CNC加工部品コスト削減の実証済み10戦略

CNC加工は高精度、高精密、高速、高効率でさまざまな業界で広く採用されています。しかし、3Dプリントなど他の製造方法と比較すると、CNC加工サービスは多少高価になることもあります。コストはワンオフでも大量生産でもCNC加工適用における重要な考慮事項です。この記事では、CNC加工部品のコストを大幅に削減する10のヒントを紹介します。

CNC加工コストに影響する要因

加工コストを下げる努力をする前に、まず何がこれらのコストに影響するかを理解することが不可欠です。CNC製造コストは以下の4要因に依存します。

• セットアップコスト: CAD/CAMファイル準備からプロセス計画までをカバー。固定費で、少量生産ほど影響大。
• 材料コスト: 部品製造材料のコストが全体コストと完成部品コストに大きく影響。希少材料はコストを大幅に押し上げる。機械加工性もリソース消費と加工時間・労力に影響する材料コスト要因。
• 加工時間: CNC加工の世界では時間は文字通り金。加工時間は主要なコストドライバー。部品加工に時間がかかるほど高価になる。CNC機械の稼働・保守コスト、エネルギー消費、オペレーター賃金は加工時間増加に伴い増加。
• その他コスト: 特別要件や追加項目。厳しい公差、特殊工具、厳格な品質管理、低速加工など。

CNC加工のコスト駆動要因を理解したところで、それらを削減する方法を探ります。

CNC加工部品コスト削減の10のヒント

CNC加工コストに影響する主要因を分析すると、コストを下げるには3つの主要なアプローチがあります。設計最適化、材料選定、特別配慮で、設計最適化が最も重要です。以下はCNC加工コストを大幅に削減する10の方法です。

1. 材料選定

特定材料を選定する前に、それが用途に必要なすべての特性を備えた最も安価な選択肢かどうか、広範なリサーチを行って確認してください。材料品質を妥協すべきではありませんが、材料のすべての特性が特定用途に必要というわけではありません。例えば、ホイッスル加工に耐熱鋼を選ぶのは不必要に高コストです。

もう一つの重要な材料考慮点は機械加工性です。アルミニウムなど特定材料は高い機械加工性を持ち、可能な限り使用すべきです。異なるアルミニウム合金でも価格差があります。例えば、希少なアルミニウム3.1645で作った部品は、アルミニウム3.3206より25%高コストになります。

2. 複数の仕上げを避ける

CNC加工は通常、満足のいく加工直後の表面仕上げを生み出します。この仕上げは可能な限り選択すべきで、複数の表面仕上げは一部の部品では必要でもコストがかかります。陽極酸化やケムフィルムなどの表面向上仕上げは必要な場合のみ要求してください。もう一つの深刻なコストドライバーは、部品の異なる領域に異なる表面仕上げを適用することです。ある領域にビーズブラスト、別の領域にケムフィルムを適用するような例です。仕上げ仕様は部品全体で統一するよう努めてください。

3. 大量注文する

規模の経済はCNC加工に大きく適用されます。加工価格は生産数量増加に伴い指数関数的に低下します。コスト削減を具体的に示すと、下図の部品の単品コストは€30.75ですが、生産数量10で単価€9.62、100で€6.76まで下がります。これはセットアップコストが単品でも100個でも同じだからです。大量注文は異なる機械セットアップコストも排除し、同じ設定で全生産を実行できます。常に規模の経済を活用し、大量注文を検討してください。

4. 過度に薄い壁を避ける

薄い壁は製造により多くの時間を要します。壊れやすく、低切削深度で複数パスが必要だからです。振動しやすく、指定公差で加工するのは困難で時間を浪費します。これにより加工時間とコストが増加します。このコストを避けるには、より厚い壁を設計してください。金属は最小壁厚0.8mm、プラスチックは1.5mmを推奨します。

5. 内部エッジを十分な半径で丸める

切削工具は円筒形のため、完璧な90°内部コーナーを機械加工で実現するのは不可能です。これを達成する唯一の方法は放電加工（EDM）ですが、CNC加工よりはるかに高価です。設計のすべての内部エッジを丸めることを強く推奨します。これにより切削室がシャープエッジ生産を試みる時間を節約できます。また、キャビティ深さの1/3倍以上の十分な半径サイズを推奨します。小さなコーナー半径は小径工具を必要とし、小径工具は一度のパスで大量の材料を除去できないため、より低速で複数パスが必要になり、加工時間とコストが増加します。

6. 深いキャビティを設計しない

深いポケット/キャビティは作成に大量の材料除去を伴うため、時間のかかる形状です。加工すると工具突き出し、工具たわみ、工具折損を招く可能性があります。これらの工具問題を避ける唯一の方法はエンドミルを段階的にステップダウンさせることですが、これも非常に時間がかかります。

これらすべてを避けるシンプルな方法は、キャビティの最大深さを幅の4倍までに設計することです。例えば幅10mmのキャビティなら深さ40mmを超えないようにします。切削工具直径の6倍より深いキャビティは「深い」と見なされます。

7. ネジ深さを制限する

ネジは非常に信頼性の高い接続を提供します。しかし、強力なネジ接続は最初の数山で発生するため、長いネジは不要です。長いネジ穴は特殊工具を必要とし、より多くの時間と労力を要します。ネジ深さは穴径の最大3倍に制限してください。止まり穴にネジを切る場合、穴底に少なくとも穴径の半分の非ネジ長さを追加することを推奨します。

8. 公差は必要な場合のみ指定し、厳しい公差を避ける

公差は通常加工コストと時間を押し上げ、必要な場合のみ指定すべきです。CNC機械は高精度で、カスタム公差が設計で指定されない場合は標準公差で生産します。厳しい公差は適用が困難で、より多くの加工時間と手動検査を必要とします。図面ではGD&Tを使用し、より緩い公差を定義することを推奨します。

9. 標準穴サイズを使用する

穴設計時は標準ドリルビットサイズを利用してください。非標準穴サイズではエンドミルで指定非標準寸法までヒルサイドを仕上げる必要があり、加工時間が大幅に増加します。

10. 加工設計に文字彫刻を含めない

部品への文字加工は不要なコストドライバーで、作成に余分な時間と労力を要します。必要なテキストは製造後に塗装で施せます。文字を含める必要がある場合は、材料除去が少ない彫刻文字を利用してください。

結論

これらのヒントに従うことで、CNC加工部品のコストを大幅に削減できます。Xometry Europeでは、ワンオフ生産から大量生産まで、高速、低価格、信頼性の高いCNC加工サービスを提供しています。インスタント見積プラットフォームで最適化されたモデルをアップロードし、用途に最適な材料を選択してください。