Haluatko luoda yhden prototyypin tai valmistautua massatuotantoon, valmistuskustannusten vähentäminen on usein ensisijainen tavoite CNC -koneistuksen suhteen.
Onneksi suunnittelijana päätökset voivat vaikuttaa suuresti lopulliseen hinnoitteluun. Seuraamalla tämän artikkelin machinoitavuusvinkkien suunnittelua, voit valmistaa osia, jotka on optimoitu minimoimaan kustannukset ja täyttämään edelleen suunnitteluvaatimuksesi.
Mikä vaikuttaa CNC -osien kustannuksiin?
CNC: n koneistettujen osien hinta riippuu seuraavista tekijöistä:
● Käsittelyaika: Mitä kauemmin sen käsitteleminen vie, sitä kalliimpi se on. CNC: ssä koneistusaika on usein pääasiallinen kuljettaja.
● Käynnistyskustannukset: Ne liittyvät CAD-tiedostojen valmisteluun ja prosessien suunnitteluun, ja niillä on suuri merkitys pienelle erätuotannolle. Tämä kustannus on kiinteä, ja yksikköhinnan alentaminen on mahdollisuus hyödyntää "mittakaavaetuja".
● Materiaalikustannukset: Materiaalien kustannukset ja materiaalinkäsittelyn vaikeudet vaikuttavat suuriin kustannuksiin. Suunnittelun optimointi tietyt materiaalitekijät voidaan vähentää merkittävästi hintaa.
● Muut valmistuskustannukset: Kun suunnittelet osan erityisvaatimuksista (esimerkiksi kun määrität tiukka toleranssit tai suunnittelet ohuet seinät), voidaan tarvita erityinen työkalu, tiukempi laadunvalvonta ja lisää koneistusvaiheita (prosessointinopeuden alentamiseksi). Tietysti tällä on vaikutusta valmistusaikaan (ja hintaan).
Nyt kun CNC -kustannusten lähde on selvä, katsotaan kuinka optimoida malli sen minimoimiseksi ...
Vinkki 1: Lisää säde sisäreunoihin
Kaikilla CNC -jyrsintätyökaluilla on lieriömäinen muoto ja ne luovat säteen leikkaamalla taskun reunaa.
Käytä pienempää halkaisijaltaan työkalua kulman säteen vähentämiseen. Tämä tarkoittaa, että useita kulkuja pienemmillä nopeuksilla - pienet työkalut eivät voi poistaa materiaalia yhtä nopeasti yhdellä passilla kuin suuret - työstöajan ja kustannusten lisääminen.
Minimoi kustannukset:
● Lisää vähintään 1/3 säde ontelon syvyys (isompi on parempi).
● On parasta käyttää samaa sädettä kaikilla sisäreunoilla.
● Määritä ontelon alaosassa pieni säde (0,5 tai 1 mm) tai ei sädettä ollenkaan.
Ihannetapauksessa nurkkisäteen tulisi olla hiukan suurempi kuin taskun koneisiin käytetyn työkalun säde. Tämä vähentää työkalun kuormaa ja vähentää edelleen valmistuskustannuksia. Esimerkiksi, jos mallissasi on 12 mm syvä onkalo, lisää 5 mm (tai enemmän) säde kulmiin. Tämä antaa Ø8 mm: n leikkurin (4 mm säde) leikata ne nopeammin.
Vinkki 2: Rajoita ontelon syvyys
Jos tarvitset sisäreunaa terävillä kulmilla (esimerkiksi kun suorakulmaisen osan on sovittava onteloon), käytä muotoa, jolla on alusto sen sijaan, että vähentäisit sisäreunan sädettä, kuten tämä:
Syvien onkaloiden työstö voi vaikuttaa suuresti CNC-osien kustannuksiin, koska suuria määriä materiaalia on poistettava, mikä on aikaa vievää.
On tärkeää muistaa, että CNC-työkaluilla on rajoitettu leikkauspituus: Yleensä ne toimivat parhaiten, kun ne ovat 2-3 kertaa niin syviä kuin halkaisija. Esimerkiksi Ø12 -leikkuri voi turvallisesti leikata taskut jopa 25 mm syvälle.
Syvemmät ontelot (enintään 4 kertaa työkalun halkaisija tai enemmän) voidaan leikata, mutta tämä lisää kustannuksia erikoistuneiden työkalujen tai moni-akselin CNC-järjestelmän tarpeen vuoksi.
Lisäksi onkalon leikkaamalla työkalu on kallistettava oikeaan leikkaussyvyyteen. Sileä sisäänkäynti vaatii tarpeeksi tilaa.
