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Consejos para reducir los costes de mecanizado CNC
Nos esforzamos por hacer prototipos únicos e innovadores que se vean geniales y funcionen bien. Al diseñar o mecanizar, prestamos mucha atención al uso final de la pieza, como "las piezas aeroespaciales requieren piezas livianas, las luces traseras de los automóviles requieren un alto acabado superficial, etc.". Pero el deseo de reducir los costos se extiende a lo largo de todo el proceso de diseño y fabricación.
Antes de comprender las técnicas para reducir los costos de mecanizado CNC, primero debemos comprender los factores de precio de las piezas personalizadas CNC. El factor más importante es el tiempo de procesamiento, que incluso supera el costo de depreciación de la máquina y el costo de programación. El truco para reducir los costos de mecanizado CNC es seguir ciertas reglas para optimizar el diseño, reduciendo así el tiempo de mecanizado sin comprometer la funcionalidad mecánica de la pieza. DDPROTOTYPE ha reunido más de diez consejos para reducir los costos de su próximo proyecto CNC.
1.Explore materiales baratos: reduzca los costos de mecanizado CNC
Tanto el precio de las materias primas como la facilidad de procesamiento tienen un impacto significativo en los costos. El precio de las materias primas está determinado por su rareza y su propio valor. DDPROTOTYPE hizo una comparación de precios de diferentes materiales pero con el mismo tamaño que se usan comúnmente, y descubrió que la diferencia de precio es bastante grande. La facilidad de procesamiento de un material tiene un mayor impacto en los costos de procesamiento que el precio de las materias primas. En general, el corte de materiales más blandos requiere menos tiempo de mecanizado y no requiere cuchillas especiales ni herramientas auxiliares adicionales. Por ejemplo, para las partes del mismo dibujo, el precio de procesamiento de aluminio 6061 es mucho más bajo que el de acero inoxidable.
Tome el tamaño de 6” x 6” X 1” como ejemplo, el costo de los diferentes materiales varía
Metal | |
Aluminio 6061 | $25 |
Aluminio 7075 | $80 |
Acero inoxidable 304 | $90 |
Latón C360 | $148 |
Plástico | |
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) | $17 |
POM (Polioximetileno) | $27 |
Nylon 6 | $30 |
OJEADA | $300 |
En general, al igual que un prototipo funcional, elegir un material blando relativamente barato que cumpla con los requisitos de diseño sería más rentable. El aluminio 6061 es claramente el material más rentable para fabricar prototipos de metal debido a su bajo costo y muy buena maquinabilidad. El acero inoxidable y el titanio son opciones muy costosas y pueden ahorrar dinero a menos que se requieran ciertas propiedades específicas del material. Si está diseñando un dispositivo médico y necesita ser implantado dentro del cuerpo humano, entonces la biocompatibilidad debe ser la primera prioridad y debe elegir aleaciones de titanio o aceros inoxidables, etc., según los requisitos reales. Cuando se trata de plásticos, ABS y POM son los materiales económicos más populares y son relativamente fáciles de procesar, PEEK es un material muy costoso.
2. Equilibre la cantidad y el tiempo de respuesta - -Reducción de los costos de mecanizado CNC
Una mayor cantidad es otro factor importante para reducir los costos de mecanizado CNC. Con el aumento de la cantidad, el precio unitario disminuye. En la imagen a continuación, el costo de mecanizar una sola pieza es de $41.89 y si se producen 10 piezas, el costo unitario se reduce a $11.26. Al aumentar la cantidad a 100 piezas, el precio unitario baja a $5.72. La razón por la que el precio ha bajado tanto es porque solo se procesa una pieza, lo que también requiere programación, ajuste de máquinas, pedido de materiales, etc., mientras que se procesan cantidades más grandes, estas tareas solo se deben hacer una vez; lo que es más importante, cuando aumente la cantidad, aumentaremos algunas plantillas auxiliares para mejorar la eficiencia de producción, lo que reducirá en gran medida el precio unitario del producto.
3. Evaluar la necesidad de tratamiento superficial - -Reducción de costos de mecanizado CNC
Otro factor que afecta seriamente el costo es el acabado. Cuando se requieren diferentes tratamientos superficiales en la superficie de una pieza, por ejemplo, se requiere un acabado súper pulido en un lado y un recubrimiento especial en el otro lado, o el efecto de acabado superficial de toda la pieza debe mantenerse como consistente como sea posible, entonces se incurrirá en costos adicionales en este momento. Es necesario evaluar cuidadosamente la necesidad del tratamiento superficial de la pieza, como anodizado, tratamiento térmico, recubrimientos especiales, etc.
