Dalam permesinan kontrol numerik komputer (CNC), apakah Anda ingin membuat prototipe tunggal atau pergi ke produksi skala besar, prioritas utama sering kali adalah mengurangi biaya produksi. Untungnya, keputusan desain dapat membantu menjaga harga tetap rendah. Hanya dengan mengikuti aturan desain untuk kemampuan mesin, Anda dapat memproduksi suku cadang dengan harga terjangkau yang tetap memenuhi persyaratan desain fungsional.
Artikel ini memberikan tips ekstensif untuk membantu mengoptimalkan desain Anda. Kami mulai dengan memeriksa apa yang mendorong biaya dalam pemesinan CNC. Kami kemudian menyajikan panduan komprehensif, menawarkan tip desain yang telah terbukti untuk mengurangi biaya proyek Anda.
Penawaran untuk suku cadang mesin CNC ditentukan oleh faktor-faktor berikut:
Waktu pemesinan :Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan suatu suku cadang, semakin mahal harganya. Waktu pengerjaan mesin sering kali menjadi pemicu biaya utama di CNC, terutama untuk produksi skala besar di mana kesalahan desain yang sederhana dapat merugikan skala ekonomi.
Biaya awal: Terkait dengan persiapan file dan perencanaan proses desain berbantuan komputer (CAD), biaya awal signifikan untuk volume yang lebih kecil. Untungnya, mereka juga diperbaiki. Jika desain dan permukaan akhir cocok untuk penskalaan biaya, Anda dapat menurunkan harga satuan dengan menerapkan skala ekonomis prinsip.
Biaya produksi lainnya: Untuk menentukan toleransi yang ketat atau bagian desain dengan fitur yang sulit untuk mesin CNC (misalnya dinding yang sangat tipis), Anda mungkin memerlukan perkakas khusus, kontrol kualitas yang lebih dekat, dan lebih banyak langkah pemrosesan pada kecepatan pemesinan yang lebih rendah. Ini juga berdampak pada total waktu dan biaya produksi.
Biaya bahan: Harga material curah dan kemudahan pengerjaan material tersebut sangat mempengaruhi biaya keseluruhan di CNC. Mengoptimalkan desain Anda sambil mempertimbangkan material Anda dengan cermat dapat mengurangi biaya.
Dengan memahami apa yang mendorong biaya pemesinan CNC, kami dapat mengoptimalkan desain untuk menurunkan anggaran.
Semua alat penggilingan CNC memiliki bentuk silinder dan membuat jari-jari saat memotong tepi saku. Jari-jari sudut dapat dikurangi dengan menggunakan alat dengan diameter lebih kecil. Ini membutuhkan banyak lintasan dengan kecepatan lebih rendah karena alat yang lebih kecil tidak dapat menghilangkan material secepat alat yang lebih besar hanya dalam satu lintasan. Hal ini meningkatkan waktu dan biaya pemesinan.
Untuk meminimalkan biaya:
Tambahkan radius setidaknya sepertiga dari kedalaman rongga—semakin besar, semakin baik.
Gunakan radius yang sama untuk semua tepi internal untuk menghilangkan kebutuhan akan perubahan pahat.
Di lantai rongga, gunakan jari-jari yang lebih kecil (0,5 atau 1mm) atau tidak ada jari-jari sama sekali.
Senang mengetahuinya :Idealnya, radius sudut harus sedikit lebih besar dari radius pahat yang digunakan untuk mengerjakan rongga. Hal ini mengurangi beban pada alat dan dengan demikian biaya produksi. Misalnya, jika desain Anda memiliki rongga dengan kedalaman 12mm, tambahkan radius 5mm (atau lebih besar) di sudut-sudutnya. Hal ini memungkinkan pahat dengan diameter 8 mm untuk memotong dengan kecepatan lebih cepat.
Kiat profesional: Jika Anda membutuhkan tepi bagian dalam dengan sudut tajam (misalnya saat bagian dengan bentuk persegi panjang harus pas di rongga), alih-alih mengurangi jari-jari tepi bagian dalam, gunakan bentuk dengan potongan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Pemesinan rongga dalam mempengaruhi biaya suku cadang CNC secara dramatis karena banyak material yang harus dihilangkan. Ini memakan waktu dan boros.
Alat CNC memiliki panjang pemotongan yang terbatas. Mereka biasanya bekerja paling baik saat memotong rongga dengan kedalaman hingga dua hingga tiga kali diameternya. Misalnya, alat penggilingan dengan diameter 12mm dapat dengan aman memotong rongga hingga kedalaman 25mm. Dimungkinkan untuk memotong rongga yang lebih dalam (hingga empat kali diameter pahat atau lebih), tetapi ini meningkatkan biaya karena perkakas khusus atau sistem CNC multi-sumbu diperlukan.
Untuk meminimalkan biaya:
Batasi kedalaman semua rongga hingga empat kali panjangnya—yaitu, dimensi terbesar pada bidang XY.
Sesuaikan jari-jari sudut internal. Gunakan saran di tip nomor 1 jika diperlukan.
Kecuali berat menjadi perhatian utama, buatlah bagian padat yang tebal karena lebih stabil dan lebih murah untuk mesin. Untuk menghindari deformasi atau retak saat mengerjakan dinding tipis, gunakan beberapa lintasan pada kedalaman pemotongan rendah. Fitur tipis juga sangat rentan terhadap getaran, sehingga pengerjaannya secara akurat sangat menantang dan meningkatkan waktu pengerjaan secara signifikan.
Untuk meminimalkan biaya:
Untuk bagian logam, desain dinding yang lebih tebal dari 0,8 mm—semakin tebal, semakin baik.
Untuk komponen plastik, pertahankan ketebalan dinding minimum di atas 1,5 mm.
Senang untuk diketahui: Ketebalan dinding minimum yang dapat dicapai untuk logam adalah 0,5 mm. Untuk plastik, itu adalah 1mm. Nilai kemampuan mesin fitur tersebut kasus per kasus.
Penting: Dinding tipis sering menjadi masalah saat menempatkan lubang (dan benang) sangat dekat dengan tepi bagian. Pertimbangkan hal ini saat mendesain untuk pemesinan CNC.
Menyertakan ulir yang lebih panjang dari yang diperlukan dapat meningkatkan biaya suku cadang CNC karena mungkin diperlukan perkakas khusus. Ulir yang lebih panjang dari 1,5 kali diameter lubang tidak meningkatkan kekuatan sambungan.
Untuk meminimalkan biaya:
Rancang ulir dengan panjang maksimum hingga tiga kali diameter lubang.
Untuk ulir di lubang buta, tambahkan setidaknya setengah dari diameter panjang tanpa ulir di bagian bawah lubang.
Lubang dapat dibuat dengan mesin CNC dengan cepat dan dengan akurasi tinggi menggunakan mata bor standar. Untuk ukuran non-standar, diperlukan langkah pemesinan ekstra, yang meningkatkan biaya.
Jika memungkinkan, gunakan lubang tembus daripada lubang buta karena lebih mudah dikerjakan dengan mesin.
Batasi kedalaman lubang hingga empat kali diameternya. Lubang yang lebih dalam (diameter hingga 10 kali lipat) dapat dibuat, tetapi kemungkinan akan menaikkan biaya karena memerlukan lebih banyak waktu untuk pengerjaan mesin.
Untuk meminimalkan biaya:
Rancang lubang dengan diameter yang merupakan peningkatan 0,1 mm untuk diameter hingga 10 mm. Untuk yang di atas 10mm, gunakan peningkatan 0,5mm.
Saat mendesain dalam inci, gunakan pecahan inci konvensional atau lihat tabel ukuran mata bor pecahan inci.
Mendefinisikan toleransi yang ketat meningkatkan biaya pemesinan fitur, sehingga hanya boleh dilakukan jika benar-benar diperlukan. Jika toleransi spesifik tidak ditentukan pada gambar teknis, bagian-bagian tersebut dikerjakan dengan menggunakan toleransi standar (± 0,125 mm atau lebih baik). Ini cukup untuk sebagian besar fitur yang tidak penting.
Untuk meminimalkan biaya:
Hanya tentukan toleransi yang lebih ketat jika benar-benar diperlukan.
