Obróbka CNC jest integralną częścią wielu branż – z jej pomocą można wytworzyć potrzebne narzędzia i części z niezrównaną precyzją. Firmy często szukają sposobów na ograniczenie budżetów – a cięcie kosztów obróbki CNC nie jest wyjątkiem. Aby obniżyć cenę procesów CNC oraz koszty usługi obróbki skrawaniem, powinno się najpierw zrozumieć jak one przebiegają i znać różne czynniki, które wpływają na cenę. Obróbka CNC od dawna jest szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu. Biorąc pod uwagę szeroki wachlarz możliwości, jakie oferują maszyny CNC, faktem jest, że podczas skrawania mogą pojawić się i często pojawiają się zawiłości, problemy i niepotrzebne koszty. Jak polepszyć obróbkę CNC i zmniejszyć koszty produkcji? Czy dłużej trwa obróbka części podczas ekonomicznego używania maszyny? O tym piszemy poniżej!
Jakie czynniki wpływają na cenę obróbki CNC?
W celu wyeliminowania pewnej części kosztów konieczne jest przygotowanie odpowiedniego pod względem konstrukcyjnym, technicznym i ekonomicznym projektu gotowego produktu oraz dokładne zaplanowanie i zdefiniowanie samego procesu obróbki.
Czas obróbki, który znacząco wpływa na jej cenę, zależy w dużej mierze od złożoności geometrii przedmiotu obrabianego.
Koszty początkowe, w tym opracowywanie projektu CAD i planowanie procesu, stanowią dużą część wartości produktu w małej ilości, ale w przypadku dużej lub seryjnej ilości koszty te są stałe, więc rozmiary partii można zmniejszyć, podnosząc cenę na jednostkę produktu.
Ceny materiałów i wykończenia są również czynnikami wpływającymi na całkowitą wartość produktu. Ponadto, wpływ będzie miała również proporcja liczby wykończeń na powierzchni wytworu. W niektórych przypadkach firmy wykorzystując tańszą metodę produkcji zmniejszają końcowy efekt finalnego modelu produktu. Jak zrozumieć koszty produkcji?
Jak obliczyć koszty obróbki CNC?
Koszty obróbki CNC będą zależeć od kilku czynników, w tym czasu potrzebnego na wykonanie projektu oraz konkretnych maszyn, takich jak maszyny trzy- i pięcioosiowe. Firmy w branży CNC często ustalają własne stawki godzinowe dla różnych typów maszyn. Na przykład pięcioosiowa zazwyczaj kosztuje około 400 – 500 złotych za godzinę, podczas gdy maszyna trzyosiowa zazwyczaj kosztuje mniej. Warto pamiętać, że to tylko koszty eksploatacji urządzenia CNC (każda frezarka CNC generuje koszty). Mogą one służyć jako punkty odniesienia, chociaż konieczne będzie również uwzględnienie wartości pracy. Ponadto na cenę wpływa również kilka innych czynników, które będą prezentowane w następnych punktach artykułu. Ponieważ koszty mogą się różnić, najlepiej skontaktować się z potencjalnym sklepem/firmą z branży CNC przed podjęciem decyzji o zamówieniu, aby zobaczyć, jak wpłynie to na budżet, którym dysponujemy.
Co wpływa na koszty części CNC?
Przed obniżaniem kosztów obróbki CNC, najpierw powinno się dobrze zrozumieć czynniki, które wpływają na koszt części CNC – czas obróbki, koszty rozruchu, koszty materiałów i inne. Oto kilka podstawowych informacji na temat każdego czynnika, który można wykorzystać do ostatecznego obniżenia kosztów produkcji:
- Czas obróbki: jest to często główny czynnik kosztowy obróbki CNC. Zazwyczaj im dłużej trwa proces, tym wyższa cena.
- Koszty początkowe: zazwyczaj są stałe. Mają na celu pokrycie przygotowania pliku CAD i planowania produktu. W małych partiach koszty uruchomienia mogą być znaczne.
- Wartość materiału: cena wybranego materiału sypkiego i łatwość obróbki surowca to kolejny ważny czynnik w kosztach obróbki CNC.
- Inne koszty produkcji: Niektóre części obrabiane CNC mają specjalne wymagania – takie jak wąskie tolerancje lub cienkie ścianki. Zwykle wymagają określonych narzędzi, większej liczby dodatkowych etapów obróbki oraz niższych prędkości w trakcie skrawania. Wszystkie te czynniki wpływają na czas przetwarzania i ostatecznie zwiększają koszty.
- Wykończenie powierzchni materiału: dodanie wykończenia do części może poprawić wygląd i sprawić, że będzie ona bardziej odporna na trudne warunki. Chociaż może to być korzystne, zdecydowanie zwiększa koszty przetwarzania.
