Strategie redukcji kosztów w nowoczesnej obróbce CNC

W produkcji obróbka CNC jest wysoko ceniona ze względu na precyzję i szybkość. Jednak proces ten może być kosztowny. Producenci stale poszukują sposobów na obniżenie kosztów obróbki CNC przy zachowaniu wysokiej jakości produkcji.

W tym artykule opisano kilka skutecznych strategii obniżania kosztów usług CNC. Dzięki kilku inteligentnym zmianom firmy mogą zaoszczędzić pieniądze i nadal dostarczać produkty najwyższej jakości

Ekonomika jednostkowa i produkcja masowa

W obróbce CNC obowiązuje zasada „więcej znaczy mniej”. Im więcej produktów wyprodukujesz, tym będzie taniej. Obróbka CNC staje się opłacalna, gdy produkcja wynosi setki lub tysiące.

Pierwszym powodem jest obniżony koszt surowca przy zakupie hurtowym. Szacuje się, że zakup materiałów na ponad 1000 części może obniżyć cenę jednostkową od pięciu do dziesięciu razy. Drugim powodem jest spójność procesu. Niezależnie od tego, czy wyprodukowano 10, 50 czy 100 sztuk, projekt CAD, narzędzia i konfiguracja maszyny pozostają takie same przez cały czas produkcji. Wreszcie, produkcję masową można łatwo zautomatyzować, ponieważ początek, koniec i seria etapów pośrednich są takie same.

Z drugiej strony, jeśli przejdziesz na produkcję jednostkową, będziesz musiał przeprojektować, zresetować i przeprogramować maszynę za każdym razem, gdy produkt zostanie wykonany.

Uproszczenie geometryczne w celu zwiększenia wydajności operacyjnej

Skomplikowane geometrie, często niepotrzebne, komplikują i wydłużają proces obróbki. Jeśli dokonamy prostych zmian projektowych w geometrii, może to drastycznie skrócić czas produkcji, a tym samym obniżyć koszty.

Na przykład zamiast tworzyć ostre krawędzie we wgłębieniach, zaprojektuj krawędzie o promieniu. Bity narzędziowe CNC mają charakter cylindryczny. Zawsze tworzą krawędzie promieniowe. Nawet promień naroża ma znaczenie – mały promień oznacza, że ​​należy użyć narzędzia o mniejszej średnicy, co wymaga wielu przejść w celu usunięcia materiału.

Aby uzyskać ostre krawędzie, należy przejść na droższy proces, obróbkę elektroerozyjną (EDM). Alternatywą, którą podają mechanicy, zwłaszcza gdy trzeba zmieścić prostokątny kształt we wnęce, jest wykonanie podcięć w narożnikach (patrz rysunek). Ten typ konstrukcji nazywany jest dwukierunkową kością dla psa.

Podobnie, dłuższa głębokość gwintu (1,5-krotność średnicy) nie zwiększa już wytrzymałości złącza. Dlatego nie zaleca się zwiększania głębokości gwintu, ponieważ będzie to wymagało specjalnego oprzyrządowania, co jest niepotrzebnym kosztem.

To samo dotyczy głębokich ubytków, należy je ograniczać. Dzięki zwykłym końcówkom narzędziowym z łatwością można utworzyć głębokość 2 do 3 razy większą niż średnica. Jednak głębokie wgłębienia będą wymagały specjalnych narzędzi i osprzętu, a w niektórych skomplikowanych przypadkach wieloosiowych systemów CNC.

Projektując otwory, pamiętaj, aby wybrać standardowe rozmiary, ponieważ ich narzędzia są tańsze i łatwo dostępne. Rozmiary otworów powinny być wyrażone w ułamkach cala (1/8”, 1/4) lub w całości, jeśli przestrzegasz standardu milimetrowego.

Wreszcie zwiększenie grubości cienkich ścianek może skrócić czas obróbki. W przypadku części metalowych ścianki powinny być grubsze niż 0,8 mm, a w przypadku części z tworzyw sztucznych minimalna grubość powinna przekraczać 1,5 mm.

