CNC-bewerkingskostenberekening: een volledige gids

Computer Numerical Control (CNC) is een hoeksteen van de moderne productie en biedt een ongeëvenaarde precisie en herhaalbaarheid.en aanbestedingswerkersHet is van essentieel belang te begrijpen hoe een werkplaats tot een definitieve offerte komt om de budgetten te beheren en de ontwerpen te optimaliseren voor kosteneffectiviteit.

De kosten van CNC-bewerking zijn niet één vaste vergoeding, maar een samengestelde vergoeding van verschillende variabelen, variërend van de grondstofprijzen tot de uurlijkse afschrijving van apparatuur van miljoenen dollars.Deze gids geeft een uitgebreide uiteenzetting van de factoren die betrokken zijn bij de berekening van de kosten van CNC-bewerking en biedt actieve strategieën om uw productiekosten te verminderen.

De fundamentele kostenformule

Terwijl elke winkel zijn eigen software heeft voor het plaatsen van offertes, volgt de industrie over het algemeen een standaard wiskundig kader om de totale kosten van een project te bepalen:

Totale kosten = (Materiaalkosten) + (Installatie-kosten) + (Bewerkingstijd × Machinegeld per uur) + (Postverwerking en afwerking) + (Logistiek en overhead)

Om deKosten per eenheidDit toont een cruciale regel in CNC-bewerking aan: naarmate de hoeveelheid toeneemt, wordt de totale kostprijs verhoogd door het aantal onderdelen in de partij.de kosten per eenheid dalen aanzienlijk omdat de vaste kosten (zoals installatie en programmering) over meer onderdelen worden afgeschreven.

1. Kosten van grondstoffen

Het materiaal is vaak de eerste en meest zichtbare kostenfactor. Het wordt berekend op basis van het volume van de benodigde grondstof, niet alleen het volume van het eindonderdeel.Je betaalt voor het materiaal dat je weggooit in de vorm van chips..

• Grootte van de voorraad:Als jouw rol is$52$breed, de winkel moet kopen$55$of$60$Door de omvang van uw onderdeel te minimaliseren zodat het past bij de standaardgrootte van het voorraadmateriaal, kunt u 10 tot 20% besparen op de materiaalkosten.

• Materiaalkeuze:De prijzen variëren enorm. Aluminium 6061 is de industriestandaard vanwege zijn lage kosten en hoge bewerkbaarheid.Roestvrij staal 316 of titanium graad 5 kan 5 tot 10 keer duurder zijn vanwege de prijs van de grondstof en de moeilijkheid om het te snijden.

• Bewerkbaarheid:Dit is een verborgen materiaalkosten. Hardere materialen duurt langer te snijden en te breken gereedschappen vaker. Een onderdeel gemaakt van titanium zal een hogere "machine tijd kosten" dan hetzelfde onderdeel gemaakt van Messing,zelfs indien de grondstofprijzen gelijk waren.

2Installatie- en programmeringskosten

Voordat de eerste chip wordt gesneden, is er een aanzienlijke hoeveelheid arbeid nodig, en daarom kan een enkel prototype $200 kosten, terwijl 100 van hetzelfde onderdeel $15 per stuk kunnen kosten.

• CAM-programmering:Een productie-ingenieur moet computerondersteunde productie (CAM) software gebruiken om "gereedschapspadjes" te maken, de digitale instructies voor de machine.Complexe geometrieën met 3D-contouren duren veel langer om te programmeren dan eenvoudige 2D-vormen.

• Inrichting van de machine:Dit houdt in dat de gereedschappen fysiek in de wisselmachine worden geladen, de werkhouding worden geïnstalleerd (visen, armaturen of aangepaste jigs) en de gereedschappen worden "afgetrokken" om hun posities in te stellen.

• Bevestiging:Als uw onderdeel een vreemde vorm heeft die niet in een standaard vis kan worden vastgehouden, moet de winkel misschien een "zachte kaak" of een aangepaste armature maken.De kosten voor de vervaardiging van deze armaturen worden meestal bij de eerste bestelling aan de klant in rekening gebracht..

