CNC 加工コストを最小限に抑えるための設計上のヒント

ジャック・ライ CNC加工のエキスパート

専門とする CNCフライス, CNC旋, 3Dプリント, ウレタンキャスト、 と 板金加工 サービス。


CNC加工されたものを探していたら プロトタイプ またはあなたの準備 大量部品生産、考慮する必要がある重要な問題の 1 つは、CNC 部品の製造コストです。 CNC 設計が最終的な価格設定に大きく影響する重要な要素であることは間違いありません。したがって、この記事では、最終的な CNC 機械加工のコストを削減するための設計のヒントを提供します。コストを最小限に抑え、設計要件を満たして、最適化された CNC 部品を入手できます。まず、CNC 加工における製造コストに影響を与える要因は何かを調べます。次に、実際のプロジェクトで最終的な CNC 機械加工部品のコストを削減することが証明された、包括的な実用的なガイドラインを提供します。

コストに影響する要素

CNC 機械加工部品のコストは、次の要因によって測定されます。

加工時間: 加工時間の増加は、加工工程での工数、電力、および機械的損失の増加を意味することを理解するのは簡単です。そのため、最終的な CNC はより高価になります。加工時間は、CNC 部品のコストに影響を与える主な要因です。 CNC加工プロセス.

初期費用: この項目はに関連しています CADファイル 少量生産にとって非常に重要な準備と加工工程計画。

材料費: のコスト 原材料 材料加工の容易さのレベルは、CNC の全体的なコストに大きく影響します。 設計の最適化 機械加工の特定の材料の容易さのレベルを考慮すると、最終的なコストが大幅に削減されます。

その他製作費: 公差、薄肉などの特別な要件には、特別なツール、高品質管理、 追加処理.これらすべての要素が総製造時間に影響を与え、最終的に CNC 部品のコストを増加させます。

設計を最適化し、コストを最小限に抑える効果的な方法

CNC の主なコストに影響を与える要因が明確であるため、設計を最適化し、コストを最小限に抑える効果的な方法を見つけることができます。

ヒント 1 内部垂直エッジに半径を追加する

みなさんご存じのとおり、 CNCフライス工具 円筒形なので、これらのツールは部品のエッジ プロセスを切断する際に R を作成します。より小さなコーナー半径が必要な場合は、より小さな直径の切削工具が必要になり、複数のパスで材料を購入します。小さな工具では材料除去が少ないため、大きな工具よりも加工時間が長くなります。

設計上の注意:

  1. 少なくともキャビティ深さの 1/3 の半径を追加します。半径が大きいほど好ましいです。
  2. すべての内部エッジで同じ半径
  3. 半径なし、または半径が 0.5 ~ 1 mm のキャビティ フロアの小さな半径
  4. キャビティ加工の場合、コーナー半径は工具半径よりもわずかに大きくする必要があります。

ヒント 2 キャビティの深さを制限する

深いキャビティの加工は、CNC 部品のコストに劇的な影響を与えます。多くの材料を除去するには時間がかかります。ほとんどの CNC ツールは切削長が制限されており、直径の最大 2 ~ 3 の深さのキャビティで最高のパフォーマンスを発揮します。工具直径の 4 倍以上の深いキャビティの場合、特別な工具または多軸 CNC システムが必要であり、最終的なコストが増加します。さらに、切削キャビティ プロセスでは、工具が必要な切削深さに進入するための十分なスペースを備えたスムーズな入口を保証する必要があります。

設計上の注意:

  1. すべてのキャビティの深さを、長さの最大寸法の 4 倍に制限します。

ヒント 3 薄い壁の厚さを増やす

部品の重量が主な要因でない場合は、厚いソリッド セクションの方が安定して使用でき、加工コストも抑えられます。

薄肉加工プロセスでは、変形や破損を避けるために深さの浅い切削で複数回のパスが必要です。振動しやすいため、この機能を機械加工するのは困難です。

設計上の注意:

  1. 金属部品の肉厚を 0.8mm 以上に設計
  2. プラスチック部品の肉厚を 1.5mm 以上に保つ
  3. すべての機能の機械加工性は、基本的にケースごとに考慮する必要があります。当社の最小肉厚は、金属の場合は 0.5mm、プラスチックの場合は 1.0mm です。

ヒント 4 スレッドの長さを制限する

通常、ねじの最大長は穴径の 3 倍に制限してください。 より長い指定スレッド 特別な工具が必要になり、CNC 部品のコストが増加します。当社の技術者の経験では、穴径の 0.5 倍よりも長いねじ山を使用しても接続強度が向上することはありません。

設計上の注意:

  1. ねじの長さは最大で穴径の 3 倍以内に設計してください。
  2. 止り穴の場合、穴の底で少なくとも穴の直径の 1/2 のねじ山を外す長さを追加します。

ヒント 5 標準サイズの設計穴

穴は、標準のドリル ビットで高速かつ正確に加工できます。非標準サイズの穴の場合、機械加工にはエンド ミル ツールを使用する必要があります。通常、すべての穴の深さは直径の 4 倍までに制限されています。直径の 10 倍までの深い穴は、加工プロセスに問題があるため、コストが高くなります。

設計上の注意:

  1. 穴径は10mm以下0.1mm刻み、10mm以上0.5mm刻みで設計。
  2. インチで設計したら、従来の分数インチのドリル ビット サイズを使用します。
  3. 穴の長さを直径の 4 倍までに制限します。

ヒント 6 公差のみを指定する 必要

厳しい公差は、加工時間の改善と手作業による検査により、CNC コストを増加させます。そのため、公差は慎重に定義し、必要に応じて定義する必要があります。通常、ほとんどの機械加工では標準公差が使用されます。 重要でない機能要件.内部フィーチャーで厳密な公差を達成することは困難です。交差する穴と空洞の場合、材料の変形により小さな欠陥が発生します。これらの欠陥を排除するには、手作業による検査とデバーリングが必要です。

設計上の注意:

  1. 必要に応じてより厳しい公差を指定してください。
  2. 寸法公差の参照として単一のデータムを定義します。
  3. 製図に幾何学的な寸法と公差を使用します。

ヒント 7 最小マシン セットアップ数

1 つのセットアップとして、できるだけ少ないマシン セットアップでパーツを設計することをお勧めします。回転させると手作業で製作費が加算されます。さらに、複雑な形状が必要になります カスタムフィクスチャ.特に複雑な形状には、多軸 CNC システムが必要です。これらすべてのアイテムは、最終的に CNC 部品の価格を引き上げます。

設計上の注意:

  1. 1 つの加工設定だけで部品を設計します。
  2. 複数の部品を別々に設計し、後で組み立てます。

ヒント 8 アスペクト比の高い小さな機能を避ける

幅と高さの比率が高い小さなフィーチャは振動しやすく、正確な機械加工が困難です。剛性を高めるには、壁に接続するか、サポート リブで補強する必要があります。

設計上の注意:

  1. 幅と高さの比率が 4 未満の設計機能
  2. ブレーシングサポートまたは壁接続で剛性を向上させます。

ヒント 9 すべてのテキストと文字を削除する

CNC パーツの表面にテキストを追加するには、時間のかかる加工手順が必要になるため、お勧めします。 表面仕上げ 費用対効果の高い方法としてのシルクスクリーンや絵画のように。

設計上の注意:

  1. CNC パーツのすべてのテキストまたはレタリングを削除する
  2. 必要に応じて、エンボスよりもエングレービングをお勧めします
  3. 20 ポイント以上のサンセリフ フォントを推奨

ヒント 10 材料の機械加工性

機械加工性とは、材料を簡単に切断できることを意味します。機械加工性が高いということは、材料をより速く機械加工してコストを削減できることを意味します。金属の物性がそれぞれを決める 材料の機械加工性、より柔らかい金属合金は機械加工が容易です。プラスチックの機械加工性は、剛性と熱特性に依存し、CNC 機械加工プロセスで溶融したり反ったりする傾向があります。

設計上の注意:

  1. 特に大量注文の場合は、機械加工性に優れた材料を選択してください。

ヒント 11 バルク材料費

バルク材料のコストは、CNC 部品の価格に大きく影響するもう 1 つの要因です。機械加工性が高い金属ほどコストが高くなり、大量生産に適しています。プラスチックは高価で機械加工が難しいため、必要な場合にのみ使用します。

設計上の注意事項

少量注文の場合は、バルク コストの低い材料を選択してください。

ヒント 12 複数の表面仕上げ

表面仕上げ CNC 部品の外観と耐性が向上します。複数の表面仕上げにより、追加の手順で価格が上昇します。

設計上の注意:

  1. 機械加工後の表面仕上げを選択します。
  2. 必要なだけ複数の表面仕上げをリクエストしてください。

Tip 13 ブランクサイズ

ブランクのサイズは、最終パーツよりも約 3mm 大きくする必要があります。精度を確保するために、すべてのエッジから一部のマテリアルを削除する必要があります。これは、大量注文の材料費に大きく影響します。

設計上の注意:

  1. 標準ブランクサイズより3mm小さい寸法の部品を設計します。
  2. 一般的なブランク サイズの表またはサプライヤー カタログを参照用に使用する

ヒント 14 規模の経済 (追加のヒント)

初期費用が高いため、数量はCNC単価に大きく影響します。数量が少ない場合はコストの割合が高くなりますが、数量が多い場合はほとんどなくなります。

設計上の注意:

  1. 規模の経済を利用するために大量注文するか、繰り返し注文する

結論

CNC 部品のコストを最小限に抑えるには、見積もりの注文を送信する前に、次の項目を考慮する必要があります。

  1. 使用する 機械加工性ガイドラインの設計 部品設計を最適化します。
  2. 完全な機能効果なしで機能を簡素化します。
  3. 設計を変更して、複数のマシンのセットアップを排除します。
  4. 設計要件に対して、より安価または機械加工性の高い材料。
  5. 設計を簡単な機械部品に分割し、後で組み立てます。