El mecanizado CNC es un proceso de fabricación digital bien establecido que puede producir piezas de alta precisión con excelentes propiedades físicas directamente desde archivos CAD.
El costo de procesamiento de las máquinas herramienta CNC varía mucho según el propósito del uso. Ya sea que esté construyendo un solo prototipo o preparándose para la producción en masa, debe confirmar el presupuesto general del proyecto antes de realizar el pedido.
Calcular los costos de mecanizado CNC puede parecer muy complicado. En comparación con otros métodos de fabricación, se deben considerar muchos factores y la evaluación del costo final es más difícil.
Por lo tanto, primero analizaremos los factores que afectan el proceso de mecanizado CNC. Luego proporcionamos algunas pautas prácticas sobre estos factores que se ha demostrado que reducen el costo de las piezas mecanizadas por CNC. Reconocer estos factores al principio del ciclo de desarrollo puede ayudar a minimizar los costos sin incurrir en costos elevados.
Tabla de contenido
costo de diseño
El procesamiento CNC se ha mejorado y desarrollado año tras año, por lo que se vuelve más complicado año tras año. Como resultado, puede ser difícil mantenerse al día con los desafíos del diseño de piezas. Sin embargo, los ajustes relativamente simples en el diseño de la pieza y la selección de materiales pueden mejorar la funcionalidad y reducir los costos de procesamiento de la pieza. Consultar a un mecánico o ingeniero experimentado durante la etapa de diseño puede aumentar el costo inicial de su proyecto, pero le ahorrará aún más a largo plazo.
Aquí hay una lista de consideraciones a tener en cuenta:
Tolerancia: Cuanto menor sea la tolerancia, mayor será el costo
Tamaño y profundidad del agujero: Los orificios pequeños y profundos son lentos para mecanizar con precisión y son propensos a la rotura de la herramienta.
Diámetro interno: Cuanto más pequeño sea el diámetro, más pequeña será la fresa de extremo necesaria para hacerlo. Cuanto más pequeña es la fresa de extremo, más lenta es la velocidad de mecanizado. Haz que el diámetro del agujero sea lo más grande posible.
Profundidad de corte: Al igual que los agujeros, las cavidades muy profundas tardan más en procesarse, pueden requerir herramientas de pedidos especiales y aumentan el costo.
Espesor de pared: Las paredes delgadas requieren un cuidado especial. El mínimo absoluto recomendado es de 1,0 mm para plásticos y de 0,5 mm para metales.
vender a menor precio que— Ciertas características, como las ranuras para juntas tóricas y los chaveteros, pueden (y a menudo deben) mecanizarse con herramientas diseñadas específicamente para socavar.
¿Cómo optimizar el diseño y minimizar el costo?
1. Agregue un radio al borde vertical interior
Todas las herramientas de fresado CNC son cilíndricas y al cortar el borde de la cavidad se crea un radio.
Use una herramienta de menor diámetro para reducir el radio de la esquina. Esto significa que es más lento y requiere varias pasadas. Las herramientas más pequeñas no pueden eliminar material tan rápido como las herramientas más grandes en una sola pasada, lo que genera tiempos de fresado más largos y costos de proyecto más altos.
Para reducir costos, los expertos recomiendan que el radio de la esquina sea un poco más grande que el radio de la herramienta utilizada para mecanizar la cajera. Esto reduce la carga sobre la herramienta y reduce aún más los costes de fabricación.
2. Limite la profundidad de la cavidad
El mecanizado de cavidades profundas tiene un impacto significativo en el costo de las piezas CNC, ya que requiere eliminar una gran cantidad de material y consume mucho tiempo.
La longitud de corte de las herramientas CNC es limitada. Las herramientas CNC son las más adecuadas para diseñar cavidades más profundas, ya que normalmente se requiere una herramienta especial o varias herramientas cuando la profundidad de corte es de hasta 2 o 3 veces el diámetro de la cavidad. Sistema Axis CNC Esto conduce a un aumento de los costes.
3. Aumenta el grosor de la pared delgada
Aumente el grosor de la pared delgada para reducir el tiempo de procesamiento. Las partes sólidas más gruesas son más estables a menos que el peso sea el factor principal.
Las partes delgadas tienden a vibrar. Para evitar la deformación y el agrietamiento en el procesamiento de paredes delgadas, es necesario realizar el procesamiento varias veces con cortes poco profundos, lo que dificulta lograr un procesamiento de alta precisión.
