این که آیا شما به دنبال ایجاد یک نمونه اولیه واحد هستید یا برای تولید انبوه آماده می شوید ، کاهش هزینه های تولید اغلب در مورد ماشینکاری CNC اولویت اصلی است.
خوشبختانه ، به عنوان یک طراح ، تصمیمات شما می تواند بر قیمت نهایی تأثیر بگذارد. با پیروی از طراحی نکات مربوط به ماشینکاری در این مقاله ، می توانید قطعات بهینه شده را برای به حداقل رساندن هزینه تولید کنید و هنوز هم نیازهای طراحی خود را برآورده کنید.
چه چیزی بر هزینه قطعات CNC تأثیر می گذارد؟
قیمت قطعات ماشینکاری CNC به عوامل زیر بستگی دارد:
● زمان پردازش: هرچه برای پردازش یک قسمت طولانی تر باشد ، گران تر خواهد بود. در CNC ، زمان ماشینکاری اغلب راننده اصلی هزینه است.
هزینه های راه اندازی: اینها مربوط به تهیه پرونده CAD و برنامه ریزی فرآیند است و برای تولید دسته ای کوچک از اهمیت زیادی برخوردار است. این هزینه ثابت است و فرصتی برای کاهش قیمت واحد با بهره برداری از "اقتصاد مقیاس" وجود دارد.
● هزینه مواد: هزینه مواد و دشواری پردازش مواد تأثیر زیادی در هزینه کلی دارد. بهینه سازی طرح ضمن در نظر گرفتن عوامل خاص مواد می تواند به میزان قابل توجهی قیمت را کاهش دهد.
● سایر هزینه های تولید: هنگامی که بخشی را با نیازهای ویژه طراحی می کنید (به عنوان مثال ، وقتی تحمل های محکم را تعریف می کنید یا دیوارهای نازک را طراحی می کنید) ، سپس ابزار ویژه ، کنترل کیفیت محکم تر و مراحل ماشینکاری بیشتر ممکن است مورد نیاز باشد (برای پایین آمدن سرعت پردازش). البته این تأثیر در کل زمان تولید (و قیمت) دارد.
اکنون که منبع هزینه CNC مشخص است ، بیایید ببینیم چگونه می توان طرح را بهینه کرد تا آن را به حداقل برساند ...
نکته 1: شعاعی را به لبه های عمودی داخلی اضافه کنید
تمام ابزارهای آسیاب CNC دارای شکل استوانه ای هستند و هنگام بریدن لبه جیب شعاعی ایجاد می کنند.
برای کاهش شعاع گوشه از یک ابزار قطر کوچکتر استفاده کنید. این بدان معناست که چندین پاس با سرعت پایین تر - ابزارهای کوچک نمی توانند مواد را به سرعت در یک پاس بزرگ به عنوان موارد بزرگتر حذف کنند - به زمان و هزینه ماشینکاری می پردازند.
به حداقل رساندن هزینه:
● شعاع حداقل 1/3 عمق حفره را اضافه کنید (بزرگتر بهتر است).
● بهتر است از شعاع مشابه در تمام لبه های داخلی استفاده کنید.
● در پایین حفره ، شعاع کوچک (0.5 یا 1 میلی متر) یا به هیچ وجه شعاع مشخص کنید.
در حالت ایده آل ، شعاع گوشه باید کمی بزرگتر از شعاع ابزار مورد استفاده برای ماشین جیب باشد. این کار باعث کاهش بار در ابزار می شود و هزینه های تولید را بیشتر می کند. به عنوان مثال ، اگر طراحی شما دارای حفره 12 میلی متری است ، شعاع 5 میلی متر (یا بیشتر) را به گوشه ها اضافه کنید. با این کار اجازه می دهد تا یک برش 8 میلی متر (شعاع 4 میلی متر) سریعتر آنها را قطع کند.
نکته 2: عمق حفره را محدود کنید
اگر به یک لبه داخلی با گوشه های تیز نیاز دارید (به عنوان مثال ، هنگامی که یک قسمت مستطیل باید در یک حفره قرار بگیرد) ، به جای کاهش شعاع لبه داخلی ، از یک شکل با زیر بغل استفاده کنید ، مانند این:
ماشینکاری در حفره های عمیق می تواند تا حد زیادی بر هزینه قطعات CNC تأثیر بگذارد ، زیرا مقادیر زیادی از مواد حذف می شوند ، که وقت گیر است.
یادآوری این نکته حائز اهمیت است که ابزارهای CNC دارای طول برش محدود هستند: به طور کلی ، آنها بهترین کار را می کنند که 2-3 برابر عمق قطر خود داشته باشند. به عنوان مثال ، یک برش Ø12 می تواند با خیال راحت جیب ها را تا 25 میلی متر عمق برش دهد.
حفره های عمیق تر (حداکثر 4 برابر قطر ابزار یا بیشتر) می توانند بریده شوند ، اما این هزینه به دلیل نیاز به ابزارهای تخصصی یا یک سیستم CNC چند محوره می افزاید.
علاوه بر این ، هنگام برش حفره ، ابزار باید تا عمق صحیح برش کج شود. ورودی صاف به فضای کافی نیاز دارد.
به حداقل رساندن هزینه:
● عمق تمام حفره ها را به 4 برابر طول آنها محدود کنید (یعنی بزرگترین بعد در هواپیمای XY).
نکته 3: ضخامت دیوارهای نازک را افزایش دهید
بخش های جامد ضخیم پایدارتر هستند (برای دستگاه ارزان تر) و باید ترجیح داده شوند مگر اینکه وزن عامل اصلی باشد.
برای جلوگیری از اعوجاج یا شکستگی هنگام ماشینکاری دیوارهای نازک ، چندین پاس در اعماق کم برش مورد نیاز است. ویژگی های نازک نیز مستعد ارتعاشات هستند و آنها را برای دقیقاً ماشین به چالش می کشد و می تواند زمان ماشینکاری را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
به حداقل رساندن هزینه:
● برای قطعات فلزی ، ضخامت دیواره طراحی بیشتر از 0.8 میلی متر است (هرچه ضخیم تر باشد).
● برای قطعات پلاستیکی ، حداقل ضخامت دیوار را بالاتر از 1.5 میلی متر نگه دارید.
حداقل ضخامت دیواره قابل دستیابی برای فلز 0.5 میلی متر و برای پلاستیک 1.0 میلی متر است. با این حال ، ماشینکاری این ویژگی ها باید به صورت موردی ارزیابی شود.
نکته 4: طول موضوعات را محدود کنید
مشخص کردن یک موضوع طولانی تر از حد لازم ممکن است به دلیل نیاز احتمالی به ابزار ویژه ، هزینه قسمت CNC را افزایش دهد.
به خاطر داشته باشید که موضوعات بیش از 0.5 برابر قطر سوراخ در واقع قدرت اتصال را افزایش نمی دهد.
به حداقل رساندن هزینه:
● یک نخ را با حداکثر 3 برابر قطر سوراخ طراحی کنید.
● برای موضوعات موجود در سوراخ های کور ، بهتر است حداقل 1/2 قطر طول نشده طول را به پایین سوراخ اضافه کنید.
نکته 5: طراحی سوراخ های اندازه استاندارد
سوراخ ها می توانند CNC به سرعت و با دقت بالا با استفاده از دریل های استاندارد انجام شوند. برای اندازه های غیر استاندارد ، سوراخ باید با یک آسیاب انتهایی ماشینکاری شود که می تواند به هزینه اضافه شود.
همچنین ، عمق همه سوراخ ها را به 4 برابر قطر آنها محدود کنید. سوراخ های عمیق تر (تا 10 برابر قطر) می توان ایجاد کرد ، اما می توانند هزینه اضافه کنند زیرا ماشین سازی آنها دشوار است.
به حداقل رساندن هزینه:
● برای سوراخ هایی با قطر کمتر از یا برابر با 10 میلی متر و بیشتر از 0.5 میلی متر ، افزایش قطر سوراخ طراحی 0.1 میلی متر است.
● هنگام طراحی در اینچ ، از اینچ کسری سنتی استفاده کنید یا به این نمودار اندازه مته اینچ کسری اینچ مراجعه کنید.
● یک سوراخ با طول تا 4 برابر قطر خود طراحی کنید.
نکته 6: تحمل های محکم را فقط در صورت لزوم تعریف کنید
تعریف تحمل های محکم باعث افزایش هزینه CNC می شود زیرا هر دو زمان ماشینکاری را افزایش می دهد و نیاز به بازرسی دستی دارد. تحمل فقط در صورت لزوم باید با دقت تعریف شود.
اگر تحمل خاصی در ترسیم فنی تعریف نشده باشد ، این قسمت با استفاده از تحمل های استاندارد (125/0 ± یا بالاتر) ماشینکاری می شود ، که برای اکثر ویژگی های غیر بحرانی کافی است.
تحمل محکم بر روی ویژگی های داخلی به ویژه برای دستیابی به آن دشوار است. به عنوان مثال ، هنگام ماشینکاری سوراخ ها یا حفره ها ، نقص های کوچک (به نام Burrs) ممکن است به دلیل تغییر شکل مواد در لبه ها ایجاد شود. قطعاتی با چنین ویژگی هایی باید مورد بازرسی و تخریب قرار گیرند که هر دو فرآیند دستی (و زمان کافی) هستند که هزینه آن را اضافه می کنند.
به حداقل رساندن هزینه:
one تحمل های محکم تر را فقط در صورت لزوم مشخص کنید.
a یک داده واحد (مانند مقطع دو لبه) را به عنوان مرجع برای همه ابعاد تحمل تعریف کنید.
استفاده از ابعاد هندسی و تحمل (GD&T) در نقشه های فنی مانند صاف بودن ، صافی ، گرد بودن و موقعیت واقعی می تواند هزینه ماشینکاری CNC را کاهش دهد زیرا آنها معمولاً تحمل های سست تر را تعریف می کنند اما نیاز به دانش طراحی پیشرفته دارند تا به طور مؤثر اعمال شوند.
