Kövess engem: 
Tippek a CNC megmunkálási költségek csökkentésére
Arra törekszünk, hogy egyedi és innovatív prototípusokat készítsünk, amelyek jól néznek ki és jól működnek. Tervezéskor vagy megmunkáláskor nagy figyelmet fordítunk az alkatrész végfelhasználására, például „a repülőgép-alkatrészekhez könnyű alkatrészek, az autók hátsó lámpáihoz magas felületi minőség stb.”. De a költségek csökkentésének vágya végigvonul a teljes tervezési és gyártási folyamaton.
Mielőtt megértené a CNC megmunkálási költségek csökkentésének technikáit, először is meg kell értenünk az egyedi CNC alkatrészek ártényezőit. A legfontosabb tényező a feldolgozási idő, ami még a gép amortizációs költségét és a programozási költséget is meghaladja. A CNC megmunkálási költségek csökkentésének trükkje bizonyos szabályok betartása a tervezés optimalizálása érdekében, ezáltal csökkentve a megmunkálási időt anélkül, hogy az alkatrész mechanikai funkcionalitását veszélyeztetné. A DDPROTOTYPE több mint tíz tippet gyűjtött össze, amelyek remélhetőleg csökkentik a következő CNC-projektje költségeit.
1. Olcsó anyagok felfedezése – CNC megmunkálási költségek csökkentése
Mind az alapanyagok ára, mind a feldolgozás egyszerűsége jelentős hatással van a költségekre. Az alapanyagok árát ritkaságuk és saját értékük határozza meg. A DDPROTOTYPE összehasonlította az általánosan használt, de azonos méretű anyagokat, és megállapította, hogy az árkülönbség meglehetősen nagy. Egy anyag könnyű feldolgozhatósága nagyobb hatással van a feldolgozási költségekre, mint a nyersanyagok ára. A lágyabb anyagok vágásához általában kevesebb megmunkálási idő szükséges, és nincs szükség speciális késekre vagy további segédszerszámokra. Például ugyanazon rajz részeinél a feldolgozási árat alumínium 6061 sokkal alacsonyabb, mint a rozsdamentes acél.
Vegyük például a 6” x 6” x 1” méretet, a különböző anyagok költsége eltérő
Fém | |
Alumínium 6061 | $25 |
Alumínium 7075 | $80 |
Rozsdamentes acél 304 | $90 |
Sárgaréz C360 | $148 |
Műanyag | |
ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) | $17 |
POM (polioximetilén) | $27 |
Nejlon 6 | $30 |
KANDIKÁL | $300 |
Általánosságban elmondható, hogy funkcionális prototípusként költséghatékonyabb lenne egy viszonylag olcsó, a tervezési követelményeknek megfelelő puha anyagot választani. Az alumínium 6061 egyértelműen a legköltséghatékonyabb anyag fém prototípusok készítéséhez alacsony költsége és nagyon jó megmunkálhatósága miatt. A rozsdamentes acél és a titán nagyon drága opciók, és pénzt takaríthat meg, kivéve, ha bizonyos meghatározott anyagtulajdonságokra van szükség. Ha egy orvostechnikai eszközt tervez, és azt az emberi testbe kell beültetni, akkor a biokompatibilitásnak kell az első helyen állnia, és a tényleges igények alapján kell választania a titánötvözetek, vagy a rozsdamentes acélok és így tovább. Ami a műanyagokat illeti, az ABS és a POM a legnépszerűbb olcsó anyagok, és viszonylag könnyen feldolgozhatók, a PEEK nagyon drága anyag.
2. Kiegyensúlyozott mennyiség és átfutási idő - - CNC megmunkálási költségek csökkentése
A nagyobb mennyiség egy másik fontos tényező a CNC megmunkálási költségek csökkentésében. A mennyiség növekedésével az egységár csökken. Az alábbi képen egy darab megmunkálási költsége 41.89 dollár, és ha 10 darabot gyártanak, az egységköltség 11.26 dollárra csökken. A mennyiség 100 darabra való növelésével az egységár 5.72 dollárra csökken. Azért esett ennyire az ár, mert csak egy darab kerül feldolgozásra, amihez programozás, gépi beállítás, anyagrendelés stb. is szükséges, nagyobb mennyiség feldolgozása közben ezeket a feladatokat csak egyszer kell elvégezni; ami még fontosabb, ha a mennyiség növekszik, a termelés hatékonyságának javítása érdekében növelünk néhány segédfúrót, ezáltal nagymértékben csökkentve a termék egységárát.
3. Felületkezelés szükségességének felmérése - -CNC megmunkálási költségek csökkentése
Egy másik tényező, amely komolyan befolyásolja a költségeket, a kivitel. Ha például egy alkatrész felületén különböző felületkezelésekre van szükség, például az egyik oldalon szuperfényes, a másik oldalon pedig speciális bevonat szükséges, vagy a teljes alkatrész felületkezelési hatását meg kell őrizni lehetőleg következetes, akkor további költségek merülnek fel ebben az időben. Gondosan mérlegelni kell az alkatrész felületkezelésének szükségességét, mint például eloxálás, hőkezelés, speciális bevonatok stb.
