ماشینکاریCNC - هفت نکته اول طراحی برای کاهش هزینه (قسمت ششم)

به روز رسانی شده در: 05 تیر 1403
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 14 دقیقه
 ماشینکاریCNC---هفت-نکته-اول-طراحی-برای-کاهش-هزینه-(قسمت-ششم)

با بهینه سازی طراحی و انتخاب مواد مناسب، از ماشینکاری CNC نهایت استفاده را ببرید. این 7 نکته طراحی را بخوانید تا به شما در کاهش هزینه های ماشینکاری CNC و ایجاد قطعات عالی برای پروژه خود کمک کند.

 

مقدمه

در ماشین‌کاری کنترل عددی کامپیوتری (CNC)، چه بخواهید یک نمونه اولیه ایجاد کنید یا به تولید در حجم بالا بروید، اولویت اصلی اغلب کاهش هزینه‌های ساخت است. خوشبختانه، تصمیمات طراحی می تواند به پایین نگه داشتن قیمت کمک کند. با پیروی ساده از طراحی برای قوانین ماشینکاری، می توانید قطعات مقرون به صرفه ای را بسازید که همچنان با الزامات عملکرد طراحی مطابقت دارند.

این مقاله نکات گسترده ای را برای کمک به بهینه سازی طراحی ارائه می دهد. ما با بررسی هزینه های ماشینکاری CNC شروع می کنیم. سپس دستورالعمل‌های جامعی را در دو قسمت ارائه می‌کنیم و نکات طراحی اثبات شده را برای کاهش هزینه پروژه شما ارائه می‌کنیم.

هزینه ماشینکاری CNC چقدر است؟

قیمت قطعات ماشینکاری CNC شده توسط عوامل زیر تعیین می شود:

·       زمان ماشینکاری

هر چه ماشین کاری یک قطعه بیشتر طول بکشد، هزینه بیشتر می شود. زمان ماشینکاری اغلب محرک اصلی هزینه در CNC است، به ویژه برای تولیدات در حجم بالا که در آن اشتباهات ساده طراحی می تواند به صرفه جویی در حجم تولید آسیب برساند.

·       هزینه های راه اندازی

 مربوط به تهیه فایل های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و برنامه ریزی فرآیند، هزینه های راه اندازی که برای حجم تولیدهای کوچک قابل توجه است. البته میتوانید با سرشکن کردن قیمت واحد با کمک حجم تولید بالا هزینه را کاهش دهید.

·       سایر هزینه‌های ساخت

برای تعریف تلرانس‌های محدود یا طراحی قطعات با ویژگی‌هایی که برای دستگاه CNC دشوار است (مثلاً دیواره‌های بسیار نازک)، ممکن است به ابزار ویژه، کنترل کیفیت نزدیک‌تر و مراحل پردازش بیشتر با سرعت پایین‌تر ماشین‌کاری نیاز داشته باشید. این موارد همچنین میتوانند بر زمان و هزینه کل تولید شما تأثیر گذار باشند.

·       هزینه مواد

 قیمت مواد فله و سهولت ماشینکاری آن مواد بر هزینه کلی در CNC تأثیر زیادی دارد. بهینه سازی طراحی به همراه اتنخاب درست مواد اولیه می تواند هزینه ها را کاهش دهد.

با درک عواملی که باعث افزایش هزینه های ماشینکاری CNC می شود، می توانیم طراحی را برای کاهش بودجه بهینه کنیم.

چگونه هزینه ماشینکاری CNC را کاهش دهیم

1.       یک شعاع در لبه های عمودی داخلی اضافه کنید

شعاع گوشه ها

در گوشه های داخلی، شعاع هایی که حداقل یک سوم عمق حفره است اضافه کنید

تمام ابزارهای فرز CNC شکل استوانه ای دارند و هنگام برش لبه یک شعاع ایجاد می کنند. شعاع گوشه را می توان با استفاده از ابزاری با قطر کمتر کاهش داد. این به چندین پاس با سرعت کمتر نیاز دارد زیرا ابزارهای کوچکتر نمی توانند مواد را به همان سرعتی که ابزارهای بزرگتر تنها در یک پاس انجام می دهند حذف کنند. این باعث افزایش زمان و هزینه ماشینکاری می شود.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       شعاع حداقل یک سوم از عمق حفره را اضافه کنید - هر چه بزرگتر، بهتر.

·       از شعاع یکسان برای تمام لبه های داخلی استفاده کنید تا نیازی به تغییر ابزار نباشد.

·       در کف حفره، از شعاع کمتر (5/0 یا 1 میلی متر) یا بدون شعاع استفاده کنید.