نکته 7: تعداد تنظیمات دستگاه را به حداقل برسانید
قطعات چرخاندن یا تغییر مکان مجدد هزینه های تولید را افزایش می دهد زیرا معمولاً باید به صورت دستی انجام شود. علاوه بر این ، برای هندسه های پیچیده ، وسایل سفارشی ممکن است مورد نیاز باشد ، و بیشتر هزینه را افزایش می دهد. به خصوص هندسه های پیچیده ممکن است به یک سیستم CNC چند محوره نیاز داشته باشد و باعث افزایش بیشتر قیمت شود.
تقسیم قطعات را به هندسه در نظر بگیرید که می تواند CNC در یک تنظیم شده باشد ، سپس با هم پیچیده یا جوش داده شود. این همچنین در مورد قطعاتی با حفره های بسیار عمیق صدق می کند.
به حداقل رساندن هزینه:
● قطعاتی را طراحی کنید که فقط در یک تنظیم قابل ماشینکاری هستند.
● اگر این امکان پذیر نیست ، بعداً هندسه را به قسمت هایی برای مونتاژ تقسیم کنید.
نکته 8: از ویژگی های کوچک با نسبت ابعاد بالا خودداری کنید
ویژگی های کوچک با نسبت ابعاد بالا مستعد ارتعاش است و به ویژه برای ماشین دقیق دشوار است.
برای افزایش سفتی آنها ، آنها باید به دیواره های ضخیم تر وصل شوند یا با دنده های پشتیبانی مهار تقویت شوند (ترجیحاً چهار: یکی در هر طرف).
به حداقل رساندن هزینه:
features ویژگی های طراحی با نسبت ابعاد کمتر از 4.
● مهاربندی را اضافه کنید یا ویژگی های کوچک را به دیوارها وصل کنید تا سفتی آنها افزایش یابد.
نکته 9: تمام متن و حروف را حذف کنید
افزودن متن به سطح قطعات ماشینکاری CNC می تواند به دلیل مراحل ماشینکاری اضافی و وقت گیر مورد نیاز ، هزینه قابل توجهی را اضافه کند.
روشهای اتمام سطح ، مانند چاپ یا نقاشی صفحه ابریشم ، روشی مقرون به صرفه تر برای افزودن متن به سطح قطعات ماشینکاری CNC است.
به حداقل رساندن هزینه:
all همه شخصیت ها و حروف را روی قطعات ماشینکاری CNC حذف کنید.
● در صورت نیاز به متن ، حکاکی را به جای برجسته کردن ترجیح دهید ، زیرا دومی به حذف مواد بیشتری نیاز دارد.
نکته 10: قابلیت ماشین سازی را در نظر بگیرید
ماشینکاری به چگونگی برش یک ماده به راحتی اشاره دارد. هرچه ماشینکاری بیشتر باشد ، CNC سریعتر می تواند مواد را پردازش کند و هزینه ها را کاهش دهد.
ماشینکاری هر ماده به خصوصیات فیزیکی آن بستگی دارد. به طور کلی ، آلیاژ فلزی نرم تر (و انعطاف پذیر تر) ، ماشین آلات آسان تر است.
به حداقل رساندن هزینه:
اگر می توانید بین مواد انتخاب کنید ، یکی را با ماشینکاری بهتر (به خصوص برای سفارشات با حجم بالا) انتخاب کنید.
نکته 11: هزینه مواد فله را در نظر بگیرید
هزینه مواد عامل دیگری است که می تواند تا حد زیادی بر قیمت قطعات ماشینکاری CNC تأثیر بگذارد.
آلومینیوم 6061 به وضوح مقرون به صرفه ترین مواد برای ساخت نمونه های اولیه فلزی است زیرا هزینه کم با قابلیت ماشین سازی بسیار مناسب را ترکیب می کند.
به حداقل رساندن هزینه:
studes مواد با هزینه فله کم (به خصوص برای سفارشات دسته ای کوچک) را انتخاب کنید.
نکته 12: از درمان های سطح (چندگانه) خودداری کنید
تیمارهای سطح ظاهر و مقاومت قطعات ماشینکاری CNC را در محیط های سخت بهبود می بخشند ، اما همچنین هزینه آنها را افزایش می دهند.
نیاز به چندین اتمام مختلف در همان قسمت به دلیل مراحل اضافی مورد نیاز ، قیمت را بیشتر می کند.
به حداقل رساندن هزینه:
● بعد از پردازش سطح سطح را انتخاب کنید.
● فقط در صورت لزوم چندین اتمام را درخواست کنید.
نکته 13: اندازه فضای سفید را در نظر بگیرید
اندازه خالی می تواند بر هزینه کلی تأثیر بگذارد و برای اطمینان از صحت خوب ، برخی از مواد باید از تمام لبه های قسمت خارج شوند. این می تواند تأثیر قابل توجهی در هزینه های مواد (به ویژه برای سفارشات با حجم بالا) داشته باشد. به عنوان یک قانون شست ، خالی باید حداقل 3 میلی متر بزرگتر از پایان باشد.
:
