Стратегии снижения затрат при современной обработке с ЧПУ

В производстве обработка с ЧПУ высоко ценится за точность и скорость. Однако этот процесс может быть дорогостоящим. Производители постоянно ищут методы снижения стоимости обработки на станках с ЧПУ при сохранении высокого качества продукции.

В этой статье представлены некоторые эффективные стратегии сокращения затрат на услуги ЧПУ. С помощью нескольких разумных изменений компании могут сэкономить деньги и при этом поставлять товары высочайшего качества.

Юнит-экономика и массовое производство

При обработке на станках с ЧПУ применяется принцип «больше значит меньше». Чем больше продукции вы производите, тем дешевле она становится. Обработка с ЧПУ становится экономически эффективной, когда объем производства составляет сотни или тысячи.

Первая причина – снижение стоимости сырья при покупке оптом. По оценкам, закупка материалов для более чем 1000 деталей может снизить цену за единицу продукции в пять-десять раз. Другая причина — последовательность процесса. Независимо от того, будет ли произведено 10, 50 или 100 единиц, конструкция САПР, инструменты и конфигурация машины остаются неизменными на протяжении всего производства. Наконец, массовое производство можно легко автоматизировать, поскольку начало, конец и серия промежуточных этапов одинаковы.

Напротив, если вы перейдете к единичному производству, вам придется перепроектировать, перепрограммировать и перепрограммировать машину каждый раз, когда будет производиться продукт.

Геометрическое упрощение для операционной эффективности

Сложная геометрия, часто ненужная, усложняет и продлевает процесс обработки. Если мы внесем простые конструктивные изменения в геометрию, это может значительно сократить время производства и, следовательно, снизить стоимость.

Например, вместо создания острых кромок в полостях создавайте кромки с радиусом. Биты инструмента с ЧПУ имеют цилиндрическую форму. Они всегда делают радиальные края. Даже радиус угла имеет значение: низкий радиус означает, что необходимо использовать инструмент меньшего диаметра, и для удаления материала потребуется несколько проходов.

Чтобы добиться острых кромок, необходимо перейти к более дорогостоящему процессу — электроэрозионной обработке (EDM). Альтернативный вариант, который предлагают станочники, особенно когда вам нужно вписать в полость прямоугольную форму, — это сделать подрезы по углам (см. рисунок). Этот тип конструкции называется двунаправленной собачьей костью.

Аналогичным образом, большая глубина резьбы (в 1,5 раза больше диаметра) больше не повышает прочность соединения. Поэтому желательно не увеличивать глубину резьбы, так как для этого потребуется специальный инструмент, а это лишние затраты.

То же самое и с глубокими полостями, их нужно держать ограниченными. С помощью обычных насадок вы легко создадите глубину, в 2–3 раза превышающую диаметр. Но глубокие полости потребуют специального инструмента и приспособлений, а в некоторых сложных случаях — многоосных систем ЧПУ.

При проектировании отверстий обязательно выбирайте стандартные размеры, поскольку их насадки дешевле и легко доступны. Размеры отверстий должны быть указаны в долях дюйма (1/8 дюйма, 1/4 дюйма) или целых, если вы соблюдаете стандарт миллиметра.

Наконец, увеличение толщины тонких стенок может сократить время обработки. Для металлических деталей стенки должны быть толще 0,8 мм, а для пластиковых деталей минимальная толщина должна быть выше 1,5 мм.

Экономика материалов в операциях с ЧПУ

Выбор материала также имеет значение. Если требования к дизайну или конструкции не встают между ними, вам необходимо перейти к более дешевым и легко обрабатываемым альтернативным материалам. Если говорить о более дешевых материалах, то алюминий 6061 на данный момент является самым дешевым вариантом для изготовления прототипов. Более того, его легко обрабатывать.

Латунь и сталь легче обрабатывать по сравнению с алюминием, но они дороже. Поэтому они идеально рекомендуются для массового производства. Причиной такого предпочтения является эффект масштаба. Несмотря на более высокую стоимость материала, более короткое время обработки, связанное с этими материалами, может компенсировать первоначальные затраты, особенно при крупномасштабном производстве.

Пластмассы (АБС, нейлон, делрин) также доступны в той же ценовой категории, что и алюминий, но их сложно обрабатывать. Таким образом, их следует избегать для нужд массового производства. Короче говоря, для разовых нужд выбирайте более дешевые материалы, а для массового производства выбирайте легко обрабатываемые (мягкие) материалы.

Оптовые закупки материалов также могут помочь снизить общую стоимость обработки на станках с ЧПУ. Если вы приобретете несколько тонн материала, возможно, вы существенно сэкономите финансово.

Прецизионный анализ допусков для управления затратами

В обычных методах обработки с ЧПУ, если конкретный допуск не определен в техническом чертеже, детали обрабатываются с использованием стандартного допуска, около ± 0,125 мм или лучше. Такой точности достаточно для большинства некритических функций и помогает снизить производственные затраты.

Жесткие допуски, хотя и необходимы для некоторых критических характеристик, значительно увеличивают стоимость механической обработки. Точность, необходимая для этих допусков, требует больше времени, навыков и более сложного оборудования, что приводит к увеличению производственных затрат.

Чтобы оптимизировать экономическую эффективность операций обработки, задавайте более жесткие допуски только для тех элементов, которые действительно в них нуждаются. Например, элементы, которые не имеют решающего значения для функционирования или посадки детали, не должны подвергаться жестким допускам.

Оптимизация процесса отделочной обработки: баланс качества и стоимости

Окончательная обработка увеличивает затраты на обработку на станках с ЧПУ. Одним из способов уменьшить это является правильный выбор материалов. Например, некоторые материалы, такие как алюминий, хорошо поддаются механической обработке и требуют меньше полировки поверхности. Если ваши проектные требования позволяют, переход на них может быть очень экономически эффективным, особенно когда речь идет о массовом производстве.

В тех случаях, когда достаточно обработанной отделки, используйте ее. После механической обработки отделка часто бывает высокого качества и может соответствовать требованиям многих применений без необходимости дальнейшей обработки.

Однако бывают случаи, когда отказаться от отделки нельзя. Эти обработки включают химическую пленку, дробеструйную очистку, электрополировку и анодирование.

Заключение

Стоимость обработки на станках с ЧПУ может быть высокой из-за нескольких факторов. Сложные требования к проектированию, прецизионные допуски и тип используемого материала влияют на общие расходы. Однако, приняв пару простых стратегий, вы сможете в значительной степени контролировать эти затраты.

Например, может помочь переход к массовому производству. Аналогичным образом, устранение ненужных элементов конструкции, таких как острые кромки, глубокие карманы и нестандартные отверстия, может сделать процесс обработки простым и экономически эффективным. Наконец, правильный выбор материала также может помочь. Используйте материалы, которые дешевле и легче поддаются обработке.