4. Ha szükséges, állítson be szűk tűréseket – CNC megmunkálási költségek csökkentése
Általában egy alkatrész nem minden tulajdonsága kritikus a funkciója szempontjából. A tervezésben, minél több méret tűréskövetelményekkel, annál nagyobb a pontossági követelmény (például a sugár, furatátmérő és pozíció jelölése, szelet) stb., megnöveli a megmunkálás költségeit. A felesleges költségek elkerülése érdekében csak néhány kritikus felületet kell tűrni, például lyukakat, tengelyeket, pattanásokat stb., és a szűk tűréseket szabályozzuk (a szabványos tűrés +/- 0.005 hüvelyk). A DDPROTOTYPE-nál a tipikus tűréspontossági tartományunk 0.005″ – 0.001″, szerkezettől, anyagtól stb.
5. Próbálja kerülni a szöveget vagy az ikonokat.
Ha nem szükséges, próbálja meg elkerülni, hogy szöveget vagy ikonokat építsen az alkatrészre a CNC megmunkálás során, ami növeli a költségeket. Ha szövegre és ikonokra van szükség, fontolja meg annak megváltoztatását felületkezelési eljárásra, például festésre vagy nyomtatásra, mivel ez csökkentheti a CNC megmunkálási időt.
6. Használjon minél több szabványos méretű szerszámot
Alkatrészek tervezésekor igyekezzen a szabványos CNC szerszámoknak megfelelő méreteket kialakítani, amivel nagymértékben megmunkálási időt takaríthat meg. Például a furat-, menet- és zsebátmérőket közvetlenül a szokásos CNC-szerszámokkal kell megmunkálni. A nem szabványos méretű furatok precíziós megmunkálásához szármarót vagy dörzsárt igényelnek, sőt egyes szerkezetekhez egyedi szerszámok is szükségesek. Ha nem ismeri a szerszám méreteit, általános gyakorlat szerint a furatot „szabványos” hüvelykre állítja be, például 1/8”, 1/4” vagy milliméter egész számra. Kerülje az olyan méreteket, mint a 0.3871" vagy a 3.956 mm. Ezenkívül az egész alkatrész konzisztens furat- és üregméreteinek megőrzése csökkentheti a szerszámcsere gyakoriságát, és így felgyorsíthatja a CNC megmunkálási folyamat.
7. Használjon szabványos menetméretet
A szabványos menetes furatok kialakítása csökkentheti a CNC megmunkálás költségeit. A menetméret és a menetmélység befolyásolja a feldolgozási időt. Például, ha egy 2-56 hüvelykes menetes furatot tervez, ha a menet túl mély, miközben a csap viszonylag vékony, akkor problémásabb lesz a működtetése. Általános gyakorlat, hogy a menet maximális mélységét mindig a furat átmérőjének háromszorosánál kisebbre tervezzük. A hosszabb menetek speciális szerszámokat igényelhetnek, emellett nagymértékben megnövelik a menetfúrási időt, és fennáll a menetfúrás veszélye. Ha elromlott a csap, akkor szikraforgácsolással kell kezelnünk, vagy át kell készíteni az alkatrészeket.
8. kerülje a nagy és összetett geometriájú alkatrészeket - - CNC megmunkálási költségek csökkentése
Az alkatrész jellemzői, beleértve a méretet és a bonyolultságot, nagy hatással vannak a CNC megmunkálási költségekre. Magától értetődik, hogy a nagyobb alkatrészek több anyagot és megmunkálási időt fogyasztanak. A rendkívül összetett alkatrészek esetében több folyamatra lehet szükség a megmunkálási folyamat során, esetleg több gépen is, ami több programozási, rögzítési és beállítási költséget igényel. Például az alábbi ábrán egy alkatrészt több felületen kell megmunkálni a gyártási folyamat során. 2019-ben a DDPROTOTYPE 159 dollárt jegyeztetett ezért az alkatrészért.
9. Kerülje a vékony falak tervezését
Bár a CNC-megmunkálás még 1 mm-nél is szűkebb tűréssel és vékony falú alkatrészek megmunkálására alkalmas, szűkös költségvetés esetén javasolt a falvastagság növelése. A túl vékony falú alkatrészek (általában 0.794 mm-nél (1/32 hüvelyknél) kisebbnek definiálva) könnyen deformálódhatnak a CNC megmunkálás során, és a szerszám rezgését is okozhatják, megnehezítve a tűrések betartását. A vékony falak megmunkálásának helyes módja az előtolás mennyiségének csökkentése, ami hosszú megmunkálási időt vesz igénybe. Ezért a vastagabb falak tervezése felgyorsíthatja a feldolgozási időt és csökkentheti a költségeket. A DDPROTOTYPE legalább 0.8 mm-es falvastagságot javasol fém alkatrészeknél és 1.5 mm-es műanyag alkatrészeknél. Ha kisebb falvastagságú alkatrészeket készít, kipróbálhatja a lemezgyártást.
