Tipps zur Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Tipps zur Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Wir streben danach, einzigartige und innovative Prototypen herzustellen, die großartig aussehen und gut funktionieren. Bei der Konstruktion oder Bearbeitung achten wir sehr auf die Endverwendung des Teils, z. B. „Luft- und Raumfahrtteile erfordern leichte Teile, Automobilrückleuchten erfordern eine hohe Oberflächengüte usw.“. Doch der Wunsch nach Kostensenkung zieht sich durch den gesamten Konstruktions- und Fertigungsprozess.

Bevor wir die Techniken zur Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten verstehen, müssen wir zunächst die Preisfaktoren von CNC-Sonderteilen verstehen. Der wichtigste Faktor ist die Bearbeitungszeit, die sogar die Abschreibungskosten der Maschine und die Programmierkosten übersteigt. Der Trick zur Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten besteht darin, bestimmte Regeln zur Optimierung des Designs zu befolgen und dadurch die Bearbeitungszeit zu reduzieren, ohne die mechanische Funktionalität des Teils zu beeinträchtigen. DDPROTOTYPE hat über zehn Tipps zusammengestellt, um hoffentlich die Kosten für Ihr nächstes CNC-Projekt zu senken.

Reduzieren Sie die Kosten für die CNC-Bearbeitung

1.Erkunden Sie billige Materialien, um die CNC-Bearbeitungskosten zu senken

Sowohl der Preis der Rohstoffe als auch die einfache Verarbeitung haben einen erheblichen Einfluss auf die Kosten. Der Preis von Rohstoffen wird durch ihre Seltenheit und ihren eigenen Wert bestimmt. DDPROTOTYPE hat einen Preisvergleich verschiedener Materialien, aber mit der gleichen Größe, die häufig verwendet werden, durchgeführt und festgestellt, dass der Preisunterschied ziemlich groß ist. Die Verarbeitbarkeit eines Materials wirkt sich stärker auf die Verarbeitungskosten aus als der Preis der Rohstoffe. Im Allgemeinen erfordert das Schneiden von weicheren Materialien weniger Bearbeitungszeit und erfordert keine speziellen Messer oder zusätzliche Hilfswerkzeuge. Zum Beispiel für die Teile derselben Zeichnung beträgt der Bearbeitungspreis Aluminium 6061 ist viel niedriger als das von rostfreier Stahl.

Nehmen Sie als Beispiel die Größe 6" x 6" x 1", die Kosten für verschiedene Materialien variieren

Metal

Aluminium 6061

$25

Aluminium 7075

$80

Edelstahl 304

$90

Messing C360

$148

Kunststoff

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

$17

POM (Polyoxymethylen)

$27

Nylon 6

$30

PEEK

$300

Im Allgemeinen wäre die Wahl eines relativ billigen weichen Materials, das die Designanforderungen erfüllt, nur als funktionaler Prototyp kostengünstiger. Aluminium 6061 ist aufgrund seiner niedrigen Kosten und seiner sehr guten Bearbeitbarkeit eindeutig das kostengünstigste Material für die Herstellung von Metallprototypen. Edelstahl und Titan sind sehr teure Optionen und können Geld sparen, es sei denn, bestimmte spezifizierte Materialeigenschaften sind erforderlich. Wenn Sie ein medizinisches Gerät entwerfen und es in den menschlichen Körper implantieren muss, muss die Biokompatibilität die erste Priorität sein, und Sie müssen Titanlegierungen oder rostfreie Stähle usw. basierend auf den tatsächlichen Anforderungen auswählen. Unter den Kunststoffen sind ABS und POM die beliebtesten preiswerten Materialien und lassen sich relativ einfach verarbeiten, PEEK ist ein sehr teures Material.

CNC-bearbeitete Aluminiumteile

2. Menge und Durchlaufzeit ausgleichen - - Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Eine größere Menge ist ein weiterer wichtiger Faktor bei der Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten. Mit zunehmender Menge sinkt der Stückpreis. In der Abbildung unten betragen die Kosten für die Bearbeitung von nur einem Teil 41.89 $, und wenn 10 Teile produziert werden, sinken die Stückkosten auf 11.26 $. Wenn Sie die Menge auf 100 Stück erhöhen, sinkt der Stückpreis auf 5.72 USD. Der Grund, warum der Preis so stark gesunken ist, liegt darin, dass nur ein Stück verarbeitet wird, was auch Programmierung, Maschineneinstellung, Materialbestellung usw. erfordert, während bei der Verarbeitung größerer Mengen diese Aufgaben nur einmal erledigt werden müssen; Noch wichtiger ist, dass wir bei steigender Menge einige Hilfsvorrichtungen erhöhen, um die Produktionseffizienz zu verbessern und dadurch den Stückpreis des Produkts erheblich zu senken.

