Of u nu een enkel prototype wilt maken of zich voorbereidt op massaproductie, het verlagen van de productiekosten is vaak een topprioriteit als het gaat om CNC -bewerking.
Gelukkig kunnen uw beslissingen als ontwerper de uiteindelijke prijzen aanzienlijk beïnvloeden. Door het ontwerp voor tips voor machiniteit in dit artikel te volgen, kunt u onderdelen produceren die zijn geoptimaliseerd om de kosten te minimaliseren en toch aan uw ontwerpvereisten te voldoen.
Wat beïnvloedt de kosten van CNC -onderdelen?
De prijs van CNC -bewerkte onderdelen hangt af van de volgende factoren:
● Verwerkingstijd: hoe langer het duurt om een onderdeel te verwerken, hoe duurder het zal zijn. In CNC is de bewerkingstijd vaak de belangrijkste kostendriver.
● Startkosten: deze zijn gerelateerd aan het voorbereiden van CAD-bestand en procesplanning en zijn van groot belang voor de productie van kleine batch. Deze kosten zijn vastgesteld en er is een mogelijkheid om de eenheidsprijs te verlagen door "schaalvoordelen" te exploiteren.
● Materiaalkosten: de kosten van materialen en de moeilijkheid van materiaalverwerking hebben een grote impact op de totale kosten. Het optimaliseren van het ontwerp terwijl het overwegen van bepaalde materiaalfactoren de prijs aanzienlijk kan verlagen.
● Andere productiekosten: wanneer u een onderdeel ontwerpt met speciale vereisten (bijvoorbeeld wanneer u strakke toleranties definieert of dunne wanden ontwerpt), kunnen speciaal gereedschap, strengere kwaliteitscontrole en meer bewerkingsstappen nodig zijn (om de verwerkingssnelheid te verlagen). Natuurlijk heeft dit invloed op de totale productietijd (en prijs).
Nu de bron van CNC -kosten duidelijk is, laten we eens kijken hoe we het ontwerp kunnen optimaliseren om het te minimaliseren ...
Tip 1: Voeg een straal toe aan de binnenste verticale randen
Alle CNC -freesgereedschappen hebben een cilindrische vorm en creëren een straal bij het snijden van de rand van de zak.
Gebruik een tool met een kleinere diameter om de hoekradius te verminderen. Dit betekent dat meerdere passen bij lagere snelheden - Smaller Tools kunnen materiaal niet zo snel in een enkele pass als grotere doorgaan - die tijd en -kosten voor bewerken.
Kosten minimaliseren:
● Voeg een straal van ten minste 1/3 de holte diepte toe (groter is beter).
● Het is het beste om dezelfde straal op alle binnenranden te gebruiken.
● Geef aan de onderkant van de holte een kleine straal (0,5 of 1 mm) of helemaal geen straal op.
In het ideale geval moet de hoekradius iets groter zijn dan de straal van het gereedschap dat wordt gebruikt om de zak te bewerken. Dit zal de belasting op het gereedschap verminderen en de productiekosten verder verlagen. Als uw ontwerp bijvoorbeeld een diepe holte van 12 mm heeft, voegt u een straal van 5 mm (of meer) toe aan de hoeken. Hierdoor kan een Ø8mm -snijder (4 mm straal) ze sneller snijden.
Tip 2: Beperk de diepte van de holte
Als u een binnenrand nodig hebt met scherpe hoeken (bijvoorbeeld wanneer een rechthoekig onderdeel in een holte moet passen), gebruikt u een vorm met een ondersnijding in plaats van de straal van de binnenrand te verminderen, zoals deze:
Het bewerken van diepe holtes kan grote invloed hebben op de kosten van CNC-onderdelen, omdat grote hoeveelheden materiaal moeten worden verwijderd, wat tijdrovend is.
Het is belangrijk om te onthouden dat CNC-tools beperkte snijlengtes hebben: over het algemeen werken ze het beste als ze 2-3 keer zo diep zijn als hun diameter. Een Ø12 -snijder kan bijvoorbeeld veilig de zakken tot 25 mm diep snijden.
Diepere holtes (tot 4 keer de gereedschapdiameter of meer) kunnen worden gesneden, maar dit voegt kosten toe vanwege de behoefte aan gespecialiseerde tools of een Multi-Axis CNC-systeem.
Bovendien moet het gereedschap bij het snijden van de holte worden gekanteld tot de juiste snijdiepte. Een soepele ingang vereist voldoende ruimte.
Kosten minimaliseren:
● Beperk de diepte van alle holtes tot 4 keer hun lengte (dat wil zeggen de grootste dimensie in het XY -vlak).
Tip 3: Verhoog de dikte van dunne wanden
Dikke vaste secties zijn stabieler (minder duur voor machine) en moeten de voorkeur hebben, tenzij gewicht de belangrijkste factor is.
Om vervorming of breuk te voorkomen bij het bewerken van dunne wanden, zijn meerdere passages op lage diepten van sneden vereist. Dunne functies zijn ook vatbaar voor trillingen, waardoor ze een uitdaging zijn om precies te machine en de bewerkingstijd aanzienlijk te vergroten.
Kosten minimaliseren:
● Voor metalen onderdelen is de ontwerp van de ontwerpwand groter dan 0,8 mm (hoe dikker hoe beter).
● Houd voor plastic onderdelen de minimale wanddikte boven 1,5 mm.
De minimale haalbare wanddikte is 0,5 mm voor metaal en 1,0 mm voor plastic. De bewerkbaarheid van deze functies moet echter per geval worden beoordeeld.
Tip 4: Beperk de lengte van schroefdraden
Het specificeren van een thread langer dan nodig kan de kosten van het CNC -gedeelte verhogen vanwege de mogelijke behoefte aan speciale gereedschap.
Houd er rekening mee dat de draden langer dan 0,5 keer de gatdiameter de sterkte van de verbinding niet daadwerkelijk verhogen.
Kosten minimaliseren:
● Ontwerp een draad met een maximale lengte van 3 keer de gatdiameter.
● Voor draden in blinde gaten is het het beste om ten minste 1/2 van de diameter van de niet -gedurende de lengte aan de onderkant van het gat toe te voegen.
Tip 5: Design Standard Grootte gaten
Gaten kunnen CNC snel en met hoge precisie worden bewerkt met behulp van standaardoefeningen. Voor niet-standaardmaten moet het gat worden bewerkt met een eindmolen, die kan bijdragen aan de kosten.
Beperk ook de diepte van alle gaten tot 4 keer hun diameter. Diepere gaten (tot 10 keer de diameter) kunnen worden gemaakt, maar ze kunnen kosten toevoegen omdat ze moeilijk te bewerken zijn.
Kosten minimaliseren:
● Voor gaten met een diameter kleiner dan of gelijk aan 10 mm en groter dan 0,5 mm, is de diameterverhoging van het ontwerpgat 0,1 mm.
● Gebruik bij het ontwerpen in inches traditionele fractionele inches of verwijs naar deze fractionele inch -boorgrootte.
● Ontwerp een gat met een lengte tot 4 keer de diameter.
Tip 6: Definieer alleen strakke toleranties wanneer dat nodig is
Het definiëren van strakke toleranties verhoogt de kosten van de CNC omdat het beide de bewerkingstijd verhoogt en handmatige inspectie vereist. Toleranties mogen zorgvuldig alleen worden gedefinieerd wanneer dat nodig is.
Als er geen specifieke toleranties worden gedefinieerd op de technische tekening, wordt het onderdeel bewerkt met behulp van standaardtoleranties (± 0,125 mm of hoger), wat voldoende is voor de meeste niet-kritische kenmerken.
Strakke toleranties op interne kenmerken zijn vooral moeilijk te bereiken. Wanneer het bewerken van gaten of holtes bijvoorbeeld bewerkt, kunnen kleine defecten (Burrs genoemd) zich aan de randen ontwikkelen vanwege materiële vervorming. Onderdelen met dergelijke functies moeten worden geïnspecteerd en bedebroken, beide zijn handmatige (en tijd-inefficiënte) processen die kosten toevoegen.
Kosten minimaliseren:
● Specificeer alleen sneller toleranties wanneer dat nodig is.
● Definieer een enkele datum (zoals een dwarsdoorsnede van twee randen) als referentie voor alle getoleranceerde dimensies.
Het gebruik van geometrische dimensionering en toleranting (GD&T) in technische tekeningen zoals vlakheid, rechtheid, rondheid en ware positie kan de kosten van CNC -bewerking verlagen, omdat ze meestal lossertoleranties definiëren, maar vereisen dat geavanceerde ontwerpkennis effectief wordt toegepast.
Tip 7: Bewaar het aantal machine -instellingen tot een minimum
Het roteren of herpositioneren van onderdelen verhoogt de productiekosten omdat het meestal handmatig moet worden gedaan. Bovendien kunnen voor complexe geometrieën aangepaste armaturen nodig zijn, waardoor de kosten verder worden verhoogd. Vooral complexe geometrieën vereisen mogelijk een Multi-Axis CNC-systeem, waardoor de prijs verder wordt verhoogd.
Overweeg het splitsen van onderdelen in geometrie die CNC in één opstelling kunnen worden bewerkt en vervolgens aan elkaar kunnen worden vastgebout of gelast. Dit geldt ook voor delen met zeer diepe holtes.
Kosten minimaliseren:
● Ontwerponderdelen die alleen in één opstelling kunnen worden bewerkt.
● Deel de geometrie als dit niet mogelijk is, in delen voor assemblage later.
Tip 8: Vermijd kleine kenmerken met hoge beeldverhoudingen
Kleine kenmerken met hoge beeldverhoudingen zijn vatbaar voor trillingen en zijn vooral moeilijk te bewerken nauwkeurig.
Om hun stijfheid te vergroten, moeten ze worden bevestigd aan dikkere wanden of worden versterkt met bracing -ondersteuningsribben (bij voorkeur vier: één aan elke kant).
Kosten minimaliseren:
● Ontwerpfuncties met een beeldverhouding van minder dan 4.
● Voeg bracing toe of bevestig kleine kenmerken aan muren om hun stijfheid te vergroten.
Tip 9: Verwijder alle tekst en letters
Het toevoegen van tekst aan het oppervlak van CNC-bewerkte onderdelen kan aanzienlijke kosten toevoegen vanwege de extra en tijdrovende bewerkingsstappen die nodig zijn.
Oppervlakte-afwerkingsmethoden, zoals het afdrukken of schilderen van zijdescherm, zijn een meer kosteneffectieve methode om tekst toe te voegen aan het oppervlak van CNC-bewerkte onderdelen.
Kosten minimaliseren:
● Verwijder alle tekens en letters op CNC -bewerkte onderdelen.
● Als er tekst nodig is, geef de voorkeur aan gravure in plaats van reliëf, omdat de laatste vereist dat meer materiaal wordt verwijderd.
Tip 10: Overweeg materiaalbewerkbaarheid
Machinabiliteit verwijst naar hoe gemakkelijk een materiaal kan worden gesneden. Hoe hoger de bewerkbaarheid, hoe sneller de CNC het materiaal kan verwerken, waardoor de kosten worden verlaagd.
De bewerkbaarheid van elk materiaal hangt af van de fysieke eigenschappen. Over het algemeen, hoe zachter (en meer ductiel) de metalen legering, hoe gemakkelijker het is om te machine.
Kosten minimaliseren:
Als u tussen materialen kunt kiezen, kiest u er een met een betere bewerkbaarheid (vooral voor orders met een hoog volume).
Tip 11: Overweeg de kosten van bulkmaterialen
De kosten van materialen zijn een andere factor die de prijs van CNC -bewerkte onderdelen aanzienlijk kan beïnvloeden.
Aluminium 6061 is duidelijk het meest kosteneffectieve materiaal voor het maken van metaalprototypes omdat het lage kosten combineert met zeer goede machinaliteit.
Kosten minimaliseren:
● Kies materialen met lage bulkkosten (vooral voor kleine batchbestellingen).
Tip 12: Vermijd (meerdere) oppervlaktebehandelingen
Oppervlaktebehandelingen verbeteren het uiterlijk en de weerstand van CNC -bewerkte onderdelen tegen harde omgevingen, maar verhogen ook hun kosten.
Het vereisen van meerdere verschillende afwerkingen op hetzelfde deel verhoogt de prijs verder vanwege de vereiste extra stappen.
Kosten minimaliseren:
● Selecteer de oppervlakte -afwerking na de verwerking.
● Vraag alleen meerdere afwerkingen aan indien absoluut noodzakelijk.
Tip 13: Beschouw de witruimte -maat
De grootte van de blanco kan de totale kosten beïnvloeden en om een goede nauwkeurigheid te garanderen, moet enig materiaal uit alle randen van het onderdeel worden verwijderd. Dit kan een aanzienlijke impact hebben op de materiaalkosten (vooral voor bestellingen met hoge volumes). Als vuistregel moet de blanco minstens 3 mm groter zijn dan het einde.
--------------------------------------------------------------------------EINDE------------------------------------------------------------------------------------------------------------
