Strategie per la riduzione dei costi nella moderna lavorazione CNC

Nel settore manifatturiero, la lavorazione CNC è molto apprezzata per la sua precisione e velocità. Tuttavia, questo processo può essere costoso. I produttori sono costantemente alla ricerca di metodi per ridurre i costi della lavorazione CNC mantenendo una produzione di alta qualità.

Questo articolo condivide alcune strategie efficaci per ridurre i costi dei servizi CNC. Con alcuni cambiamenti intelligenti, le aziende possono risparmiare denaro e continuare a fornire articoli di alta qualità

Economia unitaria e produzione in serie

Nella lavorazione CNC si applica il concetto "più è meno". Più prodotti produci, più economico diventa. La lavorazione CNC diventa conveniente quando la produzione è di centinaia o migliaia.

Il primo motivo è il costo ridotto delle materie prime quando si acquista all'ingrosso. Secondo una stima, l'acquisto di materiali per oltre 1.000 parti può ridurre il prezzo unitario da cinque a dieci volte. L'altro motivo è la coerenza del processo. Indipendentemente dal fatto che vengano prodotte 10, 50 o 100 unità, la progettazione CAD, gli strumenti e la configurazione della macchina rimangono gli stessi durante tutta la produzione. Infine, la produzione in serie può essere facilmente automatizzata poiché l’inizio, la fine e la serie di passaggi intermedi sono gli stessi.

Al contrario, se si passa alla produzione unitaria, sarà necessario riprogettare, reimpostare e riprogrammare la macchina ogni volta che viene realizzato un prodotto.

Semplificazione geometrica per l'efficienza operativa

Geometrie complesse, spesso inutili, complicano e prolungano il processo di lavorazione. Se apportassimo semplici modifiche progettuali alla geometria, potremmo ridurre drasticamente i tempi di produzione e, quindi, ridurre i costi.

Ad esempio, invece di creare spigoli vivi nelle cavità, progettare bordi con raggio. Le punte degli utensili CNC sono di natura cilindrica. Fanno sempre bordi radiali. Anche il raggio dell'angolo è importante: un raggio basso significa che è necessario utilizzare un utensile di diametro inferiore e che richiederà più passaggi per rimuovere il materiale.

Per ottenere spigoli vivi è necessario passare a un processo più costoso, l'elettroerosione (EDM). Un'alternativa citata dai macchinisti, soprattutto quando è necessario inserire una forma rettangolare nella cavità, è creare dei sottosquadri attorno agli angoli (fare riferimento alla figura). Questo tipo di design è chiamato osso di cane bidirezionale.

Allo stesso modo, profondità di filettatura maggiori (1,5 volte il diametro) non migliorano più la resistenza del giunto. Pertanto, è consigliabile non aumentare la profondità della filettatura poiché richiederebbe utensili speciali, il che rappresenta un costo inutile.

Lo stesso vale per le cavità profonde, è necessario mantenerle limitate. Con gli utensili normali, puoi creare facilmente una profondità da 2 a 3 volte il diametro. Ma le cavità profonde richiederanno attrezzature e accessori speciali e, in alcuni casi complessi, sistemi CNC multiasse.

Quando progetti i fori, assicurati di scegliere le dimensioni standard poiché i loro utensili sono più economici e facilmente disponibili. Le dimensioni dei fori dovrebbero essere espresse in frazioni di pollice (1/8”, 1/4) o intere nel caso in cui si stia seguendo lo standard millimetrico.

Infine, aumentando lo spessore delle pareti sottili è possibile ridurre i tempi di lavorazione. Per le parti metalliche, le pareti devono essere più spesse di 0,8 mm, mentre per le parti in plastica lo spessore minimo deve essere superiore a 1,5 mm.

Economia dei materiali nelle operazioni CNC

Anche la scelta del materiale è importante. A meno che i requisiti di progettazione o struttura non si frappongano, è necessario passare a materiali alternativi più economici e facilmente lavorabili. Se parliamo di materiali più economici, l’alluminio 6061 è attualmente l’opzione più economica per realizzare prototipi. Inoltre è anche semplice da lavorare.

L'ottone e l'acciaio sono più facili da lavorare rispetto all'alluminio ma costosi. Pertanto, sono ideali per la produzione di massa. La ragione di questa preferenza sono le economie di scala. Nonostante il costo del materiale più elevato, i tempi di lavorazione più brevi associati a questi materiali possono compensare la spesa iniziale, in particolare nei cicli di produzione su larga scala.

Anche la plastica (ABS, nylon, Delrin) è disponibile nella stessa fascia di prezzo dell'alluminio, ma è difficile da lavorare. Quindi, dovrebbero essere evitati per esigenze di produzione di massa. In breve, per esigenze una tantum scegli materiali più economici mentre per la produzione di massa scegli materiali facili da lavorare (morbidi).

L'acquisto di materiali in grandi quantità può anche aiutare a ridurre il costo complessivo della lavorazione CNC. Se acquisti diverse tonnellate di materiale, probabilmente risparmierai molto dal punto di vista finanziario.

Analisi delle tolleranze di precisione per la gestione dei costi

Nelle comuni pratiche di lavorazione CNC, se una tolleranza specifica non è definita nel disegno tecnico, le parti vengono lavorate utilizzando la tolleranza standard, intorno a ± 0,125 mm o migliore. Questa precisione è sufficiente per la maggior parte delle caratteristiche non critiche e aiuta a mantenere bassi i costi di produzione.

Tolleranze strette, sebbene necessarie per alcune caratteristiche critiche, aumentano significativamente il costo della lavorazione. La precisione richiesta per queste tolleranze richiede più tempo, abilità e attrezzature più sofisticate, che contribuiscono a costi di produzione più elevati.

Per ottimizzare il rapporto costo-efficacia delle operazioni di lavorazione, specificare solo tolleranze più strette per le caratteristiche che le richiedono realmente. Ad esempio, le caratteristiche che non sono critiche per la funzione o l'adattamento della parte non dovrebbero essere soggette a tolleranze strette.

Ottimizzazione del processo di finitura: equilibrio tra qualità e costi

Le finiture finali si sommano e aumentano i costi di lavorazione CNC. Un modo per ridurlo è la giusta selezione dei materiali. Ad esempio, alcuni materiali, come l’alluminio, sono altamente lavorabili e richiedono meno lucidatura della superficie. Se i requisiti di progettazione lo consentono, il passaggio a questi potrebbe essere estremamente conveniente, soprattutto quando è coinvolta la produzione di massa.

Nei casi in cui le finiture As-Machined sono sufficienti, utilizzarle. Le finiture grezze sono spesso di alta qualità e possono soddisfare i requisiti di molte applicazioni senza la necessità di ulteriori trattamenti.

Tuttavia, ci sono casi in cui non è possibile rinunciare alla finitura. Questi trattamenti includono film chimico, sabbiatura, elettrolucidatura e anodizzazione.

Conclusione

Il costo della lavorazione CNC può essere elevato a causa di diversi fattori. I complessi requisiti di progettazione, le tolleranze di precisione e il tipo di materiale utilizzato contribuiscono alla spesa complessiva. Tuttavia, adottando un paio di semplici strategie è possibile controllare ampiamente tale costo.

Ad esempio, il passaggio alla produzione di massa potrebbe aiutare. Allo stesso modo, l'eliminazione di elementi di progettazione non necessari come spigoli vivi, tasche profonde e fori non standard può rendere il processo di lavorazione semplice ed economico. Infine, anche la giusta selezione del materiale può aiutare. Utilizzare materiali più economici e più facili da lavorare.