Theo tôi trên: 
Mẹo để giảm chi phí gia công CNC
Tạo ra các nguyên mẫu độc đáo và sáng tạo trông đẹp mắt và hoạt động tốt là điều chúng tôi phấn đấu. Khi thiết kế hoặc gia công, chúng tôi rất chú ý đến mục đích sử dụng cuối cùng của bộ phận, chẳng hạn như “các bộ phận hàng không vũ trụ yêu cầu các bộ phận nhẹ, đèn hậu ô tô yêu cầu độ hoàn thiện bề mặt cao, v.v.”. Nhưng mong muốn giảm chi phí xuyên suốt toàn bộ quá trình thiết kế và sản xuất.
Trước khi hiểu các kỹ thuật để giảm chi phí gia công CNC, trước tiên chúng ta phải hiểu các yếu tố giá của các bộ phận tùy chỉnh CNC. Yếu tố quan trọng nhất là thời gian xử lý, thậm chí còn vượt quá chi phí khấu hao của máy và chi phí lập trình. Mẹo để giảm chi phí gia công CNC là tuân theo các quy tắc nhất định để tối ưu hóa thiết kế, do đó giảm thời gian gia công mà không ảnh hưởng đến chức năng cơ học của bộ phận. DDPROTOTYPE đã tổng hợp hơn mười mẹo để hy vọng cắt giảm chi phí cho dự án CNC tiếp theo của bạn.
1.Khám phá vật liệu giá rẻ-Giảm chi phí gia công CNC
Giá nguyên vật liệu và độ dễ gia công đều có tác động đáng kể đến chi phí. Giá nguyên vật liệu được xác định bởi độ hiếm và giá trị riêng của chúng. DDPROTOTYPE đã so sánh giá của các loại vật liệu khác nhau nhưng có cùng kích thước thường được sử dụng và nhận thấy sự chênh lệch giá khá lớn. Độ dễ gia công của vật liệu có tác động lớn hơn đến chi phí gia công so với giá nguyên vật liệu. Nói chung, cắt các vật liệu mềm hơn đòi hỏi ít thời gian gia công hơn và không cần dao đặc biệt hoặc các dụng cụ phụ trợ bổ sung. Ví dụ, đối với các chi tiết có cùng bản vẽ, giá gia công của nhôm 6061 thấp hơn nhiều so với thép không gỉ.
Lấy kích thước 6” x 6” X 1” làm ví dụ, chi phí của các vật liệu khác nhau sẽ khác nhau
Kim loại | |
nhôm 6061 | $25 |
nhôm 7075 | $80 |
Inox 304 | $90 |
Đồng thau C360 | $148 |
nhựa | |
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) | $17 |
POM (Polyoxymetylen) | $27 |
Nylon 6 | $30 |
TUẦN | $300 |
Nói chung, giống như một nguyên mẫu chức năng, việc chọn một vật liệu mềm tương đối rẻ đáp ứng các yêu cầu thiết kế sẽ tiết kiệm chi phí hơn. Nhôm 6061 rõ ràng là vật liệu hiệu quả nhất để chế tạo các nguyên mẫu kim loại vì chi phí thấp và khả năng gia công rất tốt. Thép không gỉ và titan là những lựa chọn rất đắt tiền và nó có thể tiết kiệm tiền trừ khi yêu cầu một số đặc tính vật liệu cụ thể. Nếu bạn đang thiết kế một thiết bị y tế và nó cần được cấy ghép bên trong cơ thể con người, thì khả năng tương thích sinh học phải được ưu tiên hàng đầu và bạn phải chọn hợp kim titan, hoặc thép không gỉ, v.v. dựa trên yêu cầu thực tế. Khi nói đến nhựa, ABS và POM là những vật liệu rẻ tiền phổ biến hơn và tương đối dễ gia công, PEEK là một vật liệu rất đắt tiền.
2. Cân bằng số lượng và thời gian quay vòng - -Giảm chi phí gia công CNC
Số lượng lớn hơn là một yếu tố quan trọng khác trong việc giảm chi phí gia công CNC. Với số lượng tăng, đơn giá giảm. Trong hình bên dưới, chi phí cho mỗi chiếc máy là 41.89 đô la và nếu 10 chiếc được sản xuất, chi phí đơn vị giảm xuống còn 11.26 đô la. Việc tăng số lượng lên 100 chiếc sẽ khiến đơn giá giảm xuống còn 5.72 đô la. Sở dĩ giá giảm nhiều như vậy là do chỉ gia công một chiếc, còn phải lập trình, điều chỉnh máy móc, đặt hàng vật liệu, v.v., còn gia công số lượng lớn thì chỉ cần thực hiện một lần; quan trọng hơn, khi số lượng tăng lên, chúng tôi sẽ tăng thêm một số Đồ gá phụ để nâng cao hiệu quả sản xuất, từ đó giúp giảm đáng kể đơn giá của sản phẩm.
3. Đánh giá nhu cầu xử lý bề mặt - -Giảm chi phí gia công CNC
Một yếu tố khác ảnh hưởng nghiêm trọng đến chi phí là kết thúc. Ví dụ, khi yêu cầu các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau trên bề mặt của một bộ phận, yêu cầu lớp hoàn thiện đánh bóng siêu cao ở một mặt và yêu cầu lớp phủ đặc biệt ở mặt kia, hoặc hiệu ứng hoàn thiện bề mặt của toàn bộ bộ phận phải được giữ nguyên như phù hợp nhất có thể, thì chi phí bổ sung sẽ phát sinh vào thời điểm này. Cần đánh giá cẩn thận sự cần thiết của việc xử lý bề mặt của bộ phận, chẳng hạn như anot hóa, xử lý nhiệt, lớp phủ đặc biệt, v.v.
4. Đặt dung sai chặt chẽ khi cần thiết - Giảm chi phí gia công CNC
Thông thường, không phải tất cả các tính năng của một bộ phận đều quan trọng đối với chức năng của nó. Trong thiết kế, càng nhiều kích thước với yêu cầu dung sai, yêu cầu độ chính xác càng cao (ví dụ: đánh dấu bán kính, đường kính và vị trí lỗ, góc lượn), v.v., sẽ làm tăng chi phí gia công. Để tránh tăng thêm chi phí không cần thiết, chỉ một số bề mặt quan trọng cần được dung sai, chẳng hạn như lỗ, trục, chốt, v.v. và dung sai chặt chẽ được kiểm soát (dung sai tiêu chuẩn là +/- 0.005 inch). Tại DDPROTOTYPE, phạm vi độ chính xác dung sai điển hình của chúng tôi là 0.005″ – 0.001″, tùy thuộc vào cấu trúc, vật liệu, v.v.
5. Cố gắng tránh văn bản hoặc biểu tượng.
Nếu không cần thiết, hãy cố gắng tránh xây dựng văn bản hoặc biểu tượng trên bộ phận trong quá trình gia công CNC, điều này sẽ làm tăng chi phí. Nếu văn bản và biểu tượng là cần thiết, hãy xem xét thay đổi nó thành quy trình xử lý bề mặt như sơn hoặc in, vì điều này có thể giảm thời gian gia công CNC..
6. Sử dụng càng nhiều công cụ có kích thước tiêu chuẩn càng tốt
Khi thiết kế các chi tiết, hãy cố gắng thiết kế kích thước phù hợp với các dụng cụ CNC tiêu chuẩn, điều này có thể tiết kiệm đáng kể thời gian gia công. Ví dụ, đường kính lỗ, ren và hốc nên được gia công trực tiếp bằng các dụng cụ CNC thông thường. Các lỗ có kích thước không tiêu chuẩn yêu cầu dao phay ngón hoặc dao doa để gia công chính xác, và thậm chí một số cấu trúc còn yêu cầu dụng cụ tùy chỉnh. Nếu bạn không quen thuộc với kích thước dụng cụ, thông lệ chung là đặt kích thước lỗ theo đơn vị inch "tiêu chuẩn", chẳng hạn như 1/8″, 1/4″, hoặc một số nguyên của milimét. Tránh các kích thước như 0.3871″ hoặc 3.956mm. Ngoài ra, việc duy trì kích thước lỗ và hốc nhất quán của toàn bộ chi tiết có thể giảm tần suất thay dao và do đó tăng tốc quá trình gia công CNC.
7. Sử dụng kích thước khai thác tiêu chuẩn
Việc thiết kế các lỗ khai thác tiêu chuẩn có thể giảm chi phí gia công CNC. Kích thước vòi và độ sâu ren ảnh hưởng đến thời gian xử lý. Ví dụ: nếu bạn thiết kế lỗ ren từ 2-56 inch, nếu ren quá sâu trong khi vòi tương đối mỏng thì thao tác sẽ khó khăn hơn. Một thực tế phổ biến là luôn thiết kế độ sâu tối đa của ren nhỏ hơn ba lần đường kính của lỗ khoan. Các luồng dài hơn có thể yêu cầu các công cụ đặc biệt, cũng làm tăng đáng kể thời gian khai thác và có nguy cơ bị gãy đầu ren. Nếu vòi bị hỏng, thì chúng ta cần xử lý bằng EDM hoặc làm lại các bộ phận.
8. tránh các chi tiết hình học lớn và phức tạp - -Giảm chi phí gia công CNC
Các đặc điểm của một bộ phận, bao gồm kích thước và độ phức tạp, có tác động lớn đến chi phí gia công CNC. Không cần phải nói rằng các bộ phận lớn hơn sẽ tiêu tốn nhiều vật liệu và thời gian gia công hơn. Đối với các bộ phận có độ phức tạp cao, có thể cần nhiều quy trình trong quá trình gia công, có thể tiến hành trên nhiều máy, đòi hỏi nhiều chi phí lập trình, đồ gá và thiết lập hơn. Ví dụ, một bộ phận trong hình bên dưới cần được xử lý trên nhiều bề mặt trong quá trình sản xuất. Vào năm 2019, DDPROTOTYPE đã báo giá $159 cho phần này.
9. Tránh thiết kế tường mỏng
Mặc dù gia công CNC có thể gia công các bộ phận có dung sai chặt chẽ và thành mỏng thậm chí dưới 1mm, nhưng nếu ngân sách eo hẹp, bạn nên tăng độ dày thành. Các bộ phận có thành quá mỏng (thường được định nghĩa là nhỏ hơn 0.794 mm (1/32 inch)) dễ bị biến dạng trong quá trình gia công CNC và cũng có thể gây rung động cho dụng cụ, gây khó khăn cho việc duy trì dung sai. Cách chính xác để gia công các bức tường mỏng là giảm lượng thức ăn, làm mất nhiều thời gian gia công. Do đó, thiết kế các bức tường dày hơn có thể giúp tăng tốc thời gian xử lý và giảm chi phí. DDPROTOTYPE khuyến nghị độ dày thành tối thiểu là 0.8 mm đối với các bộ phận kim loại và 1.5 mm đối với các bộ phận nhựa. Nếu bạn đang chế tạo các bộ phận có độ dày thành nhỏ hơn, bạn có thể thử chế tạo kim loại tấm.
10. Tránh các cạnh sắc bên trong
Việc gia công một góc bên trong hoàn hảo 90° rất khó khăn vì các công cụ được gia công bằng máy CNC như dao phay ngón hoặc dao phay có dạng hình trụ và có thể tự động để lại các góc bên trong được làm tròn trong quá trình gia công. Nếu bạn tuân theo thiết kế này, cách tốt nhất để đạt được nó là sử dụng gia công EDM, đây là một quy trình gia công đắt tiền hơn và sẽ mất nhiều thời gian hơn để gia công. Nếu các góc bên trong sắc nét là không cần thiết, một thiết kế thông thường là bán kính của góc bên trong ít nhất bằng 1/3 độ sâu của khoang. Bán kính góc bên trong nhỏ hơn yêu cầu các công cụ nhỏ hơn, nhưng các công cụ nhỏ không thể loại bỏ một lượng lớn vật liệu cùng một lúc và các bước tiến cực nhỏ để tránh gãy dụng cụ, tăng thời gian gia công. Ngoài ra, nếu có thể, hãy cố gắng giữ các góc bên trong có cùng bán kính. Điều này giúp giảm tần suất thay đổi công cụ.
11. Tránh hốc sâu
Các bộ phận gia công CNC có lỗ sâu rất tốn thời gian và chi phí vì dụng cụ dễ bị gãy trong quá trình tạo các lỗ sâu. Chiều dài cắt của các công cụ CNC bị hạn chế và hoạt động trơn tru khi cắt các lỗ sâu gấp hai đến ba lần đường kính của chúng. Ví dụ, một máy cắt có đường kính 15 mm có thể dễ dàng cắt một lỗ sâu đến 30 mm. DDPROTOTYPE khuyến cáo rằng chiều dài của khoang không được vượt quá 4 lần đường kính của dụng cụ dựa trên thực tế. Mặt khác, cần có các công cụ đặc biệt hoặc máy CNC 5 trục. Đối với các lỗ sâu hơn, có thể cần thêm thiết bị gia công như EDM, chuốt, v.v. để hỗ trợ gia công, làm tăng chi phí gia công.
12.Tránh thiết kế các tính năng có tỷ lệ khung hình cao
Khi gia công CNC các bộ phận có tỷ lệ khung hình cao, dao dễ bị rung và khó duy trì dung sai chặt chẽ. Theo kinh nghiệm của DDPROTOTYPE, tỷ lệ khung hình phải nhỏ hơn 4, điều này có thể giảm chi phí gia công CNC một cách hiệu quả.
13. Tách các phần phức tạp
Trong một số trường hợp nhất định, nếu một bộ phận phức tạp được chia thành nhiều bộ phận và sau đó được bắt vít hoặc hàn lại với nhau, thì chức năng cơ học của cụm lắp ráp cũng có thể được thực hiện, chúng tôi sẽ khuyến nghị. Điều này sẽ giảm chi phí so với việc gia công riêng lẻ từng chi tiết lớn, siêu phức tạp.
Đặc biệt đối với các bộ phận có rãnh sâu hoặc các bộ phận cần được gia công trên nhiều mặt, việc gia công chúng có thể tốn nhiều thời gian và có thể yêu cầu đồ gá tùy chỉnh hoặc máy CNC 5 trục.
14. Đảm bảo thiết kế chính xác
Các bản vẽ CAD chưa hoàn thành hoặc không chính xác sẽ dẫn đến quá trình xử lý phụ của các bộ phận, hoặc thậm chí là loại bỏ và cần phải làm lại. Điều này làm tăng thêm thời gian xử lý, điều này rất khó chịu. Tham khảo ý kiến của một thợ máy hoặc nhà sản xuất có kinh nghiệm trong giai đoạn thiết kế có thể giúp bạn tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc về lâu dài.
Tóm tắt. Các phương pháp hay nhất để giảm chi phí CNC
Nói chung, hãy giữ cho các bộ phận của bạn đơn giản và tránh phức tạp.
Mặt khác, cần có các công cụ hoặc đồ gá đặc biệt, nhiều thiết lập máy, đặc biệt đối với các bộ phận có hình dạng rất phức tạp bằng vật liệu đặc biệt, nghĩa là thời gian gia công lâu hơn.
Vì vậy, để giảm chi phí gia công CNC, sau khi thiết kế xong, hãy tự đặt ra những câu hỏi sau:
Thiết kế đã được tối ưu hóa với các hướng dẫn về tính khả thi của quy trình chưa?
Tất cả các tính năng của thiết kế có thực sự cần thiết không?
Chức năng thiết kế có thể được đơn giản hóa?
Nó có thể được chia thành nhiều phần dễ dàng hơn để gia công và sau đó lắp ráp?
Thiết kế có được tối ưu hóa lại để loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều máy hỗ trợ gia công hoặc dụng cụ đặc biệt để đáp ứng yêu cầu không?
Có vật liệu rẻ hơn hoặc dễ xử lý hơn có thể đáp ứng yêu cầu của tôi không?
Trong bài viết này, chúng tôi nêu bật các kỹ thuật thiết kế với ứng dụng phổ biến để giảm chi phí gia công CNC. Tất nhiên, đối với các dự án khác nhau và các giải pháp khác nhau, bạn có thể gửi các tệp 3D của mình tới DDPROTOTYPE, tối ưu hóa thiết kế của bạn miễn phí và đưa ra các đề xuất mang tính xây dựng.
