部品を CNC 加工するのにかかる費用はどれくらいですか?コストに影響を与える重要な要素

CNC マシンは製造業に革命をもたらし、製品設計者は製造を自動化し、高品質の機械加工部品を製造できるようになりました。ただし、多くの製品設計者は、CNC 機械加工のコスト見積もりが非常に難しいと感じています。その結果、メーカーからプロジェクトの見積もりを受け取ったときに圧倒されることがよくあります。

製品設計、材料の選択、製造技術、工具、表面仕上げなど、いくつかの要因が CNC 機械加工プロジェクトのコストに影響します。

この記事では、これらすべての要因について説明します。この記事を読み終える頃には、CNC 機械加工のコストを見積もる (そして削減する) 方法と、プロジェクトに最適な部品を作成する方法を学ぶことができます。

CNC 加工コストに影響する要因

#1 設計の複雑さ

CNC 機械加工は、切削工具を使用してワークピースから材料の一部を除去し、目的の部品が形成されることを意味するサブトラクティブ製造プロセスです。この操作モードの結果として、CNC 加工には特定の設計制限があります。

たとえば、CNC 機械加工部品の内側の垂直コーナーには、切削工具のサイズに関係なく、常に半径があります。また、CNC 切削工具は通常、ワークピースの上面からアクセスするため、特定の機能や部品の製造が困難 (かつコストがかかる) になります。

製品設計が複雑になればなるほど、部品の加工に時間がかかり、加工コストが高くなります。したがって、製品設計を簡素化し、製造コストを削減するには、次のヒントを実装して設計を最適化する必要があります:

• CNC 切削工具の円筒形を考慮して、内側のエッジにコーナー R を追加します。半径はキャビティの深さの少なくとも 3 分の 1 である必要があり、時間を節約し、追加の工具を不要にするために、すべての内部エッジで同じにする必要があります。

図 1:内部エッジの角の半径

• エンド ミル ツールのサイズを小さくしてもうまくいかないため、90° の内部エッジを作成する必要がある場合は、アンダーカットを使用してください。

図 2:90° の内刃を加工する必要がある場合、エンド ミル工具の半径を小さくしてもうまくいきません。代わりに、キャビティの深さの 3 倍以上の半径でアンダーカットを作成します。

• キャビティの深さを長さ (または幅) の 4 倍に制限します。深さと幅の比率が小さいキャビティには、特殊なエンドミル ツールが必要であり、製造コストが増加します。

図 3:キャビティの深さを制限する

• アンダーカットは、その幅の約 2 倍の深さと、切削工具がアクセスできる十分なクリアランスを持つように設計します。原則として、特に T スロット切削工具を使用する場合、クリアランスはアンダーカットの深さの少なくとも 4 倍にする必要があります。

図 4:アンダーカットには、CNC 機械加工コストを削減するために特定のツールと深さと幅の比率が必要です

図 5:T スロット切削工具を使用する場合は、アンダーカットにクリアランスを追加してください

• どうしても必要な場合を除き、ワークピースの片側にフィーチャを配置して、加工方向の数を最小限に抑えます。たとえば、以下に示す製品を作成するには、3 軸 CNC フライス盤を 2 回セットアップする必要があります。

図 6:加工方向の数を最小限に抑える

#2 労働

CNC マシンを使用した製品開発プロセスには、いくつかのステップがあります。たとえば、CNC マシンが製造を自動化するために使用するコンピューター プログラムに変換する前に、まず 3D CAD ファイルを作成する必要があります。

これらのプロセスは人件費がかかるため、外部委託するのではなく、これらのプロセスの一部を自分で実行することでコストを削減できます。たとえば、レビューと製造を製造エンジニアに外注する前に、製品の 3D CAD を作成できます。

製造コストは、製造する部品 (またはユニット) の数にも依存し、ユニット数が多いほど製造コストが高くなります。ただし、少量生産と比較して、バルク部品生産では部品あたりのコストが低くなることが期待できます。

#3 エンジニアリング材料の選択

製品に選択する材料は、CNC 機械加工のコストを大きく左右します。 CNC 機械加工はサブトラクティブ プロセスであるため、3D プリントのようなアディティブ マニュファクチャリング プロセスよりも多くの材料を使用する傾向があります。 CNC マシン ショップは通常、これらの材料をブロック単位で購入し、ブロックごとの価格を計算します。

CNC 機械加工プロジェクトで一般的に使用される 2 種類の材料は、金属とプラスチックです。金属は一般にプラスチックよりも高価であるため、金属部品を製造する場合、プラスチックよりも多くの費用がかかると予想できます。表 1 は、CNC 機械加工プロジェクトのおおよその材料費を示しています。

#4 表面仕上げ

CNC 機械加工部品は、通常、印象的な表面仕上げで生産ラインから出荷されます (図 7 を参照)。

図 7:CNC 機械加工部品の機械加工後の表面仕上げ

機械工は、これらの機械加工されたままの部品を作成するために追加料金を請求することはありません.ただし、製品に追加の後処理操作 (陽極酸化、研磨、粉体塗装など) が必要な場合は、プロジェクトの見積もりが高くなることが予想されます。

図 8:アルマイト表面仕上げの CNC 機械加工部品

アウトソーシングは製造コストの削減に役立ちます

多くの一流の製品設計者やビジネス オーナーは、製造プロジェクトを中国の CNC マシン ショップにアウトソーシングすることで、機械加工コストを削減しています。たとえば、多軸 CNC マシンを使用して複雑な部品を製造しようとしているとします。このシナリオでは、中国では 1 時間あたり 40 ドルという低額を支払うことが期待できますが、ヨーロッパ (またはアメリカのメーカー) は 1 時間あたり最大 120 ドルを請求する可能性があります。

ただし、価格がアジア全体でより友好的であるからといって、中国のメーカーに飛び込む必要があるという意味ではありません.代わりに、最先端の CNC 技術と、高度な資格を持つエンジニア、技術者、および品質管理 (QC) の専門家を擁するメーカーを選択する必要があります。

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