ultraschallwellen sie in Schwingung versetzen können.

Oberflächenbeschaffenheit von bearbeiteten Teilen

Oberflächenveredelungen werden verwendet, um sowohl das Aussehen als auch die Arbeitsleistung von bearbeiteten Bauteilen zu verbessern. Sie verhindern durch ihre Beschichtung Korrosion, verbessern die Verschleißfestigkeit und erhöhen die Oberflächenhärte. Insofern haben Lacke nicht nur die Funktion, die Teile zu schützen, sondern auch ihr Aussehen für sichtbare Anwendungen zu verbessern.

• Unbearbeitet: Die Oberfläche eines Werkstücks ist nach der Bearbeitung mit Werkzeugspuren versehen. Daher ist diese Art der Oberfläche kostengünstig für Anwendungen, bei denen der rein visuelle Aspekt keine Rolle spielt. Sie bietet eine Gleitfähigkeit für einige mechanische Teile.
• Perlgestrahlt: Bei diesen Oberflächen werden Glasperlen verwendet, die mit hoher Geschwindigkeit gleichmäßig gestrahlt werden und eine matte oder satinierte Oberfläche erzeugen. Das bedeutet, dass die Reflektivität der Oberfläche reduziert wird, um das Erscheinungsbild der Bearbeitungsspuren aufzuheben, was sowohl aus optischen als auch aus Sicherheitsgründen geschieht.
• Eloxieren: Beim Eloxieren wird eine dünne Keramikschicht, die hart und nicht leitend ist, auf Aluminiumteile aufgetragen. Diese Methode minimiert Lochfraß, Abnutzung und Korrosion. Anschließend kann das Teil in einer beliebigen Farbe eingefärbt werden, um es zu gestalten.
• Pulverbeschichtet: Bei der Pulverbeschichtung wird ein frei bewegliches, trockenes Pulver aufgetragen. Dieses Pulver wird im Allgemeinen durch Hitze gehärtet, um eine Haut zu bilden. Diese Oberfläche hat eine viel bessere Dicke und Abriebfestigkeit. Auf diese Weise ist es eine perfekte Oberfläche für den Außenbereich oder stark beanspruchte Bereiche.
• Plattieren: Beim Plattieren wird eine feine Schicht eines anderen Metalls auf die Oberfläche aufgebracht. Das Legierungsverfahren kann die Korrosionsbeständigkeit, die Steinhärte, die optische Attraktivität oder andere gewünschte Eigenschaften je nach verwendetem Metall erhöhen.
• Polieren: Bei diesem Verfahren wird die oberste Schicht entweder physikalisch oder chemisch vom Material entfernt. Diese Oberfläche ist ideal für dekorative Anwendungen und Teile, die eine geringe Reibung aufweisen.

Die Toleranzen bei bearbeiteten Teilen

Die Einhaltung von Toleranzen für bearbeitete Teile ist notwendig, damit die Teile richtig passen. Sie legen die Grenzen fest, innerhalb derer die Abmessungen eines Teils variieren können. In so präzisen Situationen wie in der Luft- und Raumfahrt oder bei medizinischen Geräten wird dies noch schwieriger.

Ein Beispiel dafür sind Düsentriebwerke, die Teile mit minimalen Toleranzen benötigen, um einen effizienten Betrieb und Sicherheit zu gewährleisten. Jede Abweichung kann zum Ausfall des Motors führen. Dies zeigt, wie wichtig genaue Toleranzen für die Zuverlässigkeit und Effizienz sind.

Andererseits können für Gartengeräte größere Toleranzen gelten, da es sich nicht um kritische Anwendungen handelt. Dadurch werden die Produktionskosten gesenkt und die Funktionstüchtigkeit bleibt erhalten. Die Wahl der Toleranzen sollte sich nach der Rolle richten, die jedes Bauteil spielt, und nach den Auswirkungen von Maßabweichungen.

Wie lagern Sie bearbeitete Teile aus？

Bei der Suche nach einem Lieferanten für Ihren Bearbeitungsbedarf ist es wichtig, mehrere Faktoren zu berücksichtigen, die die Qualität Ihrer Teile garantieren. Der Markt ist voll von Bearbeitungsbetrieben, aber wenn Sie sich für einen entscheiden, müssen Sie auf dessen Erfahrung, Technologie und Erfolgsbilanz bei der Herstellung hochwertiger Komponenten achten. Wenn Sie eine fundierte Entscheidung treffen, können Sie die geplanten Ergebnisse Ihres Projekts erreichen.

• Zertifizierungen: ISO-Zertifizierungen sind zwar gute Indikatoren für ein Zerspanungsunternehmen, aber sie sagen nicht alles darüber aus, was ein Unternehmen leisten kann. Solche Zertifizierungen helfen bei der Auswahl effektiver Bearbeitungspartner.
• Mundpropaganda: Gespräche mit anderen Hardware-Unternehmen, die mit Herstellern von Drehteilen arbeiten, können wertvolle Erkenntnisse über die Vorgehensweise bei der Auslagerung liefern.
• Verlangen Sie Informationen: Den Herstellern müssen viele Fragen gestellt werden, und wenn deren Antworten Sie nicht zufrieden stellen, sollten Sie zweimal nachdenken, bevor Sie sich binden.
• Angebotsanfragen (RfQs): Durch den Vergleich von Angeboten verschiedener Zerspanungsunternehmen kann das kostengünstigste Unternehmen für Ihr Projekt ermittelt werden.
• Besuchen Sie Fabriken: Wenn Sie die Werke der Hersteller besuchen, können Sie sich ein Bild davon machen, wie sie arbeiten und welche Geräte sie verwenden. In manchen Fällen ist es hilfreich, einen Agenten mit der Organisation dieser Besuche zu beauftragen.

Wenn Sie die Herstellung von bearbeiteten Teilen nach außen vergeben, sollten Sie einige wichtige Tipps beachten.

• Befolgen Sie die DfM-Richtlinien: Stellen Sie sicher, dass die digitalen Entwürfe herstellbar sind, indem Sie sich genau an die Richtlinien für die fertigungsgerechte Gestaltung halten, damit keine extrem tiefen Löcher oder dünnen Wände entstehen, die bei der Herstellung Schwierigkeiten verursachen könnten.
• Verwenden Sie universelle Standards: Geben Sie bei digitalen Dateien vollständige technische Zeichnungen an, um Verwirrung zu vermeiden. Verwenden Sie stattdessen universelle Standards, die zu Missverständnissen führen können.
• NDA: Bei der Unterzeichnung von Vertraulichkeitsvereinbarungen bleiben alle Entwürfe vertraulich und werden nicht an Dritte weitergegeben.
• Berücksichtigen Sie die Lieferzeiten: Vor allem wenn Sie unter Zeitdruck arbeiten, sollten Sie längere Lieferzeiten für ausgelagerte Teile in Betracht ziehen.
• Bereiten Sie die Zahlung vor: Bei Erstbestellungen verlangen die Hersteller möglicherweise Vorauszahlungen, während für spätere Projekte Kreditbedingungen gewährt werden können.