Se você está procurando criar um único protótipo ou se preparar para a produção em massa, a redução dos custos de fabricação geralmente é uma prioridade no que diz respeito à usinagem do CNC.
Felizmente, como designer, suas decisões podem afetar bastante o preço final. Seguindo o projeto para dicas de maquinabilidade neste artigo, você pode fabricar peças otimizadas para minimizar o custo e ainda atender aos seus requisitos de projeto.
O que afeta o custo das peças do CNC?
O preço das peças usinadas do CNC depende dos seguintes fatores:
● Tempo de processamento: quanto mais tempo necessário para processar uma peça, mais caro será. No CNC, o tempo de usinagem é frequentemente o principal motorista de custo.
● Custos de inicialização: eles estão relacionados à preparação de arquivos e ao planejamento de processos CAD e são de grande significado para a produção de pequenos lotes. Esse custo é fixo e há uma oportunidade de reduzir o preço unitário, explorando "economias de escala".
● Custo do material: o custo dos materiais e a dificuldade do processamento de materiais têm um grande impacto no custo geral. Otimizar o design ao considerar certos fatores materiais pode reduzir significativamente o preço.
● Outros custos de fabricação: quando você projeta uma peça com requisitos especiais (por exemplo, quando você define tolerâncias apertadas ou projeta paredes finas), podem ser necessárias ferramentas especiais, controle de qualidade mais apertado e mais etapas de usinagem (para reduzir a velocidade de processamento). Obviamente, isso tem um impacto no tempo total de fabricação (e preço).
Agora que a fonte do custo do CNC é clara, vamos ver como otimizar o design para minimizá -lo ...
Dica 1: adicione um raio às bordas verticais internas
Todas as ferramentas de moagem CNC têm uma forma cilíndrica e criam um raio ao cortar a borda do bolso.
Use uma ferramenta menor de diâmetro para reduzir o raio do canto. Isso significa que vários passes em velocidades mais baixas - as ferramentas pequenas não podem remover o material tão rapidamente em um único passe quanto as maiores - acumulando o tempo e o custo da usinagem.
Minimizar o custo:
● Adicione um raio de pelo menos 1/3 da profundidade da cavidade (maior é melhor).
● É melhor usar o mesmo raio em todas as bordas internas.
● Na parte inferior da cavidade, especifique um raio pequeno (0,5 ou 1 mm) ou nenhum raio.
Idealmente, o raio do canto deve ser um pouco maior que o raio da ferramenta usada para usinar o bolso. Isso reduzirá a carga na ferramenta e reduzirá ainda mais os custos de fabricação. Por exemplo, se o seu design tiver uma cavidade de 12 mm de profundidade, adicione um raio de 5 mm (ou mais) aos cantos. Isso permitirá que um cortador de Ø8mm (raio de 4 mm) os corta mais rapidamente.
Dica 2: limite a profundidade da cavidade
Se você precisar de uma borda interna com cantos nítidos (por exemplo, quando uma parte retangular precisar se encaixar em uma cavidade), use uma forma com um rebaixamento em vez de reduzir o raio da borda interna, assim:
As cavidades profundas de usinagem podem afetar bastante o custo das peças da CNC, pois grandes quantidades de material precisam ser removidas, o que consome tempo.
É importante lembrar que as ferramentas do CNC têm comprimentos de corte limitados: geralmente, elas funcionam melhor quando são 2-3 vezes mais profunda que seu diâmetro. Por exemplo, um cortador de Ø12 pode cortar com segurança os bolsos com até 25 mm de profundidade.
Cavidades mais profundas (até 4 vezes o diâmetro da ferramenta ou mais) podem ser cortadas, mas isso adiciona custo devido à necessidade de ferramentas especializadas ou de um sistema CNC de vários eixos.
Além disso, ao cortar a cavidade, a ferramenta deve ser inclinada para a profundidade de corte correta. Uma entrada suave requer espaço suficiente.
Minimizar o custo:
● Limite a profundidade de todas as cavidades a 4 vezes o seu comprimento (ou seja, a maior dimensão no plano XY).
Dica 3: Aumente a espessura das paredes finas
Seções sólidas grossas são mais estáveis (menos caras para a máquina) e devem ser preferidas, a menos que o peso seja o principal fator.
Para evitar distorção ou quebra ao usinar paredes finas, são necessários vários passes em profundidades baixas de corte. As características finas também são propensas a vibrações, tornando -as desafiadoras para a máquina com precisão e podem aumentar significativamente o tempo de usinagem.
Minimizar o custo:
● Para peças de metal, a espessura da parede do projeto é maior que 0,8 mm (quanto mais espessa, melhor).
● Para peças plásticas, mantenha a espessura mínima da parede acima de 1,5 mm.
A espessura mínima de parede alcançável é de 0,5 mm para metal e 1,0 mm para plástico. No entanto, a usinabilidade desses recursos deve ser avaliada caso a caso.
Dica 4: limite o comprimento dos fios
Especificar um encadeamento por mais tempo do que o necessário pode aumentar o custo da parte do CNC devido à possível necessidade de ferramentas especiais.
Lembre -se de que os threads mais de 0,5 vezes o diâmetro do furo não aumentarão a força da conexão.
Minimizar o custo:
● Projete um fio com um comprimento máximo de 3 vezes o diâmetro do orifício.
● Para fios em orifícios cegos, é melhor adicionar pelo menos 1/2 do diâmetro do comprimento não -levado ao fundo do orifício.
Dica 5: Projeto de orifícios de tamanho padrão
Os orifícios podem ser usinados com CNC rapidamente e com alta precisão usando exercícios padrão. Para tamanhos não padrão, o furo deve ser usinado com um moinho de extremidade, o que pode aumentar o custo.
