CNC 加工のコストに影響を与えるものとその節約方法

コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工は、数値コードを使用して部品を製造するタイプの製造です。 CNC 機械加工には、部品製造​​の速度が向上し、同一の部品を製造する場合の製造時間が大幅に短縮されるなど、多くの利点があります。

また、コンピューター制御により、製造時のヒューマンエラーを低減します。 CNC 機械加工は、精密で複雑な部品の製造にも好まれます。

3D プリンティングは、積層型の製造であるため、CNC 操作とは異なります。プラスチックや低品質の素材の製造には、3D プリントが好まれます。ただし、製品を正確に切断する必要があり、多数の同一製品が必要な場合は、3D プリントではなく CNC 機械加工が好まれます。

CNCマシンを使用して、金属、合金、プラスチックなど、さまざまな材料の製品を作成できます。 3D プリント サービスの費用は、大量生産には適していません。 CNC 技術を使用して製品を製造するために必要なコストは、さまざまな要因によって異なります。

この記事では、CNC 加工コストに影響を与えるさまざまな要因について説明します。 CNC 機械加工のコストを計算し、コストを削減するためのヒントを提供するのに役立ちます。

CNC 機械加工コストの計算に影響を与える 9 つの要因

CNC 加工のコストは、以下で説明するさまざまな要因によって異なる場合があります:

1. CNC マシンのコスト

機械の種類が変わると加工費も変わります。主に、CNC 機械加工を使用して部品を製造するために使用されている 2 種類の機械、つまり 3 軸機械と多軸機械があります。

機械のコストは、機械のサイズと重量、速度、電力、機械の構成などのさまざまな要因にも依存します。

加工コストは 1 時間あたりに計算され、3 軸 CNC 加工の概算コストは​​ 1 時間あたり約 40 ドルですが、CNC 旋盤では 1 時間あたり約 35 ドルです。多軸マシンを使用した CNC 加工の時給は、75 ドルから 125 ドルの間で比較的多くなります。

より複雑な部品が関与するため、CNC フライス加工は他のタイプの機械加工よりも費用がかかります。フライス盤の軸数が増えると、機械加工費も増加します。たとえば、5 軸加工の場合、3 軸加工機に比べてコストがかかります。

2.加工時間

CNC 機械加工部品の完全な機械加工に必要な時間も、CNC 機械加工コストの計算に重要な役割を果たします。経験則として、機械加工に時間がかかるほど、機械加工のコストが高くなり、それが基本的なセットアップ コストに加算されます。

3D CAD 設計モデルを必要とする CAM のようなソフトウェアは、プロジェクトの完了に必要な時間を見積もることができます。複雑度の高いプロジェクトは、完了までにより多くの時間を必要とします。

3.労働

手動機械加工と比較した場合の CNC 機械加工の利点の 1 つは、製造に関与する労働者の数を削減できることです。人件費の主なコストは、機械加工用の 3D CAD 設計モデルを設計する専門の設計者のコストです。このコストは、目的の製品が複雑になるにつれて増加します。

このコストは、より多くの部品を製造する必要がある場合でも変わりません。これにより、部品あたりの機械加工価格が削減されます。次に、CNC マシンを操作する労働者の追加コストが部品の完全な機械加工に必要な時間の増加とともに増加します。

部品の組み立て、仕上げ、後処理を手作業で行う場合は、人件費に追加費用が加算されます。完成品が機械工場から顧客の別の場所に配送される場合、追加の人件費も追加されます。

4.形状の複雑さと寸法

CNC加工部品の複雑さが増すにつれて、機械加工コストも増加します。より複雑なパーツは、より多くのプロセス操作、さまざまなツール、およびより多くの生産時間を必要とする場合があります。

シャープな内部コーナー、深い空洞、薄肉などの部品の特徴により、CNC 加工コストが増加します。シンプルな機能を備えた設計は製造が容易で、製造時間も節約できます。

寸法が大きい部品は、より多くの原材料と製造時間を必要とするため、小さい部品に比べてコストが高くなります。

5.材料費

CNC機械加工のコストを計算するには、材料費も不可欠です。 CNC マシンによって作成される最終製品の価格は、製品を作成するために必要な材料の種類によって異なります。プラスチックまたは金属材料の一部を作成する必要がある場合があります。

プラスチック材料は安価で耐久性が低いため、プラスチックまたはアルミニウム材料の加工コストはステンレス鋼に比べて低くなります。 CNC マシンと同様に、固体ブロックから材料を除去して 3D オブジェクトを作成します。したがって、必要な原材料は、最終製品の材料よりも多くなります.

機械工は固体ブロックの形で材料を購入し、ブロックごとの製品の費用を計算します。 CNC 加工で最も一般的に使用される金属は、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮です。

アルミニウムの経済的な価格と優れた機械加工性により、ほとんどの機械工は CNC マシンでアルミニウムを使用しています。

ステンレス鋼と真鍮は、アルミニウムに比べて機械加工性が低いため、コストが高くなります。チタン合金はこれらすべての金属の中で最も高価であるため、この金属の機械加工コストは最も高くなります。これは、部品を製造するために特別な工具が必要になる場合があるためです.