Kosten-pro-Teil-Anzeige

3. Bewerten Sie die Notwendigkeit einer Oberflächenbehandlung - - Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Ein weiterer Faktor, der die Kosten stark beeinflusst, ist das Finish. Wenn auf der Oberfläche eines Teils unterschiedliche Oberflächenbehandlungen erforderlich sind, ist beispielsweise auf der einen Seite eine hochglanzpolierte Oberfläche und auf der anderen Seite eine spezielle Beschichtung erforderlich, oder die Oberflächenbeschaffenheit des gesamten Teils soll beibehalten werden möglichst konsistent, dann entstehen zu diesem Zeitpunkt zusätzliche Kosten. Es ist notwendig, die Notwendigkeit der Oberflächenbehandlung des Teils wie Eloxieren, Wärmebehandlung, Spezialbeschichtungen usw. sorgfältig zu prüfen.

Eloxieren von Aluminium

4. Legen Sie bei Bedarf enge Toleranzen fest - Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Normalerweise sind nicht alle Merkmale eines Teils entscheidend für seine Funktion. Bei der Konstruktion gilt: Je mehr Abmessungen mit Toleranzanforderungen, desto höher die Präzisionsanforderungen (z. B. Markierung von Radius, Lochdurchmesser und -position, Verrundung) usw., erhöhen die Bearbeitungskosten. Um unnötige Kosten zu vermeiden, müssen nur wenige kritische Oberflächen toleriert werden, wie Löcher, Wellen, Druckknöpfe usw., und enge Toleranzen werden kontrolliert (Standardtoleranz beträgt +/- 0.005 Zoll). Bei DDPROTOTYPE beträgt unsere typische Toleranzgenauigkeit 0.005″ – 0.001″, abhängig von Struktur, Material usw.

QC-Inspektionsabteilung

5. Versuchen Sie, Text oder Symbole zu vermeiden.

Wenn nicht erforderlich, versuchen Sie, während der CNC-Bearbeitung keine Texte oder Symbole auf dem Teil zu erstellen, da dies die Kosten erhöht. Wenn Text und Symbole erforderlich sind, sollten Sie erwägen, sie auf einen Oberflächenbehandlungsprozess wie Lackieren oder Drucken umzustellen, da dies die CNC-Bearbeitungszeit verkürzen kann.

CNC-MESSINGTEILE

6. Verwenden Sie so viele Werkzeuge in Standardgröße wie möglich

Versuchen Sie beim Entwerfen von Teilen, die Abmessungen zu entwerfen, die mit Standard-CNC-Werkzeugen übereinstimmen, wodurch die Bearbeitungszeit erheblich gespart werden kann. Beispielsweise sollten Loch-, Gewinde- und Taschendurchmesser direkt mit gängigen CNC-Werkzeugen bearbeitet werden. Löcher mit nicht standardmäßiger Größe erfordern Schaftfräser oder Reibahlen für die Präzisionsbearbeitung, und sogar einige Strukturen erfordern kundenspezifische Werkzeuge. Wenn Sie mit Werkzeugabmessungen nicht vertraut sind, ist es allgemein üblich, das Loch auf einen „Standard“ Zoll einzustellen, z. B. 1/8″, 1/4″ oder eine ganze Zahl von Millimetern. Vermeiden Sie Größen wie 0.3871″ oder 3.956 mm. Darüber hinaus kann die Beibehaltung konsistenter Loch- und Hohlraumabmessungen des gesamten Teils die Häufigkeit von Werkzeugwechseln reduzieren und somit die Werkzeugwechsel beschleunigen CNC-Bearbeitungsprozess.

CNC-Schneidewerkzeug in Standardgröße

7. Verwenden Sie die Standard-Gewindegröße

Das Design von Standard-Gewindebohrungen kann die Kosten der CNC-Bearbeitung reduzieren. Gewindegröße und Gewindetiefe beeinflussen die Bearbeitungszeit. Wenn Sie beispielsweise ein 2-56-Zoll-Gewindeloch entwerfen und das Gewinde zu tief ist, während der Gewindebohrer relativ dünn ist, wird die Bedienung schwieriger. Es ist gängige Praxis, die maximale Tiefe des Gewindes immer kleiner als das Dreifache des Bohrungsdurchmessers zu gestalten. Längere Gewinde erfordern möglicherweise Spezialwerkzeuge, erhöhen außerdem die Gewindeschneidzeit erheblich und es besteht die Gefahr eines Gewindebohrerbruchs. Wenn der Wasserhahn kaputt ist, müssen wir uns mit EDM darum kümmern oder die Teile neu herstellen.

Bohrbearbeitung

8. Vermeiden Sie große und komplexe Geometrieteile - - Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

Die Eigenschaften eines Teils, einschließlich Größe und Komplexität, haben einen großen Einfluss auf die CNC-Bearbeitungskosten. Es versteht sich von selbst, dass größere Teile mehr Material und Bearbeitungszeit verbrauchen. Bei hochkomplexen Teilen können während des Bearbeitungsprozesses mehrere Prozesse erforderlich sein, die möglicherweise auf mehreren Maschinen ablaufen, was mehr Programmier-, Vorrichtungs- und Einrichtungskosten erfordert. Beispielsweise muss ein Teil in der folgenden Abbildung während des Herstellungsprozesses auf mehreren Oberflächen bearbeitet werden. Im Jahr 2019 hat DDPROTOTYPE 159 US-Dollar für dieses Teil angegeben.

- - Reduzierung der CNC-Bearbeitungskosten

9. Vermeiden Sie dünne Wände

Obwohl die CNC-Bearbeitung Teile mit engen Toleranzen und dünnen Wänden von weniger als 1 mm bearbeiten kann, wird empfohlen, die Wandstärke zu erhöhen, wenn Sie ein knappes Budget haben. Teile mit zu dünnen Wänden (normalerweise definiert als weniger als 0.794 mm (1/32 Zoll)) verformen sich während der CNC-Bearbeitung leicht und können auch Werkzeugvibrationen verursachen, was die Einhaltung von Toleranzen erschwert. Der richtige Weg zur Bearbeitung dünner Wände besteht darin, die Vorschubmenge zu reduzieren, was eine lange Bearbeitungszeit in Anspruch nimmt. Daher kann die Gestaltung dickerer Wände dazu beitragen, die Verarbeitungszeiten zu verkürzen und die Kosten zu senken. DDPROTOTYPE empfiehlt eine Mindestwandstärke von 0.8 mm für Metallteile und 1.5 mm für Kunststoffteile. Wenn Sie Teile mit geringeren Wandstärken herstellen, können Sie es mit der Blechbearbeitung versuchen.

Vermeiden Sie dünne Wände

10. Vermeiden Sie scharfe Innenkanten

Die Bearbeitung eines perfekten 90°-Innenwinkels ist schwierig, da CNC-bearbeitete Werkzeuge wie Schaftfräser oder Fräser zylindrisch sind und bei der Bearbeitung automatisch abgerundete Innenecken hinterlassen können. Wenn Sie sich an dieses Design halten, ist der beste Weg, dies zu erreichen, die EDM-Bearbeitung, die ein teurerer Bearbeitungsprozess ist und länger dauert. Wenn scharfe Innenecken nicht erforderlich sind, besteht eine herkömmliche Konstruktion darin, dass der Radius der Innenecke mindestens 1/3 der Tiefe des Hohlraums beträgt. Kleinere Inneneckenradien erfordern kleinere Werkzeuge, aber kleine Werkzeuge können keine großen Materialmengen auf einmal entfernen, und die Vorschübe sind extrem klein, um Werkzeugbruch zu vermeiden, was die Bearbeitungszeit verlängert. Versuchen Sie außerdem, wenn möglich, die Innenecken mit dem gleichen Radius zu halten. Dies trägt dazu bei, die Häufigkeit des Werkzeugwechsels zu reduzieren.

Vermeiden Sie scharfe Innenkanten

11. Vermeiden Sie tiefe Hohlräume

Die CNC-Bearbeitung von Teilen mit tiefen Kavitäten ist zeitaufwändig und teuer, da das Werkzeug während des Prozesses zur Herstellung tiefer Kavitäten bruchanfällig ist. Die Schnittlänge von CNC-Werkzeugen ist begrenzt und funktioniert problemlos beim Schneiden von Hohlräumen, die zwei- bis dreimal so tief sind wie ihr Durchmesser. Beispielsweise kann ein Fräser mit einem Durchmesser von 15 mm problemlos einen Hohlraum bis zu einer Tiefe von 30 mm schneiden. DDPROTOTYPE empfiehlt, dass die Länge der Kavität das 4-fache des Werkzeugdurchmessers basierend auf der Praxis nicht überschreiten sollte. Ansonsten sind Spezialwerkzeuge oder 5-Achs-CNC-Maschinen erforderlich. Für tiefere Kavitäten können zusätzliche Bearbeitungsgeräte wie EDM, Räumen usw. erforderlich sein, um die Bearbeitung zu unterstützen, was die Bearbeitungskosten erhöht.

Vermeiden Sie tiefe Hohlräume

12.Vermeiden Sie das Entwerfen von Features mit hohen Seitenverhältnissen

Bei der CNC-Bearbeitung von Teilen mit hohem Seitenverhältnis treten leicht Werkzeugvibrationen auf, und es ist schwierig, enge Toleranzen einzuhalten. Nach den Erfahrungen von DDPROTOTYPE sollte das Aspektverhältnis kleiner als 4 sein, wodurch die Kosten der CNC-Bearbeitung effektiv gesenkt werden können.

Vermeiden Sie das Entwerfen von Features mit hohen Seitenverhältnissen

13. Teilen Sie die komplexen Teile

Wird in bestimmten Fällen ein komplexes Teil in mehrere Teile zerlegt und anschließend verschraubt oder verschweißt, kann auch die mechanische Funktion der Baugruppe erfüllt werden, empfehlen wir. Dies reduziert die Kosten im Vergleich zur individuellen Bearbeitung eines großen, superkomplexen Teils.

Besonders bei Teilen mit tiefen Kavitäten oder Teilen, die auf mehreren Seiten bearbeitet werden müssen, kann die Bearbeitung zeitaufwändig sein und möglicherweise kundenspezifische Vorrichtungen oder 5-Achsen-CNC-Maschinen erfordern.

Teilen Sie die komplexen Teile

14. Stellen Sie sicher, dass das Design korrekt ist

Unfertige oder ungenaue CAD-Zeichnungen führen zur Nachbearbeitung von Teilen oder sogar zum Verschrotten und müssen neu angefertigt werden. Dies fügt zusätzliche Verarbeitungszeit hinzu, was sehr frustrierend ist. Wenn Sie während der Konstruktionsphase einen erfahrenen Maschinisten oder Hersteller hinzuziehen, können Sie langfristig viel Zeit und Geld sparen.

Stellen Sie sicher, dass das Design korrekt ist

Zusammenfassen. Best Practices zur Senkung der CNC-Kosten

Alles in allem sollten Sie Ihre Teile einfach halten und Komplexität vermeiden.

Ansonsten sind spezielle Werkzeuge oder Vorrichtungen, mehrere Maschineneinstellungen erforderlich, insbesondere bei Teilen mit hochkomplexen Geometrien in Sondermaterialien, was längere Bearbeitungszeiten bedeutet.

Um also die Kosten für die CNC-Bearbeitung zu senken, stellen Sie sich nach Abschluss der Konstruktion die folgenden Fragen:

  • Wurde das Design mit Richtlinien zur Prozessdurchführbarkeit optimiert?

  • Sind alle Merkmale des Designs unbedingt erforderlich?

  • Kann die Designfunktion vereinfacht werden?

  • Kann es in mehrere Teile aufgeteilt werden, die einfacher zu bearbeiten und dann zusammengebaut werden?

  • Wird das Design neu optimiert, um den Bedarf an mehreren Maschinen zur Unterstützung der Bearbeitung oder an Spezialwerkzeugen zur Erfüllung der Anforderungen zu eliminieren?

  • Gibt es günstigere oder einfacher zu verarbeitende Materialien, die meine Anforderungen erfüllen können?

CNC-bearbeitete Teile (2)
CNC-bearbeitete Messingteile
CNC-BEARBEITETE TEILE

In diesem Artikel heben wir Designtechniken mit universeller Anwendung hervor, um die Kosten der CNC-Bearbeitung zu reduzieren. Natürlich können Sie für verschiedene Projekte und verschiedene Lösungen Ihre 3D-Dateien an DDPROTOTYPE senden, Ihre Designs kostenlos optimieren und konstruktive Vorschläge machen.