Przewodnik projektowania obróbki CNC: Jak zmaksymalizować rezultaty (z ekspertem Honscn)

Kluczowe zasady projektowania maksymalizujące rezultaty obróbki CNC

Maszyny CNC są potężne, ale nie są magiczne. Sposób, w jaki projektujesz część, bezpośrednio wpływa na to, jak łatwo (lub trudno) jest ją obrabiać, ile kosztuje i jak dobrze działa. Oto podstawowe zasady, których należy przestrzegać:

1. Wybierz materiały, które łączą w sobie wydajność i obrabialność

Pierwszym krokiem w każdym projekcie CNC jest wybór odpowiedniego materiału – i nie chodzi tu tylko o wytrzymałość czy trwałość. Należy również zastanowić się nad łatwością cięcia, wiercenia i kształtowania materiału (czyli jego „obrabialnością”).

• Aluminium (6061, 7075) : Lekkie, niedrogie i niezwykle łatwe w obróbce. Idealne do wsporników, obudów lub części, w których waga ma znaczenie (np. drony czy elektronika użytkowa). Jedyny minus? Nie jest tak wytrzymałe jak stal, więc nie nadaje się do części o dużej masie.

• Stal nierdzewna (304, 316) : Odporna na korozję i wytrzymała, ale trudniejsza w obróbce (co oznacza wyższe koszty i dłuższy czas realizacji). Stosuj ją do części, które muszą być odporne na wilgoć (np. elementy okrętowe) lub wysokie temperatury (np. części silników).

• Tworzywa sztuczne (ABS, nylon, PEEK) : ABS jest tani i świetny do prototypów; nylon jest wytrzymały i odporny na zużycie (nadaje się do przekładni); PEEK jest odporny na ciepło, ale drogi (idealny do części medycznych lub lotniczych).

Wskazówka : Nie przesadzaj z materiałem. Jeden klient zgłosił się do nas z chęcią użycia tytanu do prostego uchwytu czujnika – tytan jest wytrzymały, ale jego obróbka jest 3 razy droższa niż obróbka aluminium. Przetestowaliśmy z nimi próbki aluminium i sprawdziły się równie dobrze. Zaoszczędzili 40% na materiałach i kosztach obróbki.

Przewaga Honscn : Nasi eksperci ds. materiałów pomogą Ci wybrać odpowiednią opcję dla Twojego projektu. Mamy w magazynie ponad 20 popularnych materiałów (aluminium, stal nierdzewna, ABS itp.) i możemy wysłać Ci bezpłatne próbki do przetestowania przed podjęciem decyzji. W trudnych przypadkach – na przykład w przypadku części wymagających zarówno wytrzymałości, jak i elastyczności – zarekomendujemy nawet specjalistyczne mieszanki (takie jak nylon wypełniony szkłem), które spełnią Twoje wymagania bez nadwyrężania budżetu.

2. Uprość geometrię (bez poświęcania funkcji)

Złożone kształty wyglądają świetnie na papierze, ale dla maszyn CNC stanowią koszmar. Każdy ostry narożnik, głębokie wgłębienie czy podcięcie wydłuża czas, zwiększa koszty i zwiększa ryzyko błędów. Celem jest zachowanie prostoty projektu, a jednocześnie zapewnienie, że część spełnia swoje zadanie.

• Unikaj ostrych narożników wewnętrznych : narzędzia CNC mają zaokrąglone końcówki (nawet te małe), więc „ostry” narożnik w projekcie będzie wymagał specjalnego narzędzia (które kosztuje dodatkowo) lub pozostawienia niewielkiego promienia. Zamiast tego, dodaj promień 0,5–1 mm do narożników wewnętrznych – jest to tańsze i szybsze w obróbce.

• Ogranicz głębokość wnęk : Wnęka głębsza niż 5-krotnie (np. otwór o głębokości 10 mm i szerokości zaledwie 2 mm) będzie powodować drgania („drgania”) narzędzia, co prowadzi do chropowatości powierzchni, a nawet pękania narzędzi. Jeśli potrzebujesz głębokiej wnęki, dodaj kąt pochylenia (1–2 stopnie), aby ułatwić narzędziu dotarcie do dna.

• Unikaj niepotrzebnych podcięć : Podcięcia (wgłębienia pod powierzchnią części) często wymagają maszyn wieloosiowych lub ręcznej obróbki. Jeden z klientów zaprojektował obudowę z podcięciem, aby uzyskać „elegancki wygląd” – zasugerowaliśmy przeniesienie podcięcia na górę części (gdzie narzędzie mogło łatwo dosięgnąć), co nadal wyglądało świetnie. Zaoszczędzili 25% czasu obróbki.

Przewaga Honscn : Oferujemy bezpłatną analizę Design for Manufacturability (DFM) dla każdego projektu. Nasi inżynierowie przyjrzą się Państwa modelowi 3D i wskażą skomplikowane cechy, które mogą powodować problemy, a następnie zaproponują proste rozwiązania. Na przykład, klient z branży urządzeń medycznych miał część z trzema oddzielnymi, głębokimi gniazdami; przeprojektowaliśmy ją, dodając jedno, większe gniazdo, co skróciło czas obróbki o 30 minut na część.

3. Tolerancje: Nie przesadzaj (to kosztuje więcej!)

Tolerancja to zakres, w jakim rozmiar części może różnić się od projektu (np. ±0,01 mm). Kuszące jest ustalenie ścisłych tolerancji dla każdego wymiaru, ale prawda jest taka: węższe tolerancje oznaczają wolniejszą obróbkę, większe zużycie narzędzi i wyższe koszty. Większość części wymaga ścisłych tolerancji tylko dla kluczowych elementów – takich jak otwór, który musi pasować do śruby. Elementy mniej istotne (takie jak krawędź wspornika) mogą mieć węższe tolerancje (±0,1 mm lub więcej).

Przykład : Klient zaprojektował plastikową obudowę z tolerancją ±0,02 mm dla każdego wymiaru – łącznie z krawędziami zewnętrznymi, które nie musiały niczego pasować. Zasugerowaliśmy złagodzenie tolerancji krawędzi zewnętrznych do ±0,1 mm. Część nadal działała idealnie, a czas produkcji skrócił się o 20% (oszczędzając 3 dolary na części przy zamówieniu 500 sztuk).

Przewaga Honscn : Nasze maszyny CNC zapewniają tolerancje nawet do ±0,001 mm dla kluczowych elementów – ale nigdy nie będziemy Cię namawiać do zapłaty za tolerancje mniejsze niż potrzebujesz. Będziemy z Tobą współpracować, aby określić, które wymiary są „niezbędne”, a które mogą być bardziej elastyczne. Dla jednego klienta z branży lotniczej stworzyliśmy nawet „mapę tolerancji”, która wyróżniła obszary krytyczne (takie jak otwór na śrubę) i niekrytyczne (takie jak ozdobny rowek) – zaoszczędził on 1200 dolarów na swoim pierwszym zamówieniu.

4. Wykończenie powierzchni: Dopasuj je do funkcji danej części

Wykończenie powierzchni (stopień gładkości lub chropowatości elementu) wpływa zarówno na wygląd, jak i wydajność. Polerowane wykończenie (Ra 0,2 μm) wygląda świetnie w przypadku produktów konsumenckich, ale jest zbędne (i kosztowne) w przypadku elementu ukrytego wewnątrz maszyny (która może być pokryta standardowym wykończeniem walcowniczym, Ra 1,6 μm).

• Wykończenia funkcjonalne : Koła zębate i części ślizgowe wymagają gładkich wykończeń (Ra 0,8–1,6 μm), aby zmniejszyć tarcie. Części często dotykane (np. uchwyty narzędzi) mogą wymagać teksturowanego wykończenia (Ra 3,2 μm) dla lepszej przyczepności.

• Wykończenia estetyczne : Jeśli element jest widoczny (np. etui telefonu), wybierz wykończenie polerowane lub anodowane. Anodowanie poprawia kolor i zwiększa odporność na korozję – pamiętaj tylko, że zwiększa grubość o 5–10 μm (pomożemy Ci dostosować projekt, uwzględniając to).

Honscn's Edge : Oferujemy ponad 10 wykończeń powierzchni, od podstawowych wykończeń walcowanych, po anodowanie na zamówienie (w dowolnym kolorze) lub malowanie proszkowe. Doradzimy również, które wykończenie będzie odpowiednie dla Twojej części. Jeden z klientów chciał polerowane wykończenie ukrytego wspornika — pokazaliśmy mu próbkę standardowego wykończenia i uznał, że to w zupełności wystarczy. Zaoszczędził 2 dolary na części, nie tracąc przy tym na wydajności.

Typowe błędy projektowe, których należy unikać (widzieliśmy je wszystkie!)

Nawet doświadczeni projektanci popełniają błędy, które niweczą projekty CNC. Oto te, które widzimy najczęściej — i jak je naprawić:

Błąd 1: Ignorowanie dostępu do narzędzi (część może nie nadawać się do obróbki mechanicznej)

Narzędzia CNC nie docierają do każdego miejsca – jeśli zaprojektujesz otwór lub wycięcie ukryte za innym elementem, narzędzie nie będzie w stanie do niego dotrzeć. Na przykład, klient zaprojektował pudełko z otworem po wewnętrznej stronie ściany, oddalonym od góry o zaledwie 5 mm. Narzędzie nie mogło dosięgnąć otworu bez uderzenia w górną krawędź – musieliśmy przesunąć otwór na bok, aby narzędzie miało do niego łatwy dostęp.

