Følg mig på: 
Tips til at reducere omkostningerne til CNC-bearbejdning
At lave unikke og innovative prototyper, der ser flotte ud og fungerer godt, er det, vi stræber efter. Ved design eller bearbejdning lægger vi stor vægt på slutbrugen af delen, såsom "luftfartsdele kræver letvægtsdele, baglygter til biler kræver høj overfladefinish osv.". Men ønsket om at reducere omkostningerne løber gennem hele design- og fremstillingsprocessen.
Før vi forstår teknikkerne til at reducere omkostningerne til CNC-bearbejdning, skal vi først forstå prisfaktorerne for CNC-tilpassede dele. Den vigtigste faktor er behandlingstiden, som endda overstiger maskinens afskrivningsomkostninger og programmeringsomkostningerne. Tricket til at reducere omkostningerne til CNC-bearbejdning er at følge visse regler for at optimere designet og derved reducere bearbejdningstiden uden at gå på kompromis med delens mekaniske funktionalitet. DDPROTOTYPE har rundet over ti tips til forhåbentlig at reducere omkostningerne til dit næste CNC-projekt.
1. Udforsk billige materialer - Reducer CNC-bearbejdningsomkostningerne
Både prisen på råvarer og den nemme forarbejdning har en betydelig indflydelse på omkostningerne. Prisen på råvarer bestemmes af deres sjældenhed og deres egen værdi. DDPROTOTYPE foretog en prissammenligning af forskellige materialer, men med samme størrelse, som almindeligvis anvendes, og fandt ud af, at prisforskellen er ret stor. Den nemme forarbejdning af et materiale har en større indflydelse på forarbejdningsomkostningerne end prisen på råvarer. Generelt kræver skæring af blødere materialer mindre bearbejdningstid og kræver ikke specielle knive eller yderligere hjælpeværktøjer. For eksempel er forarbejdningsprisen for aluminium 6061 for dele af den samme tegning meget lavere end for rustfrit stål.
Tag størrelsen 6" x 6" X 1" som et eksempel, prisen på forskellige materialer varierer
Metal | |
Aluminium 6061 | $25 |
Aluminium 7075 | $80 |
Rustfrit stål 304 | $90 |
Messing C360 | $148 |
Plast | |
ABS (Acrylonitril Butadien Styren) | $17 |
POM (polyoxymethylen) | $27 |
Nylon 6 | $30 |
PEEK | $300 |
Generelt, ligesom en funktionel prototype, ville det være mere omkostningseffektivt at vælge et relativt billigt blødt materiale, der opfylder designkravene. Aluminium 6061 er klart det mest omkostningseffektive materiale til fremstilling af metalprototyper på grund af dets lave omkostninger og meget gode bearbejdelighed. Rustfrit stål og titanium er meget dyre muligheder, og det kan spare penge, medmindre visse specificerede materialeegenskaber er påkrævet. Hvis du designer et medicinsk udstyr, og det skal implanteres inde i den menneskelige krop, så skal biokompatibilitet være førsteprioritet, og du skal vælge titanlegeringer eller rustfrit stål og så videre baseret på de faktiske krav. Når det kommer til plast, er ABS og POM de mere populære billige materialer og er relativt nemme at behandle, PEEK er et meget dyrt materiale.
2.Balancere mængde og ekspeditionstid - -Reduktion af CNC-bearbejdningsomkostninger
Større mængder er en anden vigtig faktor til at reducere omkostningerne til CNC-bearbejdning. Med stigende mængder falder enhedsprisen. På billedet nedenfor er prisen for at bearbejde kun ét stykke $41.89, og hvis der produceres 10 styk, falder enhedsprisen til $11.26. Forøgelse af mængden til 100 stykker bringer enhedsprisen ned til $5.72. Grunden til at prisen er faldet så meget skyldes, at der kun behandles et styk, hvilket også kræver programmering, maskintilpasning, materialebestilling osv., mens der behandles større mængder, skal disse opgaver kun udføres én gang; endnu vigtigere, når mængden stiger, vil vi øge nogle hjælpejig for at forbedre produktionseffektiviteten og derved i høj grad reducere enhedsprisen på produktet.
3. Evaluer behovet for overfladebehandling - -Reduktion af CNC-bearbejdningsomkostninger
En anden faktor, der seriøst påvirker omkostningerne, er finishen. Når der kræves forskellige overfladebehandlinger på overfladen af en del, for eksempel, kræves en super høj poleret finish på den ene side og en speciel belægning på den anden side, eller overfladeeffekten af hele delen skal bevares som konsekvent som muligt, så vil der blive afholdt yderligere omkostninger på dette tidspunkt. Det er nødvendigt omhyggeligt at vurdere nødvendigheden af overfladebehandlingen af delen, såsom anodisering, varmebehandling, specielle belægninger osv.
