16 conseils d'usinage CNC pour réduire les coûts

 

 

 

 

Découvrez les situations courantes de l'usinage CNC : réglage fastidieux, accumulation de déchets, longues heures de travail d'usinage CNC.

 

En tant qu'ingénieur, qu'en pensez-vous ? Je suis accro à la conception à coûts réduits depuis si longtemps que lorsque j'ai vu cette situation, l'image qui m'est venue à l'esprit était : combien cela coûte-t-il !

 

Ce morceau de ferraille est racheté avec de l'argent, et les couteaux rotatifs à grande vitesse tournent en rond, c'est la dépense d'argent. bien ! Parmi les nombreux processus d'usinage de pièces CNC, Usinage CNC devrait être l'un des plus chers. Cet article présente 16 conseils de conception permettant de réduire les coûts d'usinage CNC.

 

 

 

 

Facteurs de coût d'usinage dans une usine d'usinage CNC :

 

 

1) Temps d'usinage CNC

 

Plus le temps d’usinage CNC est long, plus le coût d’usinage CNC est élevé. Temps d'usinage CNC est un facteur majeur des coûts d’usinage CNC.

 

 

 

2) Coût du matériel

 

 

Le coût des matériaux utilisés pour les billettes est une part importante du coût d'usinage CNC. Les coûts des matériaux peuvent être réduits grâce à une conception optimisée qui maximise l'utilisation d'ébauches standardisées et réduit les rebuts.

 

 

 

3) Temps d'installation

 

 

Quand la chauve-sourisLa taille de la machine étant petite, la préparation du modèle géométrique et la planification du processus d'usinage CNC ont un impact sérieux sur le coût de l'usinage CNC. Cette partie du coût est un coût fixe et l'usine d'usinage CNC peut le partager grâce à une production d'usinage CNC à grande échelle.

 

 

 

4) Autres facteurs de conception

 

 

Lorsque la conception des pièces CNC a des exigences particulières (telles que des exigences de tolérance étroites et une conception à parois minces), des outils spéciaux, un contrôle qualité plus précis, une vitesse d'usinage CNC inférieure et des étapes d'usinage CNC plus complexes sont nécessaires, ce qui peut sérieusement affecter le coût d'usinage CNC.

 

Lorsque nous comprenons les facteurs de coût de l'usinage CNC, nous pouvons prendre des mesures de conception de réduction des coûts correspondantes pour réduire Coûts d'usinage CNC.

 

 

 

 

 

1. Arrondi à l'angle droit vertical intérieur

 

 

Tous les outils d'usinage CNC ont une forme cylindrique. Lors de l'usinage CNC du corps de la rainure, un coin arrondi conforme à la forme sera généré au niveau de la connexion entre la surface verticale et la surface du corps de la rainure.

 

Si le congé au niveau de la connexion de la surface verticale du corps de la rainure est trop petit dans la conception du produit, un petit outil doit être utilisé, ce qui signifie que le temps d'usinage CNC augmentera, car l'efficacité d'usinage du petit outil n'est pas aussi bonne que celle du grand outil - cela entraînera un usinage CNC. Augmentation du temps et du coût d'usinage.

 

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. La taille du filet doit être au moins égale à 1/3 de la profondeur de la rainure, plus elle est grande, mieux c'est ;

 

2. Tous les congés ont la même taille, de sorte que le même outil peut être utilisé pour l'ensemble de l'usinage CNC ;

 

3. À la racine du corps de rainure, concevez un petit coin arrondi (0.5 mm ou 1 mm), ou non arrondi ;

 

4. La taille idéale du filet doit être légèrement supérieure au rayon de l'outil, ce qui réduira la charge sur l'outil pendant l'usinage CNC, réduisant ainsi le coût d'usinage. Par exemple, si la profondeur du corps de la rainure est de 12 mm et que les coins arrondis sont conçus pour être de 5 mm ou plus, un outil d'un diamètre de 8 mm (rayon de 4 mm) peut être utilisé dans l'usinage CNC, ce qui peut garantir l'efficacité de l'usinage CNC ;

 

5. Si elle ne peut pas être arrondie en raison d'exigences de conception, par exemple, elle doit être associée à une autre pièce carrée, afin d'éviter de petits coins arrondis.