3. Bewerkingstijd en machineuren

De bewerkingstijd is de grootste kostendrijver in de productie.

• 3 assen frezen:Dit zijn de meest voorkomende machines.$40 tot $70 per uurZe zijn ideaal voor onderdelen met kenmerken aan slechts één of twee zijden.

• 5 assen frezen:Deze geavanceerde machines kunnen het onderdeel en het gereedschap in vijf richtingen tegelijkertijd verplaatsen.de machines zelf kosten aanzienlijk meerDe uurtarieven voor 5-assige werkzaamheden variëren vaak van75 tot 150 dollar per uur.

• Vervaardiging:Over het algemeen goedkoper voor cilindrische onderdelen, met tarieven rond$35 tot $60 per uur.

De totale bewerkingstijd wordt beïnvloed door de "cyclustijd" (de minuten en seconden waarin de spindel daadwerkelijk draait).Maar ze vereisen geoptimaliseerde gereedschapspaden en gereedschap van hoge kwaliteit.

4. Complexiteit en tolerantie

Hoe je je onderdeel ontwerpt bepaalt hoe lang de machine moet werken.

• Toleranties:Een standaard tolerantie van$pm 0.125text{ mm}$Het is echter niet zo moeilijk om een "strenge" tolerantie te eisen van de$pm 0.01text{ mm}$De werknemer moet de machine vertragen, speciale meetapparatuur gebruiken en vaker inspecties uitvoeren, wat de bewerkingstijd kan verdubbelen of verdrievoudigen.

• De verpakking is geschikt voor:Diepe, smalle zakken zijn de vijanden van goedkope bewerking. Ze vereisen lange, dunne gereedschappen die gevoelig zijn voor trillingen (chatter).die de cyclustijd opblaast.

• Interne radius:Als uw ontwerp een scherpe hoek vereist, moet de werkplaats mogelijk elektrische ontladingsbewerking (EDM) gebruiken.wat een duur secundair proces is.

5. Naverwerking en afwerking

Zodra het onderdeel van de machine is afgetrokken, wordt het "als gemanipuleerd". Afhankelijk van de toepassing kan het verdere behandeling nodig hebben.

• Standaard afwerking:Het ontbinden (het verwijderen van scherpe randen) en het blazen van de kralen (het creëren van een matte textuur) zijn relatief goedkoop.

• Anodisatie en bekleding:De meeste winkels uitbesteden dit aan gespecialiseerde faciliteiten. U betaalt voor de service plus een verwerkingskosten van de machine shop.

• Warmtebehandeling:Als het onderdeel moet worden gehard (algemeen voor staalgereedschappen of luchtvaartcomponenten), neemt dit aanzienlijke kosten en doorlooptijden toe.

Hoe de kosten van CNC-bewerking te verlagen

Als u merkt dat uw offertes over het budget komen, overweeg dan deze drie "Design for Manufacturability" (DFM) -tips:

Verhoog de interne radius

In plaats van een$3text{ mm}$de straal voor een binnenste hoek verhoogt tot$4text{ mm}$Dit maakt een$6text{ mm}$Het instrument kan door de hoek navigeren zonder aanzienlijk te vertragen, waardoor de werktuigbelasting en de cyclustijd worden verkort.

Beperkte tolerantievereisten

Gebruik alleen strakke toleranties op de oppervlakken die ze daadwerkelijk nodig hebben (zoals waar een lager past)." Dit stelt de winkel in staat om die delen van het onderdeel te laten draaien met maximale snelheid.

Consolideer installaties

Elke keer dat een machinist de machine moet stoppen, de deur moet openen en het onderdeel moet omdraaien om een nieuwe zijde te bewerken, neemt dat de kosten toe.Ontwerp uw onderdeel zodanig dat zoveel mogelijk kenmerken vanuit één richting kunnen worden bereikt.

Conclusies

Het berekenen van CNC-bewerkingskosten is een oefening in het in evenwicht brengen van ontwerpvereisten met productiebeperkingen.je kunt slimmere ontwerpkeuzes maken die leiden tot lagere prijzen zonder de kwaliteit op te offeren.