Volg me op: 
Tips om de kosten van CNC-bewerkingen te verlagen
Het maken van unieke en innovatieve prototypes die er geweldig uitzien en goed functioneren, is waar we naar streven. Bij het ontwerpen of bewerken besteden we veel aandacht aan het eindgebruik van het onderdeel, zoals "lucht- en ruimtevaartonderdelen vereisen lichtgewicht onderdelen, auto-achterlichten vereisen een hoge oppervlakteafwerking, enz.". Maar de wens om kosten te besparen loopt door het hele ontwerp- en fabricageproces.
Voordat we de technieken begrijpen om de CNC-bewerkingskosten te verlagen, moeten we eerst de prijsfactoren van CNC-custom onderdelen begrijpen. De belangrijkste factor is de verwerkingstijd, die zelfs hoger is dan de afschrijvingskosten van de machine en de programmeerkosten. De truc om de CNC-bewerkingskosten te verlagen, is door bepaalde regels te volgen om het ontwerp te optimaliseren, waardoor de bewerkingstijd wordt verkort zonder de mechanische functionaliteit van het onderdeel in gevaar te brengen. DDPROTOTYPE heeft meer dan tien tips verzameld om hopelijk kosten te besparen voor uw volgende CNC-project.
1. Ontdek goedkope materialen - verminder CNC-bewerkingskosten
Zowel de prijs van grondstoffen als het verwerkingsgemak hebben een grote impact op de kosten. De prijs van grondstoffen wordt bepaald door hun zeldzaamheid en hun eigen waarde. DDPROTOTYPE maakte een prijsvergelijking van verschillende materialen, maar met dezelfde afmetingen die vaak worden gebruikt, en ontdekte dat het prijsverschil vrij groot is. Het verwerkingsgemak van een materiaal heeft een grotere impact op de verwerkingskosten dan de prijs van grondstoffen. Over het algemeen vereist het snijden van zachtere materialen minder bewerkingstijd en zijn er geen speciale messen of extra hulpgereedschappen nodig. Voor de onderdelen van dezelfde tekening is bijvoorbeeld de verwerkingsprijs van aluminium 6061 is veel lager dan die van roestvrij staal.
Neem de maat 6 "x 6" X 1" als voorbeeld, de kosten van verschillende materialen variëren
Metaal | |
Aluminium 6061 | $25 |
Aluminium 7075 | $80 |
Roestvrij staal 304 | $90 |
Messing C360 | $148 |
Plastic | |
ABS (Acrylonitril Butadieen Styreen) | $17 |
POM (Polyoxymethyleen) | $27 |
Nylon 6 | $30 |
PEEK | $300 |
Over het algemeen zou het, net als een functioneel prototype, kosteneffectiever zijn om een relatief goedkoop zacht materiaal te kiezen dat voldoet aan de ontwerpvereisten. Aluminium 6061 is duidelijk het meest kosteneffectieve materiaal voor het maken van metalen prototypes vanwege de lage kosten en de zeer goede bewerkbaarheid. Roestvrij staal en titanium zijn erg dure opties en het kan geld besparen, tenzij bepaalde gespecificeerde materiaaleigenschappen vereist zijn. Als u een medisch hulpmiddel ontwerpt en het moet in het menselijk lichaam worden geïmplanteerd, dan moet biocompatibiliteit de eerste prioriteit zijn en moet u titaniumlegeringen of roestvrij staal enzovoort kiezen op basis van de werkelijke vereisten. Als het om kunststoffen gaat, zijn ABS en POM de meest populaire goedkope materialen en relatief eenvoudig te verwerken. PEEK is een erg duur materiaal.
