Pjūkite CNC apdirbimo išlaidas su protingu detalių projektavimu

TRUMPAI

Optimalizavimas dalių projektavimo siekiant sumažinti apdirbimo išlaidas priklauso nuo projektavimo apdirbimo principų (DFM) taikymo. Tai apima elementų geometrijos supaprastinimą, vidinių kampų spindulių didinimą, skylių ir siūlų standartinių dydžių naudojimą ir, kai įmanoma, laisvų nuokrypių nustatymą. Pinigų efektyvių, labai apdirbtų medžiagų pasirinkimas taip pat yra svarbi strategija, siekiant sumažinti mašinos laiką, sudėtingumą ir bendrą išlaidas.

Pagrindiniai konstrukcijos principai, skirti apdirbti (DFM)

Prieš pradedant konkrečius dizaino pakeitimus, būtina suprasti pagrindinę kainos mažinimo strategiją: projektavimas dėl apdirbimo lengvumo (DFM). DFM yra komponentų tyčinis projektavimas taip, kad jie galėtų būti gaminami kuo efektyviausiu ir paprasčiausiu būdu. Tikslas – sumažinti ne tik detalės apdirbimo laiką CNC staklėse, bet ir viso gamybos proceso sudėtingumą, nuo pradinio paruošimo iki galutinio apdorojimo. Kiekvienas sprendimas, priimamas projektavimo etape, tiesiogiai ir dažnai žymiai veikia galutinę kainą.

DFM pagrindiniai principai sukasi aplink du pagrindinius tikslus: sumažinti apdirbimo laiką ir mažinti operacijų skaičių. Apdirbimo laikas dažnai yra pagrindinis kaštų veiksnys, todėl projektai, leidžiantys didesnes pjovimo greitis ir reikalaujantys mažiau ėjimų, visada yra pigesni. Šio tikslo galima pasiekti parenkant medžiagas su aukštu apdirbamumu arba projektuojant tokias savybes, kurios gali būti sukuriamos naudojant didesnius, patvaresnius įrankius. Kaip išsamiai aprašyta gide iš Protolabs Network , netgi nedidelis kampų spindulio padidinimas gali leisti mašinai veikti greičiau ir efektyviau.

Vienodai svarbu sumažinti mašinos paruošimų skaičių. Paruošimu laikomas kiekvienas atvejis, kai detalę reikia rankiniu būdu perkelti ar perfixuoti, kad būtų galima apdirbti skirtingas puses. Kiekvienas paruošimas padidina darbo sąnaudas ir sukelia klaidų riziką. Sudėtinga detalė su elementais visose šešiose pusėse gali reikalauti šešių atskirų paruošimų, kurie žymiai padidina jos kainą, palyginti su paprastesne detale, kurios visi elementai gali būti apdirbti iš vienos krypties. Todėl svarbiausia DFM strategija – projektuoti tokias detales, kurios gali būti pagamintos kiek įmanoma mažesniu paruošimų skaičiumi, pageidautina – tik vienu.

Pagrindiniai geometriniai patobulinimai, sumažinantys sąnaudas

Detalės geometrija yra vienas svarbiausių veiksnių, turinčių įtakos jos apdirbimo kainai. Sudėtingos formos, gilios skylės ir delikatus elementai reikalauja daugiau laiko, specializuotos įrangos ir atsargaus tvarkymo, dėl ko kyla kaina. Atlikdami strategines detalės geometrijos optimizacijas, inžinieriai gali pasiekti didelių sąnaudų taupymo rezultatų nesumažindami funkcionalumo.

• Pridėkite pakankamai didelius spindulius prie vidaus kampų. Visi CNC frezavimo įrankiai yra apvalūs, o tai reiškia, kad jie natūraliai palieka spindulį bet kuriame vidiniame kampe. Siekiant sukurti aštrų ar labai mažą spindulį, reikalingas mažo skersmens įrankis, kuris turi judėti lėtai ir atlikti kelias eigos, dėl to padidėja mašinos darbo laikas. Paprasta taisyklė – projektuoti vidaus kampų spindulius ne mažesnius kaip vieną trečdalį ertmės gylio. Kaip Aiškina Protocase , kuo didesni naudojami spinduliai, tuo geresnė paviršiaus apdorojimo kokybė ir mažesnės sąnaudos, nes galima naudoti didesnius ir stabilingesnius pjovimo įrankius.
• Apribokite ertmių ir kišenių gylį. Gilių kišenės apdirbimas yra neproporcingai brangus. Standartiniai pjovimo įrankiai turi ribotą pjovimo ilgį, paprastai efektyvūs iki apie 2–3 kartų didesnio skersmens gylio. Nors gilesni pjūviai yra įmanomi, jie reikalauja specializuotų, ilgesnių įrankių, kurie mažiau standūs ir turi veikti lėtesniais greičiais, kad būtų išvengta vibracijos ir lūžimo. Fictiv rekomenduoja išlaikyti pjovimo gylį ne didesnį kaip penkis kartus viršijantį frezavimo įrankio skersmenį, kad užtikrintumėte gerą apdorojimo kokybę ir žemesnes sąnaudas.
• Venkite plonų sienelių. Sienelės, kurios yra plonesnės nei 0,8 mm metalui arba 1,5 mm plastikui, linkusios vibruoti, išsikreipti ir sulūžti apdirbant. Norint tiksliai pagaminti tokius elementus, meistras privalo atlikti kelias lėtas eigos su mažu pjovimo gyliu. Nebent tai būtina daliai funkcionalumui, projektuojant storesnes, standesnes sienas padarys detalę stabilokesnę ir žymiai pigesnę gaminti.
• Supaprastinkite ir sujunkite elementus. Dizaino sudėtingumas tiesiogiai veikia kainą. Simetriškos detalės yra lengviau apdirbamos, o unikalių savybių skaičiaus sumažinimas mažina įrankių keitimo poreikį. Jei detalė turi sudėtingas savybes, tokius kaip įpjovos ar skylės keliose pusėse, apsvarstykite, ar dizainą galima padalinti į kelias paprastesnes dalis, kurios būtų lengvai apdirbamos ir vėliau surinkamos. Šis požiūris dažnai pasirodo pelningesnis nei vienos labai sudėtingos detalės apdirbimas, reikalaujančios 5 ašių stanco ir specialių tvirtinimų.

Protingos strategijos tarpams, sriegiams ir skyliams

Nors dideli geometriniai elementai akivaizdžiai veikia kainą, maži detalių aspektai, tokie kaip tarpai, sriegiai ir skylės, gali netikėtai stipriai paveikti galutinę kainą. Šiems elementams dažnai reikia tikslumo, specializuotų įrankių ar papildomų staklių operacijų. Taikant protingas dizaino strategijas šiems elementams, yra esminis žingsnis optimizuojant detalę pelningam gamybos procesui.

Tolerancijos nustato leistiną nuokrypį tam tikram matmeniui. Nors kai kurioms kritinėms sąsajoms gali būti būtinos siauros tolerancijos, jas reikėtų nurodyti taupiai. Kuo siauresnė tolerancija, tuo daugiau laiko, rūpesčio ir patikros reikia, o tai eksponentiškai padidina sąnaudas. Kaip paaiškina MakerVerse , pernelyg siauros tolerancijos gali sukelti didesnį įrankių dėvėjimąsi, ilgesnius ciklus ir didesnį broko kiekį. Nesvarbiems elementams pakanka standartinės mašininės tolerancijos (paprastai ±0,125 mm), kuri yra pakankama ir žymiai ekonomiškesnė.

Panašiai, skylės ir sriegiai turėtų būti projektuojami atsižvelgiant į standartizavimą. Skyles naudojant standartinius grąžtus yra daug pigiau nei nurodant nestandartinį skersmenį, kuriam reikėtų galinio frezo, lėtai formuojančio skylę. Kalbant apie srieginius, jų ilgis turėtų būti ribojamas. Sriegio sujungimas, viršijantis 1,5 skylės skersmens, suteikia mažai papildomo stiprumo, tačiau žymiai padidina kainą. Akloms skylėms taip pat svarbu suprojektuoti neapsriegtą sekciją apačioje, kad sriegiuojantis įrankis turėtų laisvės erdvę ir būtų sumažinta lūžimo rizika.

Medžiagų ir apdailos pasirinkimas kainos efektyvumui

Medžiagos pasirinkimas ir reikalinga paviršiaus apdaila yra paskutiniai, bet labai svarbūs sprendimai, darantys įtaką apdirbimo kainai. Šie sprendimai veikia tiek žaliavų išlaidas, tiek detalės apdirbimui reikalingą laiką. Medžiaga, kuri yra pigi pirkimui, bet sunkiai apdirbama, galiausiais gali kainuoti brangiau nei brangesnė, tačiau geriau apdirbama alternatyva.

