CNC加工零件如何降低加工成本

CNC加工是一种成熟的数字制造工艺，可以直接从CAD文件生产出具有优异物理性能的高精度零件。

数控机床的加工成本可能会根据您使用的目的而有很大差异。无论您是制作单个原型还是准备量产，在下订单前都需要检查项目的总体预算。

CNC加工成本的计算似乎很复杂。我们应该考虑很多因素，与其他制造方法相比，最终的成本评估难度更大。

因此，我们首先分析一下影响CNC加工加工的因素有哪些。然后针对这些因素提供一些可行的指南，这些指南已被证明可以降低CNC加工零件的成本。通过在开发周期的早期了解这些因素，您可以最大限度地降低成本，而不必付出高昂的成本。

设计成本

CNC加工每年都在进步和发展，所以一年比一年复杂。因此，跟上零件设计的挑战可能是一个挑战。但是，通过对零件设计或材料选择进行一些相对简单的调整，您仍然可以在提高功能的同时降低加工零件的成本。在设计阶段咨询有经验的机械师或工程师可能会增加项目的初始成本，但从长远来看会节省更多。

以下是需要牢记的注意事项列表：

公差：公差越小，成本越高

孔尺寸和深度：深的小孔加工准确速度慢且容易出现刀具破损。

内径：直径越小，制造它所需的立铣刀就越小。立铣刀越小，加工速度越慢。在可行范围内，尽量加大孔径。

切削深度：与孔一样，超深型腔需要更长的加工时间，并且可能需要专门订购的工具，从而增加成本。

壁厚：薄壁需要格外小心。对于塑料，推荐的绝对最小值为 1.0 毫米，对于金属，为 0.5 毫米。

底切— 某些特征，例如 O 形环槽或键槽，可以（而且通常必须）使用专门为底切制作的工具进行加工。

如何优化设计并最大限度地降低成本？

1.在内部垂直边缘添加一个半径

所有CNC加工铣刀都具有圆柱形状，在切割型腔边缘时会产生半径。

使用较小直径的工具来减小拐角半径。这意味着需要以较低的速度进行多次走刀——较小的刀具在一次走刀中去除材料的速度不如较大的刀具，这会增加铣削时间，从而增加项目成本。

为降低成本，专家建议拐角半径应略大于用于加工型腔的刀具半径。这可以减轻工具上的负荷并进一步降低制造成本。

2.限制型腔深度

加工深腔将极大地影响CNC零件的成本，因为需要去除大量材料，非常耗时。

CNC加工刀具的切削长度是有限的：通常，当切削深度达到型腔直径的2-3倍时，它们将发挥最佳作用，设计更深的型腔，因为需要专用刀具或多轴 CNC 系统 这会导致成本增加。

3、增加薄壁的厚度

增加薄壁的厚度以减少CNC加工时间。除非重量是主要因素，否则厚实的零件会更稳定。

薄的零件容易振动。为避免CNC加工薄壁时变形或开裂，需要在低切削深度下进行多次CNC加工，因此很难精确CNC加工。

对于金属件，设计壁厚应大于0.8mm（越厚越好）。对于塑料件，最小壁厚应保持在1.5mm以上。在非常靠近零件边缘放置孔或螺纹时，您经常会遇到薄壁。在您的设计中放置孔时，请确保您也遵循上述准则。

4.限制线程的长度

将最大螺纹长度限制为孔直径的 3 倍。对于盲孔中的螺纹，最好在孔底至少增加1/2的直径。

指定比必要长度更长的螺纹会增加CNC加工零件的成本，因为可能需要特殊工具。

5.标准尺寸设计孔

设计孔时使用标准钻头尺寸，使用标准钻头可以快速准确地加工CNC孔。对于非标准尺寸，必须使用立铣刀加工孔，这会增加成本。

建议将所有孔的深度限制为直径的4倍。如果打更深的孔（可达直径的10倍），CNC加工难度大，会增加成本。

6.仅在必要时指定公差

定义严格的公差会增加CNC加工的成本，因为它不仅增加了CNC加工时间，还需要人工检查。如果技术图纸上未定义特定公差，则标准公差（±0.125 毫米或更高）将用于加工零件，这足以满足大多数非关键特征。

尺寸中的小数点很重要。它们指定了精度级别和用于测量的仪器。例如，两位小数表示机械师可以使用游标卡尺进行测量，而三位小数表示必须使用千分尺或等效的 CMM 工具。为最大限度地降低成本，请避免在尺寸中添加额外的小数点。

