Či už chcete vytvoriť jeden prototyp alebo sa pripraviť na hromadnú výrobu, zníženie výrobných nákladov je často najvyššou prioritou, pokiaľ ide o obrábanie CNC.
Našťastie, ako dizajnér, vaše rozhodnutia môžu výrazne ovplyvniť konečné ceny. Dodržiavaním tipov pre machináovateľnosť v tomto článku môžete vyrábať optimalizované diely, aby ste minimalizovali náklady a stále splnili vaše požiadavky na návrh.
Čo ovplyvňuje náklady na časti CNC?
Cena CNC opracovaných častí závisí od nasledujúcich faktorov:
● Čas spracovania: Čím dlhšie je potrebné spracovanie časti, tým drahší bude. V CNC je čas na obrábanie často hlavným vodičom nákladov.
● Náklady na spustenie: Súvisia s prípravou súborov CAD a plánovaním procesov a majú veľký význam pre malú dávkovú výrobu. Táto cena je fixná a existuje možnosť znížiť jednotkovú cenu využitím „úspor z rozsahu“.
● Náklady na materiál: Náklady na materiály a ťažkosti so spracovaním materiálu majú veľký vplyv na celkové náklady. Optimalizácia návrhu pri zvažovaní určitých materiálnych faktorov môže významne znížiť cenu.
● Ostatné náklady na výrobu: Keď navrhujete časť so špeciálnymi požiadavkami (napríklad keď definujete tesné tolerancie alebo navrhujete tenké steny), potom sa môže vyžadovať špeciálne náradie, prísnejšia kontrola kvality a ďalšie kroky obrábania (na zníženie rýchlosti spracovania). To má samozrejme vplyv na celkový čas výroby (a cenu).
Teraz, keď je zdroj nákladov na CNC jasný, pozrime sa, ako optimalizovať dizajn, aby sa minimalizoval ...
Tip 1: Pridajte polomer do vnútorných vertikálnych hrán
Všetky nástroje mletia CNC majú valcový tvar a pri rezaní okraja vrecka vytvárajú polomer.
Na zníženie rohového polomeru použite nástroj s menším priemerom. To znamená, že viaceré priechody pri nižších rýchlostiach - malé nástroje nemôžu odstrániť materiál tak rýchlo v jednom priechode ako väčšie - s najväčšou doskou na obrábanie času a nákladov.
Minimalizovať náklady:
● Pridajte polomer najmenej 1/3 hĺbky dutiny (väčší je lepší).
● Najlepšie je použiť rovnaký polomer na všetkých vnútorných okrajoch.
● V spodnej časti dutiny špecifikujte malý polomer (0,5 alebo 1 mm) alebo vôbec žiadny polomer.
V ideálnom prípade by mal byť rohový polomer o niečo väčší ako polomer nástroja používaného na strojové vrecko. Tým sa zníži zaťaženie nástroja a ďalej zníži výrobné náklady. Napríklad, ak má váš dizajn hlbokú dutinu 12 mm, pridajte do rohov polomer 5 mm (alebo viac). To umožní rýchlejšej rezačke Ø8mm (polomer 4 mm).
Tip 2: Obmedzte hĺbku dutiny
Ak potrebujete vnútornú hranu s ostrými rohmi (napríklad keď sa obdĺžniková časť musí zmestiť do dutiny), použite tvar s podrezaním namiesto toho, aby ste znížili polomer vnútornej hrany, ako je tento:
Zväčšenie hlbokých dutín môže výrazne ovplyvniť náklady na časti CNC, pretože je potrebné odstrániť veľké množstvo materiálu, čo je časovo náročné.
Je dôležité si uvedomiť, že nástroje CNC majú obmedzené dĺžky rezania: vo všeobecnosti fungujú najlepšie, keď sú 2-3 krát také hlboké ako ich priemer. Napríklad rezačka Ø12 môže bezpečne rezať vrecká na hlboké 25 mm.
Hlbšie dutiny (až 4-násobok priemeru nástroja alebo viac) sa dajú znížiť, ale to dodáva náklady z dôvodu potreby špecializovaných nástrojov alebo viacosového systému CNC.
Okrem toho pri rezaní dutiny musí byť nástroj naklonený do správnej hĺbky rezu. Hladký vstup si vyžaduje dostatok miesta.
Minimalizovať náklady:
● Obmedzte hĺbku všetkých dutín na 4 -násobok ich dĺžky (to znamená najväčší rozmer v rovine XY).
Tip 3: Zvýšte hrúbku tenkých stien
Hrubé plné rezy sú stabilnejšie (lacnejšie pre stroj) a mali by sa uprednostňovať, pokiaľ nie je hlavným faktorom hmotnosť.
Aby sa predišlo skresleniu alebo rozbitiu pri obrábaní tenkých stien, vyžaduje sa viacero prechodov v nízkej hĺbke rezu. Tenké vlastnosti sú tiež náchylné na vibrácie, vďaka čomu sú náročné pre presne stroj a môžu výrazne zvýšiť čas obrábania.
Minimalizovať náklady:
● V prípade kovových častí je hrúbka konštrukčnej steny väčšia ako 0,8 mm (čím hrubšia, tým lepšie).
● V prípade plastových častí udržujte minimálnu hrúbku steny nad 1,5 mm.
Minimálna dosiahnuteľná hrúbka steny je 0,5 mm pre kov a 1,0 mm pre plast. Machinabilita týchto znakov sa však musí posudzovať od prípadu k prípadu.
Tip 4: Obmedzte dĺžku závitov
Zadanie vlákna dlhšie, ako je potrebné, môže zvýšiť náklady na časť CNC z dôvodu možnej potreby špeciálneho nástroja.
Majte na pamäti, že vlákna dlhšie ako 0,5 -násobok priemeru otvoru v skutočnosti nezvýši pevnosť spojenia.
Minimalizovať náklady:
● Navrhnite niť s maximálnou dĺžkou trikrát priemer otvoru.
● V prípade závitov v slepých otvoroch je najlepšie pridať najmenej 1/2 priemeru nekonečnej dĺžky na spodok otvoru.
Tip 5: Dizajn Otvory štandardnej veľkosti
Otvory môžu byť CNC opracované rýchlo a s vysokou presnosťou pomocou štandardných cvičení. Pokiaľ ide o neštandardné veľkosti, musí byť otvor opracovaný koncovým mlynom, ktorý môže pridať náklady.
Obmedzte tiež hĺbku všetkých dier na 4 -násobok ich priemeru. Môžu sa vyrobiť hlbšie otvory (až 10 -násobok priemeru), ale môžu pridať náklady, pretože sa ťažko strojovo strojovo.
Minimalizovať náklady:
● V prípade otvorov s priemerom menším alebo rovným 10 mm a väčším ako 0,5 mm je prírastok priemeru konštrukčného otvoru 0,1 mm.
● Pri navrhovaní v palcoch používajte tradičné frakčné palce alebo sa pozrite na túto frakčnú grafu veľkosti vŕtania palca.
● Navrhnite otvor s dĺžkou až 4 -násobkom jej priemeru.
Tip 6: Definujte tesné tolerancie iba v prípade potreby
Definovanie prísnych tolerancií zvyšuje náklady na CNC, pretože zvyšuje čas obrábania a vyžaduje manuálnu kontrolu. Tolerancie by sa mali starostlivo definovať iba v prípade potreby.
Ak na technickom výkrese nie sú definované žiadne špecifické tolerancie, časť bude opracovaná pomocou štandardných tolerancií (± 0,125 mm alebo vyššia), čo je dostatočné pre väčšinu nekritických vlastností.
Obzvlášť ťažko dosiahnuteľné tolerancie na vnútorných funkciách je obzvlášť ťažké. Napríklad pri obrábaní pretínajúcich sa otvorov alebo dutín sa na okrajoch môžu vyvíjať malé defekty (nazývané Burrs) v dôsledku deformácie materiálu. Časti s takýmito funkciami je potrebné skontrolovať a vylúčiť, ktoré sú manuálne (a časovo efektívne) procesy, ktoré zvyšujú náklady.
Minimalizovať náklady:
● Zadajte prísnejšie tolerancie iba v prípade potreby.
● Definujte jediný údaj (napríklad prierez dvoch hrán) ako referenciu pre všetky tolerované rozmery.
Použitie geometrického rozmeru a tolerancie (GD&T) v technických výkresoch, ako je rovinnosť, priamosť, okrúhosť a skutočná poloha, môže znížiť náklady na obrábanie CNC, pretože zvyčajne definujú voľnejšie tolerancie, ale vyžadujú sa účinné uplatnenie pokročilých dizajnových znalostí.