Para las piezas metálicas, el espesor de pared diseñado debe ser superior a 0,8 mm (cuanto más grueso, mejor). Para las piezas de plástico, el grosor mínimo de la pared debe ser de al menos 1,5 mm. A menudo se encuentran paredes delgadas cuando se colocan orificios o roscas muy cerca del borde de una pieza. Asegúrese de seguir también las pautas anteriores al colocar agujeros en su diseño.
4. Limite la longitud del hilo
Limite la longitud máxima del tornillo a tres veces el diámetro del orificio. Para tornillos de orificio ciego, es mejor aumentar el diámetro al menos 1/2 en la parte inferior del orificio.
Especificar roscas más largas de lo necesario puede aumentar el costo de la pieza CNC, ya que se pueden requerir herramientas especiales.
5. Orificios de diseño de tamaño estándar
Se utilizan tamaños de broca estándar para diseñar los orificios, y los orificios CNC se pueden mecanizar de forma rápida y precisa con brocas estándar. Para tamaños no estándar, los orificios deben mecanizarse con una fresa de extremo, lo cual es costoso.
Recomendamos limitar la profundidad de todos los agujeros a cuatro veces el diámetro. Los agujeros profundos (hasta 10 veces el diámetro) son difíciles de mecanizar y costosos.
6. Especifique las tolerancias solo cuando sea necesario
La definición de tolerancias estrictas no solo aumenta el tiempo de procesamiento, sino que también requiere una inspección manual, lo que aumenta los costos de CNC. Si no se define una tolerancia específica en el dibujo, se utilizan tolerancias estándar (±0,125 mm o más) para mecanizar las piezas. Esto es suficiente para la mayoría de las funciones no críticas.
El punto decimal en el tamaño es importante. Especifican el nivel de precisión y el equipo utilizado para las mediciones. Por ejemplo, dos lugares decimales indican que un mecánico puede usar un pie de rey para la medición, tres lugares decimales indican que se debe usar un micrómetro o una herramienta CMM equivalente. Para minimizar el costo, no agregue puntos decimales adicionales al tamaño.
7. Minimice el número de configuraciones de la máquina
Recomendamos diseñar piezas que se puedan procesar con la menor cantidad posible de configuraciones de máquina, preferiblemente con solo una.
Normalmente, la rotación o reorganización de las piezas tiene que hacerse manualmente, lo que aumenta los costes de fabricación. Además, para geometrías complejas, es posible que se requieran accesorios personalizados, lo que aumenta aún más los costos. Las geometrías especialmente complejas pueden requerir un sistema CNC multieje, lo que aumenta aún más el precio.
Puede pensar en dividir la pieza en varias formas geométricas. Están mecanizados por CNC y atornillados o soldados en una sola configuración. Esto también se aplica a piezas con cavidades profundas.
8. Eliminar todo el texto y las letras
Agregar texto a la superficie de una pieza mecanizada CNC requiere un paso de mecanizado adicional que requiere mucho tiempo, lo que puede agregar un costo significativo. Si desea texto, prefiera el grabado a las letras en relieve.
9. Evita (múltiples) acabados superficiales
Los acabados superficiales mejoran la apariencia de las piezas mecanizadas por CNC y las hacen más resistentes a los entornos hostiles, pero también aumentan los costos.
Solicitar múltiples acabados superficiales diferentes en la misma pieza le costará más, así que elija acabados superficiales posteriores al mecanizado y solicite múltiples tratamientos superficiales solo cuando sea absolutamente necesario.
Costo material
La elección del material para mecanizar una pieza afecta el costo de dos maneras: el costo de la materia prima y el costo de procesabilidad del material. Algunos materiales son más caros como materia prima que otros, mientras que otros son más difíciles de fabricar que otros. Cuanto menos procesable es el material, más caro es.
Si los materiales utilizados son potencialmente peligrosos, se deben tomar medidas de seguridad adicionales, lo que aumenta los costos de producción. A continuación se presenta principalmente el costo de procesabilidad de los materiales.
La maquinabilidad se refiere a la facilidad con la que se puede cortar un material. Cuanto mayor sea la maquinabilidad, más rápido se puede mecanizar el material con CNC y menor será el costo.
El cobre es un excelente conductor eléctrico, especialmente el latón C360, que es el metal más maquinable, es fácil de moler, se puede procesar a altas velocidades y tiene las propiedades mecánicas, químicas o conductivas requeridas para la aplicación que pueda tener. Sin embargo, el cobre es mucho más caro que el aluminio. El aluminio es aproximadamente un 60 % más conductor que el cobre, pero el ahorro de peso y costos puede llevarlo a reconsiderar el uso del aluminio.
