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Dicas para reduzir os custos de usinagem CNC
Fazer protótipos únicos e inovadores que pareçam ótimos e funcionem bem é o que buscamos. Ao projetar ou usinar, prestamos muita atenção ao uso final da peça, como “peças aeroespaciais exigem peças leves, lanternas traseiras automotivas exigem alto acabamento superficial etc.”. Mas o desejo de reduzir custos percorre todo o processo de projeto e fabricação.
Antes de entender as técnicas para reduzir os custos de usinagem CNC, devemos primeiro entender os fatores de preço das peças personalizadas CNC. O fator mais importante é o tempo de processamento, que supera inclusive o custo de depreciação da máquina e o custo de programação. O truque para reduzir os custos de usinagem CNC é seguir certas regras para otimizar o projeto, reduzindo assim o tempo de usinagem sem comprometer a funcionalidade mecânica da peça. DDPROTOTYPE reuniu mais de dez dicas para reduzir custos para o seu próximo projeto CNC.
1. Explorar materiais baratos - reduzindo custos de usinagem CNC
Tanto o preço das matérias-primas como a facilidade de processamento têm um impacto significativo nos custos. O preço das matérias-primas é determinado por sua raridade e seu próprio valor. A DDPROTOTYPE fez uma comparação de preços de materiais diferentes, mas com o mesmo tamanho, que são comumente usados, e descobriu que a diferença de preço é bastante grande. A facilidade de processamento de um material tem um impacto maior nos custos de processamento do que o preço das matérias-primas. Em geral, o corte de materiais mais macios requer menos tempo de usinagem e não requer facas especiais ou ferramentas auxiliares adicionais. Por exemplo, para as partes do mesmo desenho, o preço de processamento de alumínio 6061 é muito menor do que o de aço inoxidável.
Tome o tamanho de 6" x 6" X 1" como exemplo, o custo de diferentes materiais varia
Metal | |
Alumínio 6061 | $25 |
Alumínio 7075 | $80 |
Aço inoxidável 304 | $90 |
Latão C360 | $148 |
Plástico | |
ABS (acrilonitrila butadieno estireno) | $17 |
POM (polioximetileno) | $27 |
nylon 6 | $30 |
PEEK | $300 |
Em geral, assim como um protótipo funcional, a escolha de um material macio relativamente barato que atenda aos requisitos do projeto seria mais econômico. O alumínio 6061 é claramente o material mais econômico para fazer protótipos de metal devido ao seu baixo custo e ótima usinabilidade. O aço inoxidável e o titânio são opções muito caras e podem economizar dinheiro, a menos que certas propriedades específicas do material sejam necessárias. Se você está projetando um dispositivo médico e ele precisa ser implantado dentro do corpo humano, a biocompatibilidade deve ser a primeira prioridade, e você deve escolher ligas de titânio ou aços inoxidáveis e assim por diante com base nos requisitos reais. Quando se trata de plásticos, ABS e POM são os materiais baratos mais populares e são relativamente fáceis de processar, o PEEK é um material muito caro.
2. Equilibrar a quantidade e o tempo de retorno - -Reduzindo os custos de usinagem CNC
A quantidade maior é outro fator importante na redução dos custos de usinagem CNC. Com o aumento da quantidade, o preço unitário diminui. Na imagem abaixo, o custo para usinar apenas uma peça é de $ 41.89 e, se forem produzidas 10 peças, o custo unitário cai para $ 11.26. Aumentar a quantidade para 100 peças reduz o preço unitário para $ 5.72. A razão pela qual o preço caiu tanto é porque apenas uma peça é processada, o que também requer programação, ajuste de máquina, pedido de material, etc., ao processar grandes quantidades, essas tarefas só precisam ser feitas uma vez; mais importante, quando a quantidade aumentar, aumentaremos alguns gabaritos auxiliares para melhorar a eficiência da produção, reduzindo bastante o preço unitário do produto.
3. Avaliar a necessidade de tratamento de superfície - -Redução de Custos de Usinagem CNC
Outro fator que afeta seriamente o custo é o acabamento. Quando diferentes tratamentos de superfície são necessários na superfície de uma peça, por exemplo, um acabamento de polimento super alto é necessário em um lado e um revestimento especial é necessário no outro lado, ou o efeito de acabamento superficial de toda a peça deve ser mantido como consistente possível, custos adicionais serão incorridos neste momento. É necessário avaliar cuidadosamente a necessidade do tratamento superficial da peça, como anodização, tratamento térmico, revestimentos especiais, etc.
