CNC-bearbetning fortsätter att förbättras och utvecklas varje år, och blir därför lite mer komplex varje år. Som ett resultat kan det vara utmanande att hålla jämna steg med hur man ska göra och inte göra av deldesign. Men att sänka kostnaden för bearbetade delar samtidigt som funktionaliteten förbättras kan fortfarande uppnås genom några relativt enkla justeringar av din deldesign eller materialval.

På Protolabs använder vi automatiseringsprogram för att citera delar och lyfta fram funktioner som behöver design övervägas baserat på en process som utvecklats kring att producera delar snabbt. Programvaran kommer att fånga funktioner som inte är tillverkningsbara på förhand (eller tillverkningsbara, men med ytterligare verktyg och utrustning), men det kommer också att markera områden som inte nödvändigtvis kräver förändring, men kan förbättra designens övergripande bearbetbarhet; hörnfickor, graverad text, tunna väggar, djupa fickor och hål samt komplexa geometrier.

Här är tips som hjälper dig att designa mer kostnadseffektiva bearbetade delar.

1. Ge lättnad till hörnfickor
Tänk på hörnen på en bearbetad ficka - insidan av ett elektronikhus, kanske, eller ett fäste som används för att fånga kroppen av en rektangulär komponent. En vanlig designtillsyn är att lämna skärningspunkten mellan de vertikala väggarna på den delen har helt skarpa. För att illustrera, tänk på att bearbeta en låda i rostfritt stål för att hålla en kortlek. Det enda sättet att få de perfekt fyrkantiga vertikala hörnen som behövs för att passa korten är med elektrisk urladdningsbearbetning (EDM), eller flera platta plattor bultade ihop. Båda kan vara långsamma och dyra processer.
Istället utrustar vi ett av våra bearbetningscenter med den minsta ändkvarnen som finns tillgänglig för att rensa hörnen. I 304 rostfritt stål betyder det en 0,031 in. (0,8mm) ändkvarn, vilket lämnar en hörnradie på 0,016 in. (0,4mm). Det är ganska skarpt, men djupet är begränsat. Längden på de flesta stålskärande ändkvarnar i detta storleksområde maxar vid fem gånger skärdiametern. Bearbetning med små ändkvarnar som detta är också långsamt och känsligt arbete, vilket driver upp kostnaden för ditt projekt på grund av extra frästid.

Här är ett exempel på att lägga till reliefer i skarpa hörn - i det här fallet en låda i rostfritt stål som innehåller en samling basebollkort - som hjälper till att uppnå de perfekt fyrkantiga hörnen som behövs för att passa korten.

Ett mer budgetvänligt tillvägagångssätt är att bearbeta en lättnad i varje hörn av fickan. Detta tar bort den irriterande radien och lämnar en U- eller C-formad frigång istället. Det möjliggör också mycket djupare fickor - genom att skära en 0,25 in. (6,35 mm) bred lättnad i varje hörn är funktionellt skarpa hörn till cirka 1-1/4 in. (32mm) på djupet möjliga. Och genom att byta till aluminium eller till och med plast är fickdjup dubbelt så stora som stål möjligt. Bäst av allt, att designa fickor på detta sätt minskar delkostnaden, eftersom större ändkvarnar kan användas och materialborttagningshastigheterna ökas i enlighet därmed.

2. Grada kanter själv
Att undvika hörnbrytningar är en annan radierelaterad, kostnadsbesparande åtgärd. I ett försök att ta bort grader och bryta skarpa hörn jämnar designers ofta ut yttre delkorsningar med chamfers eller hörnradier. Det är förståeligt, och ibland ganska nödvändigt, men det kan också vara dyrt. Med metalldelar ger Protolabs ett automatiserat avlastningsalternativ, och plast levereras som maskinbearbetad eller med skarpa kanter per illustration. Om delkonstruktionen kräver en kantbrytning måste vi ringa upp ytterligare ett verktyg (en kulslutskvarn) och bearbeta dessa hörn med hjälp av en 3D-profileringsrörelse. Vi kör i allmänhet dessa verktyg med högt varvtal, och små mängder material tas bort, men det är fortfarande en lång process att gå fram och tillbaka tills varje hörn är smidigt. Många kunder väljer att spara några dollar genom att grada dessa delar på egen hand med en fil, lite slippapper eller ett buffringshjul.

