如何有效降低数控加工成本

数控加工成本优化探讨

关注焦点是数控编程、车铣复合、普车加工等行业前沿方面的资讯, 还有生产工艺、加工中心以及有关模具、数控等领域的专业内容。在这些里面, CNC零件成本问题是核心议题。那么, 到底有哪些因素会对CNC零件加工成本产生影响呢?

首先, 影响CNC零件价格的关键因素是加工时间, 在CNC machining里, 加工时间常常占据主要成本比例。其次, 启动成本也是不可被忽视的一方面, 它主要和CAD文件准备以及工艺规划有关, 特别是在小批量生产当中, 这一成本的影响更为突出。此外, 材料成本以及材料加工的难易程度也会对总体成本造成重大影响。最后, 其他制造成本也是不能被忽视的, 比如说在设计有着具有特殊要求的零件之际, 或许是需要采用特殊的工具的, 还要有更严格的质量控制, 以及包含更多的加工步骤, 这些情况都会对总制造时间（和价格）造成影响的。

先明确了CNC成本的产生源头, 之后, 我们紧接着探讨怎样借由优化设计去削减这些成本, 一个可行的办法是于内部垂直边缘处增添半径, 具备圆柱形状是所有CNC铣削刀具的特性，切削型腔边缘时会生成一个半径, 所以经由调整设计把这个半径缩小, 能够降低加工难度与成本, 当然, 要在确保零件功能性与质量的条件下开展权衡与优化。

最小化成本策略：

在空腔深度至少达到1/3的位置添加半径，且半径越大越好。

推荐在所有内部边缘采用统一的半径设计。

于型腔底部之处, 能够指定一个相对较小些的半径, 像5毫米或者1毫米那样, 或者完全不去指定半径。

在理想的状况之下, 拐角处的半径应当稍微大于用于加工型腔的刀具半径。如此一来能够减轻刀具上所承受的负担, 进而降低制造成本。比如说, 要是您的设计当中包含一个深度为12毫米的型腔, 那么建议在拐角处增加5毫米或者更大的半径。这会使得半径为4毫米的ø8毫米刀具能够以更高效率进行切割。

除此之外, 还需要留意对型腔深度加以限制, 在某些情形之下；如果需要在内边缘形成尖角, 比如当矩形零件要嵌入型腔的时候；那么可以考虑采用具备咬边特征的形状设计, 而不是单纯地减小内边缘的半径。

加工深腔会明显提高CNC零件的制造成本, 原因在于要去除诸多材料, 这不但耗费时间还兴许损刀具。要明白, CNC刀具的切削长度是有界限的, 一般而言, 当切削深度抵达其直径的2至3倍时, 刀具的工作效率是最高的。譬如, 一个直径为12毫米的铣刀能够稳妥地切割高达25毫米深的型腔。

尽管从理论层面来讲, 能够切割更为深的型腔, 达成刀具直径的4倍或者更深的程度, 然而这会十分显著地增大成本, 并且或许要有需要使用专用工具或者多轴CNC系统的情况。另外, 在对型腔实施切割之际, 务必要保证刀具倾斜到正确的切割深度, 与此同时还要提供充足的空间以便能够获得平滑的入口。

为把成本减到最小, 提议把所有空腔深度限定在其长度4倍以内（也就是XY平面上的最大尺寸）, 同时, 加厚薄壁的厚度也是一项关键考量, 除非重量是主要设计考虑点, 不然厚实心截面通常更稳定且制造花费更低, 所以应作为优先选择, 防止加工薄壁时出现变形或断裂状况, 要在较低切削深度下多次走刀, 另外, 薄特征易引发振动, 故而精准加工它们既具难度又会延长加工时间。

最小化成本：

要留意, 金属制的零件能够实现的极小壁厚是5毫米, 可塑造为0毫米的是塑料, 然而这些极小壁厚数值得按照实际情形去评定其具备的可加工性能。

除此之外，于设计当中应当对螺纹的长度予以限制。因为可能需要用到特殊工具, 所以指定出较长的螺纹或许会使CNC零件的制造成本有所增加。与此同时, 需要牢记, 当螺纹长度超过孔直径的5倍的时候, 并不会额外增加连接的强度。

最小化成本：

技巧5：标准化孔尺寸

基于标准尺寸的孔展开设计, 可借助CNC具备的高效且高精度特性的钻头来实施快速加工。要是选用并非标准尺寸的情况, 那就得运用立铣刀去加工, 如此一来会致使成本出现上升。

同时, 所有孔的深度要控制在直径的4倍以内, 以此来确保加工是经济且高效的。虽说能够制造更深的孔（像直径的10倍那样）, 可如此的设计也许会让加工的难度和成本都增加。

最小化成本：

技巧6：仅在关键时刻设定严格公差

一旦设定严格公差, 就会致使CNC的加工时间被延长, 进而增加手动检查的需求, 最终导致成本增加, 所以, 若不是必要情形, 不建议设定过于严格的公差。当技术图纸上没有明确指定公差时, 零件会依照标准公差（像±125毫米或者更高）来进行加工, 这一般对于大多数非关键特征来讲是足够的。

严格公差的内部特征, 要实现起来是特别困难的。在对交叉孔或者空腔进行加工之际, 材料发生变形, 这有可能致使边缘出现微小缺陷, 也就是毛刺。这类零件需要经过手动检查, 还要进行去毛刺处理, 这不但耗费时间, 而且还增加了成本。

最小化成本建议：

实施于技术图纸里的几何尺寸跟公差标注, 也就是所称的GD&T, 能够对降低数控加工成本起到有利于的作用, 这是由于该标注一般规限的公差是比较广泛的。然而需要留意的是, 若想将这些标注起到有效的运用, 是需要具备深厚的关于设计方面的知识的。 句号。

而且, 让机器设置数量维持在最少水平, 同样是削减成本的要点所在。频繁地进行旋转动作或者重新调整零件的位置, 会致使制造成本有所增加, 毕竟这些举措常常得靠人工去完成。针对于形状繁杂的零件而言, 很有可能要定制夹具, 这毫无疑问会使得成本作进一步的提升。格外复杂的几何形状甚至于有可能需要多轴 CNC 系统, 这会让成本显著地往上升。

把零件分解成能够于一次CNC加工设置当中达成的几何图形, 借助螺栓连接或者焊接来开展组装, 这对有着深型腔的零件也是适用的。于设计里, 应当努力去创建依靠仅一种设置就能加工完毕的零件。要是没办法达成, 那就能够把几何图形划分成多个部分, 用来方便后续的组装。另外, 要格外留意防止设计出具备高宽高纵横比的小特征, 因为它们于加工期间很容易产生振动, 进而对加工精度造成影响。为使这些特征的刚度得以提高, 故而建议把它们与更为厚实的壁连接在一起, 或者运用支撑肋作出加强稳固处理, 理想的情形是每一侧各自都有一个支撑肋。

最小化成本：

l 设计特征时，应确保其宽高比小于4，以降低加工成本。

l 为提高小特征的刚度，可将其与墙壁相连或添加支撑结构。

提示9：避免在CNC加工零件的表面上添加不必要的文字。

这会致使额外的加工时间以及成本被增加, 要是的确存在需要于表面之上添加文字这种情况, 那么建议采用像丝印或者喷漆这类表面精加工方法。如此一来会变得更加经济高效。

最小化成本：

在CNC对零件进行加工一事上, 要去避免那些并非必要存在的文字以及字母, 就为了能够减少加工所需要耗用的时间以及开销成本。要是确实必定是需要有文字的情况, 那么建议采用雕刻的方式而并非浮雕这种形式, 目的在于降低材料那个被去除的量情况。

提示10：关注材料可加工性

材料被切割的难易程度, 被称作可加工性, 它会直接对CNC加工速度以及成本产生影响。一般而言, 软并且具备延展性的金属合金, 会更加容易被加工。在进行Material Selection时的话, 优先去考虑那些具有良好机械加工性的选项, 特别是要是订单的量比较大的情况, 这样能够降低成本.

提示11：考虑散装材料成本

用于CNC加工零件的价格, 关键因素在于材料成本, 例子是铝6061, 它借助低成本以及优良的可加工性, 成为制造金属原型的理想选择, 挑选材料之时, 要注重批量成本, 特别是针对小批量订单, 目的在于实现成本节约。

提示12：精简表面处理

即便表面处理能够对 CNC 加工零件的外观以及耐候性作出提升, 然而这也会致使成本有所增加。要是对同一零件开展多种表面处理, 将会使价格得到进一步提升, 原因在于这需要额外的工序。所以, 于选择之际, 应当优先去考量加工之后的自然表面光洁度, 并且唯有在绝对必要的情形下才提出特殊表面处理的要求。

提示13：合理规划空白大小

整体成本受胚料尺寸影响显著, 为确保加工精度, 就必须有从零件边缘去除一定量材料的操作, 此情况在大批量订单里尤为明显, 依据经验, 毛坯尺寸起码得比端部大3毫米, 以此来优化成本与精度。

最小化成本：

CNC 加工零件进行设计时, 试着去使尺寸处于一种比标准毛坯尺寸小 3 毫米的范围之内。

依据常用坯料尺寸表, 或者大型材料供应商的目录, 去查阅更为全面的尺寸参考。