Советы по снижению затрат на обработку с ЧПУ

Советы по снижению затрат на обработку с ЧПУ

Мы стремимся создавать уникальные и инновационные прототипы, которые прекрасно выглядят и хорошо функционируют. При проектировании или обработке мы уделяем большое внимание конечному использованию детали, например, «аэрокосмические детали требуют легких деталей, автомобильные задние фонари требуют высокой чистоты поверхности и т. д.». Но стремление к снижению затрат пронизывает весь процесс проектирования и производства.

Прежде чем понять методы снижения затрат на обработку с ЧПУ, мы должны сначала понять ценовые факторы нестандартных деталей с ЧПУ. Наиболее важным фактором является время обработки, которое даже превышает стоимость амортизации машины и стоимость программирования. Хитрость в снижении затрат на обработку с ЧПУ заключается в следовании определенным правилам оптимизации конструкции, тем самым сокращая время обработки без ущерба для механической функциональности детали. DDPROTOTYPE собрал более десяти советов, которые помогут сократить расходы на ваш следующий проект с ЧПУ.

снизить стоимость обработки с ЧПУ

1. Исследуйте дешевые материалы - снижение затрат на обработку с ЧПУ

Как цена сырья, так и простота обработки оказывают существенное влияние на затраты. Цена сырья определяется их редкостью и собственной ценностью. DDPROTOTYPE сравнил цены на различные материалы, но одинакового размера, которые обычно используются, и обнаружил, что разница в цене довольно велика. Простота обработки материала оказывает большее влияние на затраты на обработку, чем цена сырья. Как правило, резка более мягких материалов требует меньше времени на обработку и не требует специальных ножей или дополнительных вспомогательных инструментов. Например, для частей одного и того же чертежа цена обработки алюминий 6061 намного ниже, чем у нержавеющая сталь.

Возьмем, к примеру, размер 6 x 6 x 1 дюйм, стоимость различных материалов варьируется.

Металл

Алюминий 6061

$25

Алюминий 7075

$80

Нержавеющая сталь 304

$90

Латунь C360

$148

пластик

АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол)

$17

ПОМ (полиоксиметилен)

$27

Нейлон 6

$30

PEEK

$300

В целом, как и в случае с функциональным прототипом, выбор относительно дешевого мягкого материала, отвечающего требованиям дизайна, был бы более рентабельным. Алюминий 6061, безусловно, является наиболее экономичным материалом для изготовления металлических прототипов из-за его низкой стоимости и очень хорошей обрабатываемости. Нержавеющая сталь и титан — очень дорогие варианты, и они могут сэкономить деньги, если не требуются определенные свойства материала. Если вы проектируете медицинское устройство и его нужно имплантировать в тело человека, то биосовместимость должна стоять на первом месте, и вы должны выбирать титановые сплавы, нержавеющие стали и так далее, исходя из реальных требований. Когда дело доходит до пластмасс, ABS и POM являются более популярными недорогими материалами и относительно просты в обработке, а PEEK — очень дорогой материал.

Алюминиевые детали с ЧПУ

2. Баланс количества и времени выполнения - снижение затрат на обработку с ЧПУ.

Большее количество является еще одним важным фактором снижения затрат на обработку с ЧПУ. С увеличением количества цена за единицу уменьшается. На изображении ниже стоимость обработки всего одной детали составляет 41.89 доллара США, а при изготовлении 10 штук стоимость единицы продукции снижается до 11.26 доллара США. При увеличении количества до 100 штук цена за единицу снижается до 5.72 доллара. Причина, по которой цена так сильно упала, заключается в том, что обрабатывается только одна деталь, что также требует программирования, настройки машины, заказа материалов и т. Д., При обработке больших объемов эти задачи необходимо выполнить только один раз; что еще более важно, когда количество увеличится, мы увеличим некоторые вспомогательные приспособления для повышения эффективности производства, тем самым значительно снизив цену за единицу продукта.

стоимость показа детали

3. Оцените потребность в обработке поверхности - - Снижение затрат на обработку с ЧПУ.

Еще одним фактором, серьезно влияющим на стоимость, является отделка. Когда на поверхности детали требуется различная обработка поверхности, например, требуется сверхвысокая полировка с одной стороны и специальное покрытие с другой стороны, или эффект отделки поверхности всей детали должен быть сохранен как насколько это возможно, то в это время будут понесены дополнительные расходы. Необходимо тщательно оценить необходимость обработки поверхности детали, такой как анодирование, термическая обработка, специальные покрытия и т. д.