2. Balanceer hoeveelheid en doorlooptijd - Vermindering van CNC-bewerkingskosten
Een grotere hoeveelheid is een andere belangrijke factor bij het verlagen van de CNC-bewerkingskosten. Bij toenemende hoeveelheid neemt de eenheidsprijs af. In de onderstaande afbeelding zijn de kosten om slechts één stuk te bewerken $ 41.89, en als er 10 stuks worden geproduceerd, dalen de eenheidskosten tot $ 11.26. Door de hoeveelheid te verhogen tot 100 stuks, daalt de eenheidsprijs naar $ 5.72. De reden dat de prijs zo sterk is gedaald, is omdat er maar één stuk wordt verwerkt, wat ook programmering, machine-aanpassing, materiaalbestelling, enz. vereist, terwijl grotere hoeveelheden worden verwerkt, deze taken maar één keer hoeven te worden gedaan; wat nog belangrijker is, wanneer de hoeveelheid toeneemt, zullen we een aantal hulpmallen vergroten om de productie-efficiëntie te verbeteren, waardoor de eenheidsprijs van het product aanzienlijk wordt verlaagd.
3. Evalueer de behoefte aan oppervlaktebehandeling - Vermindering van CNC-bewerkingskosten
Een andere factor die de kosten ernstig beïnvloedt, is de afwerking. Wanneer verschillende oppervlaktebehandelingen nodig zijn op het oppervlak van een onderdeel, bijvoorbeeld, is aan de ene kant een super hoogglans afwerking vereist en aan de andere kant een speciale coating, of moet het oppervlakteafwerkingseffect van het gehele onderdeel behouden blijven als consistent mogelijk zijn, dan worden er op dit moment extra kosten gemaakt. Het is noodzakelijk om de noodzaak van de oppervlaktebehandeling van het onderdeel, zoals anodiseren, warmtebehandeling, speciale coatings, enz. zorgvuldig te evalueren.
4. Stel indien nodig strakke toleranties in - Vermindering van CNC-bewerkingskosten
Gewoonlijk zijn niet alle kenmerken van een onderdeel van cruciaal belang voor de functie ervan. In het ontwerp, hoe meer afmetingen met tolerantie-eisen, hoe hoger de precisie-eisen (bijvoorbeeld het markeren van de straal, gatdiameter en positie, afronding), enz., Zal de bewerkingskosten verhogen. Om onnodige kosten te voorkomen, hoeven slechts enkele kritische oppervlakken te worden getolereerd, zoals gaten, assen, snaps, enz., en worden nauwe toleranties gecontroleerd (standaardtolerantie is +/- 0.005 inch). Bij DDPROTOTYPE is ons typische tolerantie-nauwkeurigheidsbereik 0.005″ - 0.001″, afhankelijk van structuur, materiaal, enz.
5. Probeer tekst of pictogrammen te vermijden.
Als dit niet nodig is, probeer dan te voorkomen dat er tekst of pictogrammen op het onderdeel worden aangebracht tijdens CNC-bewerking, wat de kosten zal verhogen. Als tekst en pictogrammen nodig zijn, overweeg dan om deze te wijzigen in een oppervlaktebehandelingsproces zoals schilderen of afdrukken, omdat dit de CNC-bewerkingstijd kan verkorten.
6. Gebruik zoveel mogelijk gereedschap van standaardformaat
Probeer bij het ontwerpen van onderdelen de afmetingen te ontwerpen die overeenkomen met standaard CNC-gereedschappen, wat de bewerkingstijd aanzienlijk kan besparen. Gat-, schroefdraad- en zakdiameters moeten bijvoorbeeld direct worden bewerkt met gewone CNC-gereedschappen. Voor gaten met een niet-standaard maat zijn vingerfrezen of ruimers nodig voor precisiebewerking, en zelfs voor sommige constructies zijn aangepaste gereedschappen nodig. Als u niet bekend bent met gereedschapsafmetingen, is het een algemene gewoonte om het gat in te stellen op een "standaard" inch, zoals 1/8″, 1/4″ of een geheel getal van millimeters. Vermijd maten zoals 0.3871″ of 3.956 mm. Bovendien kan het handhaven van consistente gat- en holteafmetingen van het hele onderdeel de frequentie van gereedschapswisselingen verminderen en zo de CNC-bewerkingsproces.
