Wie viel kostet die CNC-Bearbeitung eines Teils? Wichtige Faktoren, die sich auf die Kosten auswirken

CNC-Maschinen haben die Fertigung vollständig revolutioniert und ermöglichen es Produktdesignern, die Fertigung zu automatisieren und qualitativ hochwertige bearbeitete Teile herzustellen. Viele Produktdesigner finden die Kostenschätzung für die CNC-Bearbeitung jedoch ziemlich herausfordernd. Daher sind sie oft überfordert, wenn sie Projektangebote von Herstellern erhalten.

Mehrere Faktoren beeinflussen die Kosten Ihres CNC-Bearbeitungsprojekts, darunter Produktdesign, Materialauswahl, Fertigungstechnologie, Werkzeuge und Oberflächenbeschaffenheit.

Dieser Artikel behandelt all diese Faktoren. Und am Ende dieser Lektüre erfahren Sie, wie Sie Ihre CNC-Bearbeitungskosten schätzen (und reduzieren) und die perfekten Teile für Ihr Projekt erstellen können.

Faktoren, die die CNC-Bearbeitungskosten beeinflussen

#1 Komplexität des Designs

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess ㅡ, was bedeutet, dass Schneidwerkzeuge verwendet werden, um Teile des Materials von einem Werkstück zu entfernen, bis das gewünschte Teil geformt ist. Durch diese Arbeitsweise ergeben sich gewisse konstruktive Einschränkungen in der CNC-Bearbeitung.

Zum Beispiel haben vertikale Innenecken von CNC-bearbeiteten Teilen immer einen Radius, unabhängig von der Größe Ihres Schneidwerkzeugs. Außerdem greifen CNC-Schneidwerkzeuge normalerweise von der oberen Oberfläche auf das Werkstück zu, was es schwierig (und kostspielig) macht, bestimmte Merkmale oder Teile herzustellen.

Je komplexer Ihr Produktdesign ist, desto länger dauert die Bearbeitung Ihres Teils, was zu höheren Bearbeitungskosten führt. Um Ihr Produktdesign zu vereinfachen und Ihre Herstellungskosten zu senken, sollten Sie daher Ihr Design optimieren, indem Sie die folgenden Tipps umsetzen:

• Fügen Sie einen Eckenradius an Innenkanten hinzu, um die zylindrische Form des CNC-Schneidwerkzeugs zu berücksichtigen. Der Radius sollte mindestens ein Drittel der Kavitätstiefe betragen und für alle Innenkanten gleich sein, um Zeit zu sparen und die Notwendigkeit zusätzlicher Werkzeuge zu vermeiden.

Abbildung 1:Eckenradius an Innenkanten

• Verwenden Sie Hinterschneidungen, wenn Sie eine 90°-Innenkante erstellen müssen, da die Reduzierung der Größe des Schaftfräsers nicht ausreicht.

Abbildung 2:Wenn Sie eine 90°-Innenkante herstellen müssen, funktioniert die Reduzierung des Radius des Schaftfräsers nicht. Stattdessen möchten Sie einen Hinterschnitt mit einem Radius von mindestens der dreifachen Kavitätstiefe erstellen.

• Beschränken Sie die Tiefe der Hohlräume auf das Vierfache ihrer Länge (oder Breite). Kavitäten mit einem geringeren Verhältnis von Tiefe zu Breite erfordern spezielle Schaftfräswerkzeuge, was die Herstellungskosten erhöht.

Abbildung 3:Tiefe von Hohlräumen begrenzen

• Gestalten Sie Hinterschnitte so, dass sie eine Tiefe haben, die etwa dem Zweifachen ihrer Breite entspricht, und genügend Freiraum, um den Zugang zum Schneidwerkzeug zu ermöglichen. In der Regel sollte der Abstand mindestens das Vierfache der Freistichtiefe betragen, insbesondere wenn Sie ein T-Nut-Schneidwerkzeug verwenden.

Abbildung 4:Hinterschneidungen erfordern spezielle Werkzeuge und ein Verhältnis von Tiefe zu Breite, um die CNC-Bearbeitungskosten zu senken

Abbildung 5:Fügen Sie Freiraum zu Hinterschneidungen hinzu, wenn Sie das T-Nut-Schneidwerkzeug verwenden möchten

• Minimieren Sie die Anzahl der Bearbeitungsorientierungen, indem Sie Merkmale auf einer Seite des Werkstücks belassen, es sei denn, es ist absolut notwendig, etwas anderes zu tun. Beispielsweise müssen Sie eine 3-Achsen-CNC-Fräsmaschine zweimal einrichten, um das unten gezeigte Produkt zu erstellen.

