Механическая обработка с ЧПУ — это устоявшийся цифровой производственный процесс, который позволяет изготавливать высокоточные детали с превосходными физическими свойствами непосредственно из CAD-файлов.
Стоимость обработки на станках с ЧПУ может сильно варьироваться в зависимости от цели, которую вы используете. Независимо от того, создаете ли вы единичный прототип или готовитесь к массовому производству, необходимо проверить общий бюджет проекта, прежде чем размещать заказ.
Расчет затрат на обработку с ЧПУ кажется очень сложным. Мы должны учитывать множество факторов, по сравнению с другими методами производства окончательная оценка стоимости является более сложной.
Поэтому мы сначала проанализируем, какие факторы влияют на обработку с ЧПУ. Затем приведите несколько практических рекомендаций по этим факторам, которые, как было доказано, снижают стоимость обработки деталей с ЧПУ. Зная об этих факторах на ранней стадии цикла разработки, вы можете минимизировать затраты, не прибегая к высоким затратам.
Стоимость проектирования
Обработка с ЧПУ совершенствуется и развивается с каждым годом, поэтому с каждым годом она становится все сложнее. В результате справиться с задачей проектирования деталей может оказаться непростой задачей. Однако, внеся некоторые относительно простые изменения в конструкцию детали или выбор материала, вы все равно можете улучшить функциональность при одновременном снижении затрат на механическую обработку деталей. Консультация с опытным механиком или инженером на этапе проектирования может увеличить первоначальную стоимость проекта, но в долгосрочной перспективе позволит сэкономить еще больше.
Вот список соображений, которые следует иметь в виду:
Допуск: Чем меньше допуск, тем выше стоимость
Размер и глубина отверстий: Глубокие, небольшие отверстия медленно поддаются точной обработке и подвержены поломке инструмента.
Внутренний диаметр: Чем меньше диаметр, тем меньшая концевая фреза требуется для его создания. Чем меньше концевая фреза, тем медленнее скорость обработки. В пределах допустимого увеличьте диаметр отверстия настолько, насколько это возможно.
Глубина резания: Как и отверстия, сверхглубокие карманы требуют более длительного времени для обработки и могут потребовать специально заказанных инструментов, что увеличивает затраты.
Толщина стенок: Тонкие стенки требуют особого ухода. Рекомендуемый абсолютный минимум составляет 1,0 мм для пластмасс и 0,5 мм для металлов.
Подрезы — определенные элементы, такие как канавки для уплотнительных колец или шпоночные пазы, могут (и часто должны) обрабатываться инструментом, изготовленным специально для подрезов.
Как оптимизировать дизайн и минимизировать затраты?
1.Добавьте радиус к внутреннему вертикальному краю
Все фрезерные инструменты с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, которая создает радиус при вырезании кромки полости.
Используйте инструмент меньшего диаметра, чтобы уменьшить радиус угла. Это означает, что потребуется несколько проходов с меньшей скоростью — инструменты меньшего размера не могут удалять материал так быстро, как инструмент большего размера за один проход, что увеличивает время фрезерования и, следовательно, увеличивает стоимость проекта.
Чтобы снизить затраты, эксперты рекомендуют, чтобы радиус угла был немного больше радиуса инструмента, который будет использоваться для обработки кармана. Это позволяет снизить нагрузку на инструмент и еще больше снизить производственные затраты.
2. Ограничьте глубину полостей
Обработка глубоких полостей сильно повлияет на стоимость деталей с ЧПУ, поскольку необходимо удалить много материала, что отнимает очень много времени.
Длина резания инструментов с ЧПУ ограничена: обычно, когда глубина резания в 2-3 раза превышает диаметр полости, они играют наилучшую роль при проектировании более глубокой полости, поскольку необходимость в специальных инструментах или многоосевых системах ЧПУ приводит к увеличению затрат.
3. Увеличьте толщину тонких стенок
Увеличьте толщину тонкой стенки, чтобы сократить время обработки. Если вес не является основным фактором, толстые твердые детали будут более устойчивыми.
Тонкие детали подвержены вибрации. Чтобы избежать деформации или растрескивания при обработке тонких стенок, необходимо выполнять многократную обработку на малой глубине резания, поэтому их трудно точно обработать.
Для металлических деталей расчетная толщина стенок должна быть больше 0,8 мм (чем толще, тем лучше). Для пластиковых деталей минимальная толщина стенок должна быть не менее 1,5 мм. При размещении отверстий или резьбы очень близко к краю детали вы часто столкнетесь с тонкими стенками. При размещении отверстий в вашем дизайне убедитесь, что вы также следуете приведенным выше рекомендациям.
4.Ограничьте длину нитей
Ограничьте максимальную длину резьбы до 3-кратного диаметра отверстия. Для резьбы в глухих отверстиях лучше всего увеличить диаметр по крайней мере на 1/2 в нижней части отверстия.
Указание резьбы большей длины, чем необходимо, может увеличить стоимость деталей с ЧПУ, так как может потребоваться специальная оснастка.
5. Проектируйте отверстия стандартного размера
При проектировании отверстия используется стандартный размер сверла, и отверстие с ЧПУ может быть быстро и точно обработано с помощью стандартного сверла. Для обработки отверстий нестандартных размеров необходимо использовать концевую фрезу, что увеличивает затраты.
Рекомендуется ограничить глубину всех отверстий до 4-кратного диаметра. Если вы сделаете более глубокие отверстия (диаметр в 10 раз больше диаметра заготовки), это увеличит стоимость из-за сложной обработки.
6. Указывайте допуски только при необходимости
Определение строгих допусков увеличит стоимость ЧПУ, поскольку это не только увеличивает время обработки, но и требует ручного контроля. Если на техническом чертеже не указан конкретный допуск, то для обработки детали будет использоваться стандартный допуск (±0,125 мм или выше), которого достаточно для большинства некритичных элементов.
Десятичная точка в размере важна. В них указывается уровень точности и прибор, используемый для измерения. Например, две десятичные точки указывают на то, что механик может использовать штангенциркуль для измерения, в то время как три десятичных точки указывают на то, что необходимо использовать микрометр или эквивалентный инструмент CMM. Чтобы минимизировать затраты, избегайте добавления дополнительных десятичных знаков к размеру.
7. Сведите количество настроек машины к минимуму
Рекомендуется проектировать детали, которые могут быть обработаны при как можно меньшем количестве настроек станка, предпочтительно только при одной настройке.
Вращение или перемещение деталей увеличивает производственные затраты, поскольку обычно это приходится делать вручную. Кроме того, для сложных геометрических форм могут потребоваться специальные приспособления, что еще больше увеличивает затраты. Для особо сложных геометрий может потребоваться многоосевая система ЧПУ, что еще больше удорожает ее.
Можно рассмотреть возможность разделения детали на несколько геометрических фигур, которые могут быть обработаны на станке с ЧПУ в одной установке, а затем скреплены болтами или сварены вместе. Это также относится к деталям с глубокими карманами.
8. Удалите весь текст и надписи
Добавление текста на поверхность деталей, обработанных с ЧПУ, может значительно увеличить затраты из-за необходимости выполнения дополнительных и трудоемких этапов обработки. Если необходим текст, отдавайте предпочтение гравировке, а не тиснению, так как последнее требует удаления гораздо большего количества материала.
9. Избегайте (многократной) отделки поверхности
Обработка поверхности улучшает внешний вид деталей, обработанных с ЧПУ, и повышает их устойчивость к агрессивным средам, но это также увеличивает затраты.
Запрос нескольких вариантов отделки поверхности на одной и той же детали еще больше увеличит цену, поэтому старайтесь выбирать отделку поверхности после обработки и требуйте многократной обработки поверхности только в случае крайней необходимости.
Стоимость материалов
Выбор материалов для механической обработки деталей влияет на затраты двумя способами: затраты на сырье и затраты на технологичность материала. Некоторые материалы являются более дорогим сырьем, чем другие, в то время как другие сложнее в производстве, чем другие. Чем ниже технологичность материала, тем он дороже.
Если используемый материал потенциально опасен, необходимо принять дополнительные меры предосторожности, что приведет к увеличению производственных затрат. Ниже в основном представлены затраты на технологичность материалов.
Обрабатываемость относится к легкости резки материала. Чем выше технологичность, тем быстрее материал может быть обработан с ЧПУ и тем ниже стоимость.
Медь является хорошим электрическим проводником, особенно латунь C360 — наиболее поддающийся механической обработке металл, его легко фрезеровать, он может обрабатываться с высокой скоростью и может обладать механическими, химическими или токопроводящими свойствами, необходимыми для вашего применения. Но медь намного дороже алюминия. Хотя электропроводность алюминия составляет около 60% от электропроводности меди, экономия веса и затрат может побудить вас пересмотреть выбор в пользу алюминия.
Обрабатываемость стали в 10 раз ниже, чем у алюминия, а время обработки как минимум в 2 раза выше, чем у алюминия. Обратите внимание, что разные марки стали обладают разными механическими свойствами. Например, индекс обрабатываемости нержавеющей стали 304 (наиболее распространенного сплава нержавеющей стали) составляет 45%, в то время как индекс обрабатываемости нержавеющей стали 303 (сплава с очень похожим химическим составом) составляет 78%, поэтому его легче обрабатывать. Нержавеющую сталь с РН 17-4 трудно резать. Если высокая прочность и коррозионная стойкость не являются критичными, попробуйте вместо них 316L или 304.
Если вас беспокоит твердость, то 4140 может быть вашим первым выбором, но 1018 стоит очень дешево и требует замечательной закалки корпуса.
Обрабатываемость пластмасс в основном зависит от их жесткости и термических свойств. Некоторые пластмассы обладают превосходной износостойкостью, коррозионной стойкостью или химической стойкостью, другие пластмассы хорошо работают при нагревании или в пламени, в то время как другие обладают превосходными прочностными, ударными или электрическими свойствами.
POM (Delrin) — самый простой в обработке пластик, за ним следует ABS. PEEK и нейлон — другие распространенные инженерные пластики, которые трудно поддаются обработке. Как правило, чем мягче материал, тем выше риск нарушения стабильности размеров и вытягивания проволоки во время фрезерования.
Для механической обработки деталей можно использовать множество превосходных материалов, каждый из которых обладает своим уникальным набором свойств, областей применения и затрат. Цена на различные материалы на складе может сильно варьироваться, но обычно зависит от общей доступности, поэтому необходимо выбрать наиболее подходящий в соответствии с фактической ситуацией материал.
Затраты на рабочую силу
Машинист, участвующий в изготовлении деталей, должен оплатить свою работу. Он тратит время на настройку станка для выполнения пользовательских операций с ЧПУ и следит за тем, чтобы все операции выполнялись таким образом, чтобы получить хорошие результаты. Если детали сложные и требуют более высокого уровня квалификации квалифицированного механика, то затраты на производство возрастут. За эти дополнительные навыки и опыт приходится платить, поскольку они в основном приобретаются в процессе работы, а не в результате формального образования. Чем более трудоемким является производство детали, тем выше будет ее цена.
Последующая обработка деталей, чистовая обработка или сборка также требуют некоторой дополнительной ручной работы, что также увеличит трудозатраты. Таким образом, это хороший выбор — передать некоторые прецизионные детали на аутсорсинг Китаю, который обладает высокими производственными возможностями и не особенно высокими затратами на рабочую силу.
Стоимость машины
Современная механическая обработка и производственное оборудование отличаются друг от друга и очень дороги. Может ли деталь быть выполнена на многоосевом станке или требуется несколько станков. И сколько различных машин и операций требуется для этого. Размер и функциональность необходимого оборудования увеличат факторы, влияющие на общую стоимость.
Вы можете арендовать несколько различных типов станков с ЧПУ для реализации проекта. Какой из них вы выберете, может повлиять на стоимость вашей работы. Для 3-осевых станков, включая фрезерные станки с ЧПУ и токарные станки с ЧПУ, эксплуатационные расходы на многоосевые станки относительно выше.
Когда мы получим проект, сначала наши инженеры проверят производственный процесс, затем выберут наиболее экономичный способ производства, и, наконец, мы узнаем время изготовления. Поскольку разные производственные процессы будут иметь разное время изготовления, иногда цена заготовки будет очень высокой.
Однако не волнуйтесь, потому что наши инженеры очень профессиональны, а цены, которые мы указали, точны. Наши цены не обязательно самые дешевые, но они должны быть наиболее подходящими при том же качестве.
Наконец, это количество деталей. Чем больше количество деталей, тем ниже стоимость каждой дополнительной единицы. Это означает, что крупные заказы увеличивают конечную стоимость деталей, но снижают себестоимость единицы продукции. Если вы хотите изготовить несколько идентичных деталей, вы можете повторно использовать одно и то же программирование кулачков и приспособления или вырезать сразу несколько деталей из одного и того же инвентаря.
SANS специализируется на производстве прецизионных деталей с ЧПУ на заказ, без MOQ. Специализируется на изготовлении различных типов, небольших объемов и прототипов заказов. Могу быстро предоставить вам ценовое предложение и доставку.
Запрос сейчас же!