Tentukan satu datum (misalnya penampang dua sisi) sebagai referensi untuk semua dimensi dengan toleransi.
Kiat profesional :Gunakan Dimensi Geometris dan Toleransi (GD&T) dalam gambar teknis untuk mengurangi biaya mesin CNC. GD&T mencakup fitur-fitur seperti kerataan, kelurusan, kebulatan, dan posisi sebenarnya. Ini sering mendefinisikan toleransi yang lebih longgar, meskipun memerlukan pengetahuan desain tingkat lanjut untuk diterapkan secara efektif.
Rancang bagian-bagian yang dapat dikerjakan dengan mesin sesedikit mungkin dalam pengaturan mesin. Idealnya, gunakan hanya satu pengaturan. Misalnya, bagian yang memiliki lubang buta di kedua sisi harus dikerjakan dalam dua pengaturan karena perlu diputar untuk akses ke kedua sisi.
Memutar atau memposisikan ulang bagian akan menaikkan biaya produksi, karena biasanya harus dilakukan secara manual. Selain itu, geometri yang rumit mungkin memerlukan perlengkapan khusus, sehingga meningkatkan biaya. Geometri yang sangat rumit mungkin memerlukan sistem CNC multi-sumbu, juga meningkatkan biaya.
Pertimbangkan untuk memisahkan bagian menjadi beberapa geometri yang dapat dikerjakan dengan mesin CNC dalam satu pengaturan dan yang dapat dibaut atau dilas bersama nanti. Ini juga berlaku untuk bagian dengan kantong yang sangat dalam.
Untuk meminimalkan biaya:
Rancang komponen dengan geometri 2.5D sederhana yang dapat diproduksi dalam satu pengaturan mesin CNC.
Jika ini tidak memungkinkan, pisahkan bagian tersebut menjadi beberapa geometri yang dapat dirakit nanti.
Fitur kecil dengan rasio tinggi lebar dan tinggi yang tinggi rentan terhadap getaran sehingga sulit untuk dikerjakan secara akurat.
Untuk meminimalkan biaya:
Desain fitur dengan rasio tinggi lebar dan tinggi kurang dari empat.
Tambahkan penyangga penyangga di sekitar fitur kecil atau sambungkan ke dinding untuk meningkatkan kekakuannya.
Menambahkan teks pada permukaan bagian mesin CNC dapat menaikkan biaya secara signifikan karena memerlukan langkah pemesinan tambahan, yang membutuhkan lebih banyak waktu. Metode penyelesaian permukaan, seperti sablon atau lukisan, adalah cara yang lebih hemat biaya untuk menambahkan teks pada permukaan bagian mesin CNC.
Untuk meminimalkan biaya:
Hapus semua teks dan huruf dari bagian mesin CNC Anda.
Jika teks diperlukan, pilih terukir di atas huruf timbul.
Gunakan font sans serif minimal ukuran 20 (mis. Arial atau Verdana).
Machinability mengacu pada kemudahan bahan yang dapat dipotong. Semakin tinggi kemampuan mesin, semakin cepat suatu material dapat dikerjakan dengan mesin CNC, sehingga menurunkan biaya. Machinability tergantung pada sifat fisik masing-masing material. Biasanya, paduan logam yang lebih lembut dan lebih ulet, semakin mudah dikerjakan.
Kuningan C360 adalah paduan dengan kemampuan mesin tertinggi, memungkinkan pemesinan kecepatan tinggi. Paduan aluminium (misalnya 6061 dan 7075) juga dapat dikerjakan dengan sangat mudah, meskipun memerlukan kecepatan yang sedikit lebih rendah.
Baja tahan karat memiliki kemampuan mesin 10 kali lebih rendah daripada aluminium dan akan membutuhkan waktu pengerjaan mesin setidaknya dua kali lebih lama. Nilai baja yang berbeda memiliki kemampuan mesin yang berbeda. Misalnya, baja tahan karat 304 memiliki indeks kemampuan mesin sebesar 45 persen, sedangkan 303 baja tahan karat (paduan dengan komposisi kimia yang sangat mirip) memiliki indeks 78 persen, sehingga lebih mudah untuk dikerjakan.
Kemampuan pemesinan plastik terutama tergantung pada sifat termal dan kekakuannya karena rentan terhadap pelelehan dan pembengkokan selama pemesinan.
POM (Derlin) adalah plastik yang paling mudah untuk dikerjakan, sementara ABS berada di urutan kedua. MENGINTIP dan nilon 6 adalah plastik rekayasa umum yang lebih sulit untuk dikerjakan.
Untuk meminimalkan biaya:
Jika Anda memiliki pilihan, pilih bahan dengan kemampuan mesin yang lebih baik, terutama untuk pesanan yang lebih besar.
Harga bahan curah adalah faktor lain yang dapat sangat mempengaruhi biaya suku cadang mesin CNC.
Tabel di bawah ini merangkum harga paduan logam dan bahan plastik yang biasa digunakan di CNC untuk lembaran dengan dimensi 6'' x 6'' x 1'' (atau sekitar 150 x 150 x 25mm).
| Materi | Harga |
|---|---|
| Aluminium 6061 | $25 |
| Aluminium 7075 | $80 |
| Baja tahan karat 304 | $90 |
| Baja tahan karat 303 | $150 |
| Kuningan C360 | $148 |
| ABS | $17 |
| Nilon 6 | $30 |
| POM (Derlin) | $27 |
| mengintip | $300 |
Sumber: McMaster
Aluminium 6061 sejauh ini merupakan cara yang paling hemat biaya untuk membuat prototipe logam karena biayanya yang rendah dan kemampuan mesin yang sangat baik.
Logam yang menawarkan kemampuan mesin yang lebih besar, seperti baja tahan karat 303 dan kuningan C360, harganya lebih mahal dan karenanya lebih cocok untuk produksi volume yang lebih besar. Dalam hal ini, skala ekonomi ikut berperan karena biaya material yang lebih tinggi sebanding dengan waktu pengerjaan yang jauh lebih singkat.
Untuk plastik, ABS, nilon, dan POM (Derlin) harganya kira-kira sama dengan aluminium 6061. Namun, mereka lebih sulit untuk dikerjakan, jadi perkirakan biayanya lebih tinggi. MENGINTIP adalah bahan yang sangat mahal dan harus digunakan hanya jika benar-benar diperlukan.
Untuk meminimalkan biaya:
Pilih bahan dengan harga grosir rendah, terutama untuk pesanan volume rendah.
Permukaan akhir meningkatkan penampilan suku cadang mesin CNC dan ketahanannya terhadap lingkungan yang keras, tetapi juga menaikkan biaya. Meminta beberapa permukaan selesai pada bagian yang sama semakin menaikkan biaya karena memerlukan langkah ekstra (misalnya, menutupi permukaan). Sebuah artikel yang merangkum manfaat dari setiap permukaan akhir untuk bagian-bagian CNC dapat ditemukan di sini .
Untuk meminimalkan biaya:
Pilih permukaan akhir “sebagai mesin”.
Minta beberapa pelapisan permukaan hanya jika benar-benar diperlukan.
Ukuran blanko—yaitu, bahan stok—dapat memengaruhi biaya keseluruhan. Sebagai aturan praktis, bagian yang kosong harus berukuran minimal 3mm lebih besar dari bagian ujung. Untuk memastikan akurasi, beberapa bahan harus dihilangkan dari semua tepi bagian.
Sebagai contoh bagaimana ukuran kosong mempengaruhi harga di CNC, pertimbangkan untuk merancang bagian yang memiliki amplop 30 x 30 x 30mm. Dimensi ini akan membutuhkan blanko yang lebih besar untuk digunakan, yang dalam hal ini biasanya dipotong dari lembaran setebal 35mm. Namun, jika bagian tersebut memiliki amplop berukuran 27 x 27 x 27mm, maka lembaran 30mm dapat digunakan, sehingga menghemat banyak bahan.
Untuk meminimalkan biaya:
Rancang bagian yang memiliki dimensi 3mm lebih kecil dari ukuran kosong standar.
Dalam permesinan CNC, kuantitas sangat mempengaruhi harga satuan. Ini karena biaya awal relatif tinggi dan, ketika jumlahnya kecil, mereka mewakili persentase biaya yang besar. Namun, dengan jumlah besar, biaya per unit berkurang.