4. Indstil snævre tolerancer, når det er nødvendigt - Reducer CNC-bearbejdningsomkostningerne
Normalt er ikke alle funktioner i en del afgørende for dens funktion. I designet vil Jo flere dimensioner med tolerancekrav, jo højere præcisionskrav (f.eks. markering af radius, huldiameter og position, filet) osv. øge omkostningerne ved bearbejdning. For at undgå at tilføje unødvendige omkostninger, er det kun nogle få kritiske overflader, der skal toleranceres, såsom huller, aksler, trykknapper osv., og snævre tolerancer kontrolleres (standardtolerance er +/- 0.005 tommer). Hos DDPROTOTYPE er vores typiske tolerancenøjagtighedsområde 0.005″ – 0.001″, afhængigt af struktur, materiale osv.
5. Prøv at undgå tekst eller ikoner.
Hvis det ikke er nødvendigt, så prøv at undgå at bygge tekst eller ikoner på delen under CNC-bearbejdning, hvilket vil øge omkostningerne. Hvis tekst og ikoner er nødvendige, kan du overveje at ændre det til en overfladebehandlingsproces såsom maling eller trykning, da dette kan reducere CNC-bearbejdningstiden.
6. Brug så mange værktøj i standardstørrelse som muligt
Når du designer dele, skal du forsøge at designe dimensioner, der matcher standard CNC-værktøjer, hvilket kan spare bearbejdningstid betydeligt. For eksempel bør hul-, gevind- og lommediametre bearbejdes direkte med almindelige CNC-værktøjer. Huller i ikke-standardstørrelse kræver endefræsere eller rivaler til præcisionsbearbejdning, og selv nogle strukturer kræver specialværktøjer. Hvis du ikke er bekendt med værktøjsdimensioner, er det en generel praksis at indstille hullet til en "standard" tomme, såsom 1/8", 1/4" eller et heltal millimeter. Undgå størrelser som 0.3871" eller 3.956 mm. Derudover kan opretholdelse af ensartede hul- og kavitetsdimensioner for hele delen reducere hyppigheden af værktøjsskift og dermed fremskynde CNC-bearbejdningsprocessen.
7. Brug standard tapningsstørrelse
Designet af standardtappede huller kan reducere omkostningerne ved CNC-bearbejdning. Tapstørrelse og gevinddybde påvirker behandlingstiden. For eksempel, hvis du designer et 2-56 tommer gevindhul, hvis gevindet er for dybt, mens hanen er relativt tynd, vil det være mere besværligt at betjene. Det er almindelig praksis altid at designe den maksimale dybde af gevindet til at være mindre end tre gange diameteren af boringen. Længere gevind kan kræve specialværktøj, øger også anboringstiden betydeligt, og der er risiko for tapbrud. Hvis hanen er gået i stykker, skal vi håndtere det med EDM eller lave delene om.
8. undgå store og komplekse geometridele - -Reduktion af CNC-bearbejdningsomkostninger
En dels egenskaber, herunder størrelse og kompleksitet, har stor indflydelse på omkostningerne til CNC-bearbejdning. Det siger sig selv, at større dele vil forbruge mere materiale og bearbejdningstid. For meget komplekse dele kan der være behov for flere processer under bearbejdningsprocessen, måske fortsætter på flere maskiner, hvilket kræver flere programmering, inventar og opsætningsomkostninger. For eksempel skal en del i figuren nedenfor behandles på flere overflader under fremstillingsprocessen. I 2019 citerede DDPROTOTYPE $159 for denne del.
9. Undgå at designe tynde vægge
Selvom CNC-bearbejdning kan bearbejde dele med snævre tolerancer og tynde vægge endnu mindre end 1 mm, anbefales det at øge vægtykkelsen, hvis du er på et stramt budget. Dele med for tynde vægge (normalt defineret som mindre end 0.794 mm (1/32 tomme)) er nemme at deformere under CNC-bearbejdning og kan også forårsage værktøjsvibrationer, hvilket gør det vanskeligt at opretholde tolerancer. Den korrekte måde at bearbejde tynde vægge på er at reducere mængden af foder, hvilket tager lang bearbejdningstid. Derfor kan design af tykkere vægge hjælpe med at fremskynde behandlingstiden og reducere omkostningerne. DDPROTOTYPE anbefaler en minimumsvægtykkelse på 0.8 mm for metaldele og 1.5 mm for plastdele. Hvis du laver dele med mindre vægtykkelser, kan du prøve at fremstille metalplader.
