Trong gia công thiết bị cơ khí, cho dù bạn muốn tạo một nguyên mẫu đơn lẻ hay chuyển sang sản xuất quy mô lớn, ưu tiên chính thường là giảm chi phí sản xuất. May mắn thay, các quyết định thiết kế có thể giúp giảm giá thành. Chỉ cần tuân theo một số quy tắc Thiết kế để gia công nhất định, bạn có thể sản xuất các bộ phận giá cả phải chăng nhưng vẫn tuân thủ các yêu cầu thiết kế chức năng.
Chúng tôi bắt đầu bằng cách xem xét những gì làm tăng chi phí trong gia công CNC. Sau đó, chúng tôi trình bày các hướng dẫn toàn diện, cung cấp các mẹo thiết kế đã được chứng minh để giảm chi phí cho dự án của bạn.
Chi phí gia công CNC là bao nhiêu?
Báo giá cho các bộ phận gia công bằng máy CNC được xác định bởi các yếu tố sau:
- Thời gian gia công: Thời gian gia công một bộ phận càng lâu thì chi phí càng đắt. Thời gian gia công thường là yếu tố chính thúc đẩy chi phí trong CNC, đặc biệt là đối với các sản xuất quy mô lớn, nơi những sai lầm thiết kế đơn giản có thể gây tổn hại đến quy mô kinh tế.
- Chi phí sản xuất khác: Để xác định dung sai chặt chẽ hoặc thiết kế các bộ phận có đặc điểm khó gia công bằng máy CNC (ví dụ: thành rất mỏng), bạn có thể cần dụng cụ đặc biệt, kiểm soát chất lượng chặt chẽ hơn và nhiều bước xử lý hơn ở tốc độ gia công thấp hơn. Điều này cũng ảnh hưởng đến tổng thời gian và chi phí sản xuất.
- Chi phí vật liệu: Giá của vật liệu rời và mức độ dễ dàng gia công vật liệu đó ảnh hưởng rất lớn đến tổng chi phí trong CNC. Tối ưu hóa thiết kế của bạn trong khi cân nhắc cẩn thận vật liệu của bạn có thể giảm chi phí.
Bằng cách hiểu được những yếu tố thúc đẩy chi phí gia công CNC, chúng ta có thể tối ưu hóa thiết kế để giảm ngân sách.
.jpeg)
Làm thế nào để giảm chi phí gia công CNC?
1. Thêm bán kính vào các cạnh thẳng đứng bên trong
Thêm bán kính bên trong tại các góc có độ sâu ít nhất bằng một phần ba của khoang.
Tất cả các công cụ phay CNC đều có hình trụ và tạo ra bán kính khi cắt cạnh của một túi. Bán kính góc có thể được giảm bằng cách sử dụng một công cụ có đường kính nhỏ hơn. Điều này đòi hỏi nhiều lần chạy ở tốc độ thấp hơn vì các công cụ nhỏ hơn không thể loại bỏ vật liệu nhanh như các công cụ lớn hơn chỉ trong một lần chạy. Điều này làm tăng thời gian và chi phí gia công.
Để giảm thiểu chi phí:
- Thêm bán kính ít nhất bằng một phần ba độ sâu của khoang—càng lớn càng tốt.
- Sử dụng cùng một bán kính cho tất cả các cạnh bên trong để loại bỏ nhu cầu thay đổi dụng cụ.
- Ở đáy khoang, sử dụng bán kính nhỏ hơn (.5 hoặc 1mm) hoặc không sử dụng bán kính.
Lý tưởng nhất là bán kính góc phải lớn hơn một chút so với bán kính của dụng cụ được sử dụng để gia công khoang. Điều này làm giảm tải cho dụng cụ và do đó làm giảm chi phí sản xuất. Ví dụ, nếu thiết kế của bạn có khoang sâu 12mm, hãy thêm bán kính 5mm (hoặc lớn hơn) ở các góc. Điều này cho phép dụng cụ có đường kính 8mm cắt với tốc độ nhanh hơn.