خوب است بدانید:

در حالت ایده آل، شعاع گوشه باید کمی بزرگتر از شعاع ابزار مورد استفاده برای ماشینکاری حفره باشد. این باعث کاهش بارهای وارد بر ابزار و در نتیجه هزینه ساخت می شود. به عنوان مثال، اگر طرح شما دارای حفره ای به عمق 12 میلی متر است، شعاع 5 میلی متری (یا بزرگتر) را در گوشه ها اضافه کنید. این به ابزاری با قطر 8 میلی متر اجازه می دهد تا با سرعت بیشتری برش دهد.

نکته حرفه‌ای:

 اگر به لبه‌های داخلی با گوشه‌های تیز نیاز دارید (مثلاً زمانی که قسمتی با شکل مستطیل باید در حفره قرار گیرد)، به جای کاهش شعاع لبه داخلی، از شکلی با آندرکات های مانند آنچه در تصویر زیر نشان داده شده است استفاده کنید.

گوشه ها

زمانی که قسمتی با شکل مستطیل باید در یک حفره جا بیفتد، برش هایی را به گوشه های حفره اضافه کنید

2.       عمق حفره ها را محدود کنید

عمق حفره

عمق حفره ها را به چهار برابر طول آنها محدود کنید

ماشینکاری حفره های عمیق بر هزینه قطعات CNC به طور چشمگیری تأثیر می گذارد زیرا مواد زیادی باید حذف شوند. این کار هم وقت گیر و هم بیهوده است.

ابزارهای CNC طول برش محدودی دارند. آنها معمولاً هنگام برش حفره هایی با عمق دو تا سه برابر قطر آنها بهترین کار را دارند. به عنوان مثال، یک ابزار فرز با قطر 12 میلی متر می تواند به طور ایمن حفره ها را تا عمق 25 میلی متر برش دهد. امکان برش حفره‌های عمیق‌تر (تا چهار برابر قطر ابزار یا بیشتر) وجود دارد، اما این امر باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود، زیرا ابزار ویژه یا سیستم‌های CNC چند محوره مورد نیاز است.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       عمق همه حفره ها را به چهار برابر طول آنها محدود کنید - یعنی بزرگترین بعد در صفحه XY.

·       بر این اساس شعاع گوشه های داخلی را تنظیم کنید. در صورت نیاز از توصیه شماره 1 استفاده کنید.

3.     ضخامت دیواره های نازک را افزایش دهید

ضخامت دیواره

ضخامت دیواره های نازک را برای کاهش زمان ماشین کاری افزایش دهید

مگر اینکه وزن یک نگرانی اصلی باشد، بخش های جامد ضخیم بسازید زیرا پایدارتر و هزینه کمتری برای ماشین کاری دارند. برای جلوگیری از تغییر شکل یا شکستگی هنگام ماشینکاری یک دیوار نازک، از چندین پاس در عمق های برش کم استفاده کنید. ویژگی های نازک نیز بسیار مستعد ارتعاش هستند، بنابراین ماشینکاری دقیق آنها چالش برانگیز است و زمان ماشینکاری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       برای قطعات فلزی، دیوارهایی با ضخامت بیشتر از 0.8 میلی متر طراحی کنید (هر چه ضخیم تر، بهتر).

·       برای قطعات پلاستیکی، حداقل ضخامت دیوار را بالای 1.5 میلی متر نگه دارید.

خوب است بدانید:

 حداقل ضخامت دیواره ای که می توان برای فلزات به دست آورد 0.5 میلی متر است. برای پلاستیک، 1 میلی متر است. قابلیت ماشینکاری چنین ویژگی هایی را مورد به مورد ارزیابی کنید.

نکته:

قرار دادن سوراخ‌ها (و رزوه ها) بسیار نزدیک به لبه یک قطعه باعث به وجود آمدن دیوارهای نازک می شود که مشکل ایجاد می‌کنند. این را در هنگام طراحی برای ماشینکاری CNC در نظر بگیرید.

4.       طول رزوه ها را محدود کنید

حداکثر طول رزوه ها را به سه برابر قطر سوراخ محدود کنید

از جمله رزوه‌هایی که طولانی‌تر از حد لازم هستند می‌توانند هزینه قطعات CNC را افزایش دهند زیرا ممکن است به ابزار خاصی نیاز باشد. رزوه هایی که بیش از 1.5 برابر قطر سوراخ هستند، استحکام اتصال را افزایش نمی دهند.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       رزوه هایی با طول حداکثر تا سه برابر قطر سوراخ طراحی کنید.

·       برای رزوه ‌هایی که در سوراخ‌های کور قرار دارند، حداقل نیمی از قطر طول رزوه ‌نشده را در پایین سوراخ اضافه کنید.