10. Undgå skarpe indvendige kanter
Bearbejdning af en perfekt indvendig vinkel på 90° er vanskelig, fordi CNC-bearbejdede værktøjer såsom pindfræsere eller fræsere er cylindriske og automatisk kan efterlade afrundede indvendige hjørner under bearbejdning. Hvis du holder dig til dette design, er den bedste måde at opnå det på at bruge EDM-bearbejdning, som er en dyrere bearbejdningsproces og vil tage længere tid at bearbejde. Hvis skarpe indvendige hjørner ikke er nødvendige, er et konventionelt design, at radius af det indvendige hjørne er mindst 1/3 af hulrummets dybde. Mindre indvendige hjørneradier kræver mindre værktøjer, men små værktøjer kan ikke fjerne store mængder materiale på én gang, og tilførslerne er ekstremt små for at forhindre værktøjsbrud, hvilket øger bearbejdningstiden. Prøv også, hvis det er muligt, at holde indvendige hjørner med samme radius. Dette hjælper med at reducere hyppigheden af værktøjsskift.
11. Undgå dybe hulrum
CNC-bearbejdning af dele med dybe hulrum er tidskrævende og dyrt, fordi værktøjet er tilbøjeligt til at gå i stykker under processen med at lave dybe hulrum. CNC-værktøjets skærelængde er begrænset og fungerer problemfrit, når der skæres hulrum to til tre gange så dybt som deres diameter. For eksempel kan en fræser med en diameter på 15 mm nemt skære et hulrum op til en dybde på 30 mm. DDPROTOTYPE anbefaler, at længden af hulrummet ikke bør overstige 4 gange diameteren af dets værktøj baseret på praksis. Ellers kræves specialværktøj eller 5-aksede CNC-maskiner. For dybere hulrum kan der være behov for yderligere bearbejdningsudstyr såsom EDM, broaching osv. for at hjælpe med bearbejdningen, hvilket øger bearbejdningsomkostningerne.
12. Undgå at designe funktioner med høje billedformater
Ved CNC-bearbejdning af dele med højt aspektforhold er værktøjsvibrationer tilbøjelige til at forekomme, og det er vanskeligt at opretholde snævre tolerancer. Ifølge erfaringerne fra DDPROTOTYPE skal billedformatet være mindre end 4, hvilket effektivt kan reducere omkostningerne ved CNC-bearbejdning.
13. Opdel de komplekse dele
I visse tilfælde, hvis en kompleks del er opdelt i flere dele og derefter boltet eller svejset sammen, kan den mekaniske funktion af samlingen også opfyldes, vil vi anbefale. Dette vil reducere omkostningerne sammenlignet med at bearbejde en stor, superkompleks del individuelt.
Især for dele med dybe hulrum eller dele, der skal bearbejdes på flere sider, kan bearbejdning af dem være tidskrævende og kan kræve brugerdefinerede armaturer eller 5-aksede CNC-maskiner.
14. Sørg for, at designet er nøjagtigt
Ufærdige eller unøjagtige CAD-tegninger vil føre til sekundær bearbejdning af dele, eller endda skrotning, og skal laves om. Dette tilføjer ekstra behandlingstid, hvilket er meget frustrerende. Rådgivning af en erfaren maskinmester eller producent i designfasen kan spare dig for en masse tid og penge i det lange løb.
Sammenfatte. Bedste praksis for at reducere CNC-omkostninger
Alt i alt, hold dine dele enkle og undgå kompleksitet.
Ellers kræves specialværktøj eller inventar, flere maskinopsætninger, især for dele med meget komplekse geometrier i specielle materialer, hvilket betyder længere bearbejdningstider.
Så for at reducere omkostningerne ved CNC-bearbejdning, efter at designet er færdigt, spørg dig selv følgende spørgsmål:
Er designet blevet optimeret med retningslinjer for procesgennemførlighed?
Er alle funktioner i designet absolut nødvendige?
Kan designfunktionen forenkles?
Kan det opdeles i flere dele, der er nemmere at bearbejde og derefter samles?
Er designet genoptimeret for at eliminere behovet for flere maskiner til at hjælpe med bearbejdning eller specialværktøj for at opfylde kravene?
Er der billigere eller nemmere at forarbejde materialer, der kan opfylde mine krav?
I denne artikel fremhæver vi designteknikker med universel anvendelse for at reducere omkostningerne ved CNC-bearbejdning. Til forskellige projekter og forskellige løsninger kan du selvfølgelig sende dine 3D-filer til DDPROTOTYPE, optimere dine designs gratis og give konstruktive forslag.
