CNC-Bearbeitungskostenberechnung: Ein vollständiger Leitfaden

Die Computer Numerical Control (CNC) -Bearbeitung ist ein Eckpfeiler der modernen Fertigung und bietet beispiellose Präzision und Wiederholgenauigkeit.und Beschaffungsfachleute, bleibt die Preisgestaltung eine "undurchsichtige Kiste".

Die Kosten für die CNC-Bearbeitung sind keine einheitliche Pauschalgebühr, sondern eine Kombination mehrerer Variablen, die von den Rohstoffpreisen bis zur stündlichen Abschreibung von Millionen-Dollar-Ausrüstungen reichen.Dieser Leitfaden enthält eine umfassende Aufschlüsselung der Faktoren, die bei der Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten beteiligt sind, und bietet umsetzbare Strategien zur Reduzierung Ihrer Herstellungskosten.

Die Grundkostenformel

Während jeder Laden seine eigene proprietäre Angebotsoftware hat, folgt die Branche im Allgemeinen einem standardmäßigen mathematischen Rahmen, um die Gesamtkosten eines Projekts zu bestimmen:

Gesamtkosten = (Materialkosten) + (Installationskosten) + (Bearbeitungszeit × Stundensatz der Maschine) + (Nachbearbeitung und Veredelung) + (Logistik und Gemeinkosten)

Um dieKosten pro EinheitDies unterstreicht eine entscheidende Regel in der CNC-Bearbeitung: je mehr die Menge, um die die Gesamtkosten erhöht werden, um die Anzahl der Teile in der Charge.Die Kosten pro Einheit sinken erheblich, da die Fixkosten (z. B. Einrichtung und Programmierung) über mehr Teile amortisiert werden.

1. Rohstoffkosten

Das Material ist häufig der erste und sichtbarste Kostenfaktor. Es wird auf der Grundlage des Volumens des benötigten Rohstoffs berechnet, nicht nur auf der Grundlage des endgültigen Bauteilvolumens.Sie zahlen für das Material, das Sie wegwerfen, in Form von Chips..

• Lagerbestand:Wenn Ihr Teil$52$Ich muss in den Laden gehen.$55$oder$60$Wenn Sie den Umfang Ihres Bauteils auf eine Standardgröße reduzieren, können Sie 10 bis 20% an Materialkosten sparen.

• Auswahl des Materials:Die Preise variieren stark. Aluminium 6061 ist der Industriestandard für seine niedrige Kosten und hohe Bearbeitbarkeit.Edelstahl 316 oder Titan der Klasse 5 können aufgrund des Rohstoffpreises und der Schwierigkeit, es zu schneiden, 5 bis 10-mal teurer sein.

• Verarbeitbarkeit:Dies ist eine verborgene Materialkosten. härtere Materialien dauern länger zu schneiden und Werkzeuge brechen häufiger. ein Teil aus Titan wird eine höhere "Maschinenzeit Kosten" als das gleiche Teil aus Messing,auch wenn die Rohstoffpreise gleich wären.

2. Einrichtungs- und Programmierkosten

Bevor der erste Chip geschnitten wird, braucht man eine beträchtliche Menge Arbeit, und deshalb kann ein einzelner Prototyp 200 Dollar kosten, während 100 derselben Teile jeweils 15 Dollar kosten.

• CAM-ProgrammierungEin Fertigungstechniker muss Computer-Aided Manufacturing (CAM) -Software verwenden, um "Toolpaths" zu erstellen, die digitalen Anweisungen für die Maschine.Komplexe Geometrien mit 3D-Konturen dauern viel länger zu programmieren als einfache 2D-Formen.

• Maschineneinstellung:Dazu gehört, die Werkzeuge physisch in den Wechselgerät zu laden, den Arbeitshalter (Visuren, Befestigungen oder benutzerdefinierte Geräte) zu installieren und die Werkzeuge "abzuschalten", um ihre Positionen zu setzen.

• Einrichtung:Wenn Ihr Bauteil eine seltsame Form hat, die nicht in einem normalen Verschluss gehalten werden kann, muss der Werkstatt vielleicht ein "weiches Kiefer" oder eine maßgeschneiderte Befestigung hergestellt werden.Die Kosten für die Herstellung dieses Geräts werden dem Kunden in der Regel bei der ersten Bestellung in Rechnung gestellt.

3. Bearbeitungszeit und Stundensätze für Maschinen

Die Bearbeitungszeit ist der größte Kostenfaktor bei Produktionsläufen.

• Dreiachsige Fräsen:Dies sind die häufigsten Maschinen.40 bis 70 Dollar pro StundeSie eignen sich ideal für Teile mit nur einer oder zwei Seiten.

• 5 Achsen-Fräsen:Diese fortschrittlichen Maschinen können Teil und Werkzeug gleichzeitig in fünf Richtungen bewegen.Die Maschinen selbst kosten deutlich mehrDie Stundensätze für 5-Achsen-Arbeiten liegen häufig zwischen75 bis 150 Dollar pro Stunde.

• Schrägmaschinen (drehend):Generell günstiger für zylindrische Teile, mit Preisen um35 bis 60 Dollar pro Stunde.

Die gesamte Bearbeitungszeit wird durch die "Zykluszeit" beeinflusst, d. h. die Minuten und Sekunden, in denen sich die Spindel tatsächlich dreht.Aber sie erfordern optimierte Werkzeugwege und hochwertige Werkzeuge.

4Komplexität und Toleranz

Wie Sie Ihr Teil entwerfen, bestimmt, wie lange die Maschine funktionieren muss.

• Toleranzen:Eine Standardtoleranz von$pm 0,125 text{ mm}$Es ist jedoch wichtig, daß die$pm 0.01 text{ mm}$Der Maschinist muß die Maschine verlangsamen, spezielle Messgeräte einsetzen und häufiger prüfen, was die Bearbeitungszeit verdoppeln oder verdreifachen kann.

• Taschentiefe:Tiefe, schmale Taschen sind die Feinde der kostengünstigen Bearbeitung. Sie erfordern lange, dünne Werkzeuge, die anfällig für Vibrationen sind (Schnabeln). Um das Werkzeug nicht zu brechen, muss der Maschinist sehr flache Schnitte machen,die die Zykluszeit erhöht.

• Innerer Radius:Da CNC-Fräswerkzeuge rund sind, können sie keine perfekt scharfe 90-Grad-Ecke schneiden.Dies ist ein teurer Nebenprozess..

5. Nachbearbeitung und Veredelung

Sobald das Bauteil aus der Maschine herausgeht, wird es "wie bearbeitet". Abhängig vom Einsatz kann es eine weitere Behandlung benötigen.

• Standardausstattung:Das Deburring (Entfernen scharfer Kanten) und das Blasen der Perlen (Erstellung einer matten Textur) sind relativ kostengünstig.

• Anodisierung und Plattierung:Diese bieten Korrosionsbeständigkeit oder Farbe. Die meisten Geschäfte beauftragen dies an spezialisierte Einrichtungen. Sie zahlen für den Service zuzüglich einer Bearbeitungsgebühr von der Maschinenwerkstatt.

• Wärmebehandlung:Wenn das Teil gehärtet werden muss (allgemein bei Stahlwerkzeugen oder Luftfahrtkomponenten), erhöhen sich dadurch erhebliche Kosten und Vorlaufzeiten.

Wie man die Kosten für CNC-Bearbeitung senkt

Wenn Sie feststellen, dass Ihre Angebote über das Budget hinausgehen, sollten Sie diese drei "Design for Manufacturability" (DFM) -Tipps beachten:

Erhöhung des inneren Radius

Anstatt eine- Ich bin nicht derjenige.Radius für eine innere Ecke, erhöhen Sie es auf$4Text{ mm}$. Dies ermöglicht eine- Ich bin nicht derjenige.Werkzeug, um in der Kurve zu navigieren, ohne deutlich zu verlangsamen, wodurch Werkzeugbelastung und Zykluszeit reduziert werden.

Grenzwerte für die Toleranz

Verwenden Sie nur enge Toleranzen auf die Oberflächen, die sie tatsächlich benötigen (z. B. wo ein Lager passt)." Das erlaubt es dem Werk, diese Teile mit maximaler Geschwindigkeit zu betreiben..

Konsolidieren Sie die Einstellungen

Jedes Mal, wenn ein Maschinist die Maschine anhalten, die Tür öffnen und das Teil umdrehen muss, um eine neue Seite zu bearbeiten, erhöhen sich die Kosten.Entwerfen Sie Ihr Teil so, dass möglichst viele Merkmale aus einer einzigen Richtung erreicht werden können.

Schlussfolgerung

Die Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten ist eine Übung zur Balancierung von Konstruktionsanforderungen mit Produktionsbeschränkungen.Sie können klügere Designentscheidungen treffen, die zu niedrigeren Preisen führen, ohne die Qualität aufzugeben.