Прелазак производа са дигиталног 3Д модела на физичку компоненту је велика прекретница за инжењере, проналазаче и менаџере набавке. Међутим, прво отпремање новог ЦАД дизајна произвођачу често може довести до шокантног шока налепнице. Пошто је обрада рачунарске нумеричке контроле (ЦНЦ) високо прецизан, високо физички субтрактиван производни процес, сваки избор резања, угла и материјала директно утиче на коначну фактуру.
Почетни инстинкт многих почетника је да претпоставе да су високи трошкови једноставно неизбежна препрека уласку у високо{0}}квалитетне производе. У стварности, производни трошкови су у великој мери диктирани одлукама донетим на столу за цртање много пре него што машина оживи. Стратешким оптимизацијом вашег дизајна и ефикасном сарадњом са комерцијалном ЦНЦ машинском службом, потпуно је могуће смањити трошкове производње за 30% до 50% без промене основне функционалности ваше компоненте. Овај свеобухватни водич детаљно описује најефикасније, ефективне стратегије за минимизирање трошкова вашег првог налога за ЦНЦ машинску обраду.
Дизајн за производњу (ДФМ): оптимизација геометрије
Највећи покретач трошкова ЦНЦ обраде је геометријска сложеност. Свака карактеристика на делу захтева физички алат за сечење да пређе пут кроз чврсти материјал. Ако је алатка тешко доступна или захтева нестандардне алатке, цена расте. Дизајн за производњу (ДФМ) је пракса пројектовања делова на начин који их чини што лакшим-и јефтиним-производом.
1. Правило унутрашњег радијуса
Једна од најчешћих грешака почетника је дизајнирање делова са савршено квадратним унутрашњим џеповима или вертикалним угловима од 90 степени. Пошто су ЦНЦ алати за глодање округли ротирајући цилиндри (као бургије), они природно остављају заобљени угао, познат као филе, док секу. Да би обрадио оштар унутрашњи угао од 90 степени, произвођач мора да користи специјализоване, споре и скупе секундарне операције као што је обрада са електричним пражњењем (ЕДМ) или провлачење.
Да бисте смањили трошкове, увек дизајнирајте унутрашње углове великог радијуса. Још боље, направите радијус унутрашњег угла нешто већи од радијуса алата за сечење који очекујете да ће машина користити. Ако алат има радијус од 3 милиметра, ако ваш радијус угла буде 3,5 милиметара, даје алату простор за дисање да се креће кроз угао без везивања, успоравања или брбљања, што скраћује време циклуса.
2. Избегавајте дубоке џепове и танке зидове
Дубоки, уски џепови изгледају елегантно у ЦАД софтверу, али су ноћна мора у радњи. За дубоко сечење у блок материјала, машина мора да користи дугачке, витке алате за сечење. Ови дугачки алати су веома подложни скретању, вибрацијама и катастрофалним ломовима. Да би то спречили, машинисти морају значајно да успоре своје брзине, што повећава време рада машине и, последично, ваше трошкове рада. Као опште правило, ограничите дубину било ког унутрашњег џепа на четири пута његову ширину.
Слично томе, избегавајте папир{0}}танке зидове. Када се обрађују метали попут алуминијума, зидови тањи од 0,8 милиметара (и тањи од 1,5 милиметара за пластику) немају структурну крутост. Физичке силе које врши алат за сечење ће проузроковати савијање танких зидова, савијање и клепетање, уништавајући тачност димензија и завршну обраду површине. Обезбеђивање чврстих зидова одржава брзину обраде великом и смањује стопу отпада.
3. Разборито примените уске толеранције
Толеранције одређују колико одступања део може имати од својих номиналних ЦАД димензија. Стандардна ЦНЦ машина може лако да задржи подразумевану толеранцију од плус или минус 0,125 милиметара без додатног напора. Међутим, дизајнери често грешком примењују хипер{3}}строже толеранције-као што је плус или минус 0,005 милиметара-на сваку димензију на свом нацрту.