 

 

 

 

 

2. Réduisez la profondeur de la rainure

 

 

L'usinage CNC de la rainure affecte considérablement le coût de la pièce, car une grande quantité de matériau doit être usinée pour être retirée, ce qui peut augmenter considérablement le temps d'usinage CNC.

 

La profondeur d'usinage des outils CNC est limitée. Lorsque la profondeur de la rainure est de 2 à 3 fois le diamètre de l'outil, les performances d'usinage sont optimales. Par exemple, une fraise d'un diamètre de 12 mm peut usiner une rainure d'une profondeur sûre allant jusqu'à 25 mm.

 

Bien entendu, il est également possible pour un atelier CNC d'usiner des rainures plus profondes, jusqu'à 4 fois le diamètre de l'outil, mais cela augmente le coût, surtout lors de l'utilisation d'une machine CNC multi-axes.

 

Réduire les coûts:la profondeur du corps du réservoir ne dépasse pas 4 fois la longueur.

 

 

 

 

 

 

 

3. Évitez les murs minces

 

 

Sauf indication contraire, les conceptions à parois minces doivent être évitées en raison de leur résistance insuffisante et des coûts d'usinage CNC élevés.

 

Les pièces usinées CNC à parois minces sont facilement déformées, voire cassées. Afin d'éviter cette situation, les usines d'usinage CNC doivent ajouter des parcours d'usinage CNC plus complexes, ce qui consommera plus d'heures de travail d'usinage CNC. Les parois minces sont plus sujettes aux vibrations, et l'usinage de parois minces avec une grande précision constitue un défi de taille.

 

 

 

Usine d'usinage CNC pour réduire les coûts :

 

 

1. Pour les pièces métalliques CNC, l'épaisseur de la paroi est d'au moins 0.8 mm, plus elle est épaisse, mieux c'est ;

 

2. Pour pièces en plastique CNC, l'épaisseur de la paroi doit être d'au moins 1.5 mm, plus elle est épaisse, mieux c'est ;

 

3. La taille minimale des pièces métalliques peut être de 0.5 mm et la taille minimale des pièces en plastique peut être de 1 mm. Bien entendu, cela n'est pas recommandé ;

 

Des parois minces sont souvent présentes lors de la conception de trous (à la fois traversants et de vis) ou de fentes sur les bords des pièces CNC et doivent garantir que les directives de conception ci-dessus sont respectées.

 

 

Évitez les parois minces pour réduire le temps d'usinage CNC

 

 

 

 

4. Réduisez la profondeur du filetage

 

Les profondeurs de filetage inutiles augmentent les coûts d'usinage dans les ateliers d'usinage CNC car des outils spéciaux sont nécessaires.

 

N'oubliez pas : une profondeur de filetage trop longue (plus de 3 fois le diamètre du trou) n'augmentera pas la résistance de la connexion.

 

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. La profondeur du filetage peut atteindre jusqu'à 3 fois le diamètre du trou de vis.

 

2. Pour le taraudage de trous borgnes, il est préférable que l'usine de pièces d'usinage CNC ajoute au moins 1/2 longueur supplémentaire du diamètre du filetage du trou à la racine du trou.

 

 

 

 

 

5. Concevez des trous de taille standard

 

 

En utilisant des forets standards, les trous peuvent être usinés rapidement et avec précision ; pour les trous non standards, l'utilisation de fraises augmentera le coût.

 

De plus, la profondeur du trou ne doit pas dépasser 4 fois son diamètre. Les trous profonds (Z plus de 10 fois le diamètre) peuvent être usinés dans des usines d'usinage CNC, mais cela augmentera considérablement le coût car l'usinage est difficile.

