Projektübersicht
Das brasilianische STEM-Rennteam Hyoku Team benötigte zwölf Prototyp-Hinterräder für einen Miniaturrennwagen. Das Projekt umfasste die präzise CNC-Bearbeitung von PEEK -Rohren mit einem 0.5 mm breiten Außenrand und einer engen Rundlaufgenauigkeit von ±0.03 mm.
Der Kunde hatte zuvor bei Rädern eines anderen Lieferanten Verformungen und ungleichmäßige Rotation festgestellt. Die zentrale Herausforderung bei der Fertigung dieses dünnwandigen PEEK-Bauteils bestand darin, die erforderliche Konzentrizität zwischen Nabe und Felge zu gewährleisten, ohne dass Klemm- oder Bearbeitungskräfte die Geometrie verzerrten.
| Projektdetail | Normen |
| Durch den | Hyoku-Team, Brasilien |
| Anwendung | STEM Racing Miniatur-Hinterrad |
| Material | PEEK |
| Die Menge | 12 Prototypen |
| Außendurchmesser | Ø28.2 (+0.2/0) mm |
| Gesamtbreite | 15.2 (+0.2/0) mm |
| Dicke des äußeren Felgenrandes | 0.5mm |
| Konzentrizität | ± 0.03 mm |
| Reibungskoeffizient | Ra 3.2 |
| Dreh dich um | 7 Kalendertage |
Die Herausforderung: Die Konzentrizität eines dünnen PEEK-Randes gewährleisten
Die größte Herausforderung bestand nicht einfach in der Bearbeitung von PEEK . Vielmehr ging es darum, einen sehr dünnen Außenrand zu bearbeiten, ohne dass dieser sich verformte oder die Ausrichtung zur Nabe verlor.
Das Rad kombiniert eine 0.5 mm dicke Außenwand mit einer leichten Innenstruktur aus sechs Speichen und einem dünnen Mittelsteg. Aufgrund dieser begrenzten strukturellen Steifigkeit reagiert der Felgenrand empfindlich auf Bearbeitungskräfte und Lagerungsbedingungen.
Bei diesem Projekt haben wir drei Dingen besondere Aufmerksamkeit geschenkt: der Festlegung des zentralen Bezugspunkts, der Fixierung des Teils ohne Verformung und der Unterstützung des dünnen Randes während der Endbearbeitung.
Unser Ansatz: Zuerst das Zentrum schaffen, dann den Rand stützen.
Wir haben die Bearbeitungsreihenfolge und die Werkstückspannung an den verformungsempfindlichsten Merkmalen ausgerichtet und kontrollierte Spann- und Stützpositionen verwendet, um Verformungen während der Bearbeitung zu vermeiden:
Grobbearbeitung → Innenbearbeitung → Gipsverfüllung → Außenbearbeitung → Gipsentfernung
Das Prinzip war einfach: Zuerst wurde die kritische innere Geometrie fertiggestellt, dann wurde eine temporäre Stütze geschaffen, bevor der dünne äußere Rand auf seine endgültigen Abmessungen gebracht wurde.
1. Grobbearbeitung
Zuerst haben wir den Großteil des Materials entfernt, während das Werkstück noch starr war. Damit haben wir die Schruppbearbeitung abgeschlossen , bevor wir die dünnwandigen Elemente auf ihre endgültigen Abmessungen gebracht haben.
2. Zuerst die internen Funktionen fertigstellen.
Wir haben zuerst die Nabe und die innere Struktur fertiggestellt und so die zentrale Geometrie als Referenz für den Außenrand festgelegt. Diese Bearbeitungsreihenfolge trug dazu bei, die erforderliche Rundlaufgenauigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die Verformung der dünnen Wand zu minimieren.
3. Temporäre Gipsstütze anbringen.
Nachdem die inneren Strukturen fertiggestellt waren, wurde der Hohlraum mit Gips gefüllt. Nach dem Aushärten diente der Gips als temporäre Verstärkung hinter dem dünnen Außenrand und sorgte so für zusätzliche Stabilität während der abschließenden Bearbeitung. Zusammen mit der kontrollierten Werkstückspannung trug dies dazu bei, das Risiko von Verformungen durch die Spann- und Schnittkräfte zu minimieren.
4. Den äußeren Rand fertigstellen
Nachdem die innere Stütze angebracht war, wurde der äußere Umfang auf den erforderlichen Durchmesser von 28.2 mm und die Gesamtbreite von 15.2 mm fertiggestellt. Die temporäre Stütze trug dazu bei, ungestützte Bewegungen der dünnen PEEK-Wand zu reduzieren und ermöglichte die Fertigstellung des Außenprofils relativ zur zuvor festgelegten zentralen Nabe. Nach der Bearbeitung wurde der Gips entfernt und der Hohlraum ausgespült.
Inspektion: Überprüfung der Rundlaufgenauigkeit mit einem Koordinatenmessgerät
Der Schwerpunkt der kritischen Inspektion lag auf der zentralen Bohrung, der äußeren Geometrie und deren konzentrischer Beziehung.
Die zentrale Bohrung (Ø 6.5 mm) und die äußere Geometrie wurden mithilfe einer Koordinatenmessmaschine (KMM) geprüft . Die KMM diente zur Messung der relevanten Merkmale und zur Überprüfung der geforderten Konzentrizität von ±0.03 mm zwischen Nabe und Felgenhorn.
Da der äußere Rand nur 0.5 mm dick war, wurden der Prüfaufbau und die Messmethode sorgfältig kontrolliert, um das Risiko einer Verformung des Bauteils während der Messung zu minimieren.