Ekonomika materiałów w operacjach CNC

Wybór materiału również ma znaczenie. O ile wymagania projektowe lub konstrukcyjne nie są pomiędzy, należy przejść na tańsze i łatwe w obróbce alternatywy materiałowe. Jeśli mówimy o tańszych materiałach, aluminium 6061 jest obecnie najtańszą opcją do wykonywania prototypów. Co więcej, jest również prosty w obróbce.

Mosiądz i stal są łatwiejsze w obróbce w porównaniu do aluminium, ale są drogie. Dlatego idealnie nadają się do produkcji masowej. Powodem tej preferencji są korzyści skali. Pomimo wyższych kosztów materiałów, krótsze czasy obróbki związane z tymi materiałami mogą zrekompensować początkowe koszty, szczególnie w przypadku serii produkcyjnych na dużą skalę.

Tworzywa sztuczne (ABS, nylon, Delrin) są również dostępne w tym samym przedziale cenowym co aluminium, ale są trudne w obróbce. Dlatego należy ich unikać w przypadku produkcji masowej. Krótko mówiąc, na jednorazowe potrzeby wybieraj tańsze materiały, natomiast do produkcji masowej wybieraj materiały łatwe w obróbce (miękkie).

Zakup materiałów hurtowych może również pomóc w obniżeniu całkowitego kosztu obróbki CNC. Kupując kilka ton materiału, prawdopodobnie sporo zaoszczędzisz finansowo.

Precyzyjna analiza tolerancji w zarządzaniu kosztami

W powszechnych praktykach obróbki CNC, jeśli na rysunku technicznym nie zdefiniowano określonej tolerancji, części są obrabiane przy użyciu standardowej tolerancji, około ± 0,125 mm lub lepszej. Ta precyzja jest wystarczająca w przypadku większości niekrytycznych funkcji i pomaga utrzymać niższe koszty produkcji.

Wąskie tolerancje, choć konieczne w przypadku niektórych krytycznych cech, znacznie zwiększają koszty obróbki. Precyzja wymagana dla tych tolerancji wymaga więcej czasu, umiejętności i bardziej wyrafinowanego sprzętu, a wszystko to przyczynia się do wyższych kosztów produkcji.

Aby zoptymalizować opłacalność operacji obróbki, należy określać węższe tolerancje tylko dla funkcji, które naprawdę ich wymagają. Na przykład cechy, które nie są krytyczne dla funkcji lub dopasowania części, nie powinny podlegać wąskim tolerancjom.

Optymalizacja procesu wykończeniowego: równoważenie jakości i kosztów

Końcowe wykończenia sumują się i zwiększają koszty obróbki CNC. Jednym ze sposobów ograniczenia tego zjawiska jest odpowiedni dobór materiałów. Na przykład niektóre materiały, takie jak aluminium, są bardzo podatne na obróbkę skrawaniem i wymagają mniej polerowania powierzchni. Jeśli wymagania projektowe na to pozwalają, przejście na te rozwiązania może być bardzo opłacalne, szczególnie w przypadku produkcji masowej.

W przypadkach, gdy wykończenia po obróbce są wystarczające, należy je zastosować. Wykończenia po obróbce mechanicznej są często wysokiej jakości i mogą spełniać wymagania wielu zastosowań bez konieczności dalszej obróbki.

Są jednak przypadki, w których nie można odstąpić od wykończenia. Obróbki te obejmują warstwę chemiczną, piaskowanie, elektropolerowanie i anodowanie.

Wniosek

Koszt obróbki CNC może być wysoki ze względu na kilka czynników. Skomplikowane wymagania projektowe, tolerancje dokładności i rodzaj użytego materiału przyczyniają się do całkowitego kosztu. Jednakże, przyjmując kilka prostych strategii, możesz w dużej mierze kontrolować ten koszt.

Pomocne mogłoby być na przykład przejście na produkcję masową. Podobnie wyeliminowanie niepotrzebnych elementów konstrukcyjnych, takich jak ostre krawędzie, głębokie kieszenie i niestandardowe otwory, może sprawić, że proces obróbki będzie prosty i opłacalny. Wreszcie, pomocny może być również odpowiedni dobór materiału. Używaj materiałów tańszych i łatwiejszych w obróbce.