Tip 7: Udržiavajte počet nastavení stroja na minimum
Otáčanie alebo premiestnenie dielov zvyšuje výrobné náklady, pretože zvyčajne je potrebné vykonať ručne. Okrem toho pre zložité geometrie môžu byť potrebné vlastné príslušenstvo, čím sa ďalej zvyšuje náklady. Obzvlášť zložité geometrie môžu vyžadovať viacosový CNC systém, čo ďalej zvyšuje cenu.
Zvážte rozdelenie častí na geometriu, ktoré môžu byť CNC opracované v jednom nastavení, potom skrutované alebo zvárané dohromady. Platí to aj pre časti s veľmi hlbokými dutinami.
Minimalizovať náklady:
● Navrhnite diely, ktoré je možné opracovať iba v jednom nastavení.
● Ak to nie je možné, defikujte geometriu na časti na montáž neskôr.
Tip 8: Vyhnite sa malým funkciám s vysokými pomermi strán
Malé prvky s vysokými pomermi strán sú náchylné na vibrácie a je obzvlášť ťažké ich presne strojovo.
Aby sa zvýšila ich tuhosť, mali by byť pripevnené k silnejším stenám alebo sa mali posilniť s nosným nosným rebrám (najlepšie štyri: jedna na každej strane).
Minimalizovať náklady:
● Navrhnite prvky s pomerom strán menší ako 4.
● Pridajte vystuženie alebo pripevnite k stenám malé vlastnosti, aby ste zvýšili ich tuhosť.
Tip 9: Odstráňte všetok text a nápisy
Pridanie textu na povrch CNC obrábaných dielov môže pridať významné náklady z dôvodu dodatočných a časovo náročných krokov obrábania.
Metódy povrchovej úpravy, ako je napríklad tlačová tlač alebo maľba hodvábu, sú nákladovo efektívnejšou metódou pridávania textu na povrch CNC opracovaných častí.
Minimalizovať náklady:
● Vymazať všetky znaky a písmená na opracovaných častiach CNC.
● Ak je potrebný text, uprednostňujte gravírovanie skôr ako reliéf, pretože tento vyžaduje odstránenie viac materiálu.
Tip 10: Zvážte materiál machináovateľnosť
Machinabilita sa týka toho, ako ľahko je možné materiál rezať. Čím vyššia je machináovateľnosť, tým rýchlejšie môže CNC spracovať materiál, čím sa znižuje náklady.
Spravovateľnosť každého materiálu závisí od jeho fyzikálnych vlastností. Všeobecne platí, že čím mäkšia (a ťažšia) zliatina kovu, tým ľahšie je na stroji.
Minimalizovať náklady:
Ak si môžete vybrať medzi materiálmi, vyberte jeden s lepšou machináovateľnosťou (najmä pre objednávky s vysokým objemom).
Tip 11: Zvážte náklady na hromadné materiály
Náklady na materiály sú ďalším faktorom, ktorý môže výrazne ovplyvniť cenu opracovaných častí CNC.
Hliník 6061 je jednoznačne nákladovo najefektívnejším materiálom na výrobu prototypov kovov, pretože kombinuje nízke náklady s veľmi dobrou machináovateľnosťou.
Minimalizovať náklady:
● Vyberte materiály s nízkymi objemovými nákladmi (najmä pre malé dávkové objednávky).
Tip 12: Vyvarujte sa (viac) povrchových úprav
Povrchové ošetrenia zlepšujú vzhľad a odolnosť CNC opracovaných častí v drsnom prostredí, ale tiež zvyšujú ich náklady.
Vyžadovanie viacerých rôznych povrchových úprav v tej istej časti ďalej zvyšuje cenu z dôvodu potrebných krokov.
Minimalizovať náklady:
● Po spracovaní vyberte povrchovú úpravu.
● Vyžiadajte si viac viacerých povrchových úprav iba v prípade potreby.
Tip 13: Zvážte veľkosť medzery
Veľkosť prázdneho miesta môže ovplyvniť celkové náklady a aby sa zabezpečila dobrá presnosť, musí sa niektoré materiály odstrániť zo všetkých okrajov časti. To môže mať významný vplyv na náklady na materiál (najmä na veľké objemové objednávky). Spravidla musí byť prázdne miesto najmenej o 3 mm väčšie ako koniec.
-----------------------------------------------------------------------