3. Undvik text tills formning
På samma sätt är textgravyr en estetiskt tilltalande men tidsintensiv operation, en operation som kan vara bäst att undvika om möjligt. Även här används en bollslutskvarn för att spåra vilka bokstäver, siffror och symboler som krävs på CAD-modellen. Det ser bra ut och kan vara ett giltigt krav på din bearbetade del, men är förmodligen mer lämpligt på formsprutade delar, där ytterligare bearbetningstid amorteras över högre delvolymer. På grund av våra verktygsuppsättningar för metaller kontra plast har vi en minsta funktionsstorlek på 0,035in (0,90 mm) i metaller och 0,020in (0,51 mm) i plast.

4. Var försiktig med tunna väggar och funktioner
Vår standarddeltolerans är +/- 0.005 in. (0.13mm). Om du har en funktion som är 0,020 in. (0,51 mm) eller mindre, kommer vårt automatiserade citatsystem att markera det som en tunnväggsgeometri, men kom ihåg att vi fortfarande tillåter att det bearbetas, så den bearbetade delen kan skilja sig något från din ursprungliga design. Alla tunna väggar som är 0,020 in. eller mindre är inte bara föremål för brott under bearbetningen, men kan böjas eller varpa efteråt. Förbättra dem så mycket som din deldesign tillåter.

5. Håll det enkelt
Mycket djupa fickor är ett nej, även om hörnen är lättade. Det tar inte bara mycket bearbetningstid att ta bort allt det materialet, utan all restspänning i råvaran tenderar att visa sitt fula ansikte när fickorna blir djupare och väggarna högre. Grenar eller stödkonstruktioner kan användas för att stödja dessa arbetsstycken och förhindra rörelse på grund av stress, men dessa tenderar att öka bearbetningskostnaderna. Håll det enkelt är det bästa rådet för alla tillverkare eller produktdesigner av bearbetade delar.

Samma princip gäller även för övergripande delgeometri. Försök inte få delar att göra mer än de borde. Att maximera materialanvändningen kan skapa problem med arbetshållning eller bearbetning, vilket i sin tur ökar kostnaderna. Om designen blir för komplex bör du överväga att dela upp den i flera komponenter och använda fästelement för att montera dem. Ingen gillar monteringskostnader, eller komplexiteten som följer med flera delar, men det kan vara det bästa tillvägagångssättet för svårbearbetade delar om hastigheten är ett av dina krav. Skulpterade ytor, mullrande slitsar (tänk kylflänsar), superdjupa hål (hydrauliska grenrör) och gängor – det här är några av de vanliga bearbetningskostnadsförarna som kan spåna bort din projektbudget.

6. Utforska alternativa material
Ett av de enklaste sätten att hålla sig inom budgeten, förutsatt att det uppfyller ditt krav, är genom att byta till ett mer maskinvänligt eller billigare material. Vårt materialsortiment omfattar en rad metaller och plast, var och en med sina egna tekniska egenskaper, estetik, bearbetningsöverväganden och materialkostnad.

Här är några viktiga materialöverväganden:
• 17-4 PH rostfritt stål är svårt att skära. Om hög hållfasthets- och korrosionsbeständighet inte är kritisk, prova 316L eller 304 istället.
• Koppar är en bra elledare, men den är mycket dyrare än aluminium. Medan aluminium är ungefär 60 procent av koppars elektriska ledningsförmåga, kan vikt- och kostnadsbesparingarna driva dig att ompröva aluminium.
• Om hårdhet är ett problem kan 4140 vara ditt första val, men 1018 är mycket låg kostnad och tar ett beundransvärt fall härdning.
• Ett säkert sätt att få en maskinist att le är att ge honom eller henne en beställning på några mässingsdelar, en mjuk metall som är lätt att fräsa och kanske bara har de mekaniska, kemiska eller ledande egenskaper som behövs för din applikation.
• På plastsidan har vi nästan tre dussin att välja mellan. Alla är relativt lätta att klippa, en faktor som ofta – men inte alltid – motsvarar delar med lägre kostnader. Vissa plaster erbjuder överlägset slitage, korrosion eller kemisk resistans, andra presterar bra under värme eller flamma, medan andra erbjuder utmärkt styrka, slagkraft eller elektriska egenskaper. Vanligtvis, desto mjukare material, desto större risk för dimensionsstabilitet och strängning vid fräsning.

Är du osäker på vilket material du ska tänka på? Kolla gärna in hela materiallistan eller ring någon av våra applikationsingenjörer för råd.

När du laddar upp en CAD-modell till vår webbplats beräknar vårt citatverktyg vad som kan bearbetas inom vår kapacitet och vad som har risk. Dess slutsatser är tydligt formulerade i citatet, vilket ger dig en chans att justera deldesignen om så önskas och snurra citathjulet igen. Om du någonsin är osäker, kontakta dock våra applikationstekniker på eller customerservice@protolabs.se.