Είτε θέλετε να δημιουργήσετε ένα μόνο πρωτότυπο είτε να προετοιμαστείτε για μαζική παραγωγή, η μείωση του κόστους κατασκευής είναι συχνά μια κορυφαία προτεραιότητα όταν πρόκειται για επεξεργασία CNC.
Ευτυχώς, ως σχεδιαστής, οι αποφάσεις σας μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την τελική τιμολόγηση. Ακολουθώντας το σχεδιασμό για συμβουλές για τη δυνατότητα μηχανικής σε αυτό το άρθρο, μπορείτε να κατασκευάσετε τα μέρη βελτιστοποιημένα για να ελαχιστοποιήσετε το κόστος και να ικανοποιήσετε τις απαιτήσεις σχεδιασμού σας.
Τι επηρεάζει το κόστος των εξαρτημάτων CNC;
Η τιμή των επεξεργασμένων με CNC εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
● Χρόνος επεξεργασίας: Όσο περισσότερο χρειάζεται για να επεξεργαστεί ένα μέρος, τόσο πιο ακριβό θα είναι. Στο CNC, ο χρόνος κατεργασίας είναι συχνά ο κύριος οδηγός κόστους.
● Κόστος εκκίνησης: Αυτά σχετίζονται με την προετοιμασία αρχείων CAD και τον προγραμματισμό των διαδικασιών και έχουν μεγάλη σημασία για την παραγωγή μικρών παρτίδων. Το κόστος αυτό είναι σταθερό και υπάρχει η ευκαιρία να μειωθεί η τιμή της μονάδας, εκμεταλλευόμενοι "οικονομίες κλίμακας".
● Κόστος υλικού: Το κόστος των υλικών και η δυσκολία της επεξεργασίας υλικών έχουν μεγάλο αντίκτυπο στο συνολικό κόστος. Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού λαμβάνοντας υπόψη ορισμένους υλικούς παράγοντες μπορεί να μειώσει σημαντικά την τιμή.
● Άλλα έξοδα κατασκευής: Όταν σχεδιάζετε ένα μέρος με ειδικές απαιτήσεις (για παράδειγμα, όταν ορίζετε αυστηρές ανοχές ή σχεδιασμό λεπτών τοίχων), τότε μπορεί να απαιτηθούν ειδικά εργαλεία, αυστηρότερος έλεγχος ποιότητας και βήματα κατεργασίας (για τη μείωση της ταχύτητας επεξεργασίας). Φυσικά, αυτό έχει αντίκτυπο στον συνολικό χρόνο κατασκευής (και την τιμή).
Τώρα που η πηγή του κόστους CNC είναι σαφής, ας δούμε πώς να βελτιστοποιήσουμε το σχέδιο για να το ελαχιστοποιήσουμε ...
Συμβουλή 1: Προσθέστε μια ακτίνα στις εσωτερικές κατακόρυφες άκρες
Όλα τα εργαλεία άλεσης CNC έχουν κυλινδρικό σχήμα και δημιουργούν ακτίνα όταν κόβουν την άκρη της τσέπης.
Χρησιμοποιήστε ένα εργαλείο μικρότερης διαμέτρου για να μειώσετε τη γωνιακή ακτίνα. Αυτό σημαίνει ότι πολλαπλά περάσματα σε χαμηλότερες ταχύτητες - τα εργαλεία μικρών δεν μπορούν να αφαιρέσουν το υλικό όσο πιο γρήγορα σε ένα μόνο πέρασμα ως μεγαλύτερα - προστίθενται στο χρόνο μηχανικής κατεργασίας και το κόστος.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Προσθέστε μια ακτίνα τουλάχιστον 1/3 το βάθος της κοιλότητας (το μεγαλύτερο είναι καλύτερο).
● Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε την ίδια ακτίνα σε όλες τις εσωτερικές άκρες.
● Στο κάτω μέρος της κοιλότητας, καθορίστε μια μικρή ακτίνα (0,5 ή 1 mm) ή καθόλου ακτίνα.
Στην ιδανική περίπτωση, η ακτίνα της γωνίας θα πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από την ακτίνα του εργαλείου που χρησιμοποιείται για τη μεταβολή της τσέπης. Αυτό θα μειώσει το φορτίο στο εργαλείο και θα μειώσει περαιτέρω το κόστος κατασκευής. Για παράδειγμα, εάν ο σχεδιασμός σας έχει μια κοιλότητα βαθιά 12 χιλιοστών, προσθέστε ακτίνα 5mm (ή περισσότερο) στις γωνίες. Αυτό θα επιτρέψει σε ένα κόπτη Ø8mm (ακτίνα 4mm) να τα κόψει ταχύτερα.