Mẹo chuyên nghiệp: Nếu bạn cần các cạnh bên trong có góc sắc (ví dụ khi một bộ phận có hình chữ nhật cần vừa với khoang), thay vì giảm bán kính của cạnh bên trong, hãy sử dụng hình dạng có phần cắt lõm như hình ảnh bên dưới.
2. Hạn chế độ sâu của lỗ sâu
Gia công các khoang sâu ảnh hưởng đáng kể đến chi phí của các bộ phận CNC vì phải loại bỏ rất nhiều vật liệu. Điều này vừa tốn thời gian vừa lãng phí.
Các công cụ CNC có chiều dài cắt hạn chế. Chúng thường hoạt động tốt nhất khi cắt các khoang có độ sâu gấp hai đến ba lần đường kính của chúng. Ví dụ, một công cụ phay có đường kính 12mm có thể cắt an toàn các khoang có độ sâu lên đến 25mm. Có thể cắt các khoang sâu hơn (lên đến bốn lần đường kính của công cụ hoặc lớn hơn), nhưng điều này làm tăng chi phí vì cần có công cụ đặc biệt hoặc hệ thống CNC đa trục.
Để giảm thiểu chi phí:
- Giới hạn độ sâu của tất cả các khoang gấp bốn lần chiều dài của chúng—tức là kích thước lớn nhất trên mặt phẳng XY.
- Điều chỉnh bán kính góc bên trong cho phù hợp. Sử dụng lời khuyên trong mẹo số 1 nếu cần.
3. Tăng độ dày của các bức tường mỏng
Trừ khi trọng lượng là mối quan tâm chính, hãy sản xuất các phần đặc dày vì chúng ổn định hơn và ít tốn kém hơn khi gia công. Để tránh biến dạng hoặc gãy khi gia công thành mỏng, hãy sử dụng nhiều lần cắt ở độ sâu cắt thấp. Các đặc điểm mỏng cũng dễ bị rung động, do đó, việc gia công chúng một cách chính xác là một thách thức và làm tăng đáng kể thời gian gia công.
Để giảm thiểu chi phí:
- Đối với các bộ phận kim loại , hãy thiết kế thành dày hơn 0,8mm, càng dày càng tốt.
- Đối với các bộ phận bằng nhựa , giữ độ dày thành tối thiểu trên 1,5mm.
- Cần biết: Độ dày thành tối thiểu có thể đạt được đối với kim loại là 0,5mm. Đối với nhựa là 1mm. Đánh giá khả năng gia công của các tính năng như vậy theo từng trường hợp.
- Quan trọng: Thành mỏng thường là vấn đề khi đặt lỗ (và ren) rất gần mép của một bộ phận. Hãy lưu ý điều này khi thiết kế gia công CNC.
4. Giới hạn độ dài của ren
Bao gồm các ren dài hơn mức cần thiết có thể làm tăng chi phí của các bộ phận CNC vì có thể cần đến dụng cụ đặc biệt. Ren dài hơn 1,5 lần đường kính lỗ không làm tăng độ bền của kết nối.
Để giảm thiểu chi phí:
- Thiết kế ren có chiều dài tối đa gấp ba lần đường kính lỗ.
- Đối với ren trong lỗ mù, hãy thêm ít nhất một nửa đường kính của chiều dài không có ren vào đáy lỗ.
5. Sử dụng kích thước lỗ tiêu chuẩn
Các lỗ có thể được gia công CNC nhanh chóng và chính xác cao bằng cách sử dụng mũi khoan tiêu chuẩn. Đối với các kích thước không chuẩn, cần có thêm một bước gia công, làm tăng chi phí.
Khi có thể, hãy sử dụng lỗ xuyên thay vì lỗ mù vì chúng dễ gia công hơn.
Giới hạn độ sâu của lỗ gấp bốn lần đường kính của chúng. Có thể sản xuất các lỗ sâu hơn (lên đến 10 lần đường kính), nhưng chúng có thể làm tăng chi phí vì chúng cần nhiều thời gian hơn để gia công.
Để giảm thiểu chi phí:
- Thiết kế các lỗ có đường kính tăng dần 0,1mm cho các đường kính lên đến 10mm. Đối với các đường kính trên 10mm, hãy tăng dần 0,5mm.