Minimoi kustannukset:
● Rajoita kaikkien onteloiden syvyys 4 -kertaiseen pituuteen (ts. XY -tason suurin ulottuvuus).
Vihje 3: Lisää ohuiden seinien paksuutta
Paksut kiinteät leikkeet ovat vakaampia (halvempia koneelle) ja niiden tulisi olla suositeltavia, ellei paino ole päätekijä.
Vääristymisen tai rikkoutumisen välttämiseksi ohuiden seinien työstettäessä tarvitaan useita kulkuja alhaisella syvyydellä. Ohuet piirteet ovat myös alttiita värähtelylle, mikä tekee niistä haastavia koneen tarkkaan ja voivat lisätä merkittävästi koneistusaikaa.
Minimoi kustannukset:
● Metalliosille suunnittelun seinämän paksuus on suurempi kuin 0,8 mm (mitä paksumpi, sitä parempi).
● Pidä seinämän vähimmäispaksuus, joka on yli 1,5 mm.
Vähimmäis saavutettavissa oleva seinämän paksuus on 0,5 mm metallille ja 1,0 mm muovista. Näiden ominaisuuksien konettavuus on kuitenkin arvioitava tapauskohtaisesti.
Vinkki 4: Rajoita kierteiden pituus
Kierteen määrittäminen, joka on tarpeen pidempi, voi lisätä CNC -osan kustannuksia erityistyökalujen mahdollisen tarpeen vuoksi.
Muista, että kierteet, jotka ovat yli 0,5 kertaa reiän halkaisija, eivät todellakaan lisää kytkimen lujuutta.
Minimoi kustannukset:
● Suunnittele langa, jonka enimmäispituus on 3 -kertainen reiän halkaisija.
● Sokeiden reikien kierteille on parasta lisätä vähintään 1/2 reiän pituuden halkaisijasta reiän pohjaan.
Vinkki 5: Suunnittelu Standardikokoiset aukot
Reiät voidaan CNC: n koneista nopeasti ja suurella tarkkuudella käyttämällä vakioharjoituksia. Ei-standardikokojen kohdalla reikä on koneistettava päätymyllyllä, joka voi lisätä kustannuksia.
Rajoita myös kaikkien reikien syvyys 4 -kertaiseen halkaisijaan. Syvemmät reikät (halkaisija jopa 10 kertaa) voidaan tehdä, mutta ne voivat lisätä kustannuksia, koska niiden koneella on vaikeaa.
Minimoi kustannukset:
● Rei'ille, joiden halkaisija on vähemmän tai yhtä suuri kuin 10 mm ja suurempi kuin 0,5 mm, suunnittelureiän halkaisija on 0,1 mm.
● Suunnitellessasi tuumaa, käytä perinteisiä murto -tuumia tai viittaa tähän murto -tuuman porakokokokoon.
● Suunnittele reikä, jonka pituus on jopa 4 -kertainen sen halkaisija.
Vinkki 6: Määritä tiukka toleranssit vain tarvittaessa
Tiukan toleranssien määritteleminen lisää CNC: n kustannuksia, koska se lisää koneistusaikaa ja vaatii manuaalista tarkastusta. Toleranssit on määriteltävä huolellisesti vain tarvittaessa.
Jos teknisessä piirustuksessa ei määritetä erityisiä toleransseja, osa koneistetaan käyttämällä standarditoleransseja (± 0,125 mm tai korkeampi), mikä riittää useimpiin ei-kriittisiin piirteisiin.
Sisäisten ominaisuuksien tiukka toleranssit ovat erityisen vaikeaa saavuttaa. Esimerkiksi, kun koneistus leikkaa reikiä tai onteloita, pienet viat (nimeltään Burrs) voi kehittyä reunoilla materiaalin muodonmuutoksen vuoksi. Osat, joilla on sellaisia ominaisuuksia, on tarkistettava ja deburoitava, jotka molemmat ovat manuaalisia (ja aika-tehokkaita) prosesseja, jotka lisäävät kustannuksia.
Minimoi kustannukset:
● Määritä tiukemmat toleranssit vain tarvittaessa.
● Määritä yksi perustieto (kuten kahden reunan poikkileikkaus) viitteeksi kaikille tolerantoituille mitoille.
Geometrisen mitat ja sietokyvyn (GD&T) käyttö teknisissä piirustuksissa, kuten tasaisuus, suoruus, pyöreys ja todellinen sijainti, voivat vähentää CNC -koneistuksen kustannuksia, koska ne yleensä määrittelevät löysämpiä toleransseja, mutta vaativat edistyneiden suunnittelutietojen käyttöä tehokkaasti.