4. Defina tolerâncias apertadas quando necessário - Reduzindo os custos de usinagem CNC
Normalmente, nem todos os recursos de uma peça são críticos para sua função. No projeto, quanto mais dimensões com requisitos de tolerância, maiores os requisitos de precisão (por exemplo, marcação do raio, diâmetro e posição do furo, filete), etc., aumentará o custo da usinagem. Para evitar adicionar custos desnecessários, apenas algumas superfícies críticas precisam ser toleradas, como furos, eixos, encaixes, etc., e tolerâncias apertadas são controladas (a tolerância padrão é de +/- 0.005 polegadas). Na DDPROTOTYPE, nossa faixa de precisão de tolerância típica é de 0.005″ – 0.001″, dependendo da estrutura, material, etc.
5. Tente evitar texto ou ícones.
Se não for necessário, tente evitar a construção de texto ou ícones na peça durante a usinagem CNC, o que aumentará o custo. Se for necessário texto e ícones, considere alterá-lo para um processo de tratamento de superfície, como pintura ou impressão, pois isso pode reduzir o tempo de usinagem CNC.
6. Use o maior número possível de ferramentas de tamanho padrão
Ao projetar peças, tente projetar as dimensões que correspondam às ferramentas CNC padrão, o que pode economizar muito tempo de usinagem. Por exemplo, diâmetros de furos, roscas e bolsões devem ser usinados diretamente com ferramentas CNC comuns. Furos de tamanho fora do padrão exigem fresas de topo ou alargadores para usinagem de precisão, e até mesmo algumas estruturas exigem ferramentas personalizadas. Se você não estiver familiarizado com as dimensões da ferramenta, uma prática geral é definir o furo para uma polegada “padrão”, como 1/8″, 1/4″ ou um número inteiro de milímetros. Evite tamanhos como 0.3871″ ou 3.956mm. Além disso, manter dimensões consistentes de furos e cavidades de toda a peça pode reduzir a frequência de trocas de ferramentas e, assim, acelerar o Processo de usinagem CNC.
7. Use o tamanho de rosqueamento padrão
O projeto de furos roscados padrão pode reduzir o custo da usinagem CNC. O tamanho do macho e a profundidade da rosca afetam o tempo de processamento. Por exemplo, se você projetar um furo roscado de 2 a 56 polegadas, se a rosca for muito profunda enquanto a torneira for relativamente fina, será mais problemático operar. É uma prática comum sempre projetar a profundidade máxima da rosca para ser menor que três vezes o diâmetro do furo. Roscas mais longas podem exigir ferramentas especiais, também aumentam muito o tempo de rosqueamento e há risco de quebra do macho. Se a torneira estiver quebrada, precisamos lidar com isso com EDM ou refazer as peças.
8. evite peças de geometria grande e complexa - -Reduzindo os custos de usinagem CNC
As características de uma peça, incluindo tamanho e complexidade, têm um grande impacto nos custos de usinagem CNC. Escusado será dizer que peças maiores consumirão mais material e tempo de usinagem. Para peças altamente complexas, vários processos podem ser necessários durante o processo de usinagem, talvez prosseguindo em várias máquinas, o que requer mais programação, acessórios e custos de configuração. Por exemplo, uma peça na figura abaixo precisa ser processada em várias superfícies durante o processo de fabricação. Em 2019, o DDPROTOTYPE cotou US$ 159 para esta peça.
9. Evite projetar paredes finas
Embora a usinagem CNC possa usinar peças com tolerâncias apertadas e paredes finas até menos de 1 mm, se você estiver com um orçamento apertado, é recomendável aumentar a espessura da parede. Peças com paredes muito finas (geralmente definidas como menos de 0.794 mm (1/32 polegada)) são fáceis de deformar durante a usinagem CNC e também podem causar vibração na ferramenta, dificultando a manutenção das tolerâncias. A maneira correta de usinar paredes finas é reduzir a quantidade de avanço, o que leva um longo tempo de usinagem. Portanto, projetar paredes mais espessas pode ajudar a acelerar os tempos de processamento e reduzir custos. A DDPROTOTYPE recomenda uma espessura mínima de parede de 0.8 mm para peças metálicas e 1.5 mm para peças plásticas. Se você estiver fazendo peças com espessuras de parede menores, tente a fabricação de chapas metálicas.
10. Evite bordas internas afiadas
A usinagem de um ângulo interno perfeito de 90° é difícil porque as ferramentas usinadas em CNC, como fresas de topo ou fresas, são cilíndricas e podem deixar cantos internos arredondados automaticamente durante a usinagem. Se você se ater a esse projeto, a melhor maneira de alcançá-lo é usar a usinagem EDM, que é um processo de usinagem mais caro e levará mais tempo para usinar. Se cantos internos afiados não forem necessários, um projeto convencional é que o raio do canto interno seja pelo menos 1/3 da profundidade da cavidade. Raios de canto internos menores exigem ferramentas menores, mas ferramentas pequenas não podem remover grandes quantidades de material de uma só vez, e os avanços são extremamente pequenos para evitar a quebra da ferramenta, aumentando o tempo de usinagem. Além disso, se possível, tente manter os cantos internos com o mesmo raio. Isso ajuda a reduzir a frequência de trocas de ferramentas.
11. Evite cavidades profundas
A usinagem de peças CNC com cavidades profundas é demorada e cara porque a ferramenta é propensa a quebrar durante o processo de fazer cavidades profundas. O comprimento de corte das ferramentas CNC é limitado e funciona suavemente ao cortar cavidades duas a três vezes mais profundas que seu diâmetro. Por exemplo, uma fresa com um diâmetro de 15 mm pode facilmente cortar uma cavidade até uma profundidade de 30 mm. A DDPROTOTYPE recomenda que o comprimento da cavidade não exceda 4 vezes o diâmetro de sua ferramenta com base na prática. Caso contrário, são necessárias ferramentas especiais ou máquinas CNC de 5 eixos. Para cavidades mais profundas, equipamentos de usinagem adicionais, como EDM, brochamento, etc. podem ser necessários para auxiliar no processamento, o que aumenta o custo de usinagem.
12. Evite projetar recursos com altas proporções
Quando usinagem CNC de peças de alta proporção, a vibração da ferramenta é propensa a ocorrer e é difícil manter tolerâncias apertadas. De acordo com as experiências do DDPROTOTYPE, a relação de aspecto deve ser inferior a 4, o que pode efetivamente reduzir o custo da usinagem CNC.
13. Divida as partes complexas
Em certos casos, se uma peça complexa for dividida em várias partes e depois aparafusada ou soldada, a função mecânica do conjunto também pode ser cumprida, recomendamos. Isso reduzirá os custos em comparação com a usinagem de uma peça grande e supercomplexa individualmente.
Especialmente para peças com cavidades profundas ou peças que precisam ser usinadas em vários lados, a usinagem pode ser demorada e pode exigir acessórios personalizados ou máquinas CNC de 5 eixos.
14. Certifique-se de que o design seja preciso
Desenhos CAD inacabados ou imprecisos levarão ao processamento secundário de peças, ou até mesmo ao sucateamento, e precisam ser refeitos. Isso adiciona tempo de processamento extra, o que é muito frustrante. Consultar um maquinista ou fabricante experiente durante a fase de projeto pode economizar muito tempo e dinheiro a longo prazo.
Resumir. Melhores práticas para reduzir custos de CNC
Em suma, mantenha suas peças simples e evite a complexidade.
Caso contrário, são necessárias ferramentas ou acessórios especiais, vários setups de máquina, especialmente para peças com geometrias altamente complexas em materiais especiais, o que significa tempos de usinagem mais longos.
Portanto, para reduzir o custo da usinagem CNC, após a conclusão do projeto, faça as seguintes perguntas:
O projeto foi otimizado com as diretrizes de viabilidade do processo?
Todos os recursos do projeto são absolutamente necessários?
A função de projeto pode ser simplificada?
Pode ser dividido em várias peças que são mais fáceis de usinar e depois montadas?
O projeto é re-otimizado para eliminar a necessidade de várias máquinas para auxiliar a usinagem ou ferramentas especiais para atender aos requisitos?
Existem materiais mais baratos ou mais fáceis de processar que podem atender às minhas necessidades?
Neste artigo, destacamos técnicas de projeto com aplicação universal para reduzir o custo da usinagem CNC. Claro, para diferentes projetos e soluções, você pode enviar seus arquivos 3D para DDPROTOTYPE, otimizar seus projetos gratuitamente e fornecer sugestões construtivas.
