Unabhängig davon, ob Sie einen einzelnen Prototypen erstellen oder auf die Massenproduktion vorbereiten möchten, hat die Reduzierung der Fertigungskosten häufig oberste Priorität, wenn es um CNC -Bearbeitung geht.
Glücklicherweise können Ihre Entscheidungen als Designer die endgültigen Preisgestaltung stark beeinflussen. Durch die Befolgung des Entwurfs für Maschinierbarkeitstipps in diesem Artikel können Sie Teile herstellen, die optimiert sind, um die Kosten zu minimieren und dennoch Ihre Entwurfsanforderungen zu erfüllen.
Was beeinflusst die Kosten von CNC -Teilen?
Der Preis von CNC -bearbeiteten Teilen hängt von den folgenden Faktoren ab:
● Verarbeitungszeit: Je länger es dauert, um einen Teil zu verarbeiten, desto teurer wird es. In CNC ist die Bearbeitungszeit häufig der Hauptkosten -Treiber.
● Startkosten: Diese beziehen sich auf die Vorbereitung und Prozessplanung von CAD-Dateien und Prozessplanung und sind für eine kleine Chargenproduktion von großer Bedeutung. Diese Kosten sind festgelegt und es besteht die Möglichkeit, die Einheitenpreis zu senken, indem "Skaleneffekte" ausgenutzt werden.
● Materialkosten: Die Materialkosten und die Schwierigkeit der Materialverarbeitung haben große Auswirkungen auf die Gesamtkosten. Die Optimierung des Designs bei der Berücksichtigung bestimmter materieller Faktoren kann den Preis erheblich verringern.
● Andere Herstellungskosten: Wenn Sie einen Teil mit besonderen Anforderungen entwerfen (z. B. wenn Sie enge Toleranzen definieren oder dünne Wände entwerfen), können spezielle Werkzeuge, eine engere Qualitätskontrolle und mehr Bearbeitungsschritte erforderlich sein (um die Verarbeitungsgeschwindigkeit niedriger). Dies wirkt sich natürlich auf die gesamte Produktionszeit (und den Preis) aus.
Lassen Sie uns nun, da die Quelle der CNC -Kosten klar ist, sehen, wie Sie das Design optimieren, um es zu minimieren ...
Tipp 1: Fügen Sie den inneren vertikalen Kanten einen Radius hinzu
Alle CNC -Fräswerkzeuge haben eine zylindrische Form und erzeugen einen Radius, wenn die Tasche geschnitten wird.
Verwenden Sie ein Werkzeug mit kleinerem Durchmesser, um den Eckradius zu verringern. Dies bedeutet, dass mehrere Pässe bei niedrigeren Geschwindigkeiten - Smaller -Werkzeuge nicht so schnell in einem einzigen Pass wie größere - nicht mehr so schnell entfernen können - die Bearbeitungszeit und -kosten.
Kosten minimieren:
● Fügen Sie einen Radius von mindestens 1/3 der Hohlraumtiefe hinzu (größer ist besser).
● Es ist am besten, den gleichen Radius an allen inneren Kanten zu verwenden.
● Geben Sie am Boden des Hohlraums einen kleinen Radius (0,5 oder 1 mm) oder keinen Radius an.
Im Idealfall sollte der Eckradius etwas größer sein als der Radius des Werkzeugs, mit dem die Tasche bearbeitet wird. Dies verringert die Last des Tools und senkt die Herstellungskosten weiter. Wenn Ihr Design beispielsweise einen 12 mm tiefen Hohlraum hat, fügen Sie den Ecken einen Radius von 5 mm (oder mehr) hinzu. Dadurch kann ein Ø8mm -Schneider (4 -mm -Radius) schneller geschnitten werden.
Tipp 2: Begrenzen Sie die Tiefe des Hohlraums
Wenn Sie eine innere Kante mit scharfen Ecken benötigen (z. B. wenn ein rechteckiger Teil in eine Hohlraum passen muss), verwenden Sie eine Form mit einem Unterschnitt, anstatt den Radius der inneren Kante wie folgt zu reduzieren:
Die Bearbeitung von tiefen Hohlräumen kann die Kosten von CNC-Teilen erheblich beeinflussen, da große Mengen an Material entfernt werden müssen, was zeitaufwändig ist.
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass CNC-Tools nur begrenzte Schnittlängen haben: Im Allgemeinen funktionieren sie am besten, wenn sie 2-3-mal so tief sind wie ihr Durchmesser. Zum Beispiel kann ein Ø12 -Cutter die Taschen bis zu 25 mm tief schneiden.
Tiefere Hohlräume (bis zu 4-mal der Werkzeugdurchmesser oder mehr) können geschnitten werden. Dies fügt jedoch Kosten hinzu, da spezielle Werkzeuge oder ein CNC-System mit mehreren Achsen erforderlich sind.