La trabajabilidad del acero es una décima parte de la del aluminio, y el tiempo de procesamiento es más del doble que el del aluminio. Tenga en cuenta que los diferentes grados de acero tienen diferentes propiedades de mecanizado. Por ejemplo, el acero inoxidable 304 (la aleación de acero inoxidable más común) tiene un índice de maquinabilidad del 45%, mientras que el acero inoxidable 303 (una aleación con una composición química muy similar) tiene un índice de maquinabilidad del 78%, es fácil. El acero inoxidable 17-4 PH es difícil de cortar. Si la alta resistencia y la resistencia a la corrosión no son importantes, pruebe con 316L o 304 en su lugar.
Si le preocupa la dureza, el 4140 puede ser su primera opción, pero el 1018 tiene un costo muy bajo y requiere un buen endurecimiento de la superficie.
La maquinabilidad de los plásticos depende principalmente de su rigidez y propiedades térmicas. Algunos plásticos tienen una excelente resistencia al desgaste, a la corrosión y a los productos químicos, algunos funcionan bien bajo el calor y el fuego, y algunos tienen excelentes propiedades eléctricas, de resistencia y de impacto.
POM (Delrin) es el plástico más fácil de procesar, seguido por ABS. PEEK y nailon son otros plásticos de ingeniería comunes que son difíciles de procesar. En general, cuanto más blando es el material, mayor es el riesgo de estabilidad dimensional y trefilado durante el fresado.
Para las piezas mecanizadas, se pueden mecanizar muchos materiales excelentes, cada uno con sus propias características, usos y costos. Los precios de varios materiales en stock pueden variar mucho, pero generalmente se basan en la disponibilidad general, por lo que debe elegir el material más adecuado según su situación real.
coste laboral
A los maquinistas que participan en la fabricación de piezas se les debe pagar por su trabajo. Pasa su tiempo configurando máquinas para operaciones CNC personalizadas y asegurándose de que cada operación se realice de manera que produzca los resultados correctos. Si la pieza es difícil, más compleja y requiere un mayor nivel de experiencia por parte de un mecánico capacitado, el costo de producción aumenta. Estas habilidades y experiencia adicionales tienen un precio, ya que provienen principalmente de la experiencia laboral en lugar de la educación formal. Cuanto más laboriosa sea la producción de una pieza, mayor será su precio.
El procesamiento posterior, el acabado o el ensamblaje de piezas también requiere mano de obra adicional y aumenta los costos de mano de obra. Por lo tanto, es una buena opción subcontratar piezas de precisión a China, donde la capacidad de fabricación es alta y los costos de mano de obra no son particularmente altos.
costo de la maquina
El equipo moderno de mecanizado y fabricación, a diferencia de este, es muy costoso. Una pieza se puede completar en una máquina de varios ejes o requerir varias máquinas. Y cuántas máquinas y operaciones diferentes se requieren. El tamaño y las capacidades del equipo requerido se suman a los factores que afectan el costo total.
Hay varios tipos de máquinas CNC disponibles para alquilar para su proyecto. El que elija puede afectar el costo de su trabajo. Para las máquinas herramienta de 3 ejes, incluidas las fresadoras CNC y los tornos CNC, los costos operativos de las máquinas herramienta multieje son relativamente altos.
Cuando recibimos el proyecto, nuestros ingenieros primero verificarán el proceso de producción, luego elegirán el método de producción más económico y finalmente obtendrán el tiempo de producción. Los diferentes procesos de producción requieren diferentes tiempos de producción, lo que puede conducir a precios muy altos de las piezas de trabajo.
Sin embargo, no tiene que preocuparse ya que nuestros ingenieros son muy profesionales y el precio cotizado es exacto. Nuestros precios no son necesariamente los más baratos, pero deberían ser los más adecuados para la misma calidad.
Por último, está el número de piezas. Cuanto mayor sea el número de piezas, menor será el costo de cada unidad adicional. Esto significa que los pedidos a granel aumentan el costo final de la pieza, pero reducen el precio unitario. Si desea crear varias piezas idénticas, puede reutilizar la misma programación y accesorios CAM o cortar varias piezas a la vez del mismo inventario.
SANS se especializa en la fabricación de piezas de precisión CNC personalizadas, sin MOQ. Nos especializamos en producción de alta mezcla, bajo volumen y prototipos. Podemos proporcionar una cotización rápida y tiempo de entrega.