7. Gebruik standaard tapmaat
Het ontwerp van standaard getapte gaten kan de kosten van CNC-bewerkingen verlagen. Tapmaat en schroefdraaddiepte zijn van invloed op de verwerkingstijd. Als u bijvoorbeeld een draadgat van 2-56 inch ontwerpt en de schroefdraad te diep is terwijl de kraan relatief dun is, zal het moeilijker te bedienen zijn. Het is gebruikelijk om de maximale diepte van de schroefdraad altijd te ontwerpen op minder dan driemaal de diameter van de boring. Voor langere schroefdraad is mogelijk speciaal gereedschap nodig, ook de taptijd aanzienlijk langer en er bestaat een risico op tapbreuk. Als de kraan kapot is, moeten we het met EDM oplossen of de onderdelen opnieuw maken.
8. vermijd grote en complexe geometrie-onderdelen - - Vermindering van CNC-bewerkingskosten
De kenmerken van een onderdeel, inclusief grootte en complexiteit, hebben een grote impact op de CNC-bewerkingskosten. Het spreekt voor zich dat grotere onderdelen meer materiaal en bewerkingstijd verbruiken. Voor zeer complexe onderdelen kunnen tijdens het bewerkingsproces meerdere processen nodig zijn, mogelijk op meerdere machines, wat meer programmeer-, opspan- en instelkosten vereist. Zo moet een onderdeel in onderstaande figuur tijdens het fabricageproces op meerdere ondergronden verwerkt worden. In 2019 citeerde DDPROTOTYPE $ 159 voor dit onderdeel.
9. Vermijd het ontwerpen van dunne muren
Hoewel CNC-bewerking onderdelen met nauwe toleranties en dunne wanden zelfs minder dan 1 mm kan bewerken, wordt het aanbevolen om de wanddikte te vergroten als u een beperkt budget heeft. Onderdelen met te dunne wanden (meestal gedefinieerd als minder dan 0.794 mm (1/32 inch)) zijn gemakkelijk te vervormen tijdens CNC-bewerking en kunnen ook gereedschaptrillingen veroorzaken, waardoor het moeilijk wordt om toleranties te handhaven. De juiste manier om dunne wanden te bewerken is om de hoeveelheid voer te verminderen, wat een lange bewerkingstijd kost. Daarom kan het ontwerpen van dikkere wanden helpen de verwerkingstijden te versnellen en de kosten te verlagen. DDPROTOTYPE adviseert een minimale wanddikte van 0.8 mm voor metalen onderdelen en 1.5 mm voor kunststof onderdelen. Als u onderdelen met kleinere wanddiktes maakt, kunt u plaatbewerking proberen.
10. Vermijd scherpe binnenranden
Het bewerken van een perfecte binnenhoek van 90° is moeilijk omdat CNC-gefreesde gereedschappen zoals vingerfrezen of frezen cilindrisch zijn en tijdens het bewerken automatisch afgeronde binnenhoeken kunnen achterlaten. Als u zich aan dit ontwerp houdt, kunt u dit het beste bereiken door EDM-bewerking te gebruiken, wat een duurder bewerkingsproces is en langer duurt om te bewerken. Als scherpe binnenhoeken niet nodig zijn, is een conventioneel ontwerp dat de straal van de binnenhoek minimaal 1/3 van de diepte van de spouw is. Kleinere binnenhoekradii vereisen kleinere gereedschappen, maar kleine gereedschappen kunnen geen grote hoeveelheden materiaal in één keer verwijderen, en de voedingen zijn extreem klein om gereedschapsbreuk te voorkomen, waardoor de bewerkingstijd toeneemt. Probeer ook, indien mogelijk, binnenhoeken met dezelfde straal te houden. Dit helpt de frequentie van gereedschapswissels te verminderen.
11. Vermijd diepe holtes
CNC-bewerking van onderdelen met diepe holtes is tijdrovend en duur omdat het gereedschap gevoelig is voor breuk tijdens het maken van diepe holtes. De snijlengte van CNC-gereedschappen is beperkt en werkt soepel bij het snijden van holtes die twee tot drie keer zo diep zijn als hun diameter. Een frees met een diameter van 15 mm kan bijvoorbeeld gemakkelijk een spouw tot een diepte van 30 mm snijden. DDPROTOTYPE raadt op basis van de praktijk aan dat de lengte van de holte niet meer dan 4 keer de diameter van het gereedschap is. Anders zijn speciaal gereedschap of 5-assige CNC-machines vereist. Voor diepere holtes kan extra bewerkingsapparatuur zoals EDM, brootsen, enz. nodig zijn om te helpen bij de verwerking, wat de bewerkingskosten verhoogt.
12.Ontwerp geen functies met hoge beeldverhoudingen
Bij CNC-bewerking van onderdelen met een hoge aspectverhouding is de kans op trillingen van het gereedschap groot en is het moeilijk om nauwe toleranties aan te houden. Volgens de ervaringen van DDPROTOTYPE moet de beeldverhouding minder dan 4 zijn, wat de kosten van CNC-bewerking effectief kan verlagen.
13. Splits de complexe delen
In bepaalde gevallen, als een complex onderdeel in meerdere onderdelen wordt gesplitst en vervolgens aan elkaar wordt vastgeschroefd of gelast, kan de mechanische functie van het samenstel ook worden vervuld, raden wij aan. Dit verlaagt de kosten in vergelijking met het afzonderlijk bewerken van een groot, supercomplex onderdeel.
Vooral voor onderdelen met diepe holtes of onderdelen die aan meerdere kanten moeten worden bewerkt, kan het machinaal bewerken ervan tijdrovend zijn en kunnen aangepaste opspanningen of 5-assige CNC-machines nodig zijn.
14. Zorg ervoor dat het ontwerp klopt
Onvoltooide of onnauwkeurige CAD-tekeningen leiden tot secundaire verwerking van onderdelen, of zelfs sloop, en moeten opnieuw worden gemaakt. Dit voegt extra verwerkingstijd toe, wat erg frustrerend is. Het raadplegen van een ervaren machinist of fabrikant tijdens de ontwerpfase kan u op de lange termijn veel tijd en geld besparen.
Samenvatten. Best practices voor het verlagen van CNC-kosten
Al met al, houd uw onderdelen eenvoudig en vermijd complexiteit.
Anders zijn er speciale gereedschappen of opspanningen, meerdere machine-instellingen nodig, vooral voor onderdelen met zeer complexe geometrieën in speciale materialen, wat langere bewerkingstijden betekent.
Stel uzelf dus de volgende vragen om de kosten van CNC-bewerking te verlagen nadat het ontwerp is voltooid:
Is het ontwerp geoptimaliseerd met richtlijnen voor proceshaalbaarheid?
Zijn alle kenmerken van het ontwerp absoluut noodzakelijk?
Kan de ontwerpfunctie worden vereenvoudigd?
Kan het worden opgesplitst in meerdere onderdelen die gemakkelijker te bewerken zijn en vervolgens worden geassembleerd?
Is het ontwerp opnieuw geoptimaliseerd om te voorkomen dat meerdere machines nodig zijn voor machinale bewerking of speciaal gereedschap om aan de vereisten te voldoen?
Zijn er goedkopere of gemakkelijker te verwerken materialen die aan mijn eisen kunnen voldoen?
In dit artikel belichten we ontwerptechnieken met universele toepassing om de kosten van CNC-bewerking te verlagen. Natuurlijk kunt u voor verschillende projecten en verschillende oplossingen uw 3D-bestanden naar DDPROTOTYPE sturen, uw ontwerpen gratis optimaliseren en constructieve suggesties geven.