Lösung
Alle Prototypen der PEEK-Räder wurden innerhalb der vorgegebenen Bearbeitungszeit fertiggestellt und nach Brasilien geliefert.
Nach Erhalt der Teile teilte das Hyoku-Team folgendes erstes Feedback mit:
„Hallo Cori! Ich hoffe, es geht dir gut. Wir haben die Teile erhalten und alles ist in Ordnung. Vielen Dank für alles! Jetzt prüfen wir die Qualität der Felgen, aber sie scheinen perfekt zu sein.“
Was uns dieses Projekt über die PEEK-CNC-Bearbeitung gelehrt hat
Bei dünnwandigen PEEK-Bauteilen hat sich gezeigt, dass nicht allein die Wahl des richtigen Bearbeitungsverfahrens entscheidend ist. Auch die Art der Bauteilabstützung und der Zeitpunkt der Bearbeitung der einzelnen Merkmale haben einen wesentlichen Einfluss auf die endgültige Geometrie.
Diese Überlegungen gelten auch für viele andere Präzisionsbauteile aus Kunststoff – nicht nur für PEEK-Felgen. Verschiedene technische Kunststoffe reagieren unterschiedlich auf Schnittwärme, Spannkräfte, Eigenspannungen und die Bearbeitung dünnwandiger Bauteile. Erfahren Sie mehr über unsere CNC-Bearbeitungsdienstleistungen für Kunststoffe , einschließlich Materialoptionen, Prototypenentwicklung und Präzisionsbearbeitungsverfahren für kundenspezifische Kunststoffteile.
Drei Aspekte dieses Projekts sind besonders relevant:
- Zuerst die wichtigsten zentralen Merkmale festlegen. Fertigen Sie die Nabe und andere Referenzmerkmale an, bevor Sie die flexibelsten äußeren Merkmale auf die endgültige Größe bringen.
- Stützen Sie dünne Polymerwände während der Endbearbeitung. Eine temporäre interne Stütze kann die ungestützte Verformung bei der Bearbeitung sehr dünner PEEK-Strukturen reduzieren.
- Die Prüfung muss auf die Steifigkeit des Bauteils abgestimmt sein. Bei flexiblen Bauteilen kann die berührungslose Messung dazu beitragen, Messfehler zu vermeiden, die durch eine physische Verformung des Bauteils entstehen.
Sie müssen ein dünnwandiges PEEK-Teil bearbeiten?
Bei dünnwandigen PEEK-Bauteilen reicht die Wahl der richtigen Schnittparameter nicht aus. Bauteilunterstützung, Bearbeitungsreihenfolge und Prüfverfahren können die endgültige Geometrie beeinflussen.
Wenn Ihr PEEK-Bauteil dünne Wände, enge Rundlaufanforderungen oder andere verformungsempfindliche Merkmale aufweist, senden Sie uns bitte Ihre Zeichnungen und Anforderungen . Unsere Ingenieure prüfen die Geometrie und empfehlen Ihnen ein geeignetes CNC-Bearbeitungsverfahren.
Häufig gestellte Fragen
1. Kann FastPreci CNC dünnwandige PEEK-Teile bearbeiten?
Ja. Dünnwandige PEEK-Teile lassen sich CNC-bearbeiten, die Bearbeitungsstrategie muss jedoch die relativ geringe Steifigkeit des Materials und das Verformungsrisiko berücksichtigen. Für dieses Rad verwendeten wir eine gestaffelte Bearbeitungssequenz und eine temporäre interne Abstützung, um den dünnen Außenrand zu stabilisieren.
2. Wie lässt sich eine Verformung bei der CNC-Bearbeitung von dünnwandigem PEEK verhindern?
Die Vorgehensweise hängt von der Bauteilgeometrie ab. Bei diesem Projekt haben wir zuerst die inneren Konturen bearbeitet und anschließend vor der Bearbeitung des dünnen Außenrandes eine temporäre Gipsstütze verwendet. Diese diente als zusätzliche Verstärkung für die 0.5 mm Wandstärke während des abschließenden Bearbeitungsvorgangs.
3. Kann durch CNC-Bearbeitung eine hohe Rundlaufgenauigkeit bei PEEK-Teilen erreicht werden?
Das ist möglich, vorausgesetzt, das Bauteil ist ordnungsgemäß abgestützt und die Bearbeitungsreihenfolge wird anhand der kritischen Bezugspunkte geplant. In diesem Projekt betrug die geforderte Konzentrizität zwischen Nabe und Außenring ±0.03 mm.
4. Warum wurde bei der Bearbeitung dieses PEEK-Rades Gips verwendet?
Der Gips diente als temporäre innere Stütze . Da der dünne Außenrand nur eine begrenzte Stabilität aufwies, wurde der Hohlraum im Inneren ausgefüllt, um während der abschließenden Bearbeitung des Außenprofils eine zusätzliche Stütze zu schaffen. Die Stütze wurde nach der Bearbeitung entfernt.
5. Was sollte ich bei der Konstruktion eines dünnwandigen PEEK-Teils für die CNC-Bearbeitung beachten?
Wandstärke, Geometrie der Bauteile, Werkstückspannung, Bearbeitungsreihenfolge und kritische Toleranzen sollten gemeinsam betrachtet werden. Wenn eine sehr dünne Wand eng an einem anderen Bauteil anliegen muss, empfiehlt es sich, das Fertigungsverfahren vor der endgültigen Konstruktion zu besprechen.
