Śledź mnie na: 
Wskazówki dotyczące obniżenia kosztów obróbki CNC
Naszym celem jest tworzenie unikalnych i innowacyjnych prototypów, które świetnie wyglądają i dobrze funkcjonują. Podczas projektowania lub obróbki zwracamy dużą uwagę na końcowe zastosowanie części, na przykład „części lotnicze wymagają lekkich części, tylne światła samochodowe wymagają wysokiego wykończenia powierzchni itp.”. Ale chęć obniżenia kosztów przewija się przez cały proces projektowania i produkcji.
Zanim zrozumiemy techniki zmniejszania kosztów obróbki CNC, musimy najpierw zrozumieć czynniki cenowe części niestandardowych CNC. Najważniejszym czynnikiem jest czas obróbki, który przewyższa nawet koszt amortyzacji maszyny i koszt programowania. Sztuczka pozwalająca obniżyć koszty obróbki CNC polega na przestrzeganiu pewnych zasad w celu optymalizacji projektu, a tym samym skróceniu czasu obróbki bez uszczerbku dla mechanicznej funkcjonalności części. DDPROTOTYPE zebrał ponad dziesięć wskazówek, które, miejmy nadzieję, obniżą koszty Twojego następnego projektu CNC.
1. Eksploruj tanie materiały-obniżenie kosztów obróbki CNC
Zarówno cena surowców, jak i łatwość obróbki mają znaczący wpływ na koszty. O cenie surowców decyduje ich rzadkość oraz ich własna wartość. Firma DDPROTOTYPE porównała ceny różnych materiałów, ale o tym samym rozmiarze, które są powszechnie używane, i stwierdziła, że różnica w cenie jest dość duża. Łatwość obróbki materiału ma większy wpływ na koszty obróbki niż cena surowców. Ogólnie rzecz biorąc, cięcie bardziej miękkich materiałów wymaga krótszego czasu obróbki i nie wymaga specjalnych noży ani dodatkowych narzędzi pomocniczych. Na przykład dla części tego samego rysunku cena przetwarzania wynosi aluminium 6061 jest znacznie niższa niż w przypadku Stal nierdzewna.
Weźmy na przykład rozmiar 6” x 6” x 1”, koszt różnych materiałów jest różny
Metal | |
aluminium 6061 | $25 |
aluminium 7075 | $80 |
Stal nierdzewna 304 | $90 |
Mosiądz C360 | $148 |
Plastik | |
ABS (akrylonitryl-butadien-styren) | $17 |
POM (polioksymetylen) | $27 |
Nylon 6 | $30 |
PEEK | $300 |
Ogólnie rzecz biorąc, podobnie jak w przypadku funkcjonalnego prototypu, wybór stosunkowo taniego miękkiego materiału, który spełnia wymagania projektowe, byłby bardziej opłacalny. Aluminium 6061 jest zdecydowanie najbardziej opłacalnym materiałem do wykonywania metalowych prototypów ze względu na niski koszt i bardzo dobrą skrawalność. Stal nierdzewna i tytan to bardzo drogie opcje, które mogą zaoszczędzić pieniądze, chyba że wymagane są określone właściwości materiału. Jeśli projektujesz urządzenie medyczne, które ma zostać wszczepione do ludzkiego ciała, biokompatybilność musi być priorytetem i musisz wybrać stopy tytanu lub stale nierdzewne i tak dalej w oparciu o rzeczywiste wymagania. Jeśli chodzi o tworzywa sztuczne, ABS i POM są bardziej popularnymi niedrogimi materiałami i są stosunkowo łatwe w obróbce, PEEK jest bardzo drogim materiałem.