7.将机器设置的数量保持在最低限度

建议设计可以在尽可能少的机器设置中处理的零件，最好只在一个设置中。

旋转或重新定位零件会增加制造成本，因为它通常需要手动完成。此外，对于复杂的几何形状，可能需要定制夹具，这进一步增加了成本。特别复杂的几何形状可能需要多轴CNC加工系统，这进一步增加了价格。

可以考虑将零件分成几个几何形状，可以在单个设置中进行CNC加工，然后用螺栓连接或焊接在一起。这也适用于具有深口袋的零件。

8.删除所有文字和刻字

在CNC加工零件的表面添加文字会显着增加成本，因为需要额外且耗时的加工步骤。如果需要文字，最好选择雕刻文字而不是浮雕文字，因为后者需要去除更多的材料。

9.避免（多个）表面处理

表面光洁度改善了CNC加工零件的外观并增强了它们对恶劣环境的抵抗力，但同时也增加了成本。

在同一零件上要求多种不同的表面处理会进一步增加价格，因此尽量选择CNC加工后的表面处理，只有在绝对必要时才要求进行多种表面处理。

材料成本

机加工件种类加工零件材料的选择从两个方面影响成本：原材料成本和材料加工成本。一些材料作为原材料比其他材料更昂贵，而另一些材料则比其他材料更难制造。材料的可加工性越低，它就越昂贵。

如果要使用的材料具有潜在危险，则需要采取额外的安全预防措施，从而增加生产成本。下面主要介绍材料的加工成本。

可加工性是指切削材料的难易程度。可加工性越高，材料的CNC加工速度越快，成本越低。

铜是一种良好的电导体，尤其是黄铜 C360 是易CNC加工的金属，易于铣削，可以高速CNC加工，并且可能恰好具有您的应用所需的机械、化学或导电性能。但铜比铝贵得多。尽管铝的导电率约为铜的 60%，但重量和成本的节省可能会促使您重新考虑铝。

钢的可加工性比铝低10倍，加工时间至少比铝高2倍。请注意，不同等级的钢材具有不同的加工性能。例如，304不锈钢（最常见的不锈钢合金）的可加工性指数为45%，而303不锈钢（一种化学成分非常相似的合金）的可加工性指数为78%，因此更容易加工。17-4 PH 不锈钢很难切削。如果高强度和耐腐蚀性不重要，请尝试使用 316L 或 304。

如果担心硬度，4140可能是您的首选，但1018的成本非常低，而且表面硬化效果极佳。

塑料的可加工性主要取决于其刚度和热性能。一些塑料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性或耐化学性，其他塑料在热或火焰下表现良好，而另一些则具有优异的强度、冲击或电气性能。

POM (Delrin) 是最容易加工的塑料，其次是ABS。PEEK和尼龙是其他常见的工程塑料，加工难度大。通常，材料越软，铣削过程中尺寸稳定性和拉丝的风险就越大。

对于CNC加工零件，可以CNC加工许多优质材料，每种材料都有其独特的特性、应用和成本。不同库存材料的价格可能相差很大，但通常以一般可用性为准，因此需要根据实际情况选择最合适的材料。

劳动力成本

劳动力成本参与制造零件的机械师必须为其工作付费。他花时间为自定义CNC加工操作设置机器，并确保所有操作都以产生良好结果的方式进行。如果零件比较难，比较复杂，需要更高水平和受过训练的机械师的专业知识，那么生产成本就会上升。这些额外的技能和经验是有代价的，因为它们主要是从在职经验而非正规教育中获得的。零件生产的劳动密集度越高，其定价就越高。

零件的后处理、精加工或组装也需要一些额外的人工作业，这也会增加人工成本。因此，将一些精密零件外包给制造能力强、人工成本不是特别高的中国是一个不错的选择。

机器成本

机器现代加工和制造设备不同，而且非常昂贵。零件可以用多轴机器完成还是需要多台机器。以及需要多少不同的机器和操作。所需设备的尺寸和功能会增加影响总成本的因素。

您可以为该项目租用几种不同类型的CNC加工机器。您选择哪一个可能会影响您的工作成本。对于3轴机床，包括数控铣床和数控车床，多轴机床的运行成本相对较高。

当我们收到项目时，首先我们的工程师会检查生产过程，然后选择最经济的生产方式，最后我们会得到生产时间。由于不同的生产工艺会有不同的生产时间，所以有时工件的价格会非常高。

但是，请不要担心，因为我们的工程师非常专业，而且我们报出的价格是准确的。我们的价格不一定是最便宜的，但一定是同等质量下最合适的。

最后，就是零件的数量。零件数量越多，每增加一个单元的成本就越低。这意味着大订单会增加零件的最终成本，但会降低单位成本。如果您想制造多个相同的零件，您可以重复使用相同的CAM编程和夹具，或者您可以一次从同一库存中切割多个零件。