Συμβουλή 2: Περιορίστε το βάθος της κοιλότητας
Εάν χρειάζεστε μια εσωτερική άκρη με αιχμηρές γωνίες (για παράδειγμα, όταν ένα ορθογώνιο μέρος πρέπει να χωρέσει σε μια κοιλότητα), χρησιμοποιήστε ένα σχήμα με μια υποβρύχια αντί να μειώσετε την ακτίνα της εσωτερικής άκρης, όπως αυτό:
Η κατεργασία βαθιών κοιλοτήτων μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το κόστος των τμημάτων του CNC, καθώς πρέπει να αφαιρεθούν μεγάλες ποσότητες υλικού, το οποίο είναι χρονοβόρο.
Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι τα εργαλεία CNC έχουν περιορισμένα μήκη κοπής: γενικά, λειτουργούν καλύτερα όταν είναι 2-3 φορές πιο βαθιά από τη διάμετρο τους. Για παράδειγμα, ένας κόπτης Ø12 μπορεί να κόψει με ασφάλεια τις τσέπες μέχρι 25 mm βάθος.
Οι βαθύτερες κοιλότητες (έως και 4 φορές η διάμετρος του εργαλείου ή περισσότερο) μπορούν να κοπούν, αλλά αυτό προσθέτει κόστος λόγω της ανάγκης για εξειδικευμένα εργαλεία ή ένα σύστημα CNC πολλαπλών αξόνων.
Επιπλέον, κατά την κοπή της κοιλότητας, το εργαλείο πρέπει να κλίνει στο σωστό βάθος της κοπής. Μια ομαλή είσοδος απαιτεί αρκετό χώρο.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Περιορίστε το βάθος όλων των κοιλοτήτων σε 4 φορές το μήκος τους (δηλαδή, η μεγαλύτερη διάσταση στο επίπεδο XY).
Συμβουλή 3: Αυξήστε το πάχος των λεπτών τοίχων
Τα παχιά στερεά τμήματα είναι πιο σταθερά (λιγότερο δαπανηρά στη μηχανή) και θα πρέπει να προτιμώνται εκτός εάν το βάρος είναι ο κύριος παράγοντας.
Για να αποφευχθεί η παραμόρφωση ή η θραύση κατά την κατεργασία λεπτών τοίχων, απαιτούνται πολλαπλά περάσματα σε χαμηλά βάθη κοπής. Τα λεπτά χαρακτηριστικά είναι επίσης επιρρεπή σε δόνηση, καθιστώντας τα προκλητικά για ακριβώς μηχανή και μπορούν να αυξήσουν σημαντικά το χρόνο κατεργασίας.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Για τα μεταλλικά μέρη, το πάχος του τοιχώματος του σχεδιασμού είναι μεγαλύτερο από 0,8 mm (το πιο παχύτερο το καλύτερο).
● Για πλαστικά μέρη, κρατήστε το ελάχιστο πάχος τοιχώματος πάνω από 1,5 mm.
Το ελάχιστο πάχος τοιχώματος είναι 0,5 mm για μέταλλο και 1,0 mm για πλαστικό. Ωστόσο, η δυνατότητα μηχανικής αυτών των χαρακτηριστικών πρέπει να αξιολογείται κατά περίπτωση.
Συμβουλή 4: Περιορίστε το μήκος των νημάτων
Ο καθορισμός ενός νήματος περισσότερο από το απαραίτητο μπορεί να αυξήσει το κόστος του τμήματος CNC λόγω της πιθανής ανάγκης για ειδικά εργαλεία.
Λάβετε υπόψη ότι τα νήματα μεγαλύτερα από 0,5 φορές η διάμετρος της οπής δεν θα αυξήσει στην πραγματικότητα τη δύναμη της σύνδεσης.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Σχεδιάστε ένα νήμα με μέγιστο μήκος 3 φορές τη διάμετρο της οπής.
● Για τα νήματα σε τυφλές τρύπες, είναι καλύτερο να προσθέσετε τουλάχιστον το 1/2 της διαμέτρου του μη -διαστρεβλωμένου μήκους στο κάτω μέρος της οπής.
Συμβουλή 5: Σχεδιασμός τυποποιημένων τρύπες μεγέθους
Οι τρύπες μπορούν να κατασκευαστούν γρήγορα με CNC και με υψηλή ακρίβεια χρησιμοποιώντας τυποποιημένες ασκήσεις. Για μη τυποποιημένα μεγέθη, η τρύπα πρέπει να είναι επεξεργασμένη με ένα τελικό μύλο, το οποίο μπορεί να προσθέσει στο κόστος.