Уске толеранције захтевају специјализовану, ултра{0}}прецизну алатку, спорије брзине сечења, константно ручно мерење од стране техничара за контролу квалитета и ригорозну контролу климе унутар објекта. Примените ове чврсте толеранције стриктно на функционалне карактеристике где део ступа у интеракцију са другом компонентом, као што су лежишта лежаја или притиснуте -игле за поравнање. За козметичке спољашње површине или једноставне рупе за чишћење, користите стандардне комерцијалне толеранције да бисте избегли плаћање велике премије за прецизност.
Стратешки избор материјала и величине залиха
Материјал који одаберете утиче на ваш крајњи резултат на два различита начина: сирову цену самог материјала и његову „оцену обрадивости“. Обрадивост се односи на то колико лако алат за сечење може да пресече супстанцу.
1. Уравнотежите сирове трошкове са обрадивости
Легуре{0}}високих перформанси као што су титанијум или инконел су од суштинског значаја за ваздухопловство и медицинску примену, али њихова употреба за једноставну конзолу или украсно кућиште је скупа грешка. Титанијум није само скуп за куповину као сировина, већ његова екстремна тврдоћа и ниска топлотна проводљивост брзо уништавају алате за сечење и захтевају споре покрете машине.
За огромну већину апликација, Алуминијум 6061 је крајње решење за{1}}уштеду трошкова. Изузетно је јефтин, лаган, има одличну отпорност на корозију и сече се као путер. Пошто се алуминијум може машински обрађивати при невероватно великим брзинама, време рада машине је сведено на минимум. Ако ваша примена захтева челик, одабир легуре која се лако може обрадити као што је нискоугљенични челик 1018 или нерђајући челик 303 у односу на теже алатне челик ће резултирати тренутним уштедама. За не-неструктурална кућишта или израду прототипа, прелазак са метала на стабилну инжењерску пластику као што је ПОМ (Делрин) или АБС може још више смањити трошкове материјала.
2. Дизајнирајте око стандардних величина залиха
Сировине се испоручују у машинске радње у стандардним, масовним{0}}дебљинама плоча, пречникима шипки и величинама блокова. Ако ваш готов део има дебљину од 26 милиметара, радионица за машине мора да купи стандардну плочу дебљине 30-милиметара и потроши драгоцено машинско време на глодање 4 милиметра савршено доброг метала само да би се сирови блок смањио на величину.
Пре него што завршите свој дизајн, прегледајте стандардне димензије индустријског материјала. Лагана промена дебљине дела како би савршено одговарала стандардној--величини плоче (као што је 25 милиметара или 1 инч) елиминише потребу за операцијама чеоног глодања, смањујући и отпад сировина и радно време машина.
Минимизирање подешавања машина и сложености уређаја
Када ЦНЦ машина заврши са сечењем једне стране дела, машина мора да се заустави, врата се морају отворити, а техничар мора ручно да откопча део, да га преокрене и поново постави да исече преостале стране. Сваки пут када се део поново позиционира, сматра се новом „поставком“.
1. Висока цена вишеструких подешавања
Подешавања су скривени непријатељ приступачне ЦНЦ обраде. Један део који захтева пет различитих оријентација за обраду свих својих рупа и џепова захтева пет засебних физичких подешавања. То значи да машиниста мора да направи прилагођене уређаје или чељусти за сваки угао и да поново-калибрише нулте координате машине пет одвојених пута. Рад потребан за подешавање често премашује стварно време сечења за мале{4}}поруџбине.
Да би трошкови били ниски, дизајнирајте своје делове са карактеристикама које су окренуте у што мање праваца. У идеалном случају, покушајте да оријентишете све џепове, рупе и уторе тако да им се може доћи из једног правца (једно подешавање) или са највише две супротне стране. Ако део апсолутно захтева карактеристике на више страна, размислите о подели једне веома сложене компоненте на два једноставнија дела која се касније могу лако спојити.
2. Стандардизујте рупе са навојем и унутрашње карактеристике
Ако ваш дизајн укључује пет различитих величина рупа са навојем (нпр. М3, М4, М5, М6 и М8), ЦНЦ машина мора да изврши промену алата за сваку појединачну варијацију величине. Машина мора да заустави своју путању сечења, врати се на вртешку са алатима, замени алат, поново-провери његову висину и врати се до дела.
