Ne glede na to, ali želite ustvariti en sam prototip ali se pripraviti na množično proizvodnjo, je zmanjšanje proizvodnih stroškov pogosto glavna prednostna naloga, ko gre za obdelavo CNC.
Na srečo lahko vaše odločitve kot oblikovalec močno vplivajo na končne cene. Če upoštevate nasvete za oblikovanje obdelovalnosti v tem članku, lahko izdelate dele, ki so optimizirane, da zmanjšate stroške in še vedno izpolnjujete vaše oblikovalske zahteve.
Kaj vpliva na stroške delov CNC?
Cena delov, obdelanih s CNC, je odvisna od naslednjih dejavnikov:
● Čas obdelave: dlje kot je potrebno za obdelavo dela, dražje bo. V CNC je čas obdelave pogosto glavni gonilnik stroškov.
● Stroški zagona: Ti so povezani s pripravo datotek CAD in načrtovanjem procesov in so zelo pomembni za majhno proizvodnjo serije. Ta strošek je določen in obstaja možnost, da znižamo ceno na enoto z izkoriščanjem "ekonomije obsega".
● Materialni stroški: stroški materiala in težave pri obdelavi materiala močno vplivajo na skupne stroške. Optimizacija zasnove pri upoštevanju določenih materialnih dejavnikov lahko znatno zmanjša ceno.
● Drugi stroški izdelave: Ko delno oblikujete s posebnimi zahtevami (na primer, ko določite tesne tolerance ali oblikujete tanke stene), bodo morda potrebne posebno orodje, strožji nadzor kakovosti in več korakov obdelave (za znižanje hitrosti obdelave). Seveda to vpliva na skupni čas izdelave (in ceno).
Zdaj, ko je vir stroškov CNC jasen, poglejmo, kako optimizirati dizajn, da ga zmanjšate ...
Nasvet 1: dodajte polmer v notranje navpične robove
Vsa orodja za rezkanje CNC imajo valjasto obliko in ustvarijo polmer pri rezanju roba žepa.
Za zmanjšanje polmera vogala uporabite orodje manjšega premera. To pomeni, da več prehodov z nižjimi hitrostmi - orodjarska orodja ne morejo tako hitro odstraniti materiala v enem samem prelazu, ki je večja - sprejema čas obdelave in stroškov.
Zmanjšati stroške:
● Dodajte polmer vsaj 1/3 globine votline (večje je boljše).
● Najbolje je, da uporabite isti polmer na vseh notranjih robovih.
● Na dnu votline navedite majhen polmer (0,5 ali 1 mm) ali sploh ni polmera.
V idealnem primeru bi moral biti kotni polmer nekoliko večji od polmera orodja, ki se uporablja za obdelavo žepa. To bo zmanjšalo obremenitev orodja in še dodatno zmanjšalo stroške proizvodnje. Na primer, če ima vaš dizajn 12 mm globoko votlino, v vogale dodajte polmer 5 mm (ali več). To bo omogočilo, da jih rezalnik Ø8 mm (polmer 4 mm) hitreje reže.
Nasvet 2: Omejitev globine votline
Če potrebujete notranji rob z ostrimi vogali (na primer, ko se pravokotni del mora prilegati v votlino), uporabite obliko z ničjem, namesto da zmanjšate polmer notranjega roba, kot je ta:
Obdelava globokih votlin lahko močno vpliva na stroške delov CNC, saj je treba odstraniti velike količine materiala, kar je zamudno.
Pomembno si je zapomniti, da imajo CNC orodja omejene dolžine rezanja: na splošno najbolje delujejo, ko so 2-3 krat globoke kot njihov premer. Na primer, rezalnik Ø12 lahko varno odreže žepe do 25 mm globok.
Globljive votline (do 4-krat večji premer orodja ali več) je mogoče zmanjšati, vendar to dodaja stroške zaradi potrebe po specializiranih orodjih ali sistemu CNC z več osi.