Vinkki 7: Pidä koneen asetusten lukumäärä minimissä
Osien kiertäminen tai uudelleen sijoittaminen lisää valmistuskustannuksia, koska se on yleensä tehtävä manuaalisesti. Lisäksi monimutkaisten geometrioiden kohdalla voidaan tarvita räätälöityjä kalusteita, mikä lisää kustannuksia. Erityisen monimutkaiset geometriat voivat vaatia moni-akselista CNC-järjestelmää, mikä lisää hintaa.
Harkitse osien jakamista geometriaan, joka voidaan CNC: n koneista yhdessä asennuksessa, sitten kiinnitetään tai hitsata yhteen. Tämä pätee myös osiin, joissa on erittäin syvät ontelot.
Minimoi kustannukset:
● Suunnitteluosat, jotka voidaan koneistaa vain yhdessä asennuksessa.
● Jos tämä ei ole mahdollista, jaa geometria osiin kokoonpanoa varten myöhemmin.
Vinkki 8: Vältä pieniä ominaisuuksia, joilla on korkea kuvasuhde
Pienet ominaisuudet, joilla on korkea kuvasuhde, ovat alttiita tärinän suhteen ja ne on erityisen vaikea koneistaa tarkasti.
Jäykkyyden lisäämiseksi ne tulisi kiinnittää paksumpiin seiniin tai vahvistettava kiinnitystuki kylkiluilla (mieluiten neljä: yksi molemmilla puolilla).
Minimoi kustannukset:
● Suunnitteluominaisuudet, joiden kuvasuhde on alle 4.
● Lisää kiinnitys tai kiinnitä pieniä ominaisuuksia seiniin niiden jäykkyyden lisäämiseksi.
Vinkki 9: Poista kaikki teksti ja kirjaimet
Tekstin lisääminen CNC-koneistettujen osien pintaan voi lisätä merkittäviä kustannuksia tarvittavien lisä- ja aikaa vievien koneistusvaiheiden takia.
Pinnan viimeistelymenetelmät, kuten silkin näytön tulostus tai maalaus, ovat kustannustehokkaampi menetelmä lisätä teksti CNC-koneistettujen osien pintaan.
Minimoi kustannukset:
● Poista kaikki merkit ja kirjaimet CNC: n koneistettuihin osiin.
● Jos tekstiä vaaditaan, mieluummin kaiverrusta kohokuvioinnin sijasta, koska jälkimmäinen vaatii enemmän materiaalia.
Vinkki 10: Harkitse materiaalin konettavuutta
Konettavuus viittaa siihen, kuinka helposti materiaali voidaan leikata. Mitä korkeampi konettavuus, sitä nopeampi CNC voi käsitellä materiaalia vähentämällä kustannuksia.
Kunkin materiaalin konettavuus riippuu sen fysikaalisista ominaisuuksista. Yleensä mitä pehmeämpi (ja ductuctive) metalliseos, sitä helpompaa on koneistaa.
Minimoi kustannukset:
Jos voit valita materiaalien välillä, valitse sellainen, jolla on parempi konettavuus (etenkin suurten tilausten kohdalla).
Vinkki 11: Harkitse irtotavaramateriaalien kustannuksia
Materiaalien kustannukset ovat toinen tekijä, joka voi vaikuttaa suuresti CNC: n koneistettujen osien hintaan.
Alumiini 6061 on selvästi kustannustehokkain materiaali metalliprototyyppien valmistukseen, koska se yhdistää edulliset kustannukset erittäin hyvällä konettavuudella.
Minimoi kustannukset:
● Valitse materiaalit, joilla on alhaiset irtotavarat (etenkin pienille erätilauksille).
Vinkki 12: Vältä (useita) pintakäsittelyjä
Pintakäsittelyt parantavat CNC -koneistettujen osien ulkonäköä ja vastustuskykyä ankariin ympäristöihin, mutta myös lisäävät niiden kustannuksia.
Useiden erilaisten viimeistelyjen vaatiminen samassa osassa lisää hintaa tarvittavien lisävaiheiden takia.
Minimoi kustannukset:
● Valitse pintapintakäsittelyn jälkeen.
● Pyydä useita viimeistelyjä vain tarvittaessa.
Vinkki 13: Harkitse välilyöntiä
Tyhjennän koko voi vaikuttaa kokonaiskustannuksiin ja hyvän tarkkuuden varmistamiseksi jotkut materiaalit on poistettava kaikista osan reunoista. Tällä voi olla merkittävä vaikutus materiaalikustannuksiin (etenkin suurten tilausten kohdalla). Nyrkkisääntönä tyhjän on oltava vähintään 3 mm suurempi kuin päätä.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
