CNC-обработка Это широко используемая и отработанная технология. С её помощью изготавливают детали, подходящие для различных областей применения. Вас интересует стоимость обработки на станках с ЧПУ? Какова её себестоимость?
В этой статье мы обсудим стоимость обработки на станках с ЧПУ и факторы, влияющие на нее. Вы также узнаете о типах производства на станках с ЧПУ и о том, как объем производства может снизить стоимость. Итак, начнем.
Что определяет стоимость деталей, изготовленных на станках с ЧПУ?
Клиенты часто спрашивают нас, почему одна деталь стоит вдвое дороже другой. Чтобы ответить на этот вопрос, наши инженеры создали следующую таблицу:
| фактор | Почему это влияет на стоимость |
| Время обработки | Каждая минута работы станка потребляет электроэнергию, изнашивает инструменты и требует внимания квалифицированного оператора. Чем дольше производственный цикл, тем выше затраты. |
| Материал | Некоторые металлы режут как масло. Другие разрушают инструменты. Алюминий дешев и быстр в обработке. Нержавеющая сталь и титан медленны и дороги. |
| Многогранность | Больше функций означает больше смен инструмента. Больше траекторий обработки. Больше программирования. Простой блок с одним отверстием стоит недорого. Кронштейн с десятью отверстиями, тремя углублениями и двумя наклонными поверхностями — нет. |
| Допуски | Нестрогие допуски обеспечивают высокую скорость обработки. Жесткие допуски требуют более медленной подачи, более точных инструментов и более тщательного контроля. |
| Размер партии | На подготовку одной детали уходит несколько часов, а на резку — несколько минут. При подготовке ста деталей это время распределяется между множеством единиц продукции. Стоимость единицы продукции значительно снижается. |
| Постобработка | Каждый дополнительный этап постобработки не только увеличивает время процесса на несколько часов, но и может потребовать привлечения другого поставщика. В результате затраты растут в геометрической прогрессии. |
10 эффективных способов снизить затраты на обработку на станках с ЧПУ
Инженеры компании NOBLE составили список способов повышения эффективности и снижения затрат, основанный на реальных примерах из практики и накопленном опыте.
1. Проектирование с учетом технологичности производства (DFM) с самого начала.
Избегайте глубоких полостей. Для глубокого кармана нужен длинный, тонкий инструмент. Длинные инструменты вибрируют. Медленная подача. Сломанные резцы. Плохие результаты. Тонкие стенки деформируются под давлением резания.
Для обработки внутренних углов необходимы радиусы. Острые внутренние углы требуют использования миниатюрной концевой фрезы или отдельной электроэрозионной обработки. Оба варианта дорогостоящи. Радиус в один миллиметр или больше позволяет станку использовать стандартный инструмент и следовать простой траектории. Это экономит время.
Для большинства применений достаточно глубины резьбы, равной 1.5 диаметра. Более глубокая резьба увеличивает время обработки и риск повреждения инструмента, практически не повышая прочность.
Используйте стандартные размеры отверстий. Стандартные сверла дешевы и есть в наличии. Для нестандартных размеров требуется специальный инструмент или развертывание. То же правило применимо и к диаметрам концевых фрез. Использование стандартных размеров снижает затраты.
2. Снизьте ненужные допуски.
Допуски стоят денег. Люди порой не осознают, насколько дорого.
Допуск плюс-минус 0.01 миллиметра считается жестким. Станок должен работать медленнее. Оператор должен чаще проводить измерения. Инструменты должны быть новее. Уровень брака возрастает. Допуск плюс-минус 0.1 миллиметра считается свободным. Станок работает быстро. Оператор доверяет процессу. Детали отгружаются мгновенно.
Разумный подход прост. При проектировании следует учитывать следующее: действительно ли необходима такая высокая точность изготовления этой детали или участка? Приведёт ли увеличение точности к износу конечного изделия или даже к его непригодности к использованию?
Жесткие допуски должны применяться только к тем поверхностям, которые в этом действительно нуждаются. Сопрягаемые поверхности. Шарниры подшипников. Критически важные элементы соосности. Для всего остального допускается свободный профильный допуск, который легко соблюдать.
3. Выберите правильный материал
Выбирайте сплав, соответствующий вашим потребностям, а не тот, который звучит впечатляюще. Сплавы, обеспечивающие легкую обработку, существуют не просто так. Нержавеющая сталь 303 режется гораздо быстрее, чем 304. Алюминий 6061 более податлив и дешев. 7075 прочнее, но сильнее изнашивает инструменты.
Титан и инконель медленны. Закаленные стали разрушают вставки. Если применение этих материалов абсолютно не требует их использования, следует избегать их. Разница в стоимости обработки немалая. Зачастую она в два-пять раз выше.
Получение деталей, близких к окончательной форме, также полезно. Литье, поковка и экструзионные заготовки начинаются с более близкой к окончательной формы. Меньше материала для удаления. Меньше времени обработки. Меньше отходов. Первоначальные затраты на получение деталей, близких к окончательной форме, окупаются за счет сокращения времени обработки.
4. Сокращение времени обработки
Машинное время — деньги.
Черновая обработка крупными инструментами. Большая концевая фреза быстро снимает материал. Затем чистовая обработка мелкими инструментами для детализации. Черновая обработка мелкими инструментами медленная и неэффективная.
Объединение операций. Фрезерование и сверление за одну установку. Вращение детали вокруг четвертой оси вместо повторного зажима. Каждый раз, когда кто-то откручивает и снова зажимает деталь, теряется время и возникают ошибки.
Сократите количество смен инструмента. Группируйте похожие элементы. Просверлите все отверстия одним сверлом, прежде чем переходить к концевой фрезе. Каждая смена инструмента добавляет секунды. Секунды суммируются в рамках одной партии.
Избегайте излишней обработки поверхности. Стандартная шероховатость Ra составляет 3.2 микрометра. Она подходит для большинства деталей. Указание более тонкой шероховатости, например, 0.8 или 0.4, потребует полировки или очень легких чистовых проходов. Это увеличит время обработки.
5. Оптимизируйте размер партии
Наибольшие затраты возникают при производстве небольших партий от одной до пятидесяти деталей. Время на подготовку практически не затрачивается. На каждую деталь ложится вся тяжесть программирования, зажима, настройки инструмента и проверки первой детали. Стоимость единицы продукции высока. Этого никак не избежать.
Средние объемы производства, от пятидесяти до пятисот единиц, начинают приносить свои плоды. Затраты на настройку распределяются равномерно. Машина работает часами, а не минутами. Себестоимость единицы продукции заметно снижается.
Оптимальный объем производства составляет более пятисот единиц. Время наладки незначительно. Стоимость одной детали приближается к стоимости затраченного на обработку сырья и материалов. Это минимально возможная цена для данной конструкции.
Практическое решение простое. Объедините будущие заказы в один производственный цикл. Вместо того чтобы заказывать пятьдесят штук в этом месяце и пятьдесят в следующем, закажите сто штук сейчас. Поставщик выполняет заказ один раз. Себестоимость единицы продукции снижается. Покупатель экономит деньги. Выигрывают обе стороны.
6. Упростите зажим и крепление заготовок.
Удержание детали на месте отнимает время. Неудачная конструкция затрудняет этот процесс.
Плоские зажимные поверхности — это подарок любому оператору станка с ЧПУ. Простое плоское дно позволяет закрепить деталь в тисках без каких-либо специальных приспособлений. Никаких мягких губок. Никаких нестандартных зажимов. Просто стандартные тиски, которые подойдут каждому. Завод механической обработки с ЧПУ владеет.
Используйте стандартные размеры заготовок. Многие проектируют детали толщиной 6,3 миллиметра. Стандартный пруток имеет толщину 6 миллиметров. Токарю приходится удалять эти лишние 1/3 миллиметра. Это занимает время. Проектируйте детали, исходя из стандартной толщины, стандартной ширины и стандартного диаметра. Завод, занимающийся обработкой на станках с ЧПУ, будет благодарен инженеру.
Подрезы и выступы — дорогостоящие работы. Для подрезов требуются специальные фрезы типа «леденец» или несколько переналадок. Для выступов необходима специальная оснастка для удержания детали без вибрации. По возможности следует избегать и того, и другого. Простая, угловатая деталь дешева в удержании и быстро обрабатывается на станке с ЧПУ.
7. Используйте альтернативные процессы для некритичных функций.
Не каждая лунка должна быть идеальной. Люди часто завышают требования.
Стандартное сверление отверстия — это быстро. Развертывание или расточка отверстия — это медленно. Сверление создает отверстие, достаточно круглое для болта, штифта или зазора. Если для применения не требуется точный диаметр или зеркальная полировка, просто просверлите отверстие.
Резьба имеет схожие характеристики. Нарезание резьбы происходит быстро. Метчик вращается и выкручивается за считанные секунды. Фрезерование резьбы медленнее. Оно требует специального инструмента и спиральной траектории движения инструмента. Фрезерование резьбы полезно для больших диаметров или твердых материалов. Для стандартных мелких резьб в алюминии или стали нарезание резьбы является более дешевым вариантом.
Несопрягаемые поверхности оставьте обработанными. Для большинства поверхностей подойдет стандартная чистовая обработка концевой фрезой или токарным инструментом. Полировка, шлифовка или зачистка увеличивают время и стоимость.
8. По возможности избегайте постобработки.
Анодирование выглядит красиво. Но оно также стоит денег. Гальваническое покрытие повышает коррозионную стойкость. Кроме того, требуется отдельная поездка на гальванический станок с ЧПУ. Термическая обработка изменяет свойства материала. Также существует риск деформации детали и требуется дополнительный цикл обработки в печи.
Правило простое. Добавляйте постобработку только в том случае, если деталь действительно в этом нуждается для выполнения своей функции. Декоративный кронштейн не нуждается в анодировании. Автомобильная клипса для салона не нуждается в гальваническом покрытии. Алюминиевая проставка не нуждается в термообработке.
Когда постобработка неизбежна, объединяйте этапы. Отправляйте детали одному поставщику, который может выполнить несколько процессов. Анодирование и лазерная маркировка выполняются на одном предприятии. Термообработка и дробеструйная обработка — за один раз. Это сокращает объем обработки, транспортировки и документооборота. Каждый объединенный этап снижает затраты.
9. Подберите размер детали в соответствии с рабочими параметрами станка.
Размер станка имеет значение. Не для каждой детали нужен гигантский пятиосевой обрабатывающий центр.
Небольшая деталь огромного станка — это пустая трата денег. Почасовая ставка на большом пятиосевом станке высока. Он потребляет много электроэнергии. Он занимает место на полу. Оператор высококвалифицирован и получает соответствующую оплату. Установка детали размером с монету на такой станок — это все равно что использовать грузовой автомобиль для доставки одного письма.
Разумнее всего подбирать размер детали под самый маленький станок, который может её обработать. Трехосевой фрезерный станок с ЧПУ имеет более низкую почасовую ставку. Зачастую на тридцать-пятьдесят процентов ниже, чем пятиосевой станок. Для деталей, не требующих угловых отверстий или сложных кривых, трехосевая обработка подходит идеально. Она быстрая. Она дешевая. Она доступна практически на каждом заводе по обработке деталей на станках с ЧПУ.
Также следует учитывать перемещение станка. Деталь длиной в триста миллиметров может поместиться в стандартный фрезерный станок. Деталь длиной в шестьсот миллиметров поместится в более крупный и дорогостоящий станок. Использование деталей стандартных размеров станков позволяет снизить стоимость работ.
10. Сотрудничайте с правильным заводом по обработке на станках с ЧПУ.
Не все заводы, занимающиеся обработкой материалов на станках с ЧПУ, одинаковы. Зачастую заказчики отправляют чертеж ближайшему или самому дешевому поставщику.
Доставка будет быстрее, но это не единственный фактор, который следует учитывать.
Правильный завод по обработке на станках с ЧПУ специализируется на конкретном материале и типе детали. Завод, обрабатывающий тысячи алюминиевых кронштейнов каждую неделю, знает все тонкости. У них есть готовая оснастка. Их программисты сталкивались со всеми возможными вариантами.
Четкие технические чертежи имеют гораздо большее значение, чем кажется. Отсутствие размеров заставляет цех станков с ЧПУ останавливать работу и задавать вопросы. Это задерживает выполнение заказа и часто приводит к пересмотру сметы. Четкий чертеж с указанием допусков, четкими пояснениями и правильными геометрическими и т.д. позволяет оператору станка изготовить деталь без путаницы.
Вот прямой вопрос, который поможет сэкономить деньги. Спросите у цеха обработки на станках с ЧПУ: «Какие особенности этой детали делают её дорогой?» Хорошие цеха обработки на станках с ЧПУ ответят честно. Они укажут на жёсткий допуск на некритичной поверхности. Или на глубокий паз, требующий специального инструмента. Или на материал, который плохо поддаётся обработке. Эта обратная связь позволяет конструктору внести изменения в деталь до утверждения сметы. Один только этот разговор может существенно снизить затраты.
Краткий обзор потенциала снижения затрат (таблица)
| Стратегии | Потенциальная экономия | Усилие |
| Ослабить толерантность | на 20–40% | Очень низкий |
| Избегайте глубоких полостей | на 15–30% | Низкий |
| Используйте материал, пригодный для механической обработки. | на 10–25% | Низкий |
| Увеличьте размер партии (10→100) | на 50–70% | Средняя |
| Переключение с 5-осевой на 3-осевую обработку | 30–50% (почасовая оплата) | Высокий |
Распространенные заблуждения о снижении затрат на станки с ЧПУ
«Более быстрая обработка всегда позволяет сэкономить деньги».
Звучит логично. Запустить станок быстрее. Изготовить детали быстрее. Платить меньше. Всё просто.
Проблема в сломанных инструментах, бракованных деталях и поврежденных шпинделях.
Превышение скорости и подачи, превышающих возможности инструмента или материала, приводит к катастрофе. Слишком быстрое вращение твердосплавной концевой фрезы приводит к нагреву. Нагрев размягчает инструмент. Инструмент изнашивается за минуты, а не за часы. Иногда он ломается. Сломанный инструмент портит деталь. Он также может повредить приспособление или сам станок.
«Более дешевые материалы всегда помогают».
Логика кажется здравой. Покупать более дешевый металл. Платить меньше за сырье. Экономить деньги на всем объеме работы.
Часто это неверно.
Более твердые материалы дешевле не просто так. Они плохо режут. Они упрочняются при обработке. Они разрушают пластины. Они требуют более медленной подачи, меньшей глубины резания и более частой смены инструмента.
Рассмотрим две нержавеющие стали. 304 — дешевая. Она также липкая и трудно поддается обработке. 303 стоит дороже за килограмм. Но режется она как масло. Время обработки 303 вдвое меньше, чем 304. Срок службы инструмента в три раза больше. Общая стоимость готовой детали ниже при использовании более дорогого материала.
Та же закономерность повторяется и с алюминием. Сплав 7075 прочнее, чем 6061. Кроме того, во многих цехах он быстрее изнашивает инструменты. Если только для конкретного применения не требуется дополнительная прочность, более дешевый в обработке сплав выигрывает по общей стоимости.
«Один крупный заказ — это всегда лучший вариант».
Экономия от масштаба действительно существует. Большие партии снижают себестоимость единицы продукции. Но у этого правила есть пределы.
Крупный заказ позволяет сэкономить деньги только в том случае, если конструкция стабильна. Например, если кто-то заказывает пять тысяч деталей, и внесение изменений в конструкцию приносит результаты, то половина партии превращается в брак. Материал оплачен, время работы оборудования потрачено, и деньги потеряны.
Хранение — еще одна скрытая статья расходов. Пять тысяч деталей занимают площадь склада. Аренда помещения обходится дорого. Деталям необходимы стеллажи, климат-контроль и управление запасами. Эти затраты суммируются. Для деталей с низкой оборачиваемостью затраты на хранение могут свести на нет экономию на единицу продукции, получаемую при производстве больших партий.
Более эффективный подход часто заключается в размещении небольших, поэтапных заказов. Заказать пятьсот деталей. Проверить конструкцию в производстве. Затем заказать следующие пятьсот. Стоимость единицы продукции немного выше. Риск брака большой партии равен нулю. Те, кто игнорирует этот компромисс, иногда получают очень дорогой урок.
Закажите детали, изготовленные на станках с ЧПУ, и сэкономьте средства в NOBLE.
NOBLE — это профессиональный завод по обработке деталей на станках с ЧПУ. Мы специализируемся на изготовлении прецизионных металлических деталей. Наши специалисты имеют опыт работы в автомобильной, медицинской, аэрокосмической, робототехнической и промышленной отраслях. В каждой отрасли свои стандарты, и мы им соответствуем.
Зачем работать с нами?
Фокус на снижении затрат – Мы активно помогаем клиентам перепроектировать детали с учетом технологичности производства. Стратегии, описанные в этой статье, не являются абстрактными понятиями. Мы применяем их ежедневно для снижения затрат на обработку на станках с ЧПУ.
Быстрые котировки – Мы получаем коммерческие предложения в течение двадцати четырех-сорока восьми часов. Каждое предложение включает в себя рекомендации по проектированию с учетом технологичности производства (DFM). Не нужно ждать несколько недель, чтобы узнать, насколько дорого обходится изготовление детали.
Никаких скрытых платежей – Ценообразование прозрачно. Машинное время. Материалы. Инструменты. Амортизация наладочных работ. Вот и весь список.
Прототип к производству – Клиенту нужна одна деталь для тестирования. Мы её запускаем. Позже тому же клиенту требуется десять тысяч деталей для производства. Мы увеличиваем масштабы. Те же программы. Те же системы контроля качества.
ISO 13485: 2016 – Мы рады клиентам из сферы производства медицинских изделий. Мы предоставляем полные пакеты услуг по валидации. Прослеживаемость. Контроль процессов. Документация для подачи заявок в регулирующие органы.
Короткие сроки выполнения заказа – Стандартные детали отгружаются в течение пяти-десяти рабочих дней. Для срочных заказов доступны варианты ускоренной доставки. Клиент оплачивает ускоренную доставку только тогда, когда она ему необходима.
Наше стремление к снижению ваших затрат на станки с ЧПУ.
Мы не просто обрабатываем детали. Мы разрабатываем экономически эффективные решения. Каждое коммерческое предложение включает в себя четыре конкретных пункта.
- DFM-анализ– Бесплатный анализ проекта. Перед началом резки металла мы вышлем вам предложения по снижению затрат. Многие клиенты внедряют эти изменения и сразу же видят снижение стоимости заказа.
- Рекомендации по альтернативным материалам– Иногда для конкретного применения экзотический сплав не нужен. В таких случаях мы предлагаем более дешевые или быстро изготавливаемые на заказ альтернативы, если они подходят для данной задачи.
- Проверка допусков– Мы обращаем внимание на излишне жесткие допуски. Многие инженеры завышают спецификации, не осознавая последствий для стоимости. Простой вопрос с нашей стороны часто приводит к изменению конструкции, что позволяет заметно снизить цену.
- Рекомендации по оптимизации пакетной обработки– Мы помогаем клиентам объединять заказы. Пятьдесят единиц в месяц в течение шести месяцев превращаются в один заказ на триста единиц. Цена за единицу снижается. Клиент экономит деньги. Поставщик работает эффективно. Выгода для обеих сторон.
FAQ
Влияет ли объем выпуска продукции на себестоимость?
Да. Низкий объем производства приводит к высоким себестоимости единицы продукции. Причина в фиксированных затратах труда. Программирование, настройка, установка инструмента и проверка первой детали занимают одинаковое время независимо от того, состоит ли изделие из одной детали или из ста. Если распределить эти фиксированные затраты на одну деталь, то себестоимость единицы продукции окажется очень высокой. Если же распределить их на сто деталей, то этот показатель резко снизится.
Можно ли снизить стоимость, не меняя дизайн?
Да, несколькими способами. Увеличьте размер партии. Уже одно это снизит себестоимость единицы продукции. Выберите другой цех механической обработки. Некоторые цеха специализируются на мелкосерийном производстве и предлагают более низкие почасовые ставки за небольшие заказы. Используйте материал, близкий к окончательной форме. Литье, ковка или экструдированный пруток уменьшают количество материала, которое должен удалить станок. Меньшее время обработки означает меньшую стоимость.
Какой метод снижения затрат является наиболее эффективным?
Снижение некритичных допусков. Внедрение этого решения ничего не стоит. Никаких изменений в конструкции. Никаких изменений в материалах. Никакой новой оснастки.
Сколько я смогу сэкономить, оптимизировав траектории движения инструмента?
Как правило, от десяти до двадцати процентов. Точное число зависит от сложности детали. Для простого блока с несколькими отверстиями возможности оптимизации траектории практически отсутствуют. Для сложного сердечника пресс-формы с глубокими углублениями и крутыми углами возможности значительно шире. Экономия достигается за счет уменьшения количества воздушного резания, сокращения числа замен инструмента и более эффективных стратегий черновой обработки.
Is 5 оси всегда лучше?
Нет. Трехосевые станки имеют более низкую почасовую ставку. Зачастую на тридцать-пятьдесят процентов ниже. Трехосевой фрезерный станок проще. Он потребляет меньше энергии. Операторов больше, и, следовательно, почасовая оплата ниже.
Пятиосевая обработка повышает ценность в определенных ситуациях. Детали с подрезами. Элементы под сложными углами. Глубокие полости, где длина инструмента становится проблемой. Если геометрия детали не требует этих возможностей, пятиосевая обработка — это просто более дорогой способ выполнения трехосевой работы. Пятиосевую обработку следует использовать только тогда, когда этого требует форма. В противном случае, лучше использовать трехосевую обработку и снизить стоимость.
