Indiferent dacă doriți să creați un singur prototip sau să vă pregătiți pentru producția în masă, reducerea costurilor de fabricație este adesea o prioritate maximă atunci când vine vorba de prelucrarea CNC.
Din fericire, ca designer, deciziile dvs. pot afecta considerabil prețurile finale. Urmărind proiectarea sfaturilor pentru utilabilitate din acest articol, puteți fabrica piese optimizate pentru a minimiza costurile și pentru a satisface în continuare cerințele dvs. de proiectare.
Ce afectează costul pieselor CNC?
Prețul pieselor prelucrate CNC depinde de următorii factori:
● Timp de procesare: Cu cât este mai mult timp pentru a procesa o parte, cu atât va fi mai scump. În CNC, timpul de prelucrare este adesea principalul șofer de costuri.
● Costuri de pornire: Acestea sunt legate de pregătirea fișierelor CAD și planificarea proceselor și au o importanță deosebită pentru producția mică de loturi. Acest cost este fix și există posibilitatea de a reduce prețul unitar prin exploatarea „economiilor de scară”.
● Costul materialului: costul materialelor și dificultatea procesării materialelor au un impact mare asupra costului general. Optimizarea proiectării în timp ce luați în considerare anumiți factori materiale poate reduce semnificativ prețul.
● Alte costuri de fabricație: atunci când proiectați o parte cu cerințe speciale (de exemplu, atunci când definiți toleranțe strânse sau proiectați pereți subțiri), apoi pot fi necesare unelte speciale, control mai strâns de calitate și mai multe etape de prelucrare (pentru a scădea viteza de procesare). Desigur, acest lucru are un impact asupra timpului total de fabricație (și a prețului).
Acum că sursa costului CNC este clară, să vedem cum să optimizăm designul pentru a -l minimiza ...
Sfat 1: Adăugați o rază la marginile verticale interioare
Toate instrumentele de frezare CNC au o formă cilindrică și creează o rază atunci când tăiați marginea buzunarului.
Utilizați un instrument cu diametru mai mic pentru a reduce raza de colț. Aceasta înseamnă că mai multe treceri la viteze mai mici - instrumentele mai mici nu pot elimina materialul la fel de rapid într -o singură trecere ca cele mai mari - adăugând timpul și costurile de prelucrare.
Minimizați costul:
● Adăugați o rază de cel puțin 1/3 adâncimea cavității (mai mare este mai bună).
● Cel mai bine este să folosiți aceeași rază pe toate marginile interioare.
● În partea de jos a cavității, specificați o rază mică (0,5 sau 1 mm) sau nicio rază deloc.
În mod ideal, raza de colț ar trebui să fie puțin mai mare decât raza instrumentului folosit pentru a prelucra buzunarul. Acest lucru va reduce sarcina pe instrument și va reduce și mai mult costurile de fabricație. De exemplu, dacă designul dvs. are o cavitate profundă de 12 mm, adăugați o rază de 5 mm (sau mai mult) la colțuri. Acest lucru va permite unui tăietor de Ø8mm (rază de 4 mm) să le taie mai repede.
Sfat 2: Limitați adâncimea cavității
Dacă aveți nevoie de o margine interioară cu colțuri ascuțite (de exemplu, când o parte dreptunghiulară trebuie să se încadreze într -o cavitate), utilizați o formă cu o subcout în loc să reduceți raza marginii interioare, astfel:
Prelucrarea cavităților profunde poate avea impact asupra costurilor pieselor CNC, deoarece trebuie eliminate cantități mari de material, ceea ce necesită mult timp.
Este important să ne amintim că instrumentele CNC au lungimi de tăiere limitate: în general, funcționează cel mai bine atunci când sunt de 2-3 ori mai adânci ca diametrul lor. De exemplu, un tăietor Ø12 poate tăia în siguranță buzunarele până la 25 mm adâncime.
Cavitățile mai adânci (de până la 4 ori mai mult decât diametrul sculei sau mai mult) pot fi tăiate, dar acest lucru adaugă costuri din cauza necesității de instrumente specializate sau a unui sistem CNC cu mai multe axe.
În plus, atunci când tăiați cavitatea, instrumentul trebuie înclinat până la adâncimea corectă a tăierii. O intrare lină necesită suficient spațiu.
Minimizați costul:
● Limitați adâncimea tuturor cavităților la 4 ori lungimea lor (adică cea mai mare dimensiune în planul XY).
Sfat 3: Creșterea grosimii pereților subțiri
Secțiunile solide groase sunt mai stabile (mai puțin costisitoare pentru mașină) și ar trebui să fie preferate, cu excepția cazului în care greutatea este principalul factor.
Pentru a evita distorsiunea sau ruperea atunci când prelucrați pereți subțiri, sunt necesare mai multe treceri la adâncimi mici de tăiere. Caracteristicile subțiri sunt, de asemenea, predispuse la vibrații, ceea ce le face provocatoare pentru a mașina precis și pot crește semnificativ timpul de prelucrare.
Minimizați costul:
● Pentru piese metalice, grosimea peretelui de design este mai mare de 0,8 mm (cu cât este mai gros cu atât mai bine).
● Pentru piese din plastic, mențineți grosimea minimă a peretelui peste 1,5 mm.
Grosimea minimă realizabilă a peretelui este de 0,5 mm pentru metal și 1,0 mm pentru plastic. Cu toate acestea, mașina acestor caracteristici trebuie evaluată de la caz la caz.
Sfat 4: Limitați lungimea firelor
Specificarea unui fir mai mult decât este necesar poate crește costul părții CNC datorită posibilității posibile de unelte speciale.
Rețineți că filetele de mai mult timp de 0,5 ori diametrul găurii nu va crește de fapt rezistența conexiunii.
Minimizați costul:
● Proiectați un fir cu o lungime maximă de 3 ori diametrul găurii.
● Pentru firele în găuri orbe, cel mai bine este să adăugați cel puțin 1/2 din diametrul lungimii neterminate în partea de jos a găurii.
Sfat 5: Design găuri de dimensiuni standard
Găurile pot fi prelucrate rapid CNC și cu o precizie ridicată folosind exerciții standard. Pentru dimensiuni non-standard, gaura trebuie prelucrată cu o moară de capăt, care poate adăuga la cost.
De asemenea, limitați adâncimea tuturor găurilor la 4 ori diametrul lor. Se pot face găuri mai adânci (de până la 10 ori diametrul), dar pot adăuga costuri, deoarece sunt dificil de mașinii.
Minimizați costul:
● Pentru găuri cu un diametru mai mic sau egal cu 10 mm și mai mare de 0,5 mm, creșterea diametrului găurii de proiectare este de 0,1 mm.
● Când proiectați în centimetri, utilizați centimetri fracționate tradiționale sau consultați acest grafic de dimensiuni de foraj fracțional de centimetri.
● Proiectați o gaură cu o lungime de până la 4 ori diametrul său.
Sfat 6: Definiți toleranțele strânse numai atunci când este necesar
Definirea toleranțelor strânse crește costul CNC, deoarece ambele crește timpul de prelucrare și necesită inspecție manuală. Toleranțele trebuie definite cu atenție numai atunci când este necesar.
Dacă nu sunt definite toleranțe specifice pe desenul tehnic, partea va fi prelucrată folosind toleranțe standard (± 0,125 mm sau mai mare), ceea ce este suficient pentru majoritatea caracteristicilor non-critice.
Toleranțele strânse la caracteristicile interne sunt deosebit de dificil de realizat. De exemplu, atunci când prelucrați găuri sau cavități care intersectează, se pot dezvolta mici defecte (numite burrs) pe margini din cauza deformării materiale. Piesele cu astfel de caracteristici trebuie să fie inspectate și depuse, ambele fiind procese manuale (și neeficiente de timp) care adaugă costuri.
Minimizați costul:
● Specificați toleranțe mai strânse numai atunci când este necesar.
● Definiți o singură date (cum ar fi o secțiune transversală a două muchii) ca referință pentru toate dimensiunile tolerate.
Utilizarea dimensiunii și toleranței geometrice (GD&T) în desene tehnice, cum ar fi planeitatea, dreptatea, rotunjimea și poziția adevărată, poate reduce costul prelucrării CNC, deoarece acestea definesc de obicei toleranțe mai slabe, dar necesită aplicarea eficientă a cunoștințelor avansate de proiectare.
Sfat 7: Mențineți numărul de setări ale mașinii la minimum
Piesele de rotire sau repoziționare crește costurile de fabricație, deoarece de obicei trebuie să fie făcute manual. În plus, pentru geometrii complexe, pot fi necesare corpuri personalizate, crescând în continuare costurile. Geometriile deosebit de complexe pot necesita un sistem CNC cu mai multe axe, crescând în continuare prețul.
Luați în considerare împărțirea pieselor în geometrie care poate fi prelucrată CNC într -o configurație, apoi fixată sau sudată împreună. Acest lucru se aplică și pieselor cu cavități foarte profunde.
Minimizați costul:
● Piese de proiectare care pot fi prelucrate doar într -o singură configurație.
● Dacă acest lucru nu este posibil, împărțiți geometria în piese pentru asamblare mai târziu.
Sfat 8: Evitați caracteristicile mici cu raporturi de aspect ridicat
Caracteristicile mici cu raporturi de aspect ridicate sunt predispuse la vibrații și sunt deosebit de dificil de prelucrat cu exactitate.
Pentru a -și crește rigiditatea, acestea ar trebui să fie atașate de pereți mai groși sau întăriți cu coaste de susținere (de preferință patru: unul pe fiecare parte).
Minimizați costul:
● Caracteristici de proiectare cu un raport de aspect mai mic de 4.
● Adăugați fixarea sau atașați mici caracteristici pe pereți pentru a le crește rigiditatea.
Sfat 9: Eliminați toate textele și literele
Adăugarea textului la suprafața pieselor prelucrate CNC poate adăuga costuri semnificative din cauza etapelor de prelucrare suplimentare și consumatoare de timp necesare.
Metodele de finisare a suprafeței, cum ar fi imprimarea sau pictura ecranului de mătase, sunt o metodă mai rentabilă de adăugare a textului pe suprafața pieselor prelucrate CNC.
Minimizați costul:
● Ștergeți toate caracterele și literele de pe piesele prelucrate CNC.
● Dacă este necesar textul, preferați gravura, mai degrabă decât în relief, deoarece acesta din urmă necesită eliminarea mai multor materiale.
Sfat 10: Luați în considerare mașina de materiale
Mașinabilitatea se referă la cât de ușor poate fi tăiat un material. Cu cât este mai mare mașina, cu atât este mai rapid CNC să proceseze materialul, reducând costurile.
Mașinabilitatea fiecărui material depinde de proprietățile sale fizice. În general, aliajul mai moale (și mai mult mai ductil), cu atât este mai ușor să mașini.
Minimizați costul:
Dacă puteți alege între materiale, alegeți una cu o mai bună utilabilitate (în special pentru comenzi cu volum mare).
Sfat 11: Luați în considerare costul materialelor în vrac
Costul materialelor este un alt factor care poate afecta considerabil prețul pieselor prelucrate CNC.
Aluminiu 6061 este în mod clar cel mai rentabil material pentru fabricarea prototipurilor metalice, deoarece combină costuri reduse cu o mașina de utilizare foarte bună.
Minimizați costul:
● Alegeți materiale cu costuri mici în vrac (în special pentru comenzi mici de lot).
Sfat 12: Evitați (multiple) tratamente de suprafață
Tratamentele de suprafață îmbunătățesc aspectul și rezistența pieselor prelucrate CNC la medii dure, dar și cresc costurile.
Solicitarea mai multor finisaje diferite pe aceeași parte crește în continuare prețul din cauza etapelor suplimentare necesare.
Minimizați costul:
● Selectați finisarea suprafeței după procesare.
● Solicitați mai multe finisaje numai atunci când este absolut necesar.
Sfat 13: Luați în considerare dimensiunea spațiului alb
Mărimea semifabricatului poate afecta costul general și, pentru a asigura o precizie bună, unele materiale trebuie eliminate din toate marginile părții. Acest lucru poate avea un impact semnificativ asupra costurilor materiale (în special pentru comenzile cu volum mare). De regulă, semifabricatul trebuie să fie cu cel puțin 3 mm mai mare decât sfârșitul.
--------------------------------------------------------------------------SFÂRŞIT------------------------------------------------------------------------------------------------------------