Pada grafik di bawah, kami memplot harga satuan rata-rata dari 12 suku cadang berbeda yang dikerjakan dalam baja tahan karat 304.
Penurunan harga satuan hampir eksponensial, artinya bahkan meningkatkan volume dari satu menjadi lima dapat memotong harga satuan menjadi setengahnya. Selain itu, memesan volume yang sangat tinggi (> 1.000 bagian) mengurangi harga satuan lima hingga 10 kali lipat.
Untuk meminimalkan biaya:
Manfaatkan skala ekonomi dengan memesan jumlah yang lebih tinggi.
Kesimpulannya, jaga agar permesinan CNC Anda tetap sederhana.
Kompleksitas memiliki harga tinggi di CNC. Geometri yang memerlukan perkakas atau perlengkapan khusus, beberapa pengaturan mesin, atau bahan khusus lebih mahal.
Jadi untuk menekan biaya, sebelum Anda mengirimkan pesanan untuk penawaran harga, ajukan pertanyaan berikut:
Apakah bagian saya dioptimalkan menggunakan pedoman desain untuk kemampuan mesin?
Apakah semua fitur dalam model saya mutlak diperlukan? Atau dapatkah saya menghapus atau menyederhanakan sambil mempertahankan fungsionalitas penuh bagian tersebut?
Bisakah desain saya dipisahkan menjadi beberapa bagian yang lebih mudah untuk mesin CNC dan dirakit nanti?
Apakah ada cara untuk memodifikasi desain saya untuk menghilangkan kebutuhan akan beberapa pengaturan mesin atau perkakas khusus?
Apakah ada bahan yang lebih murah atau lebih mudah dikerjakan dengan mesin yang dapat memenuhi persyaratan desain saya?
Kemampuan mesin CNC terus berkembang. Misalnya, kemajuan terbaru dalam perkakas CNC memungkinkan sistem CNC modern untuk membuat lubang sepanjang panjangnya, dan lubang dengan diameter berapa pun dapat dikerjakan dengan mesin CNC, tanpa pengaruh yang signifikan pada harga, dengan menggunakan pahat CNC dan menggunakan interpolasi profil (mis. jalur alat heliks).
Dalam artikel ini, kami berfokus pada tip umum desain-untuk-manufaktur yang memiliki aplikasi universal, apa pun sistem CNC yang digunakan. Tafsirkan kiat-kiat ini sebagai praktik umum yang baik yang dapat membantu Anda mendesain suku cadang dengan lebih efisien.
Jika Anda merasa artikel ini berguna dan ingin menjadikannya offline, Anda dapat mengunduh daftar periksa pengurangan biaya permesinan CNC penting kami.
Mesin CNC
Anda adalah seorang desainer yang datang ke sini untuk menghemat uang pada tahap pembuatan prototipe. Merancang sesuatu dan membuatnya adalah seni yang sama sekali berbeda. Desainer membidik fungsionalitas dan estetika dan insinyur manufaktur telah pergi dengan geometri yang mustahil sesudahnya. Yah
Diposting pada 10 Juni 2019 | Oleh Tony, Manajer Proyek WayKen Biaya pembuatan prototipe CNC tidak murah terlepas dari semua kemajuan teknologi modern, dan itu dapat dimengerti. Bagaimanapun, itu membutuhkan spesialis berkualifikasi tinggi, peralatan profesional, dan terkadang penggunaan paduan mah
Ketika kami berencana memesan prototipe CNC, pertimbangan pertama adalah biaya. Apa yang dapat kita lakukan untuk mengurangi biaya layanan pemesinan CNC? Saya rasa artikel ini adalah topik yang paling diminati desainer karena kita dapat meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi biaya dengan men
Pemesinan Computer Numerical Control (CNC) adalah jenis manufaktur di mana suku cadang dibuat dengan bantuan kode numerik. Ada banyak keuntungan dari pemesinan CNC seperti meningkatkan kecepatan produksi suku cadang dan mengurangi banyak waktu manufaktur jika produksi suku cadang identik. Ini juga