2. Bilans ilości i czasu realizacji - -Zmniejszenie kosztów obróbki CNC
Większa ilość to kolejny ważny czynnik obniżający koszty obróbki CNC. Wraz ze wzrostem ilości spada cena jednostkowa. Na poniższym obrazku koszt obróbki tylko jednej sztuki wynosi 41.89 USD, a jeśli wyprodukowano 10 sztuk, koszt jednostkowy spada do 11.26 USD. Zwiększenie ilości do 100 sztuk obniża cenę jednostkową do 5.72 USD. Powodem tak dużego spadku ceny jest to, że przetwarzana jest tylko jedna sztuka, co wymaga również programowania, regulacji maszyny, zamawiania materiałów itp., przy obróbce większych ilości czynności te należy wykonać tylko raz; co ważniejsze, gdy ilość wzrośnie, zwiększymy trochę pomocniczego przyrządu, aby poprawić wydajność produkcji, znacznie obniżając w ten sposób cenę jednostkową produktu.
3. Oceń potrzebę obróbki powierzchniowej - -Zmniejszenie kosztów obróbki CNC
Kolejnym czynnikiem, który poważnie wpływa na koszt, jest wykończenie. Gdy wymagana jest inna obróbka powierzchni na powierzchni części, na przykład wymagane jest bardzo wysokie wypolerowanie z jednej strony i specjalna powłoka z drugiej strony, lub efekt wykończenia powierzchni całej części powinien być utrzymany jak spójny, jak to możliwe, wówczas poniesione zostaną w tym czasie dodatkowe koszty. Konieczne jest staranne oszacowanie konieczności obróbki powierzchni części, takiej jak anodowanie, obróbka cieplna, specjalne powłoki itp.
4. W razie potrzeby ustaw wąskie tolerancje - zmniejszając koszty obróbki CNC
Zwykle nie wszystkie cechy części są krytyczne dla jej funkcji. W projekcie Im więcej wymiarów z wymaganiami tolerancji, tym wyższe wymagania dotyczące dokładności (na przykład oznaczenie promienia, średnicy i położenia otworu, zaokrąglenie) itp. Spowodują wzrost kosztów obróbki. Aby uniknąć dodawania niepotrzebnych kosztów, tylko kilka krytycznych powierzchni wymaga tolerancji, takich jak otwory, wały, zatrzaski itp., a ścisłe tolerancje są kontrolowane (standardowa tolerancja wynosi +/- 0.005 cala). W DDPROTOTYPE nasz typowy zakres dokładności tolerancji wynosi 0.005″ – 0.001″, w zależności od konstrukcji, materiału itp.
5. Staraj się unikać tekstu lub ikon.
Jeśli nie jest to konieczne, staraj się unikać tworzenia tekstu lub ikon na części podczas obróbki CNC, co zwiększy koszty. Jeśli potrzebny jest tekst i ikony, rozważ zmianę go na proces obróbki powierzchni, taki jak malowanie lub drukowanie, ponieważ może to skrócić czas obróbki CNC.
6. Używaj jak największej liczby narzędzi o standardowych rozmiarach
Podczas projektowania części staraj się projektować wymiary pasujące do standardowych narzędzi CNC, co może znacznie skrócić czas obróbki. Na przykład otwory, gwinty i średnice kieszeni powinny być obrabiane bezpośrednio za pomocą zwykłych narzędzi CNC. Otwory o niestandardowych rozmiarach wymagają frezów walcowo-czołowych lub rozwiertaków do precyzyjnej obróbki, a nawet niektóre konstrukcje wymagają niestandardowych narzędzi. Jeśli nie znasz wymiarów narzędzi, ogólną praktyką jest ustawienie otworu na „standardowy” cal, na przykład 1/8″, 1/4″ lub liczbę całkowitą w milimetrach. Unikaj rozmiarów takich jak 0.3871 ″ lub 3.956 mm. Ponadto utrzymywanie spójnych wymiarów otworu i gniazda całej części może zmniejszyć częstotliwość wymiany narzędzi, a tym samym przyspieszyć Proces obróbki CNC.
7. Użyj standardowego rozmiaru gwintowania
Konstrukcja standardowych otworów gwintowanych może obniżyć koszty obróbki CNC. Rozmiar gwintownika i głębokość gwintu wpływają na czas obróbki. Na przykład, jeśli zaprojektujesz gwintowany otwór 2-56 cali, jeśli gwint jest zbyt głęboki, a gwintownik jest stosunkowo cienki, będzie to bardziej kłopotliwe w obsłudze. Powszechną praktyką jest zawsze projektowanie maksymalnej głębokości gwintu na mniej niż trzykrotność średnicy otworu. Dłuższe gwinty mogą wymagać specjalnych narzędzi, a także znacznie wydłużają czas gwintowania i istnieje ryzyko pęknięcia gwintownika. Jeśli kran się zepsuł, musimy sobie z tym poradzić za pomocą EDM lub przerobić części.
8. unikaj dużych i skomplikowanych geometrii części - -Zmniejszenie kosztów obróbki CNC
Charakterystyka części, w tym rozmiar i złożoność, mają duży wpływ na koszty obróbki CNC. Jest rzeczą oczywistą, że większe części pochłoną więcej materiału i czasu obróbki. W przypadku bardzo złożonych części podczas procesu obróbki może być wymaganych wiele procesów, być może wykonywanych na wielu maszynach, co wymaga większych kosztów programowania, osprzętu i konfiguracji. Na przykład część na poniższym rysunku wymaga obróbki na wielu powierzchniach podczas procesu produkcyjnego. W 2019 roku DDPROTOTYPE wycenił tę część na 159 USD.
9. Unikaj projektowania cienkich ścian
Chociaż obróbka CNC umożliwia obróbkę części o wąskich tolerancjach i cienkich ściankach nawet mniejszych niż 1 mm, jeśli masz napięty budżet, zaleca się zwiększenie grubości ścianki. Części o zbyt cienkich ściankach (zwykle definiowanych jako mniejsze niż 0.794 mm (1/32 cala)) łatwo ulegają odkształceniu podczas obróbki CNC, a także mogą powodować wibracje narzędzia, co utrudnia zachowanie tolerancji. Właściwym sposobem obróbki cienkich ścian jest zmniejszenie ilości posuwu, co wymaga długiego czasu obróbki. Dlatego zaprojektowanie grubszych ścian może przyspieszyć czas przetwarzania i obniżyć koszty. DDPROTOTYPE zaleca minimalną grubość ścianki 0.8 mm dla części metalowych i 1.5 mm dla części plastikowych. Jeśli wykonujesz części o mniejszych grubościach ścian, możesz spróbować produkcji z blachy.
10. Unikaj ostrych krawędzi wewnętrznych
Obróbka idealnego kąta wewnętrznego 90° jest trudna, ponieważ narzędzia obrabiane CNC, takie jak frezy palcowe lub frezy, są cylindryczne i mogą automatycznie pozostawiać zaokrąglone narożniki wewnętrzne podczas obróbki. Jeśli trzymasz się tego projektu, najlepszym sposobem na osiągnięcie tego jest użycie obróbki EDM, która jest droższym procesem obróbki i wymaga więcej czasu na obróbkę. Jeśli ostre narożniki wewnętrzne nie są konieczne, konwencjonalna konstrukcja zakłada, że promień narożnika wewnętrznego wynosi co najmniej 1/3 głębokości wnęki. Mniejsze promienie naroży wewnętrznych wymagają mniejszych narzędzi, ale małe narzędzia nie są w stanie usuwać jednocześnie dużych ilości materiału, a posuwy są bardzo małe, aby zapobiec pękaniu narzędzi, co wydłuża czas obróbki. Ponadto, jeśli to możliwe, staraj się zachować wewnętrzne narożniki o tym samym promieniu. Pomaga to zmniejszyć częstotliwość wymiany narzędzi.
11. Unikaj głębokich ubytków
Obróbka CNC części z głębokimi wnękami jest czasochłonna i kosztowna, ponieważ narzędzie jest podatne na pękanie podczas procesu wykonywania głębokich wnęk. Długość cięcia narzędzi CNC jest ograniczona i działa płynnie podczas wycinania wnęk o głębokości od dwóch do trzech razy większej niż ich średnica. Na przykład frez o średnicy 15 mm może z łatwością wyciąć wgłębienie do głębokości 30 mm. Firma DDPROTOTYPE zaleca, aby długość wnęki nie przekraczała 4-krotności średnicy narzędzia w oparciu o praktykę. W przeciwnym razie wymagane są specjalne narzędzia lub 5-osiowe maszyny CNC. W przypadku głębszych ubytków może być wymagany dodatkowy sprzęt do obróbki, taki jak EDM, przeciąganie itp., aby pomóc w obróbce, co zwiększa koszty obróbki.
12. Unikaj projektowania elementów o wysokich współczynnikach proporcji
Podczas obróbki CNC części o wysokim współczynniku kształtu narzędzia są podatne na wibracje i trudno jest zachować wąskie tolerancje. Zgodnie z doświadczeniami DDPROTOTYPE, współczynnik kształtu powinien być mniejszy niż 4, co może skutecznie obniżyć koszty obróbki CNC.
13. Podziel złożone części
W niektórych przypadkach, jeśli złożona część zostanie podzielona na kilka części, a następnie skręcona lub zespawana razem, mechaniczna funkcja zespołu może być również spełniona, zalecamy. Zmniejszy to koszty w porównaniu z obróbką pojedynczą dużej, bardzo złożonej części.
Zwłaszcza w przypadku części z głębokimi wgłębieniami lub części, które muszą być obrabiane z wielu stron, obróbka może być czasochłonna i może wymagać niestandardowego osprzętu lub 5-osiowych maszyn CNC.
14. Upewnij się, że projekt jest dokładny
Niedokończone lub niedokładne rysunki CAD doprowadzą do wtórnej obróbki części, a nawet złomowania i będą wymagały przerobienia. To dodaje dodatkowy czas przetwarzania, co jest bardzo frustrujące. Konsultacje z doświadczonym mechanikiem lub producentem na etapie projektowania mogą w dłuższej perspektywie zaoszczędzić dużo czasu i pieniędzy.
Podsumować. Najlepsze praktyki obniżania kosztów CNC
Podsumowując, utrzymuj proste części i unikaj złożoności.
W przeciwnym razie wymagane są specjalne narzędzia lub osprzęt, wiele ustawień maszyny, zwłaszcza w przypadku części o bardzo złożonej geometrii ze specjalnych materiałów, co oznacza dłuższe czasy obróbki.
Aby więc obniżyć koszty obróbki CNC, po zakończeniu projektowania zadaj sobie następujące pytania:
Czy projekt został zoptymalizowany zgodnie z wytycznymi dotyczącymi wykonalności procesu?
Czy wszystkie cechy projektu są absolutnie konieczne?
Czy można uprościć funkcję projektowania?
Czy można go podzielić na wiele części, które są łatwiejsze w obróbce, a następnie złożyć?
Czy projekt został ponownie zoptymalizowany w celu wyeliminowania potrzeby stosowania wielu maszyn wspomagających obróbkę lub specjalnych narzędzi w celu spełnienia wymagań?
Czy istnieją tańsze lub łatwiejsze w obróbce materiały, które spełnią moje wymagania?
W tym artykule zwracamy uwagę na techniki projektowania o uniwersalnym zastosowaniu w celu obniżenia kosztów obróbki CNC. Oczywiście dla różnych projektów i różnych rozwiązań możesz przesyłać swoje pliki 3D do DDPROTOTYPE, optymalizować swoje projekty za darmo i przedstawiać konstruktywne sugestie.