Επίσης, περιορίστε το βάθος όλων των οπών σε 4 φορές τη διάμετρο τους. Μπορούν να γίνουν βαθύτερες τρύπες (έως και 10 φορές η διάμετρος), αλλά μπορούν να προσθέσουν κόστος επειδή είναι δύσκολο να είναι μηχανήματα.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Για τρύπες με διάμετρο μικρότερη ή ίση με 10 mm και μεγαλύτερη από 0,5 mm, η αύξηση της διάμετρος της οπής του σχεδιασμού είναι 0,1 mm.
● Όταν σχεδιάζετε σε ίντσες, χρησιμοποιήστε παραδοσιακές κλασματικές ίντσες ή ανατρέξτε σε αυτό το διάγραμμα κλασματικής ίντσας τρυπανιού.
● Σχεδιάστε μια τρύπα με μήκος έως και 4 φορές τη διάμετρο της.
Συμβουλή 6: Καθορίστε σφιχτές ανοχές μόνο όταν είναι απαραίτητο
Ο καθορισμός αυστηρών ανοχών αυξάνει το κόστος του CNC καθώς αυξάνει και το χρόνο κατεργασίας και απαιτεί χειροκίνητη επιθεώρηση. Οι ανοχές πρέπει να ορίζονται προσεκτικά μόνο όταν είναι απαραίτητο.
Εάν δεν καθορίζονται συγκεκριμένες ανοχές στο τεχνικό σχέδιο, το τμήμα θα επεξεργαστεί χρησιμοποιώντας τυπικές ανοχές (± 0,125mm ή υψηλότερη), η οποία επαρκεί για τα περισσότερα μη κρίσιμα χαρακτηριστικά.
Οι αυστηρές ανοχές στα εσωτερικά χαρακτηριστικά είναι ιδιαίτερα δύσκολο να επιτευχθούν. Για παράδειγμα, όταν η μηχανική κατεργασία διασταυρώνουν τρύπες ή κοιλότητες, μπορούν να αναπτυχθούν μικρά ελαττώματα (που ονομάζονται burrs) στις άκρες λόγω υλικής παραμόρφωσης. Τα εξαρτήματα με τέτοια χαρακτηριστικά πρέπει να επιθεωρηθούν και να υποβληθούν σε διεργασίες, τα οποία είναι χειροκίνητες (και χρονικές) διαδικασίες που προσθέτουν κόστος.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Καθορίστε αυστηρότερες ανοχές μόνο όταν είναι απαραίτητο.
● Καθορίστε ένα μόνο στοιχείο (όπως μια διατομή δύο άκρων) ως αναφορά για όλες τις ανεκτές διαστάσεις.
Η χρήση γεωμετρικών διαστάσεων και ανοχής (GD & T) σε τεχνικά σχέδια, όπως η επιπεδότητα, η ευθεία, η στρογγυλότητα και η αληθινή θέση, μπορούν να μειώσουν το κόστος της επεξεργασίας του CNC, καθώς συνήθως ορίζουν πιο χαλαρές ανοχές, αλλά απαιτούν αποτελεσματικά τις προηγμένες γνώσεις σχεδιασμού.
Συμβουλή 7: Διατηρήστε τον αριθμό των ρυθμίσεων του μηχανήματος στο ελάχιστο
Η περιστροφή ή η επανατοποθέτηση εξαρτημάτων αυξάνει το κόστος κατασκευής, επειδή συνήθως πρέπει να γίνει με το χέρι. Επιπλέον, για σύνθετες γεωμετρίες, μπορεί να απαιτηθούν προσαρμοσμένα φωτιστικά, αυξάνοντας περαιτέρω το κόστος. Ιδιαίτερα σύνθετες γεωμετρίες μπορεί να απαιτούν ένα σύστημα CNC πολλαπλών αξόνων, αυξάνοντας περαιτέρω την τιμή.
Σκεφτείτε να χωρίσετε τα μέρη σε γεωμετρία που μπορούν να κατασκευαστούν CNC σε μία ρύθμιση, στη συνέχεια να βιδωθούν ή να συγκολληθούν μαζί. Αυτό ισχύει και για τα μέρη με πολύ βαθιές κοιλότητες.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Σχεδιασμός εξαρτημάτων που μπορούν να κατασκευαστούν μόνο σε μια ρύθμιση.
● Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, διαιρέστε τη γεωμετρία σε μέρη για συναρμολόγηση αργότερα.
Συμβουλή 8: Αποφύγετε μικρά χαρακτηριστικά με υψηλές αναλογίες διαστάσεων
Τα μικρά χαρακτηριστικά με υψηλές αναλογίες διαστάσεων είναι επιρρεπείς σε κραδασμούς και είναι ιδιαίτερα δύσκολο να μηχανή με ακρίβεια.