 

 

 

 

6. Évitez les exigences de tolérance de précision

 

 

Les exigences de tolérance strictes augmentent les coûts car elles nécessitent des opérations d’usinage CNC complexes, augmentent le temps d’usinage CNC et nécessitent davantage d’inspections.

 

La définition des tolérances dimensionnelles des pièces doit être prise au sérieux, en évitant de marquer les tolérances sur n'importe quelle dimension, en marquant les tolérances uniquement lorsque cela est nécessaire et en marquant les tolérances de précision uniquement en dernier recours.

 

Si aucune tolérance n'est définie dans le Dessin de pièces CNC, puis la pièce est usinée selon des tolérances standard (± 0.2 mm ou plus), ce qui est suffisant pour la plupart des dimensions non critiques, ce qui peut réduire considérablement les coûts d'usinage CNC.

 

Pour ces caractéristiques internes, il est plus difficile de garantir des tolérances serrées. Par exemple, lors de l'usinage de trous ou de rainures qui se croisent à l'intérieur, de petits défauts tels que des bavures peuvent facilement apparaître sur les bords en raison de la déformation due à la force.

 

Ces caractéristiques nécessitent des processus de détection et d'ébavurage, qui ne peuvent être effectués que manuellement, ce qui est coûteux et prend du temps, entraînant des coûts élevés.

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. Ne définissez des tolérances étroites qu’en dernier recours.

 

2. Toutes les dimensions sont marquées par la même référence.

 

3. N'oubliez pas : la décimale dans la tolérance est importante, elle définit sa précision et l'outil de mesure à utiliser. Par exemple, deux décimales peuvent être mesurées à l'aide d'un pied à coulisse et trois décimales peuvent être mesurées à l'aide d'un micromètre ou d'une MMT. Pour réduire les coûts, essayez d'éviter d'ajouter des décimales inutiles.

 

4. Les exigences de tolérance de précision peuvent être évitées grâce à une conception optimisée du produit, comme le raccourcissement de la chaîne dimensionnelle, l'utilisation de fonctions de positionnement, etc.

 

 

 

 

 

7. Réduisez le nombre de serrage

 

 

Réduisez au maximum le nombre de serrages des pièces, de préférence une seule fois.

 

Par exemple, une pièce avec des trous borgnes des deux côtés doit être serrée deux fois, un côté est usiné puis tourné et resserré avant que l'autre côté puisse être usiné.

 

La rotation ou le repositionnement des pièces peut augmenter les coûts d'usinage CNC, car l'action de serrage est généralement effectuée manuellement. De plus, pour les structures de pièces complexes, il est nécessaire de personnaliser le dispositif de serrage, ce qui augmente encore le coût. Les structures de pièces particulièrement complexes peuvent nécessiter une machine CNC multi-axes, ce qui augmente encore le coût en raison des taux horaires élevés des machines CNC multi-axes.

 

Il est possible d'envisager de diviser la structure complexe de la pièce en plusieurs parties pour l'usinage CNC, puis de les serrer en un seul corps par filetage ou soudage.

 

 

Pour réduire les coûts :

 

1. Les pièces de conception ne doivent être serrées qu'une seule fois.

 

2. Si cela n'est pas possible, divisez les parties complexes en plusieurs parties et fixez-les en un seul corps grâce au processus suivant.

 

 

 

 

 

8. Évitez les petits éléments avec de grands rapports hauteur/largeur

 

Lors de l'usinage CNC dans une usine de pièces usinées CNC, certaines petites caractéristiques avec de grands rapports hauteur/largeur sont sujettes aux vibrations, ce qui rend l'usinage précis difficile.

 

Pour éviter cela, ces petits éléments doivent être reliés par des murs plus épais ou soutenus par des raidisseurs.

 

 

Pour réduire les coûts :

 

1. Évitez de concevoir des éléments avec un rapport hauteur/largeur supérieur à 4.

