Como reduzir os custos de peças usinadas CNC por meio de design estrutural inteligente

As peças usinadas CNC, também conhecidas como componentes processados com equipamentos CNC, representam um método de usinagem de precisão controlado digitalmente por um computador. Este método tornou-se cada vez mais prevalente na fabricação moderna.

O equipamento de usinagem CNC, muitas vezes referido como máquinas-ferramentas CNC, atende por nomes diferentes em várias regiões. Por exemplo, na região do Delta do Rio Yangtze, é comumente chamado de centros de usinagem, enquanto na área do Delta do Rio das Pérolas, é conhecido como gongo de computador.

As máquinas-ferramentas típicas CNC incluem:

Torno CNC-Esta ferramenta gira o material em um mandril de torno e move a ferramenta de corte ao longo de dois eixos para criar peças cilíndricas.

Fresadoras CNC-Essas máquinas são usadas para fabricar peças planas, e versões mais avançadas com graus adicionais de liberdade podem produzir formas intrincadas. O material permanece estacionário enquanto o fuso gira com a ferramenta, movendo-se ou girando ao longo de três eixos (às vezes quatro ou cinco). Em alguns casos, o fuso permanece estacionário enquanto o material é alimentado nele.

Máquinas de perfuração CNC-semelhantes às fresadoras CNC, mas projetadas para cortar ao longo de um único eixo, essas máquinas movem a broca para baixo ao longo do eixo Z, sem afetar os eixos X e Y.

Moedores CNC-Essas máquinas empregam um rebolo para obter um acabamento superficial de alta qualidade. Eles são projetados para remover pequenas quantidades de material de metais endurecidos, tornando-os ideais para operações de acabamento.

A usinagem CNC é amplamente empregada em vários setores devido à sua precisão excepcional. No entanto, os serviços de usinagem CNC podem ser relativamente caros quando comparados a outras técnicas de fabricação, como moldagem por injeção, fundição sob pressão e estampagem. O custo das peças usinadas CNC é influenciado por vários fatores-chave:

Custos do equipamento: Esses custos abrangem o preço de compra inicial, despesas operacionais, manutenção e outras despesas potenciais, como ferramentas e uso do sistema CNC. Máquinas mais caras, tanto em termos de aquisição quanto de manutenção, resultarão em peças mais caras. As fresadoras são normalmente mais caras do que os tornos devido à sua complexidade e requisitos de configuração. Consequentemente, é aconselhável projetar peças para acomodar a usinagem de torno quando possível.

Custos de projeto: As despesas relacionadas ao projeto incluem CAD (projeto estrutural e de engenharia), CAE (otimização e análise) e CAM (programação de fabricação). Esses custos podem variar dependendo da colaboração entre as partes e do volume do projeto. Volumes maiores tendem a reduzir os custos de design por parte.

Custos de material: As despesas de material são um componente significativo dos custos das peças, determinados pelo custo das matérias-primas, quantidade do material e tempo de processamento. Os fatores que afetam os custos do material incluem a escolha de materiais adequados com base no uso e na função da peça, minimizando o uso do material e a usinabilidade do material.

Volume de produção: À medida que o número de peças aumenta, o custo unitário de cada parte idêntica diminui. Essa redução se deve principalmente à eliminação de despesas duplicadas de design e configuração da máquina. Os custos de design e configuração são distribuídos por todo o lote de peças, tornando mais econômico produzir quantidades maiores.

Requisitos especiais: Requisitos específicos, como tolerância, rugosidade da superfície e necessidades de pós-processamento, podem impactar significativamente os custos. Requisitos de tolerância mais rígidos e acabamentos de superfície exigentes podem complicar a usinagem e aumentar as despesas. As operações de pós-processamento, como tratamento térmico e tratamentos de superfície, também contribuem para os custos gerais.

Projeto estrutural: A complexidade da estrutura de uma peça afeta diretamente os custos de fabricação. Para minimizar custos e aumentar a eficiência, considere os seguintes princípios de design:

Evite designs de paredes finas e favoreça paredes mais espessas para estabilidade e custo-benefício.

Certifique-se de que os recursos de design sejam compatíveis com a usinagem CNC e evite ângulos internos de 90 °.

Use raios de canto internos maiores para reduzir o tempo de usinagem e o desgaste da ferramenta.

Limite a profundidade das cavidades para evitar a remoção excessiva de material e desafios de usinagem.

Reduza o uso de recursos estruturais curvos para economizar tempo e custos.

Mantenha os comprimentos da linha ao mínimo para evitar a usinagem desnecessária.

Projete furos de tamanho padrão para usinagem mais rápida e precisa.

Minimize o número de CNC maConfigurações de chine para reduzir o manuseio manual e fixação personalizada.

Evite textos e letras desnecessários, mas, se necessário, siga técnicas econômicas, como serigrafia e gravação a laser.

Ao implementar essas práticas de design, você pode reduzir o custo das peças usinadas CNC, mantendo a qualidade, tornando a indústria de manufatura mais competitiva e responsiva às demandas do mercado.