Poleg tega je treba pri rezanju votline orodje nagniti na pravilno globino reza. Gladek vhod zahteva dovolj prostora.
Zmanjšati stroške:
● Omejite globino vseh votlin na 4 -krat večjo dolžino (to je največja dimenzija v ravnini XY).
Nasvet 3: Povečajte debelino tankih sten
Debeli trdni odseki so bolj stabilni (cenejši za stroj) in bi jih bilo treba prednostno, razen če je glavna teža.
Da se izognete popačenju ali lomljenju pri obdelavi tankih sten, je potrebnih več prehodov pri nizkih globinah reza. Tanke značilnosti so nagnjene tudi k vibracijam, zaradi česar so zahtevne za natančno strojno stroj in lahko znatno povečajo čas obdelave.
Zmanjšati stroške:
● Za kovinske dele je debelina zasnove večja od 0,8 mm (debelejša je bolje).
● Za plastične dele hranite minimalno debelino stene nad 1,5 mm.
Najmanjša dosegljiva debelina stene je 0,5 mm za kovino in 1,0 mm za plastiko. Vendar je treba obdelovalnost teh funkcij oceniti za vsak primer posebej.
Nasvet 4: Omejitev dolžine niti
Če določite nit, daljše, kot je potrebno, lahko poveča stroške CNC dela zaradi možne potrebe po posebnem orodju.
Upoštevajte, da niti daljše od 0,5 -krat večji premer luknje dejansko ne bodo povečale moči povezave.
Zmanjšati stroške:
● Oblikujte nit z največjo dolžino 3 -kratnega premera luknje.
● Za niti v slepih luknjah je najbolje, da na dno luknje dodate vsaj 1/2 premera nerazrešene dolžine.
Nasvet 5: Oblikovanje luknje v standardni velikosti
Luknje se lahko hitro obdela CNC in z visoko natančnostjo z uporabo standardnih vaj. Za nestandardne velikosti mora biti luknja obdelana s končnim mlinom, ki lahko doda stroške.
Prav tako omejite globino vseh lukenj na 4 -krat večji premer. Globljive luknje (do 10 -krat večji od premera) je mogoče narediti, vendar lahko dodajo stroške, ker jih je težko obdelati.
Zmanjšati stroške:
● Za luknje s premerom, manjšim ali enakim 10 mm in večji od 0,5 mm, je premer prirastek luknje za oblikovanje 0,1 mm.
● Pri načrtovanju v palcih uporabite tradicionalne delne palce ali pa se sklicujete na ta delni palčni grafikon vrtalnika.
● Oblikujte luknjo z dolžino do 4 -krat večjo premera.
Nasvet 6: Določite tesne tolerance samo, kadar je to potrebno
Določitev tesnih toleranc poveča stroške CNC, saj oba poveča čas obdelave in zahteva ročni pregled. Tolerance je treba skrbno določiti le, kadar je to potrebno.
Če na tehnični risbi niso opredeljene posebne tolerance, bo del obdelan s standardnimi tolerancami (± 0,125 mm ali več), kar zadostuje za večino nekritičnih lastnosti.
Težke tolerance glede notranjih značilnosti je še posebej težko doseči. Na primer, pri obdelavi sekalnih lukenj ali votlin se lahko na robovih razvijejo majhne napake (imenovane burre) zaradi deformacije materiala. Dele s takšnimi funkcijami je treba pregledati in razbiti, oba sta ročna (in časovno neučinkovita) procesa, ki dodajo stroške.
Zmanjšati stroške:
● Določite tesnejše tolerance samo, kadar je to potrebno.
● Določite en sam datum (na primer presek dveh robov) kot referenco za vse tolerane dimenzije.
Uporaba geometrijskega dimenzije in tolerance (GD&T) v tehničnih risbah, kot so plodnost, naravnost, okroglost in resnični položaj, lahko zmanjša stroške obdelave CNC, saj običajno opredeljujejo ohlapnejše tolerance, vendar zahtevajo učinkovito uporabo naprednega znanja o oblikovanju.