 

2. Les petits éléments sont reliés à des parois plus épaisses ou des raidisseurs sont ajoutés pour le soutien.

 

 

 

 

 

9. Supprimez le texte et les symboles sur la surface des pièces CNC

 

Le texte et les symboles sur la surface des pièces CNC peuvent augmenter considérablement le coût de l'usinage CNC, car des opérations d'usinage CNC supplémentaires sont nécessaires et davantage de temps d'usinage CNC est consommé.

 

Du texte et des symboles peuvent être ajoutés aux pièces CNC à l'aide de certaines techniques de traitement de surface, telles que sérigraphie ou la peinture au pistolet, qui est une méthode plus rentable.

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. Retirez le texte et les symboles sur la surface de toutes les pièces ;

 

2. Si du texte et des symboles sont nécessaires, choisissez une forme concave plutôt que convexe, car cette dernière nécessite de retirer plus de matière.

 

 

 

 

 

10. Considérez le processus d'usinage CNC du Matériel

 

 

La fabricabilité d'un matériau par usinage CNC fait référence à la difficulté d'usinage du matériau.

 

Plus la technologie d'usinage de l'usine d'usinage de pièces CNC est efficace, plus les pièces sont traitées CNC facilement et le coût est faible.

 

L'usinabilité CNC d'un matériau dépend des propriétés physiques du matériau. En général, plus le matériau est souple et ductile, plus il est facile à usiner par CNC.

 

Par exemple, vis de laiton Le C360 possède la plus grande capacité d'usinage CNC et peut être traité à grande vitesse ; alliages d'aluminium (aluminium 6061 et 7075) peuvent également être facilement usinés.

 

L'aptitude à la transformation de l'acier est très faible. Comparé à l'alliage d'aluminium, l'acier nécessite plus de deux fois plus de temps d'usinage. Bien entendu, l'aptitude à la transformation des différents aciers est différente. L'indice d'aptitude à la transformation de acier inoxydable 304 est de 45 %, tandis que l'indice de l'acier inoxydable 303 est de 78 %, ce qui le rend plus facile à traiter.

 

Les propriétés d'usinage de matières plastiques dépendent de leur rigidité et de leurs propriétés thermiques. Lors de l'usinage CNC, les matières plastiques fondent et se déforment facilement à haute température.

 

Le POM est le matériau le plus facile à traiter par CNC, suivi de l'ABS ; le PEEK et le nylon sont des matières plastiques techniques courantes mais difficiles à traiter.

 

Afin de réduire les coûts : si possible, essayez de choisir des matériaux avec un bon processus d'usinage CNC.

 

 

 

 

 

11. Tenez compte du prix des billettes de matières premières

 

Le prix des billettes de matières premières est un autre facteur clé dans le coût de la CNC.

 

Le tableau ci-dessous indique les prix des ébauches de matières premières métalliques et plastiques courantes avec des dimensions d'ébauches de 150 x 150 x 25 mm.

 

 

 

 

 

 

L'aluminium 6061 est évidemment un matériau très rentable, non seulement le prix de la billette est bas, mais aussi le processus d'usinage CNC est bon, ce qui est très approprié pour la fabrication Prototypes CNC.

 

 

 

 

 

 

Le processus d'usinage CNC de l'acier inoxydable 303 et du laiton C360 est également très bon, l'efficacité de l'usinage CNC est élevée et le temps est court, mais le prix des billettes est très élevé, il ne convient donc qu'à la production par usinage CNC à grande échelle. Grâce aux effets de lot, les prix élevés des billettes sont compensés par des temps d'usinage courts.

 

Le prix des matières plastiques telles que l'ABS, le nylon et le POM est proche de celui de l'aluminium 6061. Cependant, elles sont plus difficiles à usiner et donc la CNC coûte plus cher. Le PEEK est un matériau très cher et n'est utilisé qu'en cas de nécessité.

 

 

Réduire les coûts:choisissez autant que possible des matériaux à bas prix, notamment lors de l'épreuvage.