Naprawa : Podczas projektowania wyobraź sobie, że narzędzie CNC porusza się wokół części – jeśli występuje „blokada”, przeprojektuj projekt. Analiza DFM Honscn wykryje te problemy przed rozpoczęciem obróbki.

Błąd 2: Zapominanie o zabiegach po obróbce (powodują one zwiększenie grubości!)

Powlekanie, anodowanie lub malowanie nakłada cienką warstwę na element – ​​zazwyczaj 5–20 μm. Jeśli tego nie uwzględnisz, element może nie pasować. Jeden z klientów zaprojektował metalowy trzpień, który miał wsuwać się w otwór o średnicy 10 mm – nie poinformował nas o planowanym powlekaniu (co dodaje 10 μm). Powlekany trzpień miał 10,02 mm szerokości i nie pasował. Musieliśmy ponownie obrobić trzpienie do 9,98 mm przed powlekaniem, co wydłużyło czas i zwiększyło koszty.

Naprawa : Poinformuj swojego partnera ds. obróbki z wyprzedzeniem o zabiegach po obróbce. Honscn dostosuje wymiary Twojego projektu, aby uwzględnić powlekanie lub anodowanie – bez konieczności poprawek.

Błąd 3: Zbyt cienkie ścianki (ulegną pęknięciu podczas obróbki)

Cienkie ścianki (o grubości poniżej 1 mm) są kruche – mogą się wygiąć lub pęknąć podczas cięcia narzędziem, a nawet pod wpływem ciepła obróbki. Klient zaprojektował plastikową osłonę o grubości ścianek 0,8 mm; 30% części pękło podczas obróbki. Zasugerowaliśmy pogrubienie ścianek do 1,2 mm – nadal pasowały do ​​zespołu, a wskaźnik pęknięć spadł do 0%.

Rozwiązanie : Utrzymuj grubość ścianki co najmniej 1 mm dla tworzyw sztucznych i 0,5 mm dla metali. Honscn może przetestować projekty cienkościenne za pomocą prototypów, aby sprawdzić ich wytrzymałość – zanim rozpoczniesz pełną produkcję.

Przewaga Honscn: jak przekształcić dobre projekty w świetne rezultaty

Projektowanie dla CNC jest łatwiejsze, gdy masz partnera, który rozumie zarówno inżynierię, jak i obróbkę skrawaniem. Oto, w jaki sposób Honscn wykracza poza samo „produkowanie części”, aby pomóc Ci zmaksymalizować rezultaty:

1. Bezpłatna analiza DFM (wykrywamy problemy przed obróbką)

Większość warsztatów pobiera opłatę za analizę DFM, ale my oferujemy ją bezpłatnie. Nasz zespół inżynierów (z ponad 15-letnim doświadczeniem w CNC) przeanalizuje Twój model 3D lub rysunek i:

• Cechy projektu flagi, które mogą powodować opóźnienia lub dodatkowe koszty (np. ostre narożniki lub głębokie wgłębienia).

• Zaproponuj rozwiązania, które pozwolą zachować funkcjonalność części, ale jednocześnie sprawią, że jej obróbka będzie tańsza.

• Możemy nawet utworzyć poprawiony model 3D do wglądu (bez dodatkowych opłat).

Przykład : Startup zgłosił się do nas z projektem stawu ramienia robota. Ich model miał 4 oddzielne podcięcia – każde wymagałoby niestandardowej konfiguracji. Nasz zespół DFM przeprojektował staw, aby wyeliminować podcięcia, a mimo to nadal działał z ich robotem. Zaoszczędzili 800 dolarów na swoim pierwszym zamówieniu na 100 sztuk i skrócili czas realizacji o tydzień.

2. Precyzyjna obróbka, która zawsze spełnia Twoje wymagania

Używamy najnowocześniejszych maszyn CNC (Haas, DMG Mori), które są kalibrowane co miesiąc, aby zapewnić dokładność. Nasze maszyny 5-osiowe osiągają niemal każdy kąt, dzięki czemu nawet złożone elementy (takie jak zakrzywiony wspornik) można obrabiać w jednym ustawieniu (bez repozycjonowania i błędów).

Przeprowadzamy również kontrole w trakcie produkcji: co 10 części sprawdzamy wymiary za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM) o dokładności ±0,0001 mm. Oznacza to, że otrzