CNC加工零件如何降低加工成本

CNC加工是一種成熟的數(shù)字制造工藝，可以直接從CAD文件生產(chǎn)出具有優(yōu)異物理性能的高精度零件。

數(shù)控機(jī)床的加工成本可能會(huì)根據(jù)您使用的目的而有很大差異。無論您是制作單個(gè)原型還是準(zhǔn)備量產(chǎn)，在下訂單前都需要檢查項(xiàng)目的總體預(yù)算。

CNC加工成本的計(jì)算似乎很復(fù)雜。我們應(yīng)該考慮很多因素，與其他制造方法相比，最終的成本評(píng)估難度更大。

因此，我們首先分析一下影響CNC加工加工的因素有哪些。然后針對(duì)這些因素提供一些可行的指南，這些指南已被證明可以降低CNC加工零件的成本。通過在開發(fā)周期的早期了解這些因素，您可以最大限度地降低成本，而不必付出高昂的成本。

設(shè)計(jì)成本

CNC加工每年都在進(jìn)步和發(fā)展，所以一年比一年復(fù)雜。因此，跟上零件設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是，通過對(duì)零件設(shè)計(jì)或材料選擇進(jìn)行一些相對(duì)簡(jiǎn)單的調(diào)整，您仍然可以在提高功能的同時(shí)降低加工零件的成本。在設(shè)計(jì)階段咨詢有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械師或工程師可能會(huì)增加項(xiàng)目的初始成本，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看會(huì)節(jié)省更多。

以下是需要牢記的注意事項(xiàng)列表：

公差：公差越小，成本越高

孔尺寸和深度：深的小孔加工準(zhǔn)確速度慢且容易出現(xiàn)刀具破損。

內(nèi)徑：直徑越小，制造它所需的立銑刀就越小。立銑刀越小，加工速度越慢。在可行范圍內(nèi)，盡量加大孔徑。

切削深度：與孔一樣，超深型腔需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間，并且可能需要專門訂購(gòu)的工具，從而增加成本。

壁厚：薄壁需要格外小心。對(duì)于塑料，推薦的絕對(duì)最小值為 1.0 毫米，對(duì)于金屬，為 0.5 毫米。

底切— 某些特征，例如 O 形環(huán)槽或鍵槽，可以（而且通常必須）使用專門為底切制作的工具進(jìn)行加工。

如何優(yōu)化設(shè)計(jì)并最大限度地降低成本？

1.在內(nèi)部垂直邊緣添加一個(gè)半徑

所有CNC加工銑刀都具有圓柱形狀，在切割型腔邊緣時(shí)會(huì)產(chǎn)生半徑。

使用較小直徑的工具來減小拐角半徑。這意味著需要以較低的速度進(jìn)行多次走刀——較小的刀具在一次走刀中去除材料的速度不如較大的刀具，這會(huì)增加銑削時(shí)間，從而增加項(xiàng)目成本。

為降低成本，專家建議拐角半徑應(yīng)略大于用于加工型腔的刀具半徑。這可以減輕工具上的負(fù)荷并進(jìn)一步降低制造成本。

2.限制型腔深度

加工深腔將極大地影響CNC零件的成本，因?yàn)樾枰コ罅坎牧希浅：臅r(shí)。

CNC加工刀具的切削長(zhǎng)度是有限的：通常，當(dāng)切削深度達(dá)到型腔直徑的2-3倍時(shí)，它們將發(fā)揮最佳作用，設(shè)計(jì)更深的型腔，因?yàn)樾枰獙Ｓ玫毒呋蚨噍S CNC 系統(tǒng) 這會(huì)導(dǎo)致成本增加。

3、增加薄壁的厚度

增加薄壁的厚度以減少CNC加工時(shí)間。除非重量是主要因素，否則厚實(shí)的零件會(huì)更穩(wěn)定。

薄的零件容易振動(dòng)。為避免CNC加工薄壁時(shí)變形或開裂，需要在低切削深度下進(jìn)行多次CNC加工，因此很難精確CNC加工。

對(duì)于金屬件，設(shè)計(jì)壁厚應(yīng)大于0.8mm（越厚越好）。對(duì)于塑料件，最小壁厚應(yīng)保持在1.5mm以上。在非?？拷慵吘壏胖每谆蚵菁y時(shí)，您經(jīng)常會(huì)遇到薄壁。在您的設(shè)計(jì)中放置孔時(shí)，請(qǐng)確保您也遵循上述準(zhǔn)則。

4.限制線程的長(zhǎng)度

將最大螺紋長(zhǎng)度限制為孔直徑的 3 倍。對(duì)于盲孔中的螺紋，最好在孔底至少增加1/2的直徑。

指定比必要長(zhǎng)度更長(zhǎng)的螺紋會(huì)增加CNC加工零件的成本，因?yàn)榭赡苄枰厥夤ぞ摺?

