Estratégias para redução de custos em usinagem CNC moderna

Na fabricação, a usinagem CNC é altamente considerada por sua precisão e velocidade. No entanto, este processo pode ser caro. Os fabricantes estão constantemente procurando métodos para reduzir o custo da usinagem CNC e, ao mesmo tempo, manter uma produção de alta qualidade.

Este artigo compartilha algumas estratégias eficazes para reduzir os custos dos serviços CNC. Com algumas mudanças inteligentes, as empresas podem economizar dinheiro e ainda entregar itens de alta qualidade

Economia da Unidade e Produção a Granel

Na usinagem CNC, aplica-se o conceito de “mais é menos”. Quanto mais produtos você fabrica, mais barato fica. A usinagem CNC torna-se econômica quando a produção é de centenas ou milhares.

O primeiro motivo é o custo reduzido da matéria-prima na compra a granel. De acordo com uma estimativa, a compra de materiais para mais de 1.000 peças pode diminuir o preço unitário de cinco a dez vezes. A outra razão é a consistência do processo. Independentemente de serem produzidas 10, 50 ou 100 unidades, o design CAD, as ferramentas e a configuração da máquina permanecem os mesmos durante toda a produção. Por último, a produção em massa pode ser facilmente automatizada, pois o início, o fim e a série de etapas intermediárias são iguais.

Por outro lado, se você passar para a produção unitária, terá que redesenhar, redefinir e reprogramar a máquina sempre que um produto for fabricado.

Simplificação Geométrica para Eficiência Operacional

Geometrias complexas, muitas vezes desnecessárias, complicam e prolongam o processo de usinagem. Se fizermos alterações simples no projeto da geometria, isso poderá reduzir drasticamente o tempo de produção e, portanto, reduzir o custo.

Por exemplo, em vez de fazer arestas vivas em cavidades, projete arestas com raio. As brocas CNC são de natureza cilíndrica. Eles sempre fazem bordas radiais. Até mesmo o raio do canto é importante – um raio baixo significa que uma ferramenta de diâmetro menor precisa ser usada e serão necessárias múltiplas passagens para remover o material.

Para obter arestas vivas, é necessário mudar para um processo mais caro, a Usinagem por Descarga Elétrica (EDM). Uma alternativa citada pelos maquinistas, principalmente quando é necessário encaixar um formato retangular na cavidade, é fazer rebaixos nos cantos (veja a figura). Esse tipo de design é chamado de osso de cachorro bidirecional.

Da mesma forma, profundidades de rosca maiores (1,5 vezes o diâmetro) não melhoram mais a resistência da junta. Portanto, é aconselhável não aumentar a profundidade da rosca, pois isso exigirá ferramentas especiais, o que representa um custo desnecessário.

O mesmo se aplica às cáries profundas, é preciso mantê-las limitadas. Com brocas regulares, você cria facilmente uma profundidade de 2 a 3 vezes o diâmetro. Mas cavidades profundas exigirão ferramentas e acessórios especiais e, em alguns casos complexos, sistemas CNC multieixos.

Ao projetar furos, certifique-se de escolher os tamanhos padrão, pois suas brocas são mais baratas e estão prontamente disponíveis. Os tamanhos dos furos devem ser em frações de polegada (1/8”, 1/4) ou inteiros, caso você esteja seguindo o padrão milimétrico.

Por último, aumentar a espessura de paredes finas pode reduzir o tempo de usinagem. Para peças metálicas, as paredes devem ter espessura superior a 0,8mm, e para peças plásticas, a espessura mínima deve ser superior a 1,5mm.

Economia de Materiais em Operações CNC

A escolha do material também é importante. A menos que haja requisitos de projeto ou estrutura, você precisará migrar para alternativas de materiais mais baratas e facilmente usináveis. Se falamos de materiais mais baratos, o Alumínio 6061 é atualmente a opção mais barata para fazer protótipos. Além disso, também é simples de usinar.

Latão e aço são mais fáceis de usinar em comparação ao alumínio, mas são caros. Portanto, eles são idealmente recomendados para produção em massa. A razão por trás desta preferência são as economias de escala. Apesar do custo mais elevado do material, os tempos de maquinação mais curtos associados a estes materiais podem compensar a despesa inicial, particularmente em séries de produção em grande escala.

Plásticos (ABS, Nylon, Delrin) também estão disponíveis na mesma faixa de preço do alumínio, mas são difíceis de usinar. Portanto, eles devem ser evitados para necessidades de produção em massa. Resumindo, para necessidades pontuais escolha materiais mais baratos, enquanto para produção em massa escolha materiais fáceis de usinar (macios).

A compra de materiais em massa também pode ajudar a reduzir o custo geral da usinagem CNC. Se você adquirir várias toneladas do material, provavelmente economizará bastante financeiramente.

Análise de tolerância de precisão para gerenciamento de custos

Nas práticas comuns de usinagem CNC, caso não seja definida uma tolerância específica no desenho técnico, as peças são usinadas utilizando a tolerância padrão, em torno de ± 0,125 mm ou melhor. Essa precisão é suficiente para a maioria dos recursos não críticos e ajuda a manter os custos de produção mais baixos.

Tolerâncias restritas, embora necessárias para certas características críticas, aumentam significativamente o custo de usinagem. A precisão necessária para estas tolerâncias exige mais tempo, habilidade e equipamentos mais sofisticados, o que contribui para custos de produção mais elevados.

Para otimizar a relação custo-benefício das operações de usinagem, especifique tolerâncias mais restritas apenas para recursos que realmente as exijam. Por exemplo, características que não são críticas para o funcionamento ou ajuste da peça não devem ser submetidas a tolerâncias rígidas.

Otimização do Processo de Acabamento: Equilibrando Qualidade e Custo

Os acabamentos finais aumentam e aumentam os custos de usinagem CNC. Uma maneira de reduzir isso é a seleção correta de materiais. Por exemplo, alguns materiais, como o alumínio, são altamente usináveis ​​e requerem menos polimento superficial. Se os seus requisitos de projeto permitirem, mudar para estes pode ser altamente econômico, especialmente quando a produção em massa está envolvida.

Nos casos em que os acabamentos As-Machined forem suficientes, utilize-os. Os acabamentos usinados costumam ser de alta qualidade e podem atender aos requisitos de muitas aplicações sem a necessidade de tratamento adicional.

No entanto, há casos em que o acabamento não pode ser dispensado. Esses tratamentos incluem filme químico, jateamento, eletropolimento e anodização.

Conclusão

O custo da usinagem CNC pode ser alto devido a vários fatores. Requisitos de projeto intrincados, tolerâncias de precisão e o tipo de material usado contribuem para o gasto geral. No entanto, ao adotar algumas estratégias simples, você pode controlar amplamente esse custo.

Por exemplo, mudar para a produção em massa poderia ajudar. Da mesma forma, eliminar elementos de design desnecessários, como arestas vivas, bolsões profundos e furos fora do padrão, pode tornar o processo de usinagem simples e econômico. Por último, a seleção correta do material também pode ajudar. Use materiais mais baratos e fáceis de usinar.