Анодирование алюминия

4. Установите жесткие допуски, когда это необходимо — снижение затрат на обработку с ЧПУ.

Обычно не все особенности детали имеют решающее значение для ее функции. В конструкции чем больше размеров с требованиями к допускам, тем выше требования к точности (например, маркировка радиуса, диаметра и положения отверстия, скругления) и т. д., что увеличивает стоимость обработки. Чтобы избежать дополнительных ненужных затрат, необходимо соблюдать допуски только для нескольких критических поверхностей, таких как отверстия, валы, защелки и т. д., и контролировать жесткие допуски (стандартный допуск составляет +/- 0.005 дюйма). В DDPROTOTYPE наш типичный диапазон точности допусков составляет 0.005″ – 0.001″, в зависимости от конструкции, материала и т. д.

отдел контроля качества

5. Старайтесь избегать текста или значков.

Если в этом нет необходимости, старайтесь избегать нанесения текста или значков на деталь во время обработки с ЧПУ, что увеличит стоимость. Если текст и значки необходимы, рассмотрите возможность замены их на процесс обработки поверхности, такой как покраска или печать, так как это может сократить время обработки с ЧПУ.

ЧПУ ЛАТУННЫЕ ЧАСТИ

6. Используйте как можно больше инструментов стандартного размера

При проектировании деталей старайтесь проектировать размеры, соответствующие стандартным инструментам с ЧПУ, что может значительно сократить время обработки. Например, диаметры отверстий, резьбы и карманов должны обрабатываться непосредственно с помощью обычных инструментов с ЧПУ. Для точной обработки отверстий нестандартного размера требуются концевые фрезы или развертки, и даже для некоторых конструкций требуются специальные инструменты. Если вы не знакомы с размерами инструмента, общепринятой практикой является установка отверстия на «стандартный» дюйм, например 1/8″, 1/4″ или целое число миллиметров. Избегайте таких размеров, как 0.3871 дюйма или 3.956 мм. Кроме того, поддержание одинаковых размеров отверстий и полостей всей детали может снизить частоту смены инструмента и, таким образом, ускорить обработку. Процесс обработки с ЧПУ.

станок с ЧПУ стандартного размера TOOL

7. Используйте стандартный размер резьбы

Конструкция стандартных резьбовых отверстий может снизить стоимость обработки с ЧПУ. Размер метчика и глубина резьбы влияют на время обработки. Например, если вы проектируете отверстие с резьбой 2-56 дюймов, если резьба слишком глубокая, а метчик относительно тонкий, работать будет сложнее. Общепринятой практикой всегда считается максимальная глубина резьбы, которая не более чем в три раза превышает диаметр отверстия. Для более длинной резьбы могут потребоваться специальные инструменты, также значительно увеличивается время нарезания резьбы, и существует риск поломки метчика. Если кран сломался, то с ним нужно бороться электроэрозионной обработкой или переделывать детали.

Сверление Обработка

8. Избегайте больших и сложных геометрических деталей - - Снижение затрат на обработку с ЧПУ.

Характеристики детали, в том числе размер и сложность, оказывают большое влияние на стоимость обработки с ЧПУ. Само собой разумеется, что более крупные детали требуют больше материала и времени на обработку. Для очень сложных деталей в процессе обработки может потребоваться несколько процессов, возможно, на нескольких станках, что требует дополнительных затрат на программирование, приспособления и настройку. Например, деталь на рисунке ниже требует обработки нескольких поверхностей в процессе производства. В 2019 году DDPROTOTYPE указала 159 долларов за эту деталь.

- -Снижение затрат на обработку с ЧПУ

9. Избегайте проектирования тонких стен

Хотя обработка с ЧПУ может обрабатывать детали с жесткими допусками и тонкими стенками даже менее 1 мм, если у вас ограниченный бюджет, рекомендуется увеличить толщину стенки. Детали со слишком тонкими стенками (обычно менее 0.794 мм (1/32 дюйма)) легко деформируются при обработке с ЧПУ, а также могут вызывать вибрацию инструмента, что затрудняет соблюдение допусков. Правильный способ обработки тонких стенок — уменьшить подачу, что занимает много времени на обработку. Следовательно, проектирование более толстых стенок может помочь ускорить время обработки и снизить затраты. DDPROTOTYPE рекомендует минимальную толщину стенки 0.8 мм для металлических деталей и 1.5 мм для пластиковых деталей. Если вы изготавливаете детали с меньшей толщиной стенок, вы можете попробовать изготовление из листового металла.

Избегайте проектирования тонких стен

10. Избегайте острых внутренних краев

Обработка идеального внутреннего угла 90 ° затруднена, потому что инструменты с ЧПУ, такие как концевые фрезы или фрезы, имеют цилиндрическую форму и могут автоматически оставлять закругленные внутренние углы во время обработки. Если вы придерживаетесь этой конструкции, лучший способ добиться этого — использовать электроэрозионную обработку, которая является более дорогостоящим процессом обработки и требует больше времени для обработки. Если острые внутренние углы не нужны, обычная конструкция заключается в том, что радиус внутреннего угла составляет не менее 1/3 глубины полости. Меньшие внутренние радиусы углов требуют меньших инструментов, но маленькие инструменты не могут удалить большое количество материала за один раз, а подачи чрезвычайно малы, чтобы предотвратить поломку инструмента, что увеличивает время обработки. Также, по возможности, старайтесь, чтобы внутренние углы были одного радиуса. Это помогает снизить частоту смены инструмента.

Избегайте острых внутренних краев

11. Избегайте глубоких полостей

Обработка деталей с глубокими полостями на станках с ЧПУ требует много времени и средств, поскольку инструмент склонен к поломке в процессе изготовления глубоких полостей. Длина резания инструментов с ЧПУ ограничена и работает плавно при вырезании полостей в два-три раза глубже их диаметра. Например, фрезой диаметром 15 мм можно легко вырезать полость глубиной до 30 мм. DDPROTOTYPE рекомендует, чтобы длина полости не превышала в 4 раза диаметр инструмента, основываясь на практике. В противном случае требуются специальные инструменты или 5-осевые станки с ЧПУ. Для более глубоких полостей может потребоваться дополнительное обрабатывающее оборудование, такое как электроэрозионная обработка, протяжка и т. д., что увеличивает стоимость обработки.

Избегайте глубоких полостей

12. Избегайте проектирования функций с высоким соотношением сторон

При обработке деталей с большим удлинением на станке с ЧПУ может возникнуть вибрация инструмента, и трудно поддерживать жесткие допуски. Согласно опыту DDPROTOTYPE, соотношение сторон должно быть меньше 4, что может эффективно снизить стоимость обработки с ЧПУ.

Избегайте проектирования функций с высоким соотношением сторон

13. Разделите сложные части

В некоторых случаях, если сложная деталь разделена на несколько частей, а затем скреплена болтами или сварена вместе, механическая функция сборки также может выполняться, мы рекомендуем. Это снизит затраты по сравнению с индивидуальной обработкой большой сверхсложной детали.

Особенно для деталей с глубокими полостями или деталей, которые необходимо обрабатывать с нескольких сторон, их обработка может занять много времени и может потребовать специальных приспособлений или 5-осевых станков с ЧПУ.

Разделите сложные части

14. Убедитесь, что дизайн точен

Незаконченные или неточные чертежи САПР приведут к вторичной обработке деталей или даже к списанию, и их потребуется переделывать. Это добавляет дополнительное время обработки, что очень расстраивает. Консультации с опытным механиком или производителем на этапе проектирования могут сэкономить вам много времени и денег в долгосрочной перспективе.

Убедитесь, что дизайн точен

Подведем итог. Передовой опыт снижения затрат на ЧПУ

В общем, делайте свои детали простыми и избегайте сложностей.

В противном случае потребуются специальные инструменты или приспособления, многократные настройки станка, особенно для деталей со сложной геометрией из специальных материалов, что означает более длительное время обработки.

Итак, чтобы снизить стоимость станков с ЧПУ, после завершения проектирования задайте себе следующие вопросы:

  • Была ли конструкция оптимизирована с учетом рекомендаций по осуществимости процесса?

  • Все ли особенности дизайна абсолютно необходимы?

  • Можно ли упростить функцию проектирования?

  • Можно ли разделить его на несколько частей, которые легче обрабатывать, а затем собрать?

  • Оптимизирована ли конструкция, чтобы исключить необходимость использования нескольких станков для обработки или специальных инструментов для удовлетворения требований?

  • Существуют ли более дешевые или простые в обработке материалы, отвечающие моим требованиям?

Детали с ЧПУ (2)
Латунные детали с ЧПУ
ЧПУ ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ЧАСТИ

В этой статье мы выделяем методы проектирования с универсальным применением для снижения стоимости обработки с ЧПУ. Конечно, для разных проектов и разных решений вы можете отправлять свои 3D-файлы в DDPROTOTYPE, бесплатно оптимизировать свои проекты и вносить конструктивные предложения.