Рекомендации по проектированию для минимизации затрат на обработку с ЧПУ

При формировании стоимости изготовления деталей на станках с ЧПУ особенности конструкции изделия являются решающим фактором, сильно влияющим на окончательную цену. Поэтому в этой публикации приведены рекомендации, следование которым позволит снизить конечную стоимость фрезерных или товарных работ на станках с ЧПУ.

Токарная обработка ЧПУ

Увеличение времени обработки означает увеличение затрат на рабочую силу, электроэнергию и механические потери в процессе. Время является основным фактором, влияющим на стоимость деталей, получаемых путем обработки на станках с ЧПУ.

Этот пункт связан с подготовкой проекта и плана процесса обработки, что очень важно для мелкосерийного производства.

Стоимость сырья и уровень простоты обработки материала сильно влияют на общую цену. Оптимизация конструкции и учет определенного уровня легкости обработки материала значительно снизит конечную стоимость.

Особые требования (допуски, тонкие стенки и пр.) потребуют специальной оснастки, высокого контроля качества и дополнительной обработки.

Как мы знаем, фрезерные инструменты с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, поэтому эти инструменты будут создавать радиусы в процессе обработки кромок режущих деталей. Если вам нужны меньшие радиусы углов, нам потребуются режущие инструменты меньшего диаметра, и мы закупим материал за несколько проходов. Из-за меньшего удаления материала маленькими инструментами это увеличит время обработки, чем более крупные инструменты.

Рекомендации:

• Добавьте радиусы не менее 1/3 глубины полости, более предпочтительным является больший радиус.
• Одинаковый радиус для всех внутренних ребер.
• Отсутствие радиуса или малый радиус 0,5-1 мм для полого дна.
• Радиус угла должен быть немного больше, чем радиус инструмента для обработки полости.

Обработка глубоких полостей резко влияет на стоимость деталей с ЧПУ, поскольку удаление большого количества материала занимает много времени. Большинство инструментов с ЧПУ имеют ограниченную длину резания, они лучше всего подходят для полостей глубиной до 2-3 диаметров. Для более глубоких полостей, более чем в 4 раза превышающих диаметр инструмента, требуются специальные инструменты или многоосевая система ЧПУ, что увеличивает конечную стоимость. Кроме того, в процессе вырезания полостей мы должны обеспечить плавный вход с достаточным пространством для врезания инструментов на требуемую глубину резания.

Рекомендации:

ограничьте глубину всех полостей в 4 раза больше их наибольшего размера в длину.

Толстые сплошные профили более стабильны в использовании. В процессе обработки тонких стен нам необходимо несколько проходов с малой глубиной резания, чтобы избежать деформации или разрушения. Механическая обработка этих элементов представляет собой сложную задачу, так как они подвержены вибрации.

Рекомендации:

• Толщина стенок должна быть более 0,8 мм.
• Обрабатываемость должна учитываться в каждом конкретном случае.

Обычно максимальная длина резьбы ограничивается 3-кратным диаметром отверстия. Для более длинной резьбы потребуются специальные инструменты, что увеличит стоимость деталей с ЧПУ. По опыту наших инженеров, резьба длиннее, чем в 0,5 раза больше диаметра отверстия, никогда не увеличит прочность соединения.

Рекомендации:

Разработайте резьбу с максимальной длиной в пределах 3-кратного диаметра отверстия.

Для глухих отверстий добавьте длину без резьбы не менее 1/2 диаметра отверстия на дне отверстия.

Отверстия могут быть обработаны быстро и точно стандартными сверлами. Для обработки отверстий нестандартного размера необходимо использовать концевую фрезу. Обычно ограничиваем глубину всех отверстий до 4-кратного диаметра. Более глубокое отверстие до 10-кратного диаметра может быть изготовлено с повышенной стоимостью из-за проблематичного процесса обработки.

Рекомендации:

• Придерживайтесь расчетного диаметра отверстий с шагом 0,1 мм до 10 мм, 0,5 мм свыше 10 мм.
• Используйте стандартные размеры буровых долот.
• Ограничение длины отверстий до 4-кратного диаметра.

Жесткий допуск увеличит стоимость обработки на станке с ЧПУ за счет увеличения времени обработки и ручного контроля. Таким образом, допуски следует определять разумно и по мере необходимости. Обычно стандартный допуск будет использоваться в процессе обработки для большинства некритических требований к функциям. Жесткий допуск трудно достичь на внутренних элементах. В пересекающихся отверстиях и полостях из-за деформации материала образуется небольшой дефект. Нужна дополнительная проверка, чтобы устранить эти неточности.

Рекомендации:

• Указывайте более жесткий допуск только при необходимости.
• Определите одну базу в качестве ссылки на допуск размера.
• Используйте геометрические размеры и допуски для технического чертежа.

Небольшие элементы с высоким отношением ширины к высоте легко поддаются вибрации и трудно поддаются точной обработке. Их необходимо соединить со стенами или укрепить опорными ребрами, чтобы улучшить их жесткость.

Рекомендации:

• Соблюдайте конструктивные особенности с отношением ширины к высоте менее 4
• Улучшите жесткость с помощью распорки или соединения со стеной.

Обрабатываемость материала показывает, насколько легко его резать. Более высокая обрабатываемость характерна для материала, который можно обрабатывать быстрее и тем самым снизить стоимость. Физические свойства металла определяют его обрабатываемость: более мягкие металлические сплавы легче обрабатывать.

Рекомендации:

• Выбирайте материалы с лучшей обрабатываемостью, особенно для крупных заказов.

Размер заготовки должен быть примерно на 3 мм больше размера готовой детали. Нам нужно удалить часть материала со всех краев, чтобы обеспечить хорошую точность. Это значительно повлияет на стоимость материалов для заказов большого объема.

Рекомендации:

• Спроектируйте детали размером на 3 мм меньше стандартного размера заготовки.
• Используйте общие таблицы размеров заготовок или каталоги поставщиков для справки.

Количество изделий в серии сильно влияет на цену единицы из-за высокой стоимости запуска. Стоимость в расчете на единицу велика, когда количество изделий мало.

Рекомендации:

Выгоднее заказывать изготовление деталей сразу партией.