Além disso, limite a profundidade de todos os orifícios a 4 vezes o seu diâmetro. Buracos mais profundos (até 10 vezes o diâmetro) podem ser feitos, mas eles podem adicionar custos porque são difíceis de usinar.
Minimizar o custo:
● Para orifícios com um diâmetro menor ou igual a 10 mm e maior que 0,5 mm, o incremento de diâmetro do orifício de projeto é de 0,1 mm.
● Ao projetar em polegadas, use polegadas fracionárias tradicionais ou consulte este gráfico de tamanho de broca fracionária.
● Projete um orifício com um comprimento até 4 vezes o seu diâmetro.
Dica 6: defina tolerâncias rígidas somente quando necessário
A definição de tolerâncias apertadas aumenta o custo do CNC, pois aumenta o tempo de usinagem e requer inspeção manual. As tolerâncias devem ser cuidadosamente definidas apenas quando necessário.
Se nenhuma tolerância específica for definida no desenho técnico, a peça será usinada usando tolerâncias padrão (± 0,125 mm ou superior), o que é suficiente para a maioria dos recursos não críticos.
Tolerâncias rígidas sobre recursos internos são especialmente difíceis de alcançar. Por exemplo, quando a usinagem de orifícios ou cavidades, pequenos defeitos (chamados rebars) podem se desenvolver nas bordas devido à deformação do material. As peças com tais recursos precisam ser inspecionadas e lançadas, ambas são processos manuais (e com eficiência no tempo) que adicionam custo.
Minimizar o custo:
● Especifique tolerâncias mais rígidas somente quando necessário.
● Defina um único dado (como uma seção transversal de duas bordas) como uma referência para todas as dimensões toleradas.
O uso de dimensionamento geométrico e tolerância (GD&T) em desenhos técnicos, como nivelamento, robustez, redondeza e posição verdadeira, pode reduzir o custo da usinagem CNC, pois geralmente definem tolerâncias mais baixas, mas exigem que o conhecimento avançado seja aplicado.
Dica 7: mantenha o número de configurações da máquina no mínimo
Girar ou reposicionar peças aumenta os custos de fabricação, porque geralmente precisa ser feito manualmente. Além disso, para geometrias complexas, podem ser necessários equipamentos personalizados, aumentando ainda mais o custo. Geometrias particularmente complexas podem exigir um sistema CNC de vários eixos, aumentando ainda mais o preço.
Considere a divisão de peças em geometria que pode ser usinada em CNC em uma configuração e depois aparafusada ou soldada. Isso também se aplica a peças com cavidades muito profundas.
Minimizar o custo:
● As peças de design que só podem ser usinadas em uma configuração.
● Se isso não for possível, divida a geometria em peças para montagem posteriormente.
Dica 8: Evite pequenos recursos com altas proporções
Pequenas características com altas proporções são propensas a vibrações e são especialmente difíceis de usinar com precisão.
Para aumentar sua rigidez, eles devem ser presos a paredes mais espessos ou reforçados com costelas de suporte do suporte (de preferência quatro: uma de cada lado).
Minimizar o custo:
● Recursos de design com uma proporção inferior a 4.
● Adicione o suporte ou prenda pequenos recursos às paredes para aumentar sua rigidez.
Dica 9: Remova todo o texto e letras
Adicionar texto à superfície das peças usinadas de CNC pode adicionar um custo significativo devido às etapas de usinagem adicionais e demoradas necessárias.
Os métodos de acabamento de superfície, como a serigrafia ou a pintura da tela de seda, são um método mais econômico de adicionar texto à superfície das peças usinadas do CNC.
Minimizar o custo:
● Exclua todos os caracteres e letras nas peças usinadas do CNC.
● Se o texto for necessário, prefira gravar em vez de gravar, pois o último exige que mais material seja removido.
Dica 10: considere a usinabilidade do material
A usinabilidade refere -se à facilidade com que um material pode ser cortado. Quanto maior a usinabilidade, mais rápido o CNC pode processar o material, reduzindo os custos.
A usinabilidade de cada material depende de suas propriedades físicas. Geralmente, quanto mais suave (e mais dúctil) a liga de metal, mais fácil é a máquina.
Minimizar o custo:
Se você pode escolher entre materiais, escolha um com melhor máquinabilidade (especialmente para pedidos de alto volume).
Dica 11: considere o custo dos materiais em massa
O custo dos materiais é outro fator que pode afetar bastante o preço das peças usinadas do CNC.
O alumínio 6061 é claramente o material mais econômico para a fabricação de protótipos de metal, porque combina baixo custo com uma máquinabilidade muito boa.
Minimizar o custo:
● Escolha materiais com baixo custo em massa (especialmente para pequenos pedidos de lote).
Dica 12: Evite (múltiplos) tratamentos de superfície
Os tratamentos de superfície melhoram a aparência e a resistência das peças usinadas do CNC em ambientes severos, mas também aumentam seu custo.
Exigir vários acabamentos diferentes na mesma parte aumenta ainda mais o preço devido às etapas extras necessárias.
Minimizar o custo:
● Selecione o acabamento da superfície após o processamento.
● Solicite vários acabamentos somente quando absolutamente necessário.
Dica 13: considere o tamanho do espaço em branco
O tamanho do espaço em branco pode afetar o custo total e, para garantir uma boa precisão, algum material deve ser removido de todas as bordas da peça. Isso pode ter um impacto significativo nos custos de material (especialmente para pedidos de alto volume). Como regra geral, o espaço em branco deve ser pelo menos 3 mm maior que o final.
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