 

 

 

 

12. Tenez compte de la taille du blanc

 

 

La taille des pièces brutes affecte les coûts d'usinage CNC : pour garantir la précision dimensionnelle dans les usines d'usinage de pièces CNC, la matière doit être retirée de tous les côtés de la pièce, ce qui peut augmenter considérablement les coûts de matière, en particulier dans les lots plus importants.

 

En règle générale, la taille de la pièce brute est supérieure d'au moins 3 mm à celle de la pièce. Par exemple, si la dimension extérieure d'une pièce est de 30X30X30 mm, alors la pièce brute de taille 35X35X35 mm peut être sélectionnée ; et si la dimension extérieure est de 27X27X27 mm, alors la pièce brute de taille 30X30X30 mm peut être sélectionnée, ce qui permet d'économiser une partie du coût du matériau.

 

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. La taille de la pièce brute est généralement au moins 3 mm plus grande que la taille de la pièce.

 

2. Vous pouvez consulter le Fournisseur d'usinage CNC pour les spécifications de taille brute standard, et essayez de concevoir des pièces CNC proches des spécifications de taille brute pour réduire le gaspillage de matière.

 

 

 

 

 

13. Évitez les traitements de surface multiples

 

 

Les traitements de surface peuvent améliorer l’apparence et la résistance des pièces CNC aux environnements difficiles, mais ils augmentent également les coûts.

 

Si la pièce CNC nécessite plusieurs traitements de surface différents, cela augmentera encore plus le coût, car cela nécessite plus d'étapes, par exemple certaines surfaces doivent être masquées.

 

 

 

Pour réduire les coûts :

 

 

1. Annuler le traitement de surface.

 

2. Évitez les traitements de surface multiples.

 

 

 

 

 

14. À grande échelle Production par usinage CNC

 

 

Dans l'usinage CNC, le lot de pièces CNC affecte le coût d'usinage, car lorsque la demande de lot est faible, le coût d'installation initial de l'usinage CNC attribué à chaque pièce est relativement élevé. Lorsque la taille du lot est importante, le coût d'installation est moins élevé pour chaque pièce.

 

Plus le lot de pièces usinées CNC est grand, plus le coût CNC de l'usine d'usinage de pièces CNC est faible, ce qui est plus évident lorsque le lot de pièces est très petit : même une petite augmentation de la quantité peut réduire considérablement le coût.

 

Le lot de pièces CNC est augmenté de 1 à 5 et le coût des pièces est réduit de plus de 50 %.

 

 

 

Réduire les coûts:La production à haut volume réduit les coûts et permet de passer une commande plus importante au lieu de plusieurs commandes dispersées.

 

 

 

 

 

15. Concevoir des pièces axialement symétriques

 

Les pièces axialement symétriques peuvent être tournées ou fraisées CNC à des cadences horaires machine bien inférieures à celles des centres d'usinage CNC à 3 ou 5 axes.

 

 

Réduire les coûts: essayer de concevoir des pièces axisymétriques.

 

 

 

 

 

16. Utiliser d’autres techniques d’usinage pour remplacer l’usinage CNC

 

 

Comme indiqué au début de cet article, l’usinage CNC est un processus d’usinage coûteux.

 

Par conséquent, quelle que soit la manière dont les coûts sont réduits, ils sont toujours plus élevés.

 

Dans le contexte actuel de rapide évolution des technologies d'usinage modernes, nous devrions envisager d'utiliser d'autres procédés pour remplacer la CNC au lieu de consolider notre réflexion. La génération précédente de produits utilisait l'usinage CNC, et la nouvelle génération de produits doit utiliser l'usinage CNC.

 

Lorsque le lot est petit, le coût de Impression 3D est inférieur à celui de l'usinage CNC ; lorsque le lot est important, le coût des processus de moulage tels que le moulage par précision et moulage par injection est inférieur à celui de l'usinage CNC.

 

 

 

Le tableau ci-dessous montre les options de processus pour différentes quantités de pièces CNC :

 

 

 

 

Comme le dit l'ancien poème :

 

Là où il n'y a pas d'herbes au bout du monde, le prochain artisanat sera meilleur.

