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Suggerimenti per ridurre i costi di lavorazione CNC
Realizzare prototipi unici e innovativi che abbiano un bell'aspetto e funzionino bene è ciò per cui ci sforziamo. Durante la progettazione o la lavorazione, prestiamo molta attenzione all'uso finale del pezzo, ad esempio "le parti aerospaziali richiedono parti leggere, le luci posteriori automobilistiche richiedono un'elevata finitura superficiale, ecc.". Ma il desiderio di ridurre i costi attraversa l'intero processo di progettazione e produzione.
Prima di comprendere le tecniche per ridurre i costi di lavorazione CNC, dobbiamo innanzitutto comprendere i fattori di prezzo delle parti personalizzate CNC. Il fattore più importante è il tempo di elaborazione, che supera anche il costo di ammortamento della macchina e il costo di programmazione. Il trucco per ridurre i costi di lavorazione CNC è seguire alcune regole per ottimizzare il design, riducendo così i tempi di lavorazione senza compromettere la funzionalità meccanica del pezzo. DDPROTOTYPE ha raccolto oltre dieci suggerimenti per ridurre, si spera, i costi per il tuo prossimo progetto CNC.
1. Esplora materiali economici: riduzione dei costi di lavorazione CNC
Sia il prezzo delle materie prime che la facilità di lavorazione hanno un impatto significativo sui costi. Il prezzo delle materie prime è determinato dalla loro rarità e dal loro valore. DDPROTOTYPE ha confrontato i prezzi di materiali diversi ma con le stesse dimensioni comunemente usati e ha riscontrato che la differenza di prezzo è piuttosto ampia. La facilità di lavorazione di un materiale ha un impatto maggiore sui costi di lavorazione rispetto al prezzo delle materie prime. In generale, il taglio di materiali più morbidi richiede tempi di lavorazione inferiori e non richiede coltelli speciali o strumenti ausiliari aggiuntivi. Ad esempio, per le parti dello stesso disegno, il prezzo di lavorazione di alluminio 6061 è molto inferiore a quello di acciaio inossidabile.
Prendi la dimensione 6 "x 6" X 1" come esempio, il costo dei diversi materiali varia
Metallo | |
Alluminio 6061 | $25 |
Alluminio 7075 | $80 |
Acciaio inossidabile 304 | $90 |
Ottone C360 | $148 |
Plastica | |
ABS (acrilonitrile-butadiene stirene) | $17 |
POM (poliossimetilene) | $27 |
nylon 6 | $30 |
PEEK | $300 |
In generale, proprio come un prototipo funzionale, la scelta di un materiale morbido relativamente economico che soddisfi i requisiti di progettazione sarebbe più conveniente. L'alluminio 6061 è chiaramente il materiale più conveniente per la realizzazione di prototipi in metallo grazie al suo basso costo e all'ottima lavorabilità. L'acciaio inossidabile e il titanio sono opzioni molto costose e possono far risparmiare denaro a meno che non siano richieste determinate proprietà del materiale. Se stai progettando un dispositivo medico e deve essere impiantato all'interno del corpo umano, allora la biocompatibilità deve essere la prima priorità e devi scegliere le leghe di titanio, o acciai inossidabili e così via in base alle effettive esigenze. Quando si tratta di plastica, ABS e POM sono i materiali economici più popolari e sono relativamente facili da lavorare, il PEEK è un materiale molto costoso.
2. Bilanciare la quantità e il tempo di consegna - -Ridurre i costi di lavorazione CNC
Una quantità maggiore è un altro fattore importante per ridurre i costi di lavorazione CNC. Con l'aumento della quantità, il prezzo unitario diminuisce. Nell'immagine qui sotto, il costo per lavorare un solo pezzo è di $ 41.89 e se vengono prodotti 10 pezzi, il costo unitario scende a $ 11.26. Aumentando la quantità a 100 pezzi, il prezzo unitario scende a $ 5.72. Il motivo per cui il prezzo è sceso così tanto è perché viene lavorato un solo pezzo, che richiede anche programmazione, regolazione della macchina, ordinazione del materiale, ecc. Mentre si elaborano quantità maggiori, queste attività devono essere eseguite una sola volta; cosa ancora più importante, quando la quantità aumenta, aumenteremo alcune maschere ausiliarie per migliorare l'efficienza produttiva, riducendo così notevolmente il prezzo unitario del prodotto.
3. Valutare la necessità di trattamento superficiale - -Ridurre i costi di lavorazione CNC
Un altro fattore che incide seriamente sul costo è la finitura. Quando sono richiesti diversi trattamenti superficiali sulla superficie di una parte, ad esempio, è richiesta una finitura super lucidante su un lato e un rivestimento speciale sull'altro lato, oppure l'effetto di finitura superficiale dell'intera parte deve essere mantenuto come coerente possibile, in questo momento verranno sostenuti costi aggiuntivi. È necessario valutare attentamente la necessità del trattamento superficiale del pezzo, come anodizzazione, trattamento termico, rivestimenti speciali, ecc.