プラスチックの場合、バルク材料の価格が安くなり、必要な工具のコストも安くなり、ナイロン、デルリン、ABS などのプラスチックを機械加工するのに必要な時間が短縮されます。

6.表面仕上げ

一部の製品の場合、表面仕上げが必要であり、最終製品の価格も上昇します。最終製品の美観を向上させ、機械加工プロセス中にできた傷を取り除くために、研磨などの適切な仕上げが必要になる場合があります。

他の仕上げプロセスには、コーティング、陽極酸化、塗装、クロムメッキ、黒色化、亜鉛メッキ、ブラッシング、および水転写も含まれる場合があります。これらの仕上げを含めると、最終製品の価格に余分なコストが追加されます.

7.工具費

製造の場合、標準工具が役に立たない場合があるため、カスタム工具が必要になり、CNC マシンを使用した製造コストも増加します。

8.公差

公差の厳しい製品を製造する場合、公差の厳しい部品を製造するには複雑な機械が必要になるため、コストも増加します。場合によっては、公差の厳しい穴やキャビティを作成する必要があり、表面にバリが発生する可能性があり、それを減らすためにさらに時間がかかります.

9.数量

注文の量は、最終製品のコストに大きく影響します。必要な完成部品が増えると全体のコストが増加することは事実ですが、部品あたりのコストは減少します。

CNC 加工コストを節約するための 3 つのヒント

プロジェクトの開始前に、CNC マシンのコストがいくらになるかを計算します。 CNC 機械加工プロセスで部品を製造している間、機械加工コストを最小限に抑えるように努める必要があります。

変更できないクライアントからの固定要件がいくつかありますが、機械加工コストを削減するためのさまざまな方法があります:

1.数量

より多くの部品を作成する必要がある場合、多くの加工費を節約できます。同一部品を一度設計する必要があるため、部品単価が下がります。この場合、パーツごとに機械のセットアップを繰り返す必要があり、生産コストの削減にもつながります。

2.材料の選択は賢明に

製品のコストを削減するために、材料の選択に特別な注意を払う必要があります。優れた機械的特性を持つ材料は、処理コストが低くなります。製品の機能を念頭に置いて、加工しやすい最高の素材を選択する必要があります。プラスチック素材と金属素材では価格に差があります。もちろん、プロジェクトのニーズに応じて、材料の選択についてメーカーにアドバイスを求めることもできます。

3.デザインの最適化

製品の一部の機能が機能に影響しない場合は、それらの機能を機械加工しないように設計を最適化して、生産コストを削減する必要があります。

(1) 穴のサイズとプロファイルを考慮する

CNC パーツを製造するときは、パーツの特徴 (穴、輪郭、スロット、ねじ山など) を、一般に入手可能な標準工具で作成できることを確認する必要があります。カスタムの穴とねじのサイズには特別なツールが必要で、非常に高価になる可能性があります。機械加工業界で使用される標準サイズについては、インターネットで入手できる参考文献が多数あります。

(2) パーツ設計で薄肉や深いキャビティを避ける

薄肉の部品や深いキャビティは、機械加工によって実現するのが非常に困難であり、通常、寸法が不正確になりがちです。これらのパーツの特徴は、パーツに振動を引き起こす傾向があり、場合によってはパーツの廃棄につながります。

(3) 非常に厳しい公差を要求することはできるだけ避けてください

公差が厳しい部品は、実現が非常に難しく、そのため高価になります。パーツの全体的な機能に不可欠な場合にのみ、寸法を制御してください。 1 つの共通の基準点またはデータムを持つようにパーツを設計することをお勧めします。これは、あなたと機械工の両方に役立ちます。 1 つ目は、部品に必要な寸法管理を最小限に抑えること、2 つ目は、機械工が検査時間を短縮してコストを削減することです。

(4) 複雑さが避けられない場合は、代わりにその複雑な部分の一部をモジュール コンポーネントに変換します

1 つのパーツが複雑すぎる場合は、1 つのパーツ全体を複数のコンポーネントに分割して組み立てることをお勧めします。これにより、機械加工がはるかに簡単かつ簡単になります。セットアップ時間を大幅に短縮し、加工操作を減らし、加工時間を最適化します。これは、設計者が部品の製造可能性を促進し、製造コストを削減するために一般的に使用する戦略です。

CNC 機械加工のコストを節約するためのヒントを探しています。このビデオを見てみましょう。

よくある質問

Q: CNC 加工は高価ですか?

答え: CNCマシニングで作った製品は、大量生産すれば安くなります。たとえば、機械のセットアップ費用が 500 ドルの製品を作るように依頼されたとします。 1 つの製品の原材料は 10 ドルです。

1 つの全体の加工コストは 510$ になります。ただし、同じ部品を 50 個作成する必要がある場合、部品あたりのコストは 20 ドルになります。必要な部品の数が増えると、機械のセットアップ コストが変わらないため、コストが削減されます。

Q: CNC 機械加工のコストを効果的に削減するにはどうすればよいですか?

答え: 製品の完全な機能に影響を与えることなく設計を最適化することで、CNC 操作のコストを最小限に抑えることができます。これは、部品の内側の垂直エッジに半径を追加し、キャビティの深さを制限し、壁の厚さを増やし、ねじの長さを適切に制限し、ねじ穴を最適化し、複雑な部品をより単純な部品に分割することによって実行できます。重要な表面仕上げのみを選択し、操作のための機械セットアップの数を最小限に抑えることによって、パーツを最適化します。

結論

希望する製品を製造するには、3D プリントや CNC 加工など、さまざまなアプローチがあります。すべての顧客は、製造会社から手頃な価格の製品を手に入れたいという願望を持っています.この記事では、機械加工コストを計算し、製品に費やされる費用を削減するためのさまざまな要因について説明します。

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