Ať už chcete vytvořit jediný prototyp nebo připravit se na hromadnou výrobu, snížení výrobních nákladů je často nejvyšší prioritou, pokud jde o obrábění CNC.
Naštěstí jako návrhář může vaše rozhodnutí výrazně ovlivnit konečné ceny. Dodržováním návrhu tipů pro machinabilitu v tomto článku můžete vyrábět díly optimalizované tak, aby minimalizovaly náklady a stále splňovaly vaše požadavky na návrh.
Co ovlivňuje náklady na části CNC?
Cena dílů obráběných CNC závisí na následujících faktorech:
● Doba zpracování: Čím déle trvá zpracování součásti, tím dražší bude. V CNC je doba obrábění často hlavním ovladačem nákladů.
● Počáteční náklady: Souvisí se s přípravou souborů CAD a plánováním procesů a mají velký význam pro výrobu malé dávky. Tato cena je stanovena a existuje příležitost snížit jednotkovou cenu využitím „úspor z rozsahu“.
● Náklady na materiál: Náklady na materiály a obtížnost zpracování materiálu mají velký dopad na celkové náklady. Optimalizace návrhu při zvažování určitých materiálových faktorů může výrazně snížit cenu.
● Další výrobní náklady: Při navrhování součásti se zvláštními požadavky (například když definujete těsné tolerance nebo navrhujete tenké stěny), může být vyžadováno zvláštní nástroje, přísnější kontrolu kvality a další kroky obrábění (ke snížení rychlosti zpracování). To má samozřejmě dopad na celkovou dobu výroby (a cenu).
Nyní, když je zdroj nákladů CNC jasný, podívejme se, jak optimalizovat návrh, aby se minimalizoval ...
Tip 1: Přidejte poloměr do vnitřních svislých okrajů
Všechny nástroje pro mletí CNC mají válcový tvar a při řezání okraje kapsy vytvářejí poloměr.
Použijte nástroj menšího průměru ke snížení poloměru rohu. To znamená, že více průchodů při nižších rychlostech - nástroje pro měřiče nemohou materiál odstranit tak rychle v jednom průchodu jako větší - přidávání do času a nákladů obrábění.
Minimalizovat náklady:
● Přidejte poloměr alespoň 1/3 hloubky dutiny (větší je lepší).
● Nejlepší je použít stejný poloměr na všech vnitřních okrajích.
● Ve spodní části dutiny zadejte malý poloměr (0,5 nebo 1 mm) nebo žádný poloměr.
V ideálním případě by měl být poloměr rohu o něco větší než poloměr nástroje používaného ke stroji kapsy. Tím se sníží zatížení nástroje a dále sníží výrobní náklady. Pokud například váš návrh má 12 mm hlubokou dutinu, přidejte do rohů poloměr 5 mm (nebo více). To umožní řezačce Ø8mm (poloměr 4 mm) je rychleji řezat.
Tip 2: Omezte hloubku dutiny
Pokud potřebujete vnitřní okraj s ostrými rohy (například když se obdélníková část potřebuje do dutiny), použijte tvar s podříznutím namísto snížení poloměru vnitřního okraje, jako je tento:
Obráběcí hluboké dutiny mohou výrazně ovlivnit náklady na CNC díly, protože je třeba odstranit velké množství materiálu, což je časově náročné.
Je důležité si uvědomit, že nástroje CNC mají omezenou délku řezu: obecně fungují nejlépe, když jsou 2-3krát hluboko než jejich průměr. Například řezačka Ø12 může bezpečně řezat kapsy až do hloubky 25 mm.
Hlubší dutiny (až čtyřikrát větší průměr nástroje nebo více) lze snížit, ale to přidává náklady kvůli potřebě specializovaných nástrojů nebo víceosého systému CNC.
Při řezání dutiny musí být nástroj nakloněn do správné hloubky řezu. Hladký vstup vyžaduje dostatek místa.