5.      از سوراخ استاندارد استفاده کنید

سوراخ استاندارد

از اندازه های مته استاندارد برای ماشینکاری سوراخ ها استفاده کنید

سوراخ ها را می توان با استفاده از مته های استاندارد به سرعت و با دقت بسیار بالا با ماشینکاری CNC انجام داد. برای اندازه های غیر استاندارد، یک مرحله ماشینکاری اضافی مورد نیاز است که هزینه را بالا می برد. در صورت امکان، به جای سوراخ های کور از سوراخ های باز استفاده کنید زیرا ماشین کاری آنها آسان تر است.

عمق سوراخ ها را به چهار برابر قطر آنها محدود کنید. سوراخ‌های عمیق‌تری (تا 10 برابر قطر) را می‌توان ساخت، اما احتمالاً هزینه‌های آن‌ها را بالا می‌برد زیرا به زمان بیشتری برای ماشین‌کاری نیاز دارند.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       برای سوراخ هایی تا قطر 10 میلیمتر از افزایش 0.1 میلیمتری استفاده کنید و برای سوراخ هایی با قطر های بالای 10 میلیمتر از افزایش های 0.5 میلیمتری استفاده کنید.

·       هنگام طراحی بر حسب اینچ، از کسرهای معمولی یک اینچ استفاده کنید یا به جدول اندازه مته کسری اینچ مراجعه کنید.

6.      فقط در صورت لزوم تلرانس ها را مشخص کنید

تلرانس

تلرانس ها را فقط در صورت لزوم مشخص کنید

تعریف تلرانس های محدود هزینه ماشینکاری را افزایش می دهد، بنابراین فقط در صورت لزوم باید انجام شود. اگر تلرانس خاصی در نقشه فنی تعریف نشده باشد، قطعات با استفاده از تلرانس استاندارد (± 0.125 میلی متر یا بهتر) ماشین کاری می شوند. این برای اکثر ویژگی های غیر بحرانی کافی است.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       فقط زمانی که کاملاً ضروری است، تلرانس های محدود را تعریف کنید.

·       یک مبدأ واحد (مثلاً مقطع دو لبه) را به عنوان مرجع برای همه ابعاد با تلرانس تعریف کنید.

نکته حرفه ای:

 از ابعاد هندسی و تلرانس (GD&T) در نقشه های فنی برای کاهش هزینه ماشینکاری CNC استفاده کنید. GD&T شامل ویژگی هایی مانند صاف بودن، دایره ای بودن و موقعیت واقعی است. اغلب افراد تلرانس ضعیف‌تری را تعریف می‌کنند، اگرچه برای اعمال مؤثر به دانش طراحی پیشرفته نیاز دارد.

7.     تعداد راه اندازی دستگاه را به حداقل برسانید

تعداد راه اندازی

یک قطعه با هندسه پیچیده به بیش از یک راه اندازی ماشین نیاز دارد

قطعاتی را طراحی کنید که بتوان در کمترین تعداد جابجایی ممکن ماشین کاری کرد. در حالت ایده آل، فقط از یک راه اندازی استفاده کنید. به عنوان مثال، بخشی که دارای سوراخ های کور در دو طرف است، باید در دو راه اندازی ماشین کاری شود، زیرا برای دسترسی به هر دو طرف نیاز به چرخش دارد.

چرخش یا جابه‌جایی یک قطعه، هزینه‌های ساخت را افزایش می‌دهد، زیرا معمولاً باید به صورت دستی انجام شود. علاوه بر این، هندسه های پیچیده ممکن است نیاز به یک وسیله سفارشی داشته باشند که هزینه ها را افزایش می دهد. هندسه های مخصوصاً پیچیده ممکن است به یک سیستم CNC چند محوره نیاز داشته باشند و هزینه را نیز افزایش دهند.

جداسازی قطعه را به چندین هندسه در نظر بگیرید که می‌توان آن‌ها را با ماشینکاری CNC در یک راه‌اندازی واحد کرد و بعداً می‌توان آن‌ها را به یکدیگر پیچ یا جوش داد. این امر در مورد قطعاتی که دارای حفره های بسیار عمیق هستند نیز صدق می کند.

برای به حداقل رساندن هزینه:

·       قطعاتی را با هندسه 2.5 بعدی طراحی کنید که می توانند در یک دستگاه CNC تولید شوند.

·       اگر این امکان پذیر نیست، قطعه را به چندین هندسه جدا کنید که می توان بعداً مونتاژ کرد.

در این مقاله سعی داشتیم شما را با 7 راهکار برای کاهش هزینه ماشینکاری CNC آشنا کنیم تا در طراحی های خود بتوانید برای کاهش هزینه از آنها بهره ببرید. در قسمت دوم، 7 راهکار دیگر را مورد بررسی قرار می دهیم و در آخر نکات تکمیلی را برای شما بیان می کنیم.

 

دیدگاه خود را بنویسید دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *