CNC加工コストを削減するためのヒント

見栄えが良く、うまく機能するユニークで革新的なプロトタイプを作ることが私たちの努力です。設計や機械加工では、「航空宇宙部品には軽量部品が必要、自動車のテールライトには高い表面仕上げが必要」など、部品の最終用途に細心の注意を払っています。しかし、コストを削減したいという願望は、設計および製造プロセス全体に及びます。

CNC機械加工コストを削減するための手法を理解する前に、まずCNCカスタムパーツの価格要因を理解する必要があります。最も重要な要素は処理時間であり、これは機械の減価償却費とプログラミング費用を上回っています。 CNC加工コストを削減する秘訣は、特定のルールに従って設計を最適化することです。これにより、部品の機械的機能を損なうことなく加工時間を短縮できます。 DDPROTOTYPEは、次のCNCプロジェクトのコストを削減するために、XNUMX以上のヒントをまとめました。

1.安価な材料を探る-CNC加工コストの削減

原材料の価格と加工のしやすさの両方がコストに大きな影響を与えます。原材料の価格は、その希少性とその価値によって決まります。 DDPROTOTYPEは、一般的に使用されている同じサイズの異なる材料の価格比較を行い、価格差が非常に大きいことを発見しました。材料の加工のしやすさは、原材料の価格よりも加工コストに大きな影響を及ぼします。一般に、柔らかい材料を切断する場合、加工時間は短く、特別なナイフや追加の補助工具は必要ありません。たとえば、同じ図面の部品の場合、アルミニウム6061 のそれよりはるかに低いステンレス鋼.

例として6"x6" X 1 "のサイズを取り上げます。さまざまな材料のコストは、さまざまです。

金属
アルミニウム6061	$25
アルミニウム7075	$80
ステンレス鋼304	$90
真ちゅうC360	$148
プラスチック
ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）	$17
POM（ポリオキシメチレン）	$27
ナイロン6	$30
asfasdf	$300

一般に、関数プロトタイプと同様に、設計要件を満たす比較的安価な軟質材料を選択する方が費用効果が高くなります。アルミニウム6061は、その低コストと非常に優れた機械加工性により、明らかに金属プロトタイプを作成するための最も費用効果の高い材料です。ステンレス鋼とチタンは非常に高価なオプションであり、特定の特定の材料特性が必要とされない限り、コストを節約できます。医療機器を設計していて、それを人体に埋め込む必要がある場合は、生体適合性を最優先する必要があり、実際の要件に基づいてチタン合金やステンレス鋼などを選択する必要があります。プラスチックに関して言えば、ABSとPOMはより人気のある安価な材料であり、比較的加工が容易です。PEEKは非常に高価な材料です。

2.バランス量と所要時間---CNC加工コストの削減

CNC加工コストを削減する上で、数量が多いことも重要な要素です。数量が増えると、単価が下がります。下の画像では、41.89個だけを機械加工するためのコストは10ドルであり、11.26個が生産された場合、単価は100ドルに下がります。数量を5.72個に増やすと、単価はXNUMXドルに下がります。価格が大幅に下がった理由は、XNUMXつの部品しか処理されないためです。これには、プログラミング、機械の調整、材料の注文なども必要ですが、大量の処理を行う場合、これらのタスクはXNUMX回だけ実行する必要があります。さらに重要なのは、数量が増えると、補助治具を増やして生産効率を上げ、製品の単価を大幅に下げることです。

3.表面処理の必要性を評価します--CNC加工コストの削減

コストに深刻な影響を与えるもうXNUMXつの要因は、仕上げです。部品の表面に異なる表面処理が必要な場合、たとえば、片面に超高研磨仕上げが必要で、もう片面に特殊コーティングが必要な場合、または部品全体の表面仕上げ効果を次のように維持する必要があります。可能な限り一貫している場合、この時点で追加費用が発生します。陽極酸化、熱処理、特殊コーティングなど、部品の表面処理の必要性を慎重に評価する必要があります。

4.必要に応じて厳しい公差を設定します--CNC加工コストを削減します

通常、パーツのすべての機能がその機能にとって重要であるとは限りません。設計では、公差要件のある寸法が多いほど、精度要件（たとえば、半径、穴の直径と位置、フィレットのマーキング）などが高くなり、機械加工のコストが高くなります。不要なコストの追加を回避するために、穴、シャフト、スナップなどのいくつかの重要な表面に公差を付ける必要があり、厳しい公差が制御されます（標準公差は+/- 0.005インチです）。 DDPROTOTYPEでは、構造、材料などに応じて、通常の許容精度範囲は0.005インチから0.001インチです。

5.テキストやアイコンは避けてください。

必要がない場合は、CNC加工中にパーツにテキストやアイコンを作成しないようにしてください。これにより、コストが増加します。テキストやアイコンが必要な場合は、CNC加工時間を短縮できるため、塗装や印刷などの表面処理プロセスに変更することを検討してください。

6.できるだけ多くの標準サイズのツールを使用します

部品を設計するときは、標準のCNCツールと一致する寸法を設計するようにしてください。これにより、加工時間を大幅に節約できます。たとえば、穴、ねじ、ポケットの直径は、一般的なCNCツールを使用して直接加工する必要があります。非標準サイズの穴には、精密機械加工のためにエンドミルまたはリーマが必要であり、一部の構造でもカスタムツールが必要です。ツールの寸法に慣れていない場合、一般的な方法は、穴を1/8インチ、1/4インチ、またはミリメートルの整数などの「標準」インチに設定することです。 0.3871インチや3.956mmのようなサイズは避けてください。さらに、部品全体の穴とキャビティの寸法を一定に保つことで、工具交換の頻度を減らし、速度を上げることができます。 CNC機械加工プロセス.

7.標準のタッピングサイズを使用します

標準のタップ穴の設計により、CNC加工のコストを削減できます。タップサイズとねじ山の深さは、処理時間に影響します。たとえば、2〜56インチのねじ穴を設計する場合、タップが比較的薄いのにねじが深すぎると、操作がより面倒になります。ねじ山の最大深さは、常に穴の直径のXNUMX倍未満になるように設計するのが一般的な方法です。スレッドが長くなると、特別な工具が必要になる場合があり、タッピング時間が大幅に長くなり、タップが破損するリスクがあります。タップが壊れた場合は、EDMで対処するか、パーツを作り直す必要があります。

8.大きくて複雑な形状の部品を避けます--CNC加工コストの削減

サイズや複雑さなどの部品の特性は、CNCの機械加工コストに大きな影響を与えます。言うまでもなく、部品が大きいほど、材料と加工時間が長くなります。非常に複雑な部品の場合、機械加工プロセス中に複数のプロセスが必要になる場合があります。おそらく複数のマシンで処理するため、プログラミング、フィクスチャ、およびセットアップのコストが高くなります。たとえば、下の図の部品は、製造プロセス中に複数の表面で処理する必要があります。 2019年、DDPROTOTYPEはこの部分に159ドルを見積もりました。

9.薄壁の設計は避けてください

CNC加工では、公差が厳しく、壁が1mm未満の部品を加工できますが、予算が限られている場合は、肉厚を厚くすることをお勧めします。壁が薄すぎる部品（通常は0.794 mm（1/32インチ）未満と定義）は、CNC加工中に変形しやすく、工具の振動を引き起こし、公差を維持するのが困難になる可能性があります。薄肉加工の正しい方法は、送り量を減らすことで、加工に時間がかかります。したがって、より厚い壁を設計すると、処理時間の短縮とコストの削減に役立ちます。 DDPROTOTYPEは、金属部品には0.8 mm、プラスチック部品には1.5mmの最小肉厚を推奨しています。肉厚の薄い部品を製造している場合は、板金加工を試すことができます。

10.鋭い内部エッジを避けます

エンドミルやフライスなどのCNC加工工具は円筒形であり、加工中に自動的に丸みを帯びた内部コーナーを残す可能性があるため、完全な90°の内角を加工することは困難です。この設計に固執する場合、それを達成するための最良の方法は、EDM機械加工を使用することです。これは、より高価な機械加工プロセスであり、機械加工に時間がかかります。鋭い内部コーナーが必要ない場合、従来の設計では、内部コーナーの半径はキャビティの深さの少なくとも1/3になります。内側のコーナー半径が小さいほど、必要な工具は小さくなりますが、小さい工具では一度に大量の材料を除去できず、送りは工具の破損を防ぐために非常に小さいため、加工時間が長くなります。また、可能であれば、同じ半径の内部コーナーを維持するようにしてください。これにより、工具交換の頻度を減らすことができます。

11.深い虫歯を避ける

深いキャビティを備えたCNC機械加工部品は、深いキャビティを作成する過程で工具が破損しやすいため、時間と費用がかかります。 CNC工具の切削長さは限られており、直径の15〜30倍の深さのキャビティを切削するときにスムーズに機能します。たとえば、直径4 mmのカッターは、深さ5mmまでのキャビティを簡単に切断できます。 DDPROTOTYPEは、慣例に基づいて、キャビティの長さがツールの直径のXNUMX倍を超えないようにすることをお勧めします。それ以外の場合は、特別な工具またはXNUMX軸CNCマシンが必要です。より深いキャビティの場合、処理を支援するためにEDM、ブローチ加工などの追加の機械加工装置が必要になる場合があり、これにより機械加工コストが増加します。