Nasvet 7: Število nastavitev naprave naj bo minimalno
Vrtenje ali repozicioniranje delov povečuje stroške proizvodnje, ker jih je običajno treba izvajati ročno. Poleg tega bodo za zapletene geometrije morda potrebne napeljave po meri, kar še poveča stroške. Posebno zapletene geometrije lahko zahtevajo sistem CNC z več osi, kar še poveča ceno.
Razmislite o cepljenju delov na geometrijo, ki jih je mogoče CNC obdelati v eni nastavitvi, nato pa pritrjene ali varjene skupaj. To velja tudi za dele z zelo globokimi votlinami.
Zmanjšati stroške:
● Oblikovati dele, ki jih je mogoče obdelati samo v eni nastavitvi.
● Če to ni mogoče, pozneje razdelite geometrijo na dele za montažo.
Nasvet 8: Izogibajte se majhnim značilnostim z visokimi razmerji stranic
Majhne lastnosti z visokimi razmerji stranic so nagnjene k vibracijam in jih je še posebej težko natančno obdelati.
Da bi povečali svojo togost, jih je treba pritriti na debelejše stene ali jih ojačati z opornimi rebri (po možnosti štiri: po eno na vsaki strani).
Zmanjšati stroške:
● Oblikovanje funkcij z razmerjem stranic manj kot 4.
● Dodajte pritrditev ali pritrdite majhne lastnosti na stene, da povečate svojo togost.
Nasvet 9: Odstranite vse besedilo in črke
Dodajanje besedila na površino obdelanih delov CNC lahko doda znatne stroške zaradi dodatnih in zamudnih korakov obdelave.
Metode površinske končne obdelave, kot sta tiskanje ali barvanje svilenega zaslona, so stroškovno učinkovitejša metoda dodajanja besedila na površino CNC obdelanih delov.
Zmanjšati stroške:
● Izbrišite vse znake in črke na CNC obdelanih delih.
● Če je potrebno besedilo, raje graviranja in ne vtisnjevanje, saj slednje zahteva odstranitev več materiala.
Nasvet 10: Upoštevajte materialno obdelovalnost
Obdelovalnost se nanaša na to, kako enostavno je material rezati. Večja kot je obdelovalnost, hitrejša CNC lahko obdela material in zmanjša stroške.
Obdelovalnost vsakega materiala je odvisna od njegovih fizikalnih lastnosti. Na splošno je mehkejša (in bolj duktilna) kovinska zlitina, lažje je strojna.
Zmanjšati stroške:
Če lahko izbirate med materiali, izberite eno z boljšo obdelovalnostjo (zlasti za naročila z veliko količino).
Nasvet 11: Upoštevajte stroške razsutega materiala
Stroški materiala so še en dejavnik, ki lahko močno vpliva na ceno CNC obdelanih delov.
Aluminij 6061 je očitno najbolj stroškovno učinkovit material za izdelavo kovinskih prototipov, saj združuje nizke stroške z zelo dobro obdelovalnostjo.
Zmanjšati stroške:
● Izberite materiale z nizkimi stroški (še posebej za majhna serijska naročila).
Nasvet 12: Izogibajte se (več) površinskim zdravljenjem
Površinske obdelave izboljšujejo videz in odpornost delov, obdelanih s CNC, na surova okolja, hkrati pa povečajo njihove stroške.
Zahteva več različnih zaključkov na istem delu še poveča ceno zaradi dodatnih potrebnih korakov.
Zmanjšati stroške:
● Po obdelavi izberite površinsko zaključek.
● Zahtevajte več zaključkov samo, kadar je to nujno potrebno.
Nasvet 13: Razmislite o velikosti WhiteSpace
Velikost praznega lahko vpliva na skupne stroške in za zagotovitev dobre natančnosti je treba nekaj materiala odstraniti z vseh robov dela. To lahko pomembno vpliva na materialne stroške (zlasti na naročila velikega obsega). Praviloma mora biti prazno vsaj 3 mm večje od konca.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