Minimalizovat náklady:
● Omezte hloubku všech dutin na čtyřnásobek jejich délky (tj. Největší dimenze v rovině XY).
Tip 3: Zvyšte tloušťku tenkých stěn
Silné pevné řezy jsou stabilnější (levnější pro stroj) a měly by být preferovány, pokud hlavní faktor není hmotnost.
Aby se zabránilo zkreslení nebo zlomení při obrábění tenkých stěn, je nutné více průchodů v nízkých hloubkách řezu. Tenké rysy jsou také náchylné k vibracím, takže jsou náročné na přesně stroj a mohou výrazně prodloužit dobu obrábění.
Minimalizovat náklady:
● U kovových částí je tloušťka konstrukční stěny větší než 0,8 mm (čím silnější, tím lépe).
● U plastových dílů udržujte minimální tloušťku stěny nad 1,5 mm.
Minimální dosažitelná tloušťka stěny je 0,5 mm pro kov a 1,0 mm pro plast. Avšak samorobatelnosti těchto vlastností musí být posouzena případ od případu.
Tip 4: Omezte délku vláken
Určení vlákna delší, než je nutné, může zvýšit náklady na část CNC kvůli možné potřebě zvláštních nástrojů.
Mějte na paměti, že vlákna delší než 0,5násobek průměru otvoru ve skutečnosti nezvýší sílu spojení.
Minimalizovat náklady:
● Navrhněte vlákno s maximální délkou trojnásobek průměru otvoru.
● Pro nitě v slepých otvorech je nejlepší přidat alespoň 1/2 průměru neděšené délky na dno díry.
Tip 5: Navrhněte otvory standardní velikosti
Otvory mohou být CNC obrobeny rychle a s vysokou přesností pomocí standardních cvičení. U nestandardních velikostí musí být díra obrobena koncovým mlýnem, který může zvýšit náklady.
Omezte také hloubku všech otvorů na 4krát vyšší průměr. Lze vyrobit hlubší otvory (až 10násobek průměru), ale mohou přidat náklady, protože je obtížné se strojit.
Minimalizovat náklady:
● U otvorů s průměrem menším nebo rovným 10 mm a větší než 0,5 mm je průměr přírůstku návrhové díry 0,1 mm.
● Při navrhování v palcích použijte tradiční frakční palce nebo se podívejte na tento frakční graf velikosti vrtáku.
● Navrhněte díru s délkou až čtyřnásobkem jejího průměru.
Tip 6: Definujte těsné tolerance pouze v případě potřeby
Definování těsných tolerancí zvyšuje náklady na CNC, protože zvyšuje dobu obrábění a vyžaduje manuální kontrolu. Tolerance by měly být pečlivě definovány pouze v případě potřeby.
Pokud na technickém výkresu nejsou definovány žádné specifické tolerance, bude část obrobena pomocí standardních tolerancí (± 0,125 mm nebo vyšší), což je dostatečné pro většinu nekritických rysů.
Těsné tolerance na vnitřních rysech je zvláště obtížné dosáhnout. Například při obrábění protínajících se otvory nebo dutinách se mohou na okrajích v důsledku deformace materiálu vyvinout malé defekty (nazývané otřepy). Části s takovými funkcemi je třeba zkontrolovat a debatovat, což jsou manuální (a časově neregultivní) procesy, které přidávají náklady.
Minimalizovat náklady:
● Zadejte přísnější tolerance pouze v případě potřeby.
● Definujte jediný údaj (například průřez dvou okrajů) jako odkaz na všechny tolerance.
Použití geometrického rozměru a tolerance (GD&T) v technických výkresech, jako je rovinnost, přímost, zaoblenost a skutečná poloha, může snížit náklady na obrábění CNC, protože obvykle definují volnější tolerance, ale vyžadují, aby byly pokročilé konstrukční znalosti účinně aplikovány.