5.標(biāo)準(zhǔn)尺寸設(shè)計(jì)孔

設(shè)計(jì)孔時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭尺寸，使用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭可以快速準(zhǔn)確地加工CNC孔。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸，必須使用立銑刀加工孔，這會(huì)增加成本。

建議將所有孔的深度限制為直徑的4倍。如果打更深的孔（可達(dá)直徑的10倍），CNC加工難度大，會(huì)增加成本。

6.僅在必要時(shí)指定公差

定義嚴(yán)格的公差會(huì)增加CNC加工的成本，因?yàn)樗粌H增加了CNC加工時(shí)間，還需要人工檢查。如果技術(shù)圖紙上未定義特定公差，則標(biāo)準(zhǔn)公差（±0.125 毫米或更高）將用于加工零件，這足以滿足大多數(shù)非關(guān)鍵特征。

尺寸中的小數(shù)點(diǎn)很重要。它們指定了精度級(jí)別和用于測(cè)量的儀器。例如，兩位小數(shù)表示機(jī)械師可以使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，而三位小數(shù)表示必須使用千分尺或等效的 CMM 工具。為最大限度地降低成本，請(qǐng)避免在尺寸中添加額外的小數(shù)點(diǎn)。

7.將機(jī)器設(shè)置的數(shù)量保持在最低限度

建議設(shè)計(jì)可以在盡可能少的機(jī)器設(shè)置中處理的零件，最好只在一個(gè)設(shè)置中。

旋轉(zhuǎn)或重新定位零件會(huì)增加制造成本，因?yàn)樗ǔＰ枰謩?dòng)完成。此外，對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀，可能需要定制夾具，這進(jìn)一步增加了成本。特別復(fù)雜的幾何形狀可能需要多軸CNC加工系統(tǒng)，這進(jìn)一步增加了價(jià)格。

可以考慮將零件分成幾個(gè)幾何形狀，可以在單個(gè)設(shè)置中進(jìn)行CNC加工，然后用螺栓連接或焊接在一起。這也適用于具有深口袋的零件。

8.刪除所有文字和刻字

在CNC加工零件的表面添加文字會(huì)顯著增加成本，因?yàn)樾枰~外且耗時(shí)的加工步驟。如果需要文字，最好選擇雕刻文字而不是浮雕文字，因?yàn)楹笳咝枰コ嗟牟牧稀?

9.避免（多個(gè)）表面處理

表面光潔度改善了CNC加工零件的外觀并增強(qiáng)了它們對(duì)惡劣環(huán)境的抵抗力，但同時(shí)也增加了成本。

在同一零件上要求多種不同的表面處理會(huì)進(jìn)一步增加價(jià)格，因此盡量選擇CNC加工后的表面處理，只有在絕對(duì)必要時(shí)才要求進(jìn)行多種表面處理。

材料成本

機(jī)加工件種類加工零件材料的選擇從兩個(gè)方面影響成本：原材料成本和材料加工成本。一些材料作為原材料比其他材料更昂貴，而另一些材料則比其他材料更難制造。材料的可加工性越低，它就越昂貴。

如果要使用的材料具有潛在危險(xiǎn)，則需要采取額外的安全預(yù)防措施，從而增加生產(chǎn)成本。下面主要介紹材料的加工成本。

可加工性是指切削材料的難易程度?？杉庸ば栽礁撸牧系腃NC加工速度越快，成本越低。

銅是一種良好的電導(dǎo)體，尤其是黃銅 C360 是易CNC加工的金屬，易于銑削，可以高速CNC加工，并且可能恰好具有您的應(yīng)用所需的機(jī)械、化學(xué)或?qū)щ娦阅?。但銅比鋁貴得多。盡管鋁的導(dǎo)電率約為銅的 60%，但重量和成本的節(jié)省可能會(huì)促使您重新考慮鋁。