- Khi thiết kế theo inch, hãy sử dụng phân số thông thường của inch hoặc tham khảo bảng kích thước mũi khoan theo phân số inch .
.jpeg)
6. Chỉ xác định dung sai khi cần thiết
Việc xác định dung sai chặt chẽ làm tăng chi phí gia công một tính năng, do đó chỉ nên thực hiện khi thực sự cần thiết. Nếu dung sai cụ thể không được xác định trên bản vẽ kỹ thuật, các bộ phận được gia công bằng dung sai tiêu chuẩn (± 0,125mm hoặc tốt hơn). Điều này đủ cho hầu hết các tính năng không quan trọng.
Để giảm thiểu chi phí:
- Chỉ xác định mức dung sai chặt chẽ hơn khi thực sự cần thiết.
- Xác định một dữ liệu duy nhất (ví dụ mặt cắt ngang của hai cạnh) làm điểm tham chiếu cho tất cả các kích thước có dung sai.
7. Giảm thiểu số lượng thiết lập máy
Thiết kế các bộ phận có thể gia công bằng càng ít thiết lập máy càng tốt. Lý tưởng nhất là chỉ sử dụng một thiết lập. Ví dụ, một bộ phận có lỗ mù ở cả hai mặt phải được gia công bằng hai thiết lập vì cần phải xoay để tiếp cận cả hai mặt.
Việc xoay hoặc định vị lại một bộ phận làm tăng chi phí sản xuất vì thường phải thực hiện thủ công. Hơn nữa, hình học phức tạp có thể yêu cầu đồ gá tùy chỉnh, làm tăng chi phí. Hình học đặc biệt phức tạp có thể yêu cầu hệ thống CNC đa trục, cũng làm tăng chi phí.
Hãy cân nhắc việc tách bộ phận thành nhiều hình dạng có thể gia công CNC trong một lần thiết lập và có thể được bắt bu lông hoặc hàn lại với nhau sau đó. Điều này cũng áp dụng cho các bộ phận có túi rất sâu.
Để giảm thiểu chi phí:
- Thiết kế các bộ phận có hình học 2,5D đơn giản có thể được sản xuất chỉ bằng một máy CNC.
- Nếu không thể thực hiện được điều này, hãy tách bộ phận đó thành nhiều hình dạng khác nhau để có thể lắp ráp sau.
Lời kết
Hãy giữ cho quá trình gia công CNC của bạn đơn giản. Độ phức tạp có giá thành cao trong CNC. Hình dạng đòi hỏi dụng cụ hoặc đồ gá đặc biệt, nhiều thiết lập máy hoặc vật liệu đặc biệt có giá thành cao hơn.
Vì vậy, để giảm chi phí, trước khi gửi đơn đặt hàng để báo giá, hãy hỏi những câu hỏi sau:
- Bộ phận của tôi có được tối ưu hóa theo hướng dẫn thiết kế để gia công không?
- Tất cả các tính năng trong mô hình của tôi có thực sự cần thiết không? Hay tôi có thể loại bỏ hoặc đơn giản hóa trong khi vẫn giữ nguyên đầy đủ chức năng của bộ phận đó?
- Thiết kế của tôi có thể được tách thành nhiều phần dễ gia công CNC và lắp ráp sau này không?
- Có cách nào để sửa đổi thiết kế của tôi nhằm loại bỏ nhu cầu thiết lập nhiều máy móc hoặc sử dụng dụng cụ đặc biệt không?
- Có vật liệu nào rẻ hơn hoặc dễ gia công hơn mà có thể đáp ứng được yêu cầu thiết kế của tôi không?
Khả năng gia công CNC liên tục được mở rộng. Ví dụ, những tiến bộ gần đây trong công cụ CNC cho phép các hệ thống CNC hiện đại có thể tạo lỗ theo chiều dài của chúng và có thể gia công lỗ có bất kỳ đường kính nào bằng CNC mà không ảnh hưởng đáng kể đến giá cả bằng cách sử dụng công cụ CNC nhúng và sử dụng nội suy biên dạng (tức là đường dẫn công cụ xoắn ốc).
Xem thêm:
Comment here