Стандардизацијом свих унутрашњих функција-као што је прављење сваке појединачне рупе са навојем на вашем делу уједначене величине М4-машина може да буши и лупка све рупе узастопно користећи потпуно исте алате. Минимизирање измене алата максимизира ефикасност машине и одваја струготине по коначној цени.
Наручивање логистике и сарадња са добављачима
Физички дизајн дела је само половина једначине трошкова; начин на који управљате процесом куповине, обимом и логистиком игра подједнако важну улогу у вашим коначним трошковима.
1. Левераге Ецономиес оф Сцале
ЦНЦ обрада карактерише предња{0}}учитана структура трошкова. Програмирање Г-кода и подешавање физичких уређаја машине траје исто време било да наручујете један комад или хиљаду комада. Ако продавница наплаћује 300 УСД за рад на подешавању и 10 УСД за стварну машинску обраду дела, наручивање једног прототипа резултира запањујућим јединичним трошковима од 310 УСД. Међутим, ако наручите 50 комада, та накнада за подешавање од 300 УСД се расподељује на целу серију, што смањује цену по{10}}јединици на само 16 УСД.
Кад год је могуће, покушајте да избегнете наручивање усамљених, изолованих прототипова ако знате да је већа производња неизбежна. Комбиновање ваших фаза тестирања или наручивање мало веће почетне тестне серије може суштински да промени финансијску одрживост пројекта.
2. Преиспитајте козметичке површинске завршне обраде
Осим ако ваш део није намењен високо видљивом потрошачком производу или грубом корозивном окружењу, избегавајте да при првој поруџбини наведете врхунске естетске завршне обраде као што су елоксирање у боји по мери, полирање високог-сјаја или премазивање прахом.
Стандардна „-обрађена“ завршна обрада, која садржи мање трагове алата са сечива, савршено је функционална и структурално здрава за конзоле, унутрашње механизме и индустријске компоненте. Ако вам је потребан чишћи изглед без трошења богатства, одлучите се за једноставну, аутоматску завршну обраду-пескарењем, сакрићете трагове алата и обезбедити уједначен мат изглед уз само делић цене ручног полирања или хемијског наношења.
3. Укључите се у рану сарадњу са добављачима
Апсолутно најбољи начин да се гарантује трошковно{0}}ефикасна радња је да третирате свог произвођача као партнера за сарадњу, а не као слепог продавца. Када отпремате своје датотеке у реномирани сервис за ЦНЦ машинску обраду, изричито затражите ДФМ извештај са повратним информацијама уз вашу почетну понуду.
Индустријски машинци поседују вишегодишње искуство-и могу уочити суптилне{1}}могућности за уштеду трошкова које су невидљиве на монитору рачунара. Они могу брзо да укажу на одређени џеп који се може проширити да стане на стандардни алат, или приметити унутрашњи навој који се може скратити како би се спречило ломљење алата. Примена њихових предлога пре него што кликнете на „наручи“ обезбеђује неометану, високо економичну производњу.
Закључак
Смањење трошкова на вашој првој ЦНЦ машинској наруџбини не захтева од вас да правите компромисе у погледу структуралног интегритета или перформанси вашег производа. Уместо тога, захтева померање начина размишљања од апстрактног дизајна ка практичној производности. Избегавањем дубоких џепова, максимизирањем унутрашњих радијуса, придржавањем стандардних величина залиха и минимизирањем броја окретања дела унутар машине, директно демонтирате примарне покретаче производних трошкова.
Када сте упарени са паметном стратегијом набавке-као што је обједињавање величина алата, коришћење величина серија и одржавање транспарентне комуникације са добављачем производње-можете са сигурношћу да управљате процесом понуде са фискалном ефикасношћу. Прихватање ових принципа дизајна и логистике осигурава да ваш први подухват у аутоматизовану прецизну производњу не буде само технички успех, већ и финансијски.