Bei der Schneiden des Hohlraums muss das Werkzeug außerdem in die richtige Schnitttiefe geneigt sein. Ein reibungsloser Eingang erfordert genug Platz.
Kosten minimieren:
● Begrenzen Sie die Tiefe aller Hohlräume auf das 4 -fache der Länge (dh die größte Dimension in der XY -Ebene).
Tipp 3: Erhöhen Sie die Dicke der dünnen Wände
Dicke feste Abschnitte sind stabiler (günstiger zu maschine) und sollten bevorzugt werden, es sei denn, Gewicht ist der Hauptfaktor.
Um Verzerrungen oder Bruch bei der Bearbeitung dünner Wände zu vermeiden, sind mehrere Pässe in geringen Schnitttiefen erforderlich. Dünne Merkmale sind auch anfällig für Vibrationen, wodurch sie eine Herausforderung für die genaue Maschinenmaschine machen und die Bearbeitungszeit erheblich erhöhen können.
Kosten minimieren:
● Für Metallteile ist die Konstruktionswanddicke größer als 0,8 mm (je dicker desto besser).
● Halten Sie für Kunststoffteile die minimale Wandstärke über 1,5 mm.
Die minimal erreichbare Wandstärke beträgt 0,5 mm für Metall und 1,0 mm für Kunststoff. Die Vervollständigbarkeit dieser Merkmale muss jedoch von Fall zu Fall bewertet werden.
Tipp 4: Begrenzen Sie die Länge der Fäden
Wenn Sie einen Thread länger als notwendig angeben, können Sie die Kosten des CNC -Teils aufgrund des möglichen Bedarfs an speziellen Werkzeugen erhöhen.
Denken Sie daran, dass die Fäden länger als das 0,5 -fache des Lochdurchmessers die Stärke der Verbindung nicht erhöhen.
Kosten minimieren:
● Entwerfen Sie einen Faden mit einer maximalen Länge des 3 -fachen des Lochdurchmessers.
● Für Fäden in Blindlöchern ist es am besten, mindestens 1/2 des Durchmessers der nicht durchendachten Länge zum Boden des Lochs hinzuzufügen.
Tipp 5: Löcher der Standardgrößen von Standardgrößen
Löcher können CNC schnell und mit hohen Präzision unter Verwendung von Standardbohrungen bearbeitet werden. Für nicht standardmäßige Größen muss das Loch mit einer Endmühle bearbeitet werden, was die Kosten erhöhen kann.
Begrenzen Sie auch die Tiefe aller Löcher auf das 4 -fache ihres Durchmessers. Tiefere Löcher (bis zu 10 -mal der Durchmesser) können hergestellt werden, aber sie können Kosten erhöhen, weil sie schwer zu maschinellen sind.
Kosten minimieren:
● Für Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 10 mm und mehr als 0,5 mm beträgt das Durchmesserinkrement des Auslegungslochs 0,1 mm.
● Verwenden Sie beim Entwerfen in Zoll traditionelle Bruchzoll oder beziehen Sie sich auf diese bruchzollige Bohrgrößendiagramm.
● Entwerfen Sie ein Loch mit einer Länge von bis zu viermal seinen Durchmesser.
Tipp 6: Definieren Sie nur bei Bedarf enge Toleranzen
Das Definieren von engen Toleranzen erhöht die Kosten des CNC, da beide die Bearbeitungszeit erhöht und manuell inspiziert werden muss. Toleranzen sollten bei Bedarf nur sorgfältig definiert werden.
Wenn in der technischen Zeichnung keine spezifischen Toleranzen definiert sind, wird das Teil unter Verwendung von Standardtoleranzen (± 0,125 mm oder höher) bearbeitet, was für die meisten nicht kritischen Merkmale ausreicht.
Enge Toleranzen gegenüber internen Merkmalen sind besonders schwer zu erreichen. Zum Beispiel können sich an den Kanten aufgrund von Materialverformung kleine Defekte (als Burrs genannte Burrs) durch die Bearbeitung von Löchern oder Hohlräumen entwickeln. Teile mit solchen Merkmalen müssen überprüft und deburiert werden. Beide sind manuelle (und zeitliche) Prozesse, die Kosten erhöhen.
Kosten minimieren:
● Geben Sie bei Bedarf nur bei Bedarf engere Toleranzen an.
● Definieren Sie ein einzelnes Datum (z. B. einen Querschnitt von zwei Kanten) als Referenz für alle tolerierten Dimensionen.
Die Verwendung von geometrischer Dimensionierung und Toleranzung (GD & T) in technischen Zeichnungen wie Flachheit, Geradheit, Rundheit und wahrer Position kann die Kosten für die CNC -Bearbeitung senken, da sie normalerweise lockerere Toleranzen definieren, aber fortschrittliche Konstruktionskenntnisse angewendet werden müssen.