4. Impostare tolleranze strette quando necessario: riduzione dei costi di lavorazione CNC
Di solito, non tutte le caratteristiche di una parte sono fondamentali per la sua funzione. Nella progettazione, più dimensioni con requisiti di tolleranza, maggiori sono i requisiti di precisione (ad esempio, marcatura del raggio, diametro e posizione del foro, raccordo), ecc., aumenteranno il costo della lavorazione. Per evitare l'aggiunta di costi inutili, è necessario tollerare solo alcune superfici critiche, come fori, alberi, scatti, ecc., e le tolleranze strette sono controllate (la tolleranza standard è +/- 0.005 pollici). In DDPROTOTYPE, il nostro tipico intervallo di precisione di tolleranza è 0.005″ – 0.001″, a seconda della struttura, del materiale, ecc.
5. Cerca di evitare testo o icone.
Se non necessario, cerca di evitare di costruire testo o icone sul pezzo durante la lavorazione CNC, il che aumenterà il costo. Se sono necessari testo e icone, valuta la possibilità di cambiarlo con un processo di trattamento superficiale come la verniciatura o la stampa, in quanto ciò può ridurre i tempi di lavorazione CNC.
6. Utilizzare il maggior numero possibile di strumenti di dimensioni standard
Quando si progettano le parti, provare a progettare le dimensioni che corrispondono agli strumenti CNC standard, in modo da risparmiare notevolmente i tempi di lavorazione. Ad esempio, i diametri di fori, filetti e tasche devono essere lavorati direttamente con comuni utensili CNC. I fori di dimensioni non standard richiedono frese o alesatori per lavorazioni di precisione e anche alcune strutture richiedono utensili personalizzati. Se non si ha familiarità con le dimensioni dell'utensile, una pratica generale consiste nell'impostare il foro su un pollice "standard", come 1/8″, 1/4″ o un numero intero di millimetri. Evita dimensioni come 0.3871″ o 3.956 mm. Inoltre, il mantenimento di dimensioni coerenti di fori e cavità dell'intera parte può ridurre la frequenza di cambio utensile e quindi accelerare il processo Processo di lavorazione CNC.
7. Utilizzare dimensioni di maschiatura standard
La progettazione di fori maschiati standard può ridurre il costo della lavorazione CNC. La dimensione del maschio e la profondità del filo influiscono sul tempo di elaborazione. Ad esempio, se si progetta un foro filettato da 2-56 pollici, se il filo è troppo profondo mentre il rubinetto è relativamente sottile, sarà più problematico operare. È pratica comune progettare sempre la profondità massima della filettatura in modo che sia inferiore a tre volte il diametro del foro. Filettature più lunghe possono richiedere strumenti speciali, inoltre aumentano notevolmente il tempo di maschiatura e c'è il rischio di rottura del maschio. Se il rubinetto si è rotto, allora dobbiamo affrontarlo con l'elettroerosione o rifare le parti.
8. evitare parti dalla geometria grande e complessa - -Ridurre i costi di lavorazione CNC
Le caratteristiche di una parte, comprese le dimensioni e la complessità, hanno un grande impatto sui costi di lavorazione CNC. Inutile dire che le parti più grandi consumeranno più materiale e tempo di lavorazione. Per parti molto complesse, possono essere necessari più processi durante il processo di lavorazione, magari procedendo su più macchine, il che richiede maggiori costi di programmazione, attrezzature e set-up. Ad esempio, una parte nella figura seguente deve essere lavorata su più superfici durante il processo di produzione. Nel 2019 DDPROTOTYPE ha quotato $ 159 per questa parte.
9. Evita di progettare pareti sottili
Sebbene la lavorazione CNC possa lavorare parti con tolleranze strette e pareti sottili anche inferiori a 1 mm, se hai un budget limitato, si consiglia di aumentare lo spessore della parete. Le parti con pareti troppo sottili (di solito definite come inferiori a 0.794 mm (1/32 pollici)) si deformano facilmente durante la lavorazione CNC e possono anche causare vibrazioni dell'utensile, rendendo difficile il mantenimento delle tolleranze. Il modo corretto per lavorare pareti sottili è ridurre la quantità di avanzamento, che richiede tempi di lavorazione lunghi. Pertanto, la progettazione di pareti più spesse può aiutare ad accelerare i tempi di elaborazione e ridurre i costi. DDPROTOTYPE raccomanda uno spessore minimo della parete di 0.8 mm per le parti metalliche e 1.5 mm per le parti in plastica. Se stai realizzando parti con spessori di parete più piccoli, puoi provare la fabbricazione di lamiere.
10. Evitare spigoli interni taglienti
La lavorazione di un perfetto angolo interno di 90° è difficile perché gli utensili lavorati a CNC come frese a candela o frese sono cilindrici e possono lasciare automaticamente angoli interni arrotondati durante la lavorazione. Se ti attieni a questo progetto, il modo migliore per ottenerlo è utilizzare la lavorazione EDM, che è un processo di lavorazione più costoso e richiederà più tempo per essere lavorato. Se non sono necessari angoli interni acuti, un progetto convenzionale prevede che il raggio dell'angolo interno sia almeno 1/3 della profondità della cavità. I raggi degli angoli interni più piccoli richiedono utensili più piccoli, ma gli utensili piccoli non possono rimuovere grandi quantità di materiale contemporaneamente e gli avanzamenti sono estremamente piccoli per prevenire la rottura dell'utensile, aumentando i tempi di lavorazione. Inoltre, se possibile, cerca di mantenere gli angoli interni dello stesso raggio. Questo aiuta a ridurre la frequenza di cambio utensile.
11. Evitare cavità profonde
La lavorazione CNC di parti con cavità profonde richiede tempo e denaro perché l'utensile è soggetto a rotture durante il processo di creazione di cavità profonde. La lunghezza di taglio degli utensili CNC è limitata e funziona senza problemi quando si tagliano cavità da due a tre volte più profonde del loro diametro. Ad esempio, una fresa con un diametro di 15 mm può facilmente tagliare una cavità fino a una profondità di 30 mm. DDPROTOTYPE raccomanda che la lunghezza della cavità non superi 4 volte il diametro del suo utensile in base alla pratica. In caso contrario, sono necessari utensili speciali o macchine CNC a 5 assi. Per cavità più profonde, potrebbero essere necessarie apparecchiature di lavorazione aggiuntive come EDM, brocciatura, ecc. per assistere nella lavorazione, il che aumenta i costi di lavorazione.
12.Evitare di progettare funzionalità con proporzioni elevate
Durante la lavorazione CNC di parti con proporzioni elevate, è probabile che si verifichino vibrazioni dell'utensile ed è difficile mantenere tolleranze strette. Secondo le esperienze di DDPROTOTYPE, le proporzioni dovrebbero essere inferiori a 4, il che può ridurre efficacemente il costo della lavorazione CNC.
13. Dividi le parti complesse
In alcuni casi, se una parte complessa viene suddivisa in più parti e quindi imbullonata o saldata insieme, la funzione meccanica dell'assieme può anche essere soddisfatta, si consiglia. Ciò ridurrà i costi rispetto alla lavorazione individuale di un pezzo grande e super complesso.
Soprattutto per le parti con cavità profonde o per le parti che devono essere lavorate su più lati, la loro lavorazione può richiedere molto tempo e richiedere attrezzature personalizzate o macchine CNC a 5 assi.
14. Assicurati che il design sia accurato
I disegni CAD non finiti o imprecisi porteranno a un'elaborazione secondaria delle parti, o addirittura alla demolizione, e dovranno essere rifatti. Ciò aggiunge ulteriore tempo di elaborazione, il che è molto frustrante. Consultare un macchinista o un produttore esperto durante la fase di progettazione può farti risparmiare molto tempo e denaro a lungo termine.
Ricapitolare. Migliori pratiche per la riduzione dei costi CNC
Tutto sommato, mantieni le tue parti semplici ed evita la complessità.
In caso contrario, sono necessari utensili o attrezzature speciali, più allestimenti della macchina, soprattutto per pezzi con geometrie molto complesse in materiali speciali, il che significa tempi di lavorazione più lunghi.
Quindi, al fine di ridurre il costo della lavorazione CNC, una volta completata la progettazione, poniti le seguenti domande:
Il design è stato ottimizzato con le linee guida di fattibilità del processo?
Tutte le caratteristiche del design sono assolutamente necessarie?
La funzione di progettazione può essere semplificata?
Può essere diviso in più parti più facili da lavorare e quindi assemblate?
Il design è stato riottimizzato per eliminare la necessità di più macchine per assistere la lavorazione o utensili speciali per soddisfare i requisiti?
Ci sono materiali più economici o più facili da lavorare che possono soddisfare le mie esigenze?
In questo articolo, mettiamo in evidenza le tecniche di progettazione con applicazione universale per ridurre i costi della lavorazione CNC. Naturalmente, per diversi progetti e soluzioni diverse, puoi inviare i tuoi file 3D a DDPROTOTYPE, ottimizzare i tuoi progetti gratuitamente e fornire suggerimenti costruttivi.