स्मार्ट भाग डिज़ाइन के साथ सीएनसी मशीनिंग लागत कम करें

संक्षिप्त में

मशीनिंग लागत को कम करने के लिए भाग डिज़ाइन का अनुकूलन करना मशीनिंग के लिए डिज़ाइन (DFM) सिद्धांतों को लागू करने पर निर्भर करता है। इसमें भाग की ज्यामिति को सरल बनाना, आंतरिक कोनों पर उचित वक्रता त्रिज्या जोड़ना, छिद्रों और थ्रेड्स के लिए मानक आकार का उपयोग करना, और जहां भी संभव हो ढीली सहनशीलता निर्दिष्ट करना शामिल है। मशीन समय, जटिलता और समग्र लागत को न्यूनतम करने के लिए लागत प्रभावी, अत्यधिक मशीनीय सामग्री का चयन करना भी एक महत्वपूर्ण रणनीति है।

मशीनिंग के लिए डिज़ाइन (DFM) के मूल सिद्धांत

विशिष्ट डिज़ाइन परिवर्तनों में गहराई से प्रवेश करने से पहले, लागत कम करने के पीछे की मूल रणनीति—मशीनीकरण के लिए डिज़ाइन (डीएफएम) को समझना महत्वपूर्ण है। डीएफएम घटकों को इस प्रकार से डिज़ाइन करने की प्रक्रिया है ताकि उन्हें संभव के रूप में सबसे कुशल और सरल तरीके से निर्मित किया जा सके। इसका उद्देश्य केवल इस बात पर ध्यान नहीं है कि सीएनसी मशीन पर कोई पुर्ज़ा कितना समय बिताता है, बल्कि पूरी उत्पादन प्रक्रिया की जटिलता को कम करना भी है, जिसमें प्रारंभिक सेटअप से लेकर अंतिम फिनिशिंग तक सभी चरण शामिल हैं। डिज़ाइन चरण के दौरान लिया गया प्रत्येक निर्णय अंतिम लागत पर सीधा और अक्सर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।

डीएफएम के मूल सिद्धांत दो प्रमुख उद्देश्यों पर केंद्रित हैं: मशीनिंग समय को कम करना और संचालन की संख्या को न्यूनतम करना। मशीनिंग समय अक्सर प्रमुख लागत घटक होता है, इसलिए ऐसे डिज़ाइन जो तेज़ कटिंग गति और कम पास की अनुमति देते हैं, हमेशा सस्ते होते हैं। इसे उच्च मशीनीकरण योग्यता वाली सामग्री का चयन करके या ऐसी विशेषताओं के डिज़ाइन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है जिन्हें बड़े, अधिक मजबूत उपकरणों के साथ बनाया जा सके। जैसा कि एक मार्गदर्शिका में विस्तार से बताया गया है, प्रोटोलैब्स नेटवर्क , कोने की त्रिज्या बढ़ाने जैसे छोटे समायोजन भी मशीन को तेजी से और अधिक कुशलता से चलाने की अनुमति दे सकते हैं।

इतना ही महत्वपूर्ण है मशीन सेटअप की संख्या को कम करना। एक सेटअप से तात्पर्य है कि पार्ट को अलग-अलग सतहों तक पहुँचने के लिए प्रत्येक बार मैन्युअल रूप से पुनः स्थिति या पुनः फिक्सचर करना। प्रत्येक सेटअप श्रम लागत जोड़ता है और त्रुटि की संभावना पैदा करता है। छहों तरफ सुविधाओं वाला एक जटिल भाग छह अलग-अलग सेटअप की आवश्यकता हो सकती है, जो उसकी लागत को उस सरल भाग की तुलना में नाटकीय ढंग से बढ़ा देती है जहाँ सभी सुविधाओं को एक ही दिशा से मशीन किया जा सकता है। इसलिए लागत में कमी के डिज़ाइन (DFM) की एक प्रमुख रणनीति ऐसे भागों को डिज़ाइन करना है जिन्हें संभवतः एक के रूप में कम से कम सेटअप में पूरा किया जा सके, आदर्शतः केवल एक।

लागत कम करने के लिए प्रमुख ज्यामितीय अनुकूलन

किसी भाग की ज्यामिति उसकी मशीनिंग लागत को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। जटिल आकृतियों, गहरे आवासों और नाजुक विशेषताओं को अधिक समय, विशिष्ट उपकरणों और सावधानीपूर्वक हैंडलिंग की आवश्यकता होती है, जिससे मूल्य बढ़ जाता है। भाग की ज्यामिति में रणनीतिक अनुकूलन करके इंजीनियर कार्यक्षमता को बरकरार रखते हुए काफी लागत बचत प्राप्त कर सकते हैं।

• आंतरिक कोनों में उदार त्रिज्याएँ जोड़ें। सीएनसी मिलिंग के सभी उपकरण गोलाकार होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे स्वाभाविक रूप से किसी भी आंतरिक कोने में एक त्रिज्या छोड़ देते हैं। तीव्र या बहुत छोटी त्रिज्या बनाने का प्रयास छोटे व्यास वाले उपकरण की आवश्यकता होती है, जिसे धीमे गति से चलाना पड़ता है और कई बार गुजरना पड़ता है, जिससे मशीन समय बढ़ जाता है। एक सरल नियम यह है कि गुहा की गहराई के कम से कम एक-तिहाई के बराबर आंतरिक कोने की त्रिज्या डिजाइन करें। जैसा कि प्रोटोकेस समझाता है , संभवतः सबसे बड़ी त्रिज्याओं का उपयोग सतह के फिनिश में सुधार करता है और बड़े, अधिक स्थिर कटिंग उपकरणों के उपयोग की अनुमति देकर लागत कम करता है।
• गुहाओं और आवासों की गहराई सीमित करें। गहरे पॉकेट्स की मशीनिंग असमान रूप से महंगी होती है। मानक कटिंग उपकरणों की कटिंग लंबाई सीमित होती है, जो आमतौर पर उपकरण के व्यास की लगभग 2-3 गुना गहराई तक प्रभावी होती है। गहरे कट भी संभव हैं, लेकिन इसके लिए विशेष, लंबे उपकरणों की आवश्यकता होती है जो कम कठोर होते हैं और कंपन और टूटने से बचने के लिए धीमी गति पर चलाए जाने चाहिए। फिनिश की गुणवत्ता सुनिश्चित करने और लागत कम रखने के लिए फिक्टिव एंड मिल्स के लिए कट की गहराई को उपकरण के व्यास के पांच गुने तक रखने की सिफारिश करता है।
• पतली दीवारों से बचें। धातु के लिए 0.8 मिमी या प्लास्टिक के लिए 1.5 मिमी से पतली दीवारें मशीनिंग के दौरान कंपन, विकृति और टूटने के लिए संवेदनशील होती हैं। इन सुविधाओं को सटीक रूप से बनाने के लिए, एक मशीनिस्ट को कम कटिंग गहराई पर कई धीमे पास का उपयोग करना होगा। जब तक भाग के कार्य के लिए पूर्णतः आवश्यक न हो, मोटी, अधिक कठोर दीवारों के डिजाइन से भाग अधिक स्थिर होगा और उत्पादन लागत काफी कम होगी।
• सुविधाओं को सरल बनाएं और एकीकृत करें। डिज़ाइन की जटिलता सीधे लागत को प्रभावित करती है। सममित भागों को मशीन करना आसान होता है, और अद्वितीय विशेषताओं की कुल संख्या को कम करने से उपकरण परिवर्तन की आवश्यकता कम हो जाती है। यदि किसी भाग में अंडरकट या कई सतहों पर छेद जैसी जटिल विशेषताएँ हैं, तो यह विचार करें कि क्या डिज़ाइन को कई सरल घटकों में विभाजित किया जा सकता है जिन्हें आसानी से मशीन किया जा सकता है और फिर असेंबल किया जा सकता है। एक अत्यधिक जटिल भाग को मशीन करने की तुलना में इस दृष्टिकोण के अक्सर अधिक लागत प्रभावी होने का पता चलता है जिसमें 5-अक्षीय मशीन और कस्टम फिक्सचर की आवश्यकता होती है।

टॉलरेंस, थ्रेड्स और छेदों के लिए स्मार्ट रणनीति

जबकि बड़ी ज्यामितीय विशेषताएँ स्पष्ट लागत ड्राइवर होती हैं, टॉलरेंस, थ्रेड्स और छेद जैसी छोटी विशेषताएँ अंतिम मूल्य पर अप्रत्याशित रूप से बड़ा प्रभाव डाल सकती हैं। इन विशेषताओं के लिए अक्सर परिशुद्धता, विशिष्ट उपकरण या अतिरिक्त मशीन संचालन की आवश्यकता होती है। इन तत्वों के लिए स्मार्ट डिज़ाइन रणनीति लागू करना लागत प्रभावी निर्माण के लिए एक भाग के अनुकूलन के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।

सहिष्णुताएँ किसी विशिष्ट आयाम के लिए स्वीकार्य विचलन को परिभाषित करती हैं। जबकि महत्वपूर्ण इंटरफेस के लिए कभी-कभी तंग सहिष्णुता की आवश्यकता होती है, तो उन्हें कम से कम निर्दिष्ट करना चाहिए। सहिष्णुता जितनी तंग होगी, उतना ही अधिक समय, ध्यान और निरीक्षण की आवश्यकता होती है, जिससे लागत में घातांकी वृद्धि होती है। जैसा कि MakerVerse द्वारा समझाया गया है, अत्यधिक तंग सहिष्णुता उपकरण के अधिक क्षरण, लंबे साइकिल समय और अधिक बर्बादी दर का कारण बन सकती है। गैर-महत्वपूर्ण विशेषताओं के लिए, मानक मशीन सहिष्णुता (आमतौर पर ±0.125 मिमी) पर निर्भर रहना पर्याप्त और बहुत अधिक लागत प्रभावी होता है।

इसी तरह, छेदों और थ्रेड्स को मानकीकरण के बारे में सोचकर डिज़ाइन किया जाना चाहिए। गैर-मानक व्यास की तुलना में छेदों के लिए मानक ड्रिल बिट आकार का उपयोग करना बहुत सस्ता होता है, क्योंकि गैर-मानक व्यास के लिए एंड मिल को धीरे-धीरे छेद बनाने की आवश्यकता होती है। थ्रेड्स के मामले में, उनकी लंबाई सीमित रखी जानी चाहिए। छेद के व्यास के 1.5 गुना से अधिक थ्रेड संलग्नता से बहुत कम अतिरिक्त शक्ति मिलती है, लेकिन लागत में काफी वृद्धि होती है। ब्लाइंड छेदों के लिए, नीचे एक अथ्रेडेड खंड को डिज़ाइन करना भी महत्वपूर्ण है, जिससे टैप उपकरण को स्पष्टता मिलती है और टूटने के जोखिम को कम किया जा सकता है।

लागत प्रभावीता के लिए सामग्री और फिनिश का चयन

मशीनिंग लागत को प्रबंधित करने में सामग्री का चयन और आवश्यक सतह फिनिश अंतिम, महत्वपूर्ण विचार हैं। ये निर्णय दोनों कच्ची सामग्री के खर्च और भाग को मशीन करने के लिए आवश्यक समय को प्रभावित करते हैं। खरीदने के लिए सस्ती सामग्री लेकिन मशीन करने में कठिन, अंततः महंगी हो सकती है, जबकि महंगी लेकिन अधिक मशीन करने योग्य विकल्प की तुलना में यह सस्ती हो सकती है।

किसी सामग्री की मशीनीकरण रेटिंग इस बात का वर्णन करती है कि उसे कितनी आसानी से काटा जा सकता है। एल्युमीनियम 6061 और पीओएम (डेल्रिन) जैसी नरम सामग्री का मशीनीकरण बहुत अच्छा होता है, जिससे उच्च गति पर कटिंग की जा सकती है और चक्र समय कम होता है। इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील या टाइटेनियम जैसी कठोर सामग्री को काटना अधिक कठिन होता है, जिसमें धीमी गति की आवश्यकता होती है और औजारों के अधिक घिसने की संभावना होती है, जिससे मशीनीकरण का समय दोगुना या तिगुना हो जाता है। इसलिए, जब तक उच्च-शक्ति मिश्र धातु के विशिष्ट गुणों की आवश्यकता न हो, अधिक मशीनीकरण योग्य सामग्री का चयन करना लागत में कमी लाने की एक अत्यंत प्रभावी रणनीति है।