 

 

 

Il existe de nombreuses occasions où l'impression 3D est meilleure que l'usinage CNC :

 

 

L’impression 3D permet de traiter des pièces aux géométries plus complexes.

 

L'impression 3D peut fournir des échantillons dans les 24 heures.

 

L’impression 3D est généralement moins chère en petites quantités.

 

L’impression 3D permet de traiter des matériaux difficiles à traiter par CNC, comme les superalliages.

 

Cependant, l'usinage CNC est également meilleur que l'impression 3D. Lors de l'usinage CNC de différentes pièces et des besoins d'usinage de différents clients, la technologie d'usinage sélectionnée sera différente. Chaque technologie d'usinage a ses avantages et ses inconvénients. Selon les différentes situations et les besoins d'usinage CNC, choisissez la technologie d'usinage appropriée.

 

 

 

 

 

 

 

Réduire les coûts: utiliser d’autres procédés au lieu de l’usinage CNC.

 

 

Remarque : Il en va de même pour tout autre processus de fabrication et de fixation, y compris le moulage par injection, l'emboutissage, le soudage et le rivetage, etc. Lorsque vous sélectionnez un processus au début de la conception du produit, choisissez un processus de réduction des coûts approprié.

 

 

 

derniers mots

 

 

La conception à moindre coût est un travail très difficile, et les ingénieurs nationaux manquent généralement de ces connaissances. Dans mon expérience réelle de développement de produits au cours des premières années, je n'ai fondamentalement pas pris en compte le coût dans la conception, et je croyais unilatéralement que « le client d'abord » et « le client d'abord », le devoir de conception de l'ingénieur est de répondre aux besoins des clients, et le coût est transféré au département d'usinage et de fabrication CNC. 

 

 

 

Il s’agit d’une perception erronée du coût du produit :

 

1) Le coût du produit occupe une place très importante dans le développement du produit

 

Comme le préconise le développement de produits, le développement de produits est un comportement d'investissement. Si le coût du produit ne peut pas apporter de bénéfices ou même de pertes à l'entreprise, même si le client est satisfait du produit, un tel développement de produits est un gaspillage de ressources en capital et en main-d'œuvre de l'entreprise, qui ne produit aucune valeur. De cette façon, l'entreprise finira par disparaître.

 

 

 

2) Plus de 85 % du coût du produit est déterminé par la conception du produit, et les 15 % restants sont déterminés par la fabrication du produit

 

 

Si la conception du produit axée sur les coûts n'est pas réalisée dès la conception du produit, elle est vouée à être trop coûteuse lors de la production finale du produit.Usinage et fabrication CNC en Chine" pour "Usinage et fabrication CNC en Chine 2025", une conception de produit axée sur les coûts doit être réalisée.

 

 

 

Pour réaliser une conception de produit axée sur les coûts, les entreprises et les ingénieurs doivent d'abord changer leur façon de penser et améliorer leur connaissance des coûts. Un jour, les ingénieurs réfléchiront à chaque détail de la conception du produit, comme par exemple :

 

 

1. L'épaisseur de la paroi de la pièce doit-elle être de 4 mm ou de 5 mm ?

 

2. Les coins arrondis doivent-ils être conçus pour mesurer 0.3 mm ou 0.5 mm ?

 

3. La tolérance dimensionnelle importante doit-elle être de 0.05 mm ou de 0.1 mm ?

 

On peut dire que les ingénieurs ont une connaissance préliminaire des coûts.

 

Sans une telle conscience des coûts, un ingénieur n’est pas un ingénieur, juste un dessinateur qui peut utiliser Creo, UG ou Solidworks.

 

 

 

 

 

 

 

Ce qui précède n'est qu'un résumé de la VMT Usine d'usinage CNCSi vous souhaitez en savoir plus sur l'usinage CNC, vous pouvez nous contacter : inquire@vimetal.com.cn pour négocier avec nous.