Koszt obrabiarek CNC
Zatrudniając firmę do realizacji projektu, możemy wybierać spośród wielu typów maszyn CNC. Niektóre z nich kosztują więcej, co oczywiście może mieć wpływ na cenę, jaką ostatecznie płacimy za ich użytkowanie. Na przykład maszyny 3-osiowe będące bardziej standardowe mogą kosztować od 150 do 200 zł za godzinę. Inne, takie jak wieloosiowe, są bardziej skomplikowane w obsłudze, więc będą wyceniane wyżej — zwykle od 300 do 500 zł za godzinę. Cena używanej maszyny może się różnić w zależności od wielu czynników, w tym cen firmy i tego, ile musi zapłacić operatorowi. Najlepiej porozmawiać z przedstawicielami, aby poznać ceny maszyn przed rozpoczęciem projektu.
Jak obniżyć koszty obróbki CNC – praktyczne wskazówki
Aby pomóc obniżyć koszty, można wprowadzić zmiany w czasie obróbki CNC, kosztach rozruchu, kosztach materiałów i nie tylko. Niektórych wymagań dotyczących produktu nie można zmienić, ale podjęcie kroków w celu optymalizacji projektu może znacznie obniżyć potrzebny budżet. Oto kilka naszych wskazówek dotyczących ograniczenia kosztów obróbki CNC.
1. Zaokrąglone rogi wewnętrzne
Ostry kąt 90 stopni wymaga zatrzymania maszyny, obrócenia części i kontynuowania procesu. Jak można sobie wyobrazić, te dodatkowe kroki pochłaniają czas przetwarzania i często wiążą się z dodatkowymi kosztami. Zmiana projektu wewnętrznych narożników części może obniżyć cenę obróbki CNC. Jeśli dostosujemy projekt tak, aby zawierał zaokrąglone rogi, maszyna może pracować bez przerwy, tworząc potrzebną część, a jednocześnie zmniejszając wartość faktury. Idąc krok dalej, warto upewnić się, że promień wewnętrznego narożnika wynosi co najmniej 1/3 głębokości rowka. Większy promień w narożach oznacza, że większy frez może je skutecznie ciąć — nie będzie potrzebny mały frez, który musi wielokrotnie przecinać narożniki o mniejszych promieniach.
2. Unikaj głębokich kieszeni
Głębokie kieszenie mogą negatywnie wpłynąć na koszt obróbki CNC, ponieważ uzyskanie ich oznacza usunięcie dużej ilości materiału. Usuwanie materiału jest czasochłonne i może wymagać specjalnych narzędzi w celu uzyskania pożądanej głębokości. Warto spróbować ograniczyć głębokość kieszeni w swoim projekcie do czterokrotności długości. Narzędzia CNC mają ograniczenia, jeśli chodzi o rowkowanie — najlepiej, aby głębokość była dwa do trzech razy większa od średnicy. Można wyciąć cztery razy średnicę, ale będzie to kosztować więcej.
3. Ogranicz stosowanie ścisłych tolerancji
Gdy część jest zaprojektowana z wąskimi tolerancjami, zwiększa to koszt, ponieważ wydłuża czas obróbki i wymaga kontroli ręcznej. Niestety, szczególnie trudno jest uzyskać wąskie tolerancje na wewnętrznej powierzchni, ponieważ otwory obróbkowe i inne rowki mogą powodować powstawanie zadziorów na krawędziach. Te usterki wymagają dodatkowego kroku poza ręczną kontrolą – gratowania. Gratowanie to bardzo czasochłonny proces, który również zwiększa koszt obróbki CNC. Jeśli projekt nie określa tolerancji, stosowana jest standardowa tolerancja ± 0,001 lub wyższa. Ma ona zastosowanie do wielu elementów, dlatego należy ponownie rozważyć wszelkie wąskie tolerancje i określić je tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Jeśli mamy zaawansowaną wiedzę projektową, możemy jeszcze bardziej obniżyć koszty obróbki CNC, ponieważ często mają one mniejsze tolerancje. Ostatnia uwaga na temat tolerancji — liczby reprezentujące wymiary są krytyczne, ponieważ wskazują poziom dokładności wymagany dla części. W obróbce CNC ten poziom precyzji przekłada się na narzędzia, które zostaną użyte do obróbki. Im więcej miejsc po przecinku, tym bardziej złożone narzędzie i wyższy koszt. Pamiętaj, aby usunąć z projektu wszystkie niepotrzebne ułamki dziesiętne jeśli chodzi o tolerancję.
4. Rozszerz cienkie ściany
Radzenie sobie z cienkimi ścianami wymaga czasu, ponieważ są one kruche. Są one bowiem wielokrotnie obrabiane z małą głębokością osadzania, aby uniknąć błędów lub pęknięć. Częstą przyczyną cienkich ścianek jest lokalizacja otworów i gwintów w pobliżu krawędzi części. Najlepiej umieścić je strategicznie. Gruba ściana jest bardziej stabilna, a koszt przetwarzania jest niższy. Warto projektować części metalowe o grubości ścianki powyżej 0,8 mm i części plastikowe o grubości ścianki powyżej 1,5 mm, o ile waga nie stanowi problemu.
5. Ogranicz długość nici żeby obniżyć koszty
Gwinty, które są 1,5 raza dłuższe niż średnica otworu, nie wzmocnią połączenia, a gwinty dłuższe niż to konieczne, mogą wiązać się z dodatkowymi kosztami, ponieważ do ich wykonania mogą być wymagane specjalne narzędzia. Oszczędzaj koszty, projektując komponenty o maksymalnej długości trzykrotnej średnicy otworu. Pamiętaj, że gwinty w otworach nieprzelotowych powinny mieć dodatkową połowę średnicy na końcu otworu, bez gwintu.
6. Optymalizacja otworu gwintowanego
Dwa czynniki kosztowe otworów gwintowanych to głębokość i rozmiar gwintu. Jak wspomnieliśmy, zwiększenie długości gwintu poza ten punkt nie spowoduje wzmocnienia części. “Wpadnięcie” na głębokość większą niż trzykrotność średnicy otworu zwiększa ryzyko zerwania gwintu i dodatkowego czasu — oba te czynniki zwiększają ostateczną cenę. Bardzo małe gwinty również zwiększają koszty, ponieważ wymagają ręcznego nawlekania, co zwiększa czas i ryzyko. Zamiast tego ograniczenie głębokości do trzykrotności średnicy otworu i trzymanie się standardowych rozmiarów gwintów w projekcie może pomóc w obniżeniu kosztów obróbki CNC. Warto postarać się również, aby otwory gwintowane były większe niż 2-56 cali.
7. Użyj standardowego rozmiaru wiertła
Jeśli zaplanujemy prawidłowo i upewnimy się, że otwory w części mają standardowy rozmiar, maszyny CNC mogą używać wierteł do szybkiego i wydajnego tworzenia otworów. Jednak niestandardowe wymiary często wymagają użycia frezów, co może negatywnie wpłynąć na koszty. Istotną rolę odgrywa również głębokość otworu – chociaż możliwe jest wykonanie otworów o średnicy do 10 razy, są one trudne do obróbki i droższe. Aby zminimalizować koszt obróbki CNC, mając otwory o średnicy do 10mm, projektujmy w przyrostach co 0,1mm. W przypadku otworów o średnicy większej niż 10 mm należy stosować przyrosty co 0,5 mm. Jeśli projektujemy w calach, odnieśmy się do fraktalnego rozmiaru bitu i użyjmy ułamkowej części cala. Niezależnie od wielkości otworu, upewnijmy się, że długość otworu nie przekracza czterokrotności średnicy.
8. Unikaj wielu uzupełnień by obniżyć koszty
Wykończenie części obrabianych CNC pomaga chronić je przed trudnymi warunkami i często poprawia ich wygląd. Niestety to również zwiększa koszty. Pójście o krok dalej i wymaganie wielu wykończeń na elemencie będzie kosztować więcej. Jeśli chcemy zaoszczędzić pieniądze, rozważmy wybór wykończenia całości. Warto poprosić o wielokrotne uzupełnienia tylko wtedy, gdy jest to konieczne.
9. Podziel złożone części
Jeśli mamy skomplikowane części — takie jak złożone geometrie, obrót lub zmiana położenia — obróbka części może wymagać niestandardowego mocowania, ręcznego obracania, zmiany położenia lub wieloosiowego systemu CNC. Wszystkie te działania wiążą się z kosztami. Jeśli nie możemy zmniejszyć stopnia złożoności części, nadal możemy znaleźć sposób na obniżenie kosztów obróbki CNC, dzieląc część na dwie lub więcej indywidualnie obrabianych, które można złożyć w potrzebną całość. Dzieląc część na dwie lub więcej geometrii, które można obrabiać w jednym ustawieniu, można uzyskać redukcję kosztów.
10. Unikaj małych części o dużych proporcjach aby obniżyć koszty
Wszystkie fragmenty o ekstremalnych proporcjach są często trudne do obróbki. Na przykład małe części o dużych wydłużeniach są trudne do skrawania ze względu na ich skłonność do wibracji. Podobnie jak w przypadku wielu innych aspektów procesu, jeśli jest trudny do obróbki, zwiększa to koszty.
Aby obniżyć koszty, zaprojektujmy wszystkie komponenty tak, aby miały proporcje mniejsze niż 4 i rozważmy przymocowanie ich do ściany lub dodanie usztywnienia w celu zwiększenia sztywności.
11. Zamówienie luzem
Ilość zamawianych części ma duży wpływ na cenę jednostkową. Tak zwane korzyści skali mogą być potężnym narzędziem, gdy myślimy o tym, jak obniżyć koszty. Zwiększenie ilości z 1 do 50 może obniżyć cenę jednostkową o ponad 50%. Jak obniżyć koszty obróbki CNC? Nie ma na to jednego skutecznego sposobu. Pewne metody wymagają wykorzystanie jednego typu materiału aby wykonać wytwarzanie finalnych produktów zgodnie z zamówieniem. Opracowywania rozwiązań przemysłowych są przydatne (szczególnie w celu wykorzystania modelu do wykonania konkretnego zlecenia).