Medžiagos apdirbiamumo reitingas nusako, kaip lengvai ją galima apdirbti pjovimu. Minkštesnės medžiagos, tokios kaip aliuminis 6061 ir plastikai, pavyzdžiui POM (Delrin), puikiai apdirbamos, leidžiant didelius pjovimo greičius ir trumpesnius ciklus. Priešingai, kietesnės medžiagos, tokios kaip nerūdijantis plienas ar titanas, yra sunkiau apdirbamos, reikalauja mažesnių greičių ir sukelia didesnį įrankių dėvėjimąsi, dėl ko apdirbimo laikas padvigubėja arba patrigubėja. Todėl, nebent būtų reikalingos stiprios lydinio specifinės savybės, pasirinkti lengviau apdirbamą medžiagą yra labai veiksminga kainos mažinimo strategija.

Kitas optimizavimo aspektas – atsižvelgti į pačios medžiagos заготовkos gamybos procesą. Naudojant beveik galutinės formos заготовką, sukurtą tokiu procesu kaip liejimas, galima žymiai sumažinti apdirbimo metu nuimamo medžiagų kiekį, taupant laiką ir mažinant atliekas. Automobilių pramonei dirbantiems įmonėms naudinga būtų ištirti specialistų šioje srityje siūlomas galimybes. Patvariems ir patikimiems automobilių komponentams galite ištirti individualūs kalimo paslaugų sprendimai nuo Shaoyi Metal Technology , kuris specializuojasi aukštos kokybės karštajame liejime pramonei.

Galiausiai reikia atidžiai apsvarstyti paviršiaus apdorojimo specifikacijas. Standartinis „apskirstas“ paviršius yra ekonomiškiausias variantas. Glodesnio paviršiaus reikalavimas reikalauja papildomų apdirbimo eigų ar antrinių operacijų, tokių kaip rutuliukų šlifavimas ar poliravimas, kurios kiekviena padidina sąnaudas. Skirtingų paviršių apdorojimų nurodymas tame pačiame detalių paviršiuje yra dar brangesnis, nes tai reikalauja skyrimo ir kelių procesų. Konkrečio paviršiaus apdorojimo taikymas tik ten, kur jis funkcionaliai būtinas, yra paprastas, bet veiksmingas būdas sumažinti sąnaudas.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kaip sumažinti CNC apdirbimo sąnaudas?

CNC apdirbimo sąnaudų mažinimas apima dizaino optimizavimą, medžiagų parinkimą ir proceso supaprastinimą. Pagrindinės strategijos apima:

• Supaprastinkite geometriją: Vengti sudėtingų kreivių, gilių dėžučių ir plonų sienelių.
• Pridėkite kampų spindulius: Naudokite kuo didesnius galimus spindulius vidiniuose kampuose, kad būtų galima greičiau apdirbti.
• Naudokite standartines savybes: Projektuokite skyles ir sriegius standartiniais matmenimis, kad nebūtų reikalingos specialios įrangos.
• Atleiskite tarpus: Nustatykite siaurus tarpus tik kritiniams elementams, kurių funkcionalumas nuo jų priklauso.
• Pasirinkite apdirbamus medžiagų tipus: Pasirinkite tokius greitai apdirbamus medžiagų tipus kaip aliuminis 6061.
• Mažinkite paruošimą: Projektuokite detalių formas taip, kad visi elementai būtų pasiekiami kiek įmanoma mažesniu skaičiumi staklių orientacijų.

2. Kokie yra apdorojamų detalių projektavimo niuansai?

Pagrindiniai apdorojamų detalių projektavimo aspektai susiję su gamybos galimumu ir sąnaudų efektyvumu. Tai apima detalės geometrijos vertinimą dėl jos paprastumo ir prieinamumo pjovimo įrankiams. Projektuotojai turi atsižvelgti į apdirbimo proceso apribojimus, pvz., negalėjimą sukurti visiškai aštrių vidinių kampų. Kiti svarbūs aspektai apima medžiagos parinkimą pagal funkcines reikalavimus ir apdirbiamumą, tinkamą tikslumo verčių taikymą bei tokių elementų kaip skylių ir sriegių projektavimą pagal standartines specifikacijas. Galiausiai, projektuotojai turėtų siekti sumažinti mašinų keitimo etapų skaičių, būtinų detalei pagaminti.