Tip 7: Ponechte počet nastavení stroje na minimum
Otočení nebo přemístění dílů zvyšuje výrobní náklady, protože je obvykle třeba provádět ručně. Navíc pro složité geometrie mohou být vyžadovány vlastní příslušenství, což dále zvyšuje náklady. Obzvláště složité geometrie mohou vyžadovat víceosý systém CNC, což dále zvyšuje cenu.
Zvažte rozdělení dílů na geometrii, která může být obrobena CNC v jednom nastavení, a poté připevněna nebo svařována dohromady. To platí také pro části s velmi hlubokými dutinami.
Minimalizovat náklady:
● Navrhněte díly, které lze obrobit pouze v jednom nastavení.
● Pokud to není možné, rozdělte geometrii na části pro montáž později.
Tip 8: Vyvarujte se malých funkcí s vysokými poměry stran
Malé vlastnosti s vysokými poměry stran jsou náchylné k vibracím a jsou obzvláště obtížné přesně se strojem.
Pro zvýšení své tuhosti by měly být připevněny ke silnějším stěnám nebo vyztuženy s ozvou podpůrnou žebra (nejlépe čtyři: jeden na každé straně).
Minimalizovat náklady:
● Konstrukční funkce s poměrem stran menší než 4.
● Přidejte ztužení nebo připevněte malé vlastnosti ke stěnám, aby se zvýšila jejich tuhost.
Tip 9: Odstraňte veškerý text a nápisy
Přidání textu na povrch obrobených dílů CNC může přidat značné náklady kvůli požadovaným dalším a časově náročným vybuchovacím krokům.
Metody povrchové úpravy, jako je tisk nebo malování na hedvábí, jsou nákladově efektivnější metodou přidávání textu na povrch CNC obráběných dílů.
Minimalizovat náklady:
● Odstranit všechny znaky a písmena na CNC obrobených dílech.
● Pokud je požadován text, upřednostňujte spíše gravírování než reliéf, protože posledně uvedený vyžaduje odstranění více materiálu.
Tip 10: Zvažte manipulaci materiálu
Machinability označuje, jak snadno lze materiál snížit. Čím vyšší je obrobnost, tím rychlejší CNC může zpracovat materiál a snížit náklady.
Obrobitelnost každého materiálu závisí na jeho fyzikálních vlastnostech. Obecně, čím měkčí (a tažnější) kovová slitina, tím snazší je stroj.
Minimalizovat náklady:
Pokud si můžete vybrat mezi materiály, vyberte si jeden s lepší machinabilitou (zejména pro příkazy s vysokým objemem).
Tip 11: Zvažte náklady na hromadné materiály
Náklady na materiály jsou dalším faktorem, který může výrazně ovlivnit cenu obrobených dílů CNC.
Hliník 6061 je zjevně nákladově nejefektivnějším materiálem pro výrobu kovových prototypů, protože kombinuje nízké náklady s velmi dobrou machinatelností.
Minimalizovat náklady:
● Vyberte materiály s nízkými hromadnými náklady (zejména pro malé dávkové objednávky).
Tip 12: Vyvarujte se (více) ošetření povrchu
Povrchové ošetření zlepšují vzhled a odolnost CNC obrobených dílů na drsné prostředí, ale také zvyšují jejich náklady.
Vyžadování více různých cílů ze stejné části dále zvyšuje cenu kvůli požadovaným dalším krokům.
Minimalizovat náklady:
● Po zpracování vyberte povrch povrchu.
● Vyžádejte si více dokončení pouze v případě nezbytně nutné.
Tip 13: Zvažte velikost mezery
Velikost mezery může ovlivnit celkové náklady a pro zajištění dobré přesnosti musí být ze všech okrajů součásti odstraněn nějaký materiál. To může mít významný dopad na náklady na materiál (zejména na objednávky s vysokým objemem). Zpravidla musí být prázdné položky nejméně o 3 mm větší než konec.
--------------------------------------------------------------------------KONEC------------------------------------------------------------------------------------------------------------