10. Kerülje az éles belső széleket
A tökéletes 90°-os belső szög megmunkálása nehéz, mivel a CNC-megmunkálású szerszámok, mint például a szármaró vagy marószerszám hengeres, és a megmunkálás során automatikusan lekerekített belső sarkokat hagyhatnak maguk után. Ha ragaszkodik ehhez a kialakításhoz, a legjobb módja annak, hogy ezt az EDM megmunkálást használja, amely drágább megmunkálási folyamat, és hosszabb ideig tart a megmunkálás. Ha nincs szükség éles belső sarkokra, a hagyományos kialakítás szerint a belső sarok sugara legalább az üreg mélységének 1/3-a. A kisebb belső saroksugár kisebb szerszámokat igényel, de a kis szerszámok nem tudnak egyszerre nagy mennyiségű anyagot eltávolítani, és az előtolások rendkívül kicsik, hogy megakadályozzák a szerszám törését, növelve a megmunkálási időt. Ezenkívül, ha lehetséges, próbálja meg a belső sarkokat azonos sugárban tartani. Ez segít csökkenteni a szerszámcsere gyakoriságát.
11. Kerülje a mély üregeket
A mélyüregű alkatrészek CNC megmunkálása időigényes és költséges, mivel a szerszám hajlamos a törésre a mélyüregek készítése során. A CNC-szerszámok vágási hossza korlátozott, és zökkenőmentesen működik, ha az átmérőjüknél kétszer-háromszor olyan mély üregeket vágnak. Például egy 15 mm átmérőjű maróval könnyedén ki lehet vágni egy üreget akár 30 mm mélységig. A DDPROTOTYPE azt javasolja, hogy az üreg hossza a gyakorlat alapján ne haladja meg a szerszáma átmérőjének 4-szeresét. Ellenkező esetben speciális szerszámokra vagy 5 tengelyes CNC gépekre van szükség. Mélyebb üregek esetén további megmunkáló berendezésekre lehet szükség, mint például szikraforgácsoló, lyukasztó stb., hogy segítsék a feldolgozást, ami növeli a megmunkálási költségeket.
12. Kerülje a magas képarányú funkciók tervezését
Nagy oldalarányú alkatrészek CNC megmunkálásakor hajlamos a szerszám rezgése, és nehéz szoros tűréseket betartani. A DDPROTOTYPE tapasztalatai szerint a képaránynak 4-nél kisebbnek kell lennie, ami hatékonyan csökkentheti a CNC megmunkálás költségeit.
13. Osszuk fel az összetett részeket
Bizonyos esetekben, ha egy összetett alkatrészt több részre osztunk, majd összecsavarozunk vagy összehegesztünk, az összeállítás mechanikai funkciója is teljesíthető, javasoljuk. Ez csökkenti a költségeket egy nagy, szuperbonyolult alkatrész egyedi megmunkálásához képest.
Különösen a mély üregekkel rendelkező vagy több oldalon megmunkálandó alkatrészek esetében a megmunkálásuk időigényes lehet, és egyedi rögzítéseket vagy 5 tengelyes CNC gépeket igényelhet.
14. Győződjön meg arról, hogy a tervezés pontos
A befejezetlen vagy pontatlan CAD-rajzok az alkatrészek másodlagos feldolgozásához, vagy akár leselejtezéséhez vezetnek, és újra kell készíteni. Ez megnöveli a feldolgozási időt, ami nagyon frusztráló. Ha a tervezési fázisban konzultál egy tapasztalt gépészsel vagy gyártóval, hosszú távon sok időt és pénzt takaríthat meg.
Összesít. Bevált gyakorlatok a CNC-költségek csökkentésére
Mindent összevetve, legyen az alkatrész egyszerű, és kerülje a bonyolultságot.
Ellenkező esetben speciális szerszámokra vagy szerelvényekre, több gépbeállításra van szükség, különösen a speciális anyagokból készült, rendkívül összetett geometriájú alkatrészeknél, ami hosszabb megmunkálási időt jelent.
Tehát a CNC megmunkálás költségeinek csökkentése érdekében a tervezés befejezése után tegye fel magának a következő kérdéseket:
A tervezést a folyamat megvalósíthatósági irányelveivel optimalizálták?
Feltétlenül szükséges a tervezés összes jellemzője?
Egyszerűsíthető a tervezési funkció?
Több részre osztható, amelyek könnyebben megmunkálhatók, majd összeszerelhetők?
Újra optimalizálták a tervezést, hogy ne legyen szükség több gépre a megmunkáláshoz vagy speciális szerszámokra a követelmények teljesítéséhez?
Vannak olcsóbb vagy könnyebben feldolgozható anyagok, amelyek megfelelnek az igényeimnek?
Ebben a cikkben az univerzális alkalmazású tervezési technikákat emeljük ki a CNC megmunkálás költségeinek csökkentése érdekében. Természetesen a különböző projektekhez és különböző megoldásokhoz elküldheti 3D fájljait a DDPROTOTYPE-nak, ingyenesen optimalizálhatja terveit, és építő jellegű javaslatokat is adhat.