Για να αυξήσουν την ακαμψία τους, θα πρέπει να συνδέονται με παχύτερους τοίχους ή να ενισχυθούν με πλευρές υποστήριξης (κατά προτίμηση τέσσερα: ένα σε κάθε πλευρά).
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Χαρακτηριστικά σχεδιασμού με αναλογία διαστάσεων μικρότερη από 4.
● Προσθέστε τη στήριξη ή συνδέστε μικρά χαρακτηριστικά στους τοίχους για να αυξήσετε την ακαμψία τους.
Συμβουλή 9: Αφαιρέστε όλα τα κείμενα και τα γράμματα
Η προσθήκη κειμένου στην επιφάνεια των μειωμένων εξαρτημάτων CNC μπορεί να προσθέσει σημαντικό κόστος λόγω των απαιτούμενων βημάτων επεξεργασίας πρόσθετων και χρονοβόλεων κατεργασίας.
Οι μέθοδοι φινιρίσματος επιφάνειας, όπως η εκτύπωση ή η ζωγραφική οθόνης μεταξιού, είναι μια πιο αποδοτική μέθοδος προσθήκης κειμένου στην επιφάνεια των επεξεργασμένων με CNC.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Διαγράψτε όλους τους χαρακτήρες και τα γράμματα σε μέρη επεξεργασμένα με CNC.
● Εάν απαιτείται κείμενο, προτιμάτε την χάραξη και όχι το ανάγλυφο, καθώς το τελευταίο απαιτεί περισσότερο υλικό για να αφαιρεθεί.
Συμβουλή 10: Εξετάστε τη δυνατότητα υλικών
Η δυνατότητα μηχανικής αναφέρεται στο πόσο εύκολα μπορεί να κοπεί ένα υλικό. Όσο υψηλότερη είναι η δυνατότητα μηχανικής, τόσο ταχύτερα μπορεί να επεξεργαστεί το CNC το υλικό, μειώνοντας το κόστος.
Η ικανότητα της μηχανής κάθε υλικού εξαρτάται από τις φυσικές του ιδιότητες. Γενικά, το μαλακότερο (και πιο όλκιμο) το κράμα μετάλλου, τόσο πιο εύκολο είναι να είναι η μηχανή.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
Εάν μπορείτε να επιλέξετε μεταξύ υλικών, επιλέξτε ένα με καλύτερη δυνατότητα μηχανικής (ειδικά για παραγγελίες μεγάλου όγκου).
Συμβουλή 11: Εξετάστε το κόστος των χύδην υλικά
Το κόστος των υλικών είναι ένας άλλος παράγοντας που μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την τιμή των επεξεργασμένων με CNC.
Το αλουμίνιο 6061 είναι σαφώς το πιο οικονομικά αποδοτικό υλικό για την κατασκευή μεταλλικών πρωτότυπων, επειδή συνδυάζει χαμηλό κόστος με πολύ καλή δυνατότητα μηχανικής.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Επιλέξτε υλικά με χαμηλό κόστος χύδην (ειδικά για μικρές παραγγελίες παρτίδας).
Συμβουλή 12: Αποφύγετε (πολλαπλές) επιφανειακές επεξεργασίες
Οι επιφανειακές θεραπείες βελτιώνουν την εμφάνιση και την αντίσταση των επεξεργασμένων με CNC εξαρτήματα σε σκληρά περιβάλλοντα, αλλά και αυξάνουν το κόστος τους.
Η απαίτηση πολλαπλών διαφορετικών τελειωμάτων στο ίδιο μέρος αυξάνει περαιτέρω την τιμή λόγω των απαιτούμενων επιπλέον βημάτων.
Ελαχιστοποιήστε το κόστος:
● Επιλέξτε το τελείωμα της επιφάνειας μετά την επεξεργασία.
● Ζητήστε πολλαπλά τελειώματα μόνο όταν είναι απολύτως απαραίτητο.
Συμβουλή 13: Εξετάστε το μέγεθος του Whatespace
Το μέγεθος του κενού μπορεί να επηρεάσει το συνολικό κόστος και να εξασφαλίσει καλή ακρίβεια, πρέπει να αφαιρεθεί κάποιο υλικό από όλες τις άκρες του τμήματος. Αυτό μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στο κόστος των υλικών (ειδικά για παραγγελίες μεγάλου όγκου). Κατά κανόνα, το κενό πρέπει να είναι τουλάχιστον 3mm μεγαλύτερο από το τέλος.
--------------------------------------------------------------------------ΤΕΛΟΣ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
