CNC機械加工は、CADファイルから直接優れた物理的特性を備えた高精度部品を製造できる確立されたデジタル製造プロセスです。
CNC工作機械の加工費は、使用目的によって大きく異なります。 単一のプロトタイプを作成する場合でも、大量生産の準備をする場合でも、注文する前にプロジェクトの全体的な予算を確認する必要があります。
CNC加工費の計算は非常に複雑に思えます。 他の製造方法と比較して、多くの要因を考慮する必要があり、最終的なコスト評価はより困難です。
したがって、最初にどの要因がCNC機械加工処理に影響を与えるかを分析します。 次に、CNC機械加工部品のコストを削減することが証明されている、これらの要因に関するいくつかの実行可能なガイドラインを提供します。 開発サイクルの早い段階でこれらの要因を認識することにより、高額な費用を支払うことなくコストを最小限に抑えることができます。
設計コスト
CNC機械加工は年々改善と発展を遂げているため、年々複雑になっています。 その結果、部品設計の課題に対応することが課題になる可能性があります。 ただし、部品の設計や材料の選択を比較的簡単に調整することで、部品の機械加工のコストを削減しながら機能を向上させることができます。 設計段階で経験豊富なメカニックまたはエンジニアに相談すると、プロジェクトの初期コストが増加する可能性がありますが、長期的にはさらに節約できます。
覚えておくべき考慮事項のリストは次のとおりです。
公差：公差が小さいほど、コストが高くなります
穴のサイズと深さ：深くて小さな穴は、正確に加工するのに時間がかかり、工具が破損する傾向があります。
内径：直径が小さいほど、それを作成するために必要なエンドミルは小さくなります。 エンドミルが小さいほど、処理速度は遅くなります。 可能な範囲で、穴の直径をできるだけ大きくします。
切削深さ：穴のように、余分に深いポケットは処理に長い時間がかかり、特別に注文した工具が必要になる場合があり、コストが増加します。
壁の厚さ：薄い壁には特別な注意が必要です。 推奨される絶対最小値は、プラスチックの場合は1.0mm、金属の場合は0.5mmです。
アンダーカット-Oリングの溝やキー溝などの特定の機能は、アンダーカット用に特別に作成された工具で加工できます（多くの場合、加工する必要があります）。
設計を最適化し、コストを最小限に抑える方法は？
1.内側の垂直エッジに半径を追加します
すべてのCNCフライス工具は円筒形であり、キャビティのエッジを切断するときに半径を生成します。
小径の工具を使用して、コーナー半径を小さくします。 これは、低速で複数のパスが必要になることを意味します。小さいツールでは、1回のパスで大きいツールほど速く材料を除去できないため、ミリング時間が長くなり、プロジェクトのコストが増加します。
コストを削減するために、専門家は、コーナーの半径を、ポケットの加工に使用する工具の半径よりもわずかに大きくすることを推奨しています。 これにより、工具の負荷を軽減し、製造コストをさらに削減できます。
2.キャビティの深さを制限する
深いキャビティの加工は、多くの材料を除去する必要があり、非常に時間がかかるため、CNC部品のコストに大きく影響します。
CNCツールの切削長さには制限があります。通常、切削深さがキャビティの直径の2〜3倍になると、特別なツールやマルチツールが必要になるため、CNCツールが最適な役割を果たし、より深いキャビティを設計します。 軸CNCシステムこれはコストの増加につながります。
3.薄壁の厚さを増やします
薄肉を厚くして加工時間を短縮します。 重量が主な要因でない限り、厚い固体部品はより安定します。
薄い部品は振動しやすいです。 薄肉加工時の変形や割れを防ぐため、低い切削深さで複数回加工する必要があり、正確な加工が困難です。
金属部品の場合、設計された肉厚は0.8 mmより大きくする必要があります（厚いほど良い）。 プラスチック部品の場合、最小肉厚は1.5mm以上に保つ必要があります。 部品のエッジの非常に近くに穴やねじ山を配置すると、薄い壁に遭遇することがよくあります。 デザインに穴を開けるときは、上記のガイドラインにも必ず従ってください。
4.糸の長さを制限する
最大ねじ長さを穴の直径の3倍に制限します。 止まり穴のねじ山の場合、穴の底で直径を少なくとも1/2大きくするのが最善です。
必要以上に長いねじ山を指定すると、特別な工具が必要になる場合があるため、CNC部品のコストが高くなる可能性があります。
5.標準サイズの穴を設計する
穴の設計には標準のドリルサイズが使用され、CNC穴は標準のドリルですばやく正確に加工できます。 非標準サイズの場合、エンドミルを使用して穴を加工する必要があり、コストが増加します。
すべての穴の深さを直径の4倍に制限することをお勧めします。 より深い穴（直径は直径の最大10倍）を作成すると、処理が困難になるため、コストが増加します。
6.必要な場合にのみ公差を指定する
厳密な公差を定義すると、処理時間が長くなるだけでなく、手動検査も必要になるため、CNCのコストが増加します。 技術図面で特定の公差が定義されていない場合は、標準公差（±0.125mm以上）を使用して部品を加工します。これは、ほとんどの重要でない機能に十分です。
サイズの小数点は重要です。 精度レベルと測定に使用する機器を指定します。 たとえば、小数点以下2桁は、整備士がノギスを測定に使用できることを示し、小数点以下3桁は、マイクロメータまたは同等のCMMツールを使用する必要があることを示します。 コストを最小限に抑えるために、サイズに小数点を追加しないでください。
7.マシンセットアップの数を最小限に抑える
できるだけ少ない機械設定で、できれば1つの設定でのみ処理できる部品を設計することをお勧めします。
部品を回転または再配置すると、通常は手動で行う必要があるため、製造コストが増加します。 さらに、複雑な形状の場合、カスタムフィクスチャが必要になることがあり、これによりさらにコストが増加します。 特に複雑な形状では、多軸CNCシステムが必要になる場合があり、これにより価格がさらに上昇します。
パーツをいくつかの幾何学的形状に分割することを検討できます。これらの形状は、単一の設定でCNC機械加工してから、ボルト締めまたは溶接することができます。 これは、深いポケットのある部品にも当てはまります。
8.すべてのテキストとレタリングを削除します
CNC機械加工部品の表面にテキストを追加すると、追加の時間のかかる機械加工ステップが必要になるため、コストが大幅に増加する可能性があります。 テキストが必要な場合は、エンボス文字よりも彫刻をお勧めします。エンボス文字は、より多くの素材を削除する必要があるためです。
9.（複数の）表面仕上げを避ける
表面仕上げは、CNC機械加工部品の外観を改善し、過酷な環境への耐性を高めますが、コストも増加させます。
同じ部品に複数の異なる表面仕上げを要求すると、さらに価格が高くなるため、処理後に表面仕上げを選択するようにしてください。絶対に必要な場合にのみ、複数の表面処理が必要です。
材料費
部品を機械加工するための材料の選択は、原材料コストと材料加工性コストの2つの方法でコストに影響します。 原材料として高価なものもあれば、製造が難しいものもあります。 材料の加工性が低いほど、高価になります。
使用する材料が潜在的に危険である場合は、追加の安全対策を講じる必要があり、それによって製造コストが増加します。 以下は主に材料の加工性コストを紹介します。
被削性とは、材料の切断のしやすさを指します。 加工性が高いほど、材料のCNC加工が速くなり、コストが低くなります。
銅は優れた導電体であり、特に真ちゅうC360は最も機械加工可能な金属であり、粉砕が容易で、高速で処理でき、アプリケーションに必要な機械的、化学的、または導電性の特性を備えている場合があります。 しかし、銅はアルミニウムよりもはるかに高価です。 アルミニウムは銅の電気伝導率の約60％ですが、重量とコストの節約により、アルミニウムの再検討が必要になる場合があります。
鋼の加工性はアルミニウムの10分の1であり、加工時間はアルミニウムの2分の1以上です。 鋼のグレードが異なれば、機械加工特性も異なることに注意してください。 たとえば、ステンレス鋼304（最も一般的なステンレス鋼合金）の作業性指数は45％ですが、ステンレス鋼303（化学組成が非常に似ている合金）の作業性指数は78％であるため、加工が容易です。 ステンレス鋼17-4PHは切断が困難です。 高張力と耐食性が重要でない場合は、代わりに316Lまたは304を試してください。
硬度が懸念される場合は、4140が最初の選択肢かもしれませんが、1018は非常に低コストであり、見事な肌焼きが必要です。
プラスチックの被削性は、主にその剛性と熱特性に依存します。 一部のプラスチックは、優れた耐摩耗性、耐食性、または耐薬品性を備えています。他のプラスチックは、熱または炎の下で良好に機能しますが、他のプラスチックは、優れた強度、衝撃、または電気的特性を備えています。
POM（Delrin）は処理が最も簡単なプラスチックで、ABSがそれに続きます。 PEEKとナイロンは他の一般的なエンジニアリングプラスチックであり、処理が困難です。 一般に、材料が柔らかいほど、フライス加工中の寸法安定性と伸線のリスクが高くなります。
部品の機械加工では、多くの優れた材料を機械加工できます。それぞれに独自の特性、用途、およびコストがあります。 在庫品の価格は大きく異なりますが、通常は一般販売に基づいておりますので、実際の素材に合わせて最適なものをお選びいただく必要があります。
人件費
部品の製造に携わる機械工は、自分の仕事にお金を払わなければなりません。 彼は、カスタムCNC操作用にマシンをセットアップし、すべての操作が良好な結果を生み出す方法で実行されるようにすることに時間を費やしています。 部品が難しく、複雑で、より高いレベルと訓練を受けた整備士の専門知識が必要な場合、製造コストは上昇します。 これらの追加のスキルと経験は、正式な教育ではなく、主に現職の経験から習得されるため、代償を伴います。 部品の生産に労働集約的であるほど、その価格は高くなります。
部品の後処理、仕上げ、または組み立てには、追加の手作業も必要であり、これも人件費を増加させます。 したがって、一部の精密部品を、製造能力が高く、人件費が特に高くない中国に外注することをお勧めします。
機械費
現代の機械加工および製造装置は異なり、非常に高価です。 多軸機械で部品を完成させることも、複数の機械を必要とすることもできます。 そして、いくつの異なるマシンと操作が必要か。 必要な機器のサイズと機能により、総コストに影響を与える要因が増加します。
プロジェクト用にいくつかの異なるタイプのCNCマシンを借りることができます。 どちらを選択するかは、作業のコストに影響を与える可能性があります。 CNCフライス盤やCNC旋盤などの3軸工作機械の場合、多軸工作機械の運用コストは比較的高くなります。
プロジェクトを受け取ると、最初にエンジニアが製造プロセスをチェックし、次に最も経済的な製造方法を選択し、最後に製造時間を取得します。 製造工程が異なれば製造時間も異なるため、ワークの価格が非常に高くなる場合があります。
ただし、当社のエンジニアは非常に専門的であり、見積もり価格は正確であるため、心配する必要はありません。 私たちの価格は必ずしも最も安いわけではありませんが、同じ品質で最も適している必要があります。
最後に、部品の数量です。 部品の数が多いほど、追加の各ユニットのコストは低くなります。 これは、大量注文は部品の最終コストを増加させますが、単価を下げることを意味します。 複数の同一部品を作成する場合は、同じCAMプログラミングとフィクスチャを再利用するか、同じ在庫から一度に複数の部品を切り取ることができます。
SANSはカスタムCNC精密部品の製造を専門としており、MOQはありません。 さまざまなタイプ、少量、プロトタイプの注文を専門としています。 見積もりと納品を迅速に行うことができます。
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