अनुकूलन के लिए एक अन्य क्षेत्र सामग्री ब्लैंक की विनिर्माण प्रक्रिया पर विचार करना है। लगभग-नेट आकार के ब्लैंक का उपयोग, जो कि फोर्जिंग जैसी प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है, मशीनिंग द्वारा हटाए जाने वाले सामग्री की मात्रा को काफी कम कर सकता है, जिससे समय की बचत होती है और अपशिष्ट कम होता है। उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव क्षेत्र में काम करने वालों के लिए, इस क्षेत्र में विशेषज्ञों के विकल्पों का पता लगाना लाभदायक हो सकता है। मजबूत और विश्वसनीय ऑटोमोटिव घटकों के लिए, आप शाओयी मेटल टेक्नोलॉजी की कस्टम फोर्जिंग सेवाएं की जांच कर सकते हैं, जो उद्योग के लिए उच्च-गुणवत्ता वाली गर्म फोर्जिंग में विशेषज्ञता रखता है।

अंत में, सतह के फिनिश विनिर्देशों पर ध्यानपूर्वक विचार किया जाना चाहिए। मानक "एस मशीन्ड" फिनिश सबसे लागत प्रभावी विकल्प है। चिकने फिनिश की आवश्यकता होने पर अतिरिक्त मशीनिंग पास या बीड ब्लास्टिंग या पॉलिशिंग जैसी द्वितीयक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जिससे लागत बढ़ जाती है। एक ही पार्ट की विभिन्न सतहों पर अलग-अलग फिनिश निर्दिष्ट करना और भी महंगा होता है, क्योंकि इसमें मास्किंग और कई प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। केवल उन सतहों पर विशिष्ट फिनिश लागू करना जहां यह कार्यात्मक रूप से आवश्यक हो, लागत को कम रखने का एक सरल और प्रभावी तरीका है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. सीएनसी मशीनिंग लागत कैसे कम करें?

सीएनसी मशीनिंग लागत को कम करने के लिए डिजाइन अनुकूलन, सामग्री का चयन और प्रक्रिया सरलीकरण का संयोजन शामिल है। प्रमुख रणनीतियों में शामिल हैं:

• ज्यामिति को सरल बनाएं: जटिल वक्रों, गहरे पॉकेट्स और पतली दीवारों से बचें।
• कोने पर त्रिज्या जोड़ें: तेजी से मशीनिंग की अनुमति देने के लिए आंतरिक कोनों पर संभव उच्चतम त्रिज्या का उपयोग करें।
• मानक सुविधाओं का उपयोग करें: कस्टम टूलिंग की आवश्यकता को खत्म करने के लिए छेद और थ्रेड्स को मानक आकार में डिजाइन करें।
• सहिष्णुता ढीली करें: केवल उन महत्वपूर्ण विशेषताओं पर कसी हुई सहिष्णुता निर्दिष्ट करें जहाँ कार्यक्षमता इस पर निर्भर करती हो।
• मशीनीकृत सामग्री का चयन करें: उन सामग्रियों का चयन करें जैसे एल्युमीनियम 6061 जिन्हें तेज़ी से काटा जा सकता है।
• सेटअप को न्यूनतम करें: भागों के डिज़ाइन इस प्रकार करें कि सभी विशेषताओं तक यथासंभव कम से कम मशीन ओरिएंटेशन में पहुँचा जा सके।

2. मशीनीकृत भागों के डिज़ाइन के लिए डिज़ाइन विचार क्या हैं?

मशीनीकृत भागों के प्राथमिक डिज़ाइन पर विचार निर्माणीयता और लागत प्रभावीता सुनिश्चित करने पर केंद्रित होते हैं। इसमें कटिंग उपकरणों द्वारा भाग की ज्यामिति की सरलता और पहुँच का मूल्यांकन शामिल है। डिज़ाइनरों को मशीनीकरण प्रक्रिया की सीमाओं, जैसे पूर्णतः तीखे आंतरिक कोने बनाने की अक्षमता पर विचार करना चाहिए। अन्य प्रमुख विचारों में कार्यात्मक आवश्यकताओं और मशीनीकरण के आधार पर सामग्री का चयन, उचित सहिष्णुता का आवेदन, और छेद और थ्रेड जैसी विशेषताओं को मानक विनिर्देशों के अनुसार डिज़ाइन करना शामिल है। अंत में, डिज़ाइनरों को भाग को पूरा करने के लिए आवश्यक मशीन सेटअप की संख्या को न्यूनतम करने का लक्ष्य रखना चाहिए।