Abbildung 6:Minimieren Sie die Anzahl der Bearbeitungsorientierungen

#2 Arbeit

Der Produktentwicklungsprozess mit CNC-Maschinen umfasst mehrere Schritte. Beispielsweise müssen Sie zuerst eine 3D-CAD-Datei erstellen, bevor Sie sie in ein Computerprogramm konvertieren, das die CNC-Maschine zur Automatisierung der Fertigung verwendet.

Da diese Prozesse die Arbeitskosten erhöhen, können Sie Kosten senken, indem Sie einige dieser Prozesse selbst durchführen, anstatt sie auszulagern. Sie können beispielsweise das 3D-CAD Ihres Produkts erstellen, bevor Sie die Überprüfung und Produktion an einen Fertigungsingenieur auslagern.

Ihre Herstellungskosten hängen auch von der Anzahl der Teile (oder Einheiten) ab, die Sie produzieren würden, wobei höhere Einheiten zu höheren Herstellungskosten führen. Allerdings können Sie bei der Massenfertigung von Teilen mit niedrigeren Kosten pro Teil rechnen als bei der Kleinserienfertigung.

#3 Wahl des Konstruktionsmaterials

Das Material, das Sie für Ihr Produkt auswählen, ist ein entscheidender Faktor für die CNC-Bearbeitungskosten. Da die CNC-Bearbeitung ein subtraktiver Prozess ist, wird tendenziell mehr Material verbraucht als bei additiven Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck. CNC-Werkstätten kaufen diese Materialien normalerweise in Blöcken und berechnen die Preise pro Block.

Die beiden Arten von Materialien, die üblicherweise für CNC-Bearbeitungsprojekte verwendet werden, sind Metalle und Kunststoffe. Metalle sind im Allgemeinen teurer als Kunststoffe, sodass Sie damit rechnen müssen, mehr für die Herstellung von Metallteilen als für Kunststoffe auszugeben. Tabelle 1 zeigt die ungefähren Materialkosten für CNC-Bearbeitungsprojekte.

#4 Oberflächenbeschaffenheit

CNC-bearbeitete Teile kommen normalerweise mit einer beeindruckenden Oberflächenbeschaffenheit vom Band (siehe Abbildung 7).

Abbildung 7:Die bearbeitete Oberflächenbeschaffenheit eines CNC-bearbeiteten Teils

Maschinisten berechnen Ihnen keine zusätzliche Gebühr für die Erstellung dieser bearbeiteten Teile. Sie sollten jedoch mit einem höheren Projektangebot rechnen, wenn Ihr Produkt zusätzliche Nachbearbeitungsvorgänge (wie Eloxieren, Polieren und Pulverbeschichten) erfordert.

Abbildung 8:CNC-bearbeitete Teile mit eloxierter Oberfläche

Outsourcing kann Ihnen helfen, die Herstellungskosten zu senken

Viele erstklassige Produktdesigner und Geschäftsinhaber reduzieren die Bearbeitungskosten, indem sie ihre Fertigungsprojekte an CNC-Werkstätten in China auslagern. Angenommen, Sie möchten ein komplexes Teil mit mehrachsigen CNC-Maschinen herstellen. In diesem Szenario zahlen Sie in China nur 40 $ pro Stunde, während europäische (oder amerikanische) Hersteller bis zu 120 $ pro Stunde verlangen.

Aber nur weil die Preise in ganz Asien freundlicher sind, bedeutet das nicht, dass Sie den Sprung zu einem chinesischen Hersteller wagen sollten. Stattdessen müssen Sie sich für einen Hersteller mit modernster CNC-Technologie und hochqualifizierten Ingenieuren, Technikern und Experten für Qualitätskontrolle (QC) entscheiden.

Gensun Precision Machining ist ein führender Anbieter von CNC-Bearbeitungsdiensten in China. Wir haben ein Team von sehr erfahrenen Technikern, Ingenieuren und QC-Experten, die zusammenarbeiten, um Ihr Produkt zu erschwinglichen Preisen richtig fertigzustellen.

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