鋼的可加工性比鋁低10倍，加工時(shí)間至少比鋁高2倍。請(qǐng)注意，不同等級(jí)的鋼材具有不同的加工性能。例如，304不銹鋼（最常見的不銹鋼合金）的可加工性指數(shù)為45%，而303不銹鋼（一種化學(xué)成分非常相似的合金）的可加工性指數(shù)為78%，因此更容易加工。17-4 PH 不銹鋼很難切削。如果高強(qiáng)度和耐腐蝕性不重要，請(qǐng)嘗試使用 316L 或 304。

如果擔(dān)心硬度，4140可能是您的首選，但1018的成本非常低，而且表面硬化效果極佳。

塑料的可加工性主要取決于其剛度和熱性能。一些塑料具有優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性或耐化學(xué)性，其他塑料在熱或火焰下表現(xiàn)良好，而另一些則具有優(yōu)異的強(qiáng)度、沖擊或電氣性能。

POM (Delrin) 是最容易加工的塑料，其次是ABS。PEEK和尼龍是其他常見的工程塑料，加工難度大。通常，材料越軟，銑削過程中尺寸穩(wěn)定性和拉絲的風(fēng)險(xiǎn)就越大。

對(duì)于CNC加工零件，可以CNC加工許多優(yōu)質(zhì)材料，每種材料都有其獨(dú)特的特性、應(yīng)用和成本。不同庫(kù)存材料的價(jià)格可能相差很大，但通常以一般可用性為準(zhǔn)，因此需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的材料。

勞動(dòng)力成本

勞動(dòng)力成本參與制造零件的機(jī)械師必須為其工作付費(fèi)。他花時(shí)間為自定義CNC加工操作設(shè)置機(jī)器，并確保所有操作都以產(chǎn)生良好結(jié)果的方式進(jìn)行。如果零件比較難，比較復(fù)雜，需要更高水平和受過訓(xùn)練的機(jī)械師的專業(yè)知識(shí)，那么生產(chǎn)成本就會(huì)上升。這些額外的技能和經(jīng)驗(yàn)是有代價(jià)的，因?yàn)樗鼈冎饕菑脑诼毥?jīng)驗(yàn)而非正規(guī)教育中獲得的。零件生產(chǎn)的勞動(dòng)密集度越高，其定價(jià)就越高。

零件的后處理、精加工或組裝也需要一些額外的人工作業(yè)，這也會(huì)增加人工成本。因此，將一些精密零件外包給制造能力強(qiáng)、人工成本不是特別高的中國(guó)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

機(jī)器成本

機(jī)器現(xiàn)代加工和制造設(shè)備不同，而且非常昂貴。零件可以用多軸機(jī)器完成還是需要多臺(tái)機(jī)器。以及需要多少不同的機(jī)器和操作。所需設(shè)備的尺寸和功能會(huì)增加影響總成本的因素。

您可以為該項(xiàng)目租用幾種不同類型的CNC加工機(jī)器。您選擇哪一個(gè)可能會(huì)影響您的工作成本。對(duì)于3軸機(jī)床，包括數(shù)控銑床和數(shù)控車床，多軸機(jī)床的運(yùn)行成本相對(duì)較高。

當(dāng)我們收到項(xiàng)目時(shí)，首先我們的工程師會(huì)檢查生產(chǎn)過程，然后選擇最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式，最后我們會(huì)得到生產(chǎn)時(shí)間。由于不同的生產(chǎn)工藝會(huì)有不同的生產(chǎn)時(shí)間，所以有時(shí)工件的價(jià)格會(huì)非常高。

但是，請(qǐng)不要擔(dān)心，因?yàn)槲覀兊墓こ處煼浅I(yè)，而且我們報(bào)出的價(jià)格是準(zhǔn)確的。我們的價(jià)格不一定是最便宜的，但一定是同等質(zhì)量下最合適的。

最后，就是零件的數(shù)量。零件數(shù)量越多，每增加一個(gè)單元的成本就越低。這意味著大訂單會(huì)增加零件的最終成本，但會(huì)降低單位成本。如果您想制造多個(gè)相同的零件，您可以重復(fù)使用相同的CAM編程和夾具，或者您可以一次從同一庫(kù)存中切割多個(gè)零件。