Tipp 7: Halten Sie die Anzahl der Maschineneinstellungen auf ein Minimum
Durch Drehen oder Neupositionieren von Teilen erhöht sich die Herstellungskosten, da sie normalerweise manuell durchgeführt werden müssen. Darüber hinaus können für komplexe Geometrien benutzerdefinierte Vorrichtungen erforderlich sein, was die Kosten weiter erhöht. Besonders komplexe Geometrien können ein Multi-Achsen-CNC-System erfordern, was den Preis weiter erhöht.
Erwägen Sie, Teile in Geometrie aufzuteilen, die CNC in einem Setup bearbeitet und dann zusammenschrauben oder geschweißt werden können. Dies gilt auch für Teile mit sehr tiefen Hohlräumen.
Kosten minimieren:
● Entwerfen Sie Teile, die nur in einem Setup bearbeitet werden können.
● Wenn dies nicht möglich ist, teilen Sie die Geometrie später für die Montage in Teile ein.
Tipp 8: Vermeiden Sie kleine Merkmale mit hohen Seitenverhältnissen
Kleine Merkmale mit hohen Seitenverhältnissen sind anfällig für Vibrationen und sind besonders schwer genau zu maschinen.
Um ihre Steifheit zu erhöhen, sollten sie an dickeren Wänden befestigt oder mit Abstreckungsrippen verstärkt werden (vorzugsweise vier: eine auf jeder Seite).
Kosten minimieren:
● Entwurfsmerkmale mit einem Seitenverhältnis von weniger als 4.
● Fügen Sie die Verbreitung hinzu oder befestigen Sie kleine Merkmale an den Wänden, um ihre Steifheit zu erhöhen.
Tipp 9: Entfernen Sie alle Text und Beschriftungen
Das Hinzufügen von Text auf die Oberfläche von CNC-bearbeiteten Teilen kann aufgrund der zusätzlichen und zeitaufwändigen Bearbeitungsschritte erhebliche Kosten erhöhen.
Die Oberflächenveredelungsmethoden wie Seidens-Siebdruck oder Malerei sind eine kostengünstigere Methode zum Hinzufügen von Text auf die Oberfläche von CNC-bearbeiteten Teilen.
Kosten minimieren:
● Löschen Sie alle Zeichen und Buchstaben auf CNC -bearbeiteten Teilen.
● Wenn Text erforderlich ist, bevorzugen Sie die Gravur anstatt zu prägen, da letzteres mehr Material entfernt erfordert.
Tipp 10: Berücksichtigen Sie die Materialbearbeitbarkeit
Die Bearbeitbarkeit bezieht sich darauf, wie leicht ein Material geschnitten werden kann. Je höher die Bearbeitbarkeit, desto schneller kann der CNC das Material verarbeiten und die Kosten senken.
Die maschinelle Fähigkeit jedes Materials hängt von seinen physikalischen Eigenschaften ab. Im Allgemeinen ist die Metalllegierung, je einfacher (und duktiler) die Metalllegierung, umso einfacher ist, um zu maschinellen.
Kosten minimieren:
Wenn Sie zwischen Materialien wählen können, wählen Sie eine mit besserer Bearbeitbarkeit (insbesondere für Aufträge mit hohem Volumen).
Tipp 11: Betrachten Sie die Kosten für Schüttgütermaterialien
Die Materialkosten sind ein weiterer Faktor, der den Preis von CNC -bearbeiteten Teilen erheblich beeinflussen kann.
Aluminium 6061 ist eindeutig das kostengünstigste Material für die Herstellung von Metallprototypen, da es kostengünstige Kosten mit sehr guter Bearbeitbarkeit kombiniert.
Kosten minimieren:
● Wählen Sie Materialien mit niedrigen Schüttgütern (insbesondere für kleine Chargenbestellungen).
Tipp 12: Vermeiden Sie (mehrere) Oberflächenbehandlungen
Oberflächenbehandlungen verbessern das Aussehen und den Widerstand von CNC -bearbeiteten Teilen in harten Umgebungen, erhöhen aber auch deren Kosten.
Das Erfordernis mehrerer verschiedener Oberflächen desselben Teils erhöht den Preis aufgrund der erforderlichen zusätzlichen Schritte weiter.
Kosten minimieren:
● Wählen Sie nach der Verarbeitung die Oberflächenfinish.
● Fordern Sie mehrere Oberflächen nur an, wenn dies unbedingt erforderlich ist.
Tipp 13: Betrachten Sie die Größe der Whitespace
Die Größe des Leerzeichens kann die Gesamtkosten beeinflussen und um eine gute Genauigkeit zu gewährleisten, muss ein Material von allen Kanten des Teils entfernt werden. Dies kann erhebliche Auswirkungen auf die Materialkosten haben (insbesondere für Aufträge mit hohem Volumen). Als Faustregel muss der Leerzeichen mindestens 3 mm größer sein als am Ende.
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