4. Establezca tolerancias estrictas cuando sea necesario: reduzca los costos de mecanizado CNC
Por lo general, no todas las características de una pieza son fundamentales para su función. En el diseño, cuantas más dimensiones con requisitos de tolerancia, mayores sean los requisitos de precisión (por ejemplo, marcar el radio, el diámetro y la posición del orificio, el filete), etc., aumentará el costo del mecanizado. Para evitar agregar costos innecesarios, solo es necesario tolerar algunas superficies críticas, como orificios, ejes, broches, etc., y se controlan las tolerancias estrictas (la tolerancia estándar es de +/- 0.005 pulgadas). En DDPROTOTYPE, nuestro rango típico de precisión de tolerancia es de 0.005″ a 0.001″, según la estructura, el material, etc.
5. Trate de evitar el texto o los íconos.
Si no es necesario, intente evitar la creación de texto o íconos en la pieza durante el mecanizado CNC, lo que aumentará el costo. Si el texto y los íconos son necesarios, considere cambiarlos a un proceso de tratamiento de superficie como pintura o impresión, ya que esto puede reducir el tiempo de mecanizado CNC.
6. Utilice tantas herramientas de tamaño estándar como sea posible
Cuando diseñe piezas, intente diseñar las dimensiones que coincidan con las herramientas CNC estándar, lo que puede ahorrar mucho tiempo de mecanizado. Por ejemplo, los diámetros de agujeros, roscas y cavidades deben mecanizarse directamente con herramientas CNC comunes. Los orificios de tamaño no estándar requieren fresas o escariadores para un mecanizado de precisión, e incluso algunas estructuras requieren herramientas personalizadas. Si no está familiarizado con las dimensiones de la herramienta, una práctica general es establecer el orificio en una pulgada "estándar", como 1/8″, 1/4″ o un número entero de milímetros. Evite tamaños como 0.3871″ o 3.956 mm. Además, mantener las dimensiones uniformes del orificio y la cavidad de toda la pieza puede reducir la frecuencia de cambios de herramientas y, por lo tanto, acelerar el proceso. Proceso de mecanizado CNC.
7. Use un tamaño de roscado estándar
El diseño de agujeros roscados estándar puede reducir el costo del mecanizado CNC. El tamaño del grifo y la profundidad de la rosca afectan el tiempo de procesamiento. Por ejemplo, si diseña un orificio roscado de 2 a 56 pulgadas, si la rosca es demasiado profunda mientras que el grifo es relativamente delgado, será más problemático operarlo. Es una práctica común diseñar siempre la profundidad máxima de la rosca para que sea menos de tres veces el diámetro del orificio. Los hilos más largos pueden requerir herramientas especiales, también aumentan considerablemente el tiempo de roscado y existe el riesgo de rotura del macho. Si el grifo se rompe, entonces debemos tratarlo con EDM o rehacer las piezas.
8. Evite piezas de geometría grande y compleja - -Reducción de costos de mecanizado CNC
Las características de una pieza, incluido el tamaño y la complejidad, tienen un gran impacto en los costos de mecanizado CNC. No hace falta decir que las piezas más grandes consumirán más material y tiempo de mecanizado. Para piezas muy complejas, es posible que se requieran múltiples procesos durante el proceso de mecanizado, tal vez procediendo en múltiples máquinas, lo que requiere más programación, accesorios y costos de configuración. Por ejemplo, una pieza en la figura a continuación debe procesarse en varias superficies durante el proceso de fabricación. En 2019, DDPROTOTYPE cotizó $159 por esta pieza.
9. Evita diseñar paredes delgadas
Aunque el mecanizado CNC puede mecanizar piezas con tolerancias estrechas y paredes delgadas incluso de menos de 1 mm, si tiene un presupuesto ajustado, se recomienda aumentar el grosor de la pared. Las piezas con paredes demasiado finas (normalmente definidas como inferiores a 0.794 mm (1/32 pulgadas)) se deforman fácilmente durante el mecanizado CNC y también pueden provocar vibraciones en la herramienta, lo que dificulta el mantenimiento de las tolerancias. La forma correcta de mecanizar paredes delgadas es reducir la cantidad de avance, lo que requiere mucho tiempo de mecanizado. Por lo tanto, diseñar paredes más gruesas puede ayudar a acelerar los tiempos de procesamiento y reducir los costos. DDPROTOTYPE recomienda un espesor de pared mínimo de 0.8 mm para piezas metálicas y de 1.5 mm para piezas de plástico. Si está fabricando piezas con espesores de pared más pequeños, puede intentar la fabricación de chapa.
10. Evita los bordes interiores afilados
Mecanizar un ángulo interior perfecto de 90° es difícil porque las herramientas mecanizadas por CNC, como las fresas de extremo o las fresas, son cilíndricas y pueden dejar esquinas interiores redondeadas automáticamente durante el mecanizado. Si se apega a este diseño, la mejor manera de lograrlo es utilizar el mecanizado EDM, que es un proceso de mecanizado más costoso y llevará más tiempo mecanizar. Si las esquinas interiores afiladas no son necesarias, un diseño convencional es que el radio de la esquina interior sea al menos 1/3 de la profundidad de la cavidad. Los radios de esquina interior más pequeños requieren herramientas más pequeñas, pero las herramientas pequeñas no pueden eliminar grandes cantidades de material a la vez, y los avances son extremadamente pequeños para evitar la rotura de la herramienta, lo que aumenta el tiempo de mecanizado. Además, si es posible, trate de mantener las esquinas interiores del mismo radio. Esto ayuda a reducir la frecuencia de cambios de herramientas.
11. Evita las caries profundas
El mecanizado CNC de piezas con cavidades profundas requiere mucho tiempo y es costoso porque la herramienta es propensa a romperse durante el proceso de creación de cavidades profundas. La longitud de corte de las herramientas CNC es limitada y funciona sin problemas cuando se cortan cavidades dos o tres veces más profundas que su diámetro. Por ejemplo, un cortador con un diámetro de 15 mm puede cortar fácilmente una cavidad hasta una profundidad de 30 mm. DDPROTOTYPE recomienda que la longitud de la cavidad no supere 4 veces el diámetro de su herramienta según la práctica. De lo contrario, se requieren herramientas especiales o máquinas CNC de 5 ejes. Para cavidades más profundas, es posible que se requiera equipo de mecanizado adicional, como EDM, brochado, etc., para ayudar en el procesamiento, lo que aumenta el costo de mecanizado.
12.Evite diseñar características con relaciones de aspecto altas
Cuando se mecanizan con CNC piezas con una relación de aspecto alta, es probable que se produzcan vibraciones en la herramienta y es difícil mantener tolerancias estrictas. De acuerdo con las experiencias de DDPROTOTYPE, la relación de aspecto debe ser inferior a 4, lo que puede reducir efectivamente el costo del mecanizado CNC.
13. Divide las partes complejas
En ciertos casos, si una parte compleja se divide en varias partes y luego se atornilla o suelda, la función mecánica del ensamblaje también se puede cumplir, lo recomendaremos. Esto reducirá los costes en comparación con el mecanizado individual de una pieza grande y supercompleja.
Especialmente para piezas con cavidades profundas o piezas que deben mecanizarse en varios lados, mecanizarlas puede llevar mucho tiempo y puede requerir accesorios personalizados o máquinas CNC de 5 ejes.
14. Asegúrate de que el diseño sea preciso
Los dibujos CAD inacabados o inexactos darán lugar a un procesamiento secundario de las piezas, o incluso al desecho, y será necesario rehacerlas. Esto agrega tiempo de procesamiento adicional, lo cual es muy frustrante. Consultar a un maquinista o fabricante experimentado durante la fase de diseño puede ahorrarle mucho tiempo y dinero a largo plazo.
Resumir. Mejores prácticas para reducir los costos de CNC
Considerándolo todo, mantenga sus partes simples y evite la complejidad.
De lo contrario, se requieren herramientas o accesorios especiales, múltiples configuraciones de máquinas, especialmente para piezas con geometrías muy complejas en materiales especiales, lo que significa tiempos de mecanizado más largos.
Entonces, para reducir el costo del mecanizado CNC, después de completar el diseño, hágase las siguientes preguntas:
¿Se ha optimizado el diseño con las pautas de viabilidad del proceso?
¿Todas las características del diseño son absolutamente necesarias?
¿Se puede simplificar la función de diseño?
¿Se puede dividir en varias partes que sean más fáciles de mecanizar y luego ensamblar?
¿Se reoptimizó el diseño para eliminar la necesidad de múltiples máquinas para ayudar al mecanizado o herramientas especiales para cumplir con los requisitos?
¿Hay materiales más baratos o más fáciles de procesar que puedan cumplir con mis requisitos?
En este artículo, destacamos técnicas de diseño con aplicación universal para reducir el costo del mecanizado CNC. Por supuesto, para diferentes proyectos y diferentes soluciones, puede enviar sus archivos 3D a DDPROTOTYPE, optimizar sus diseños de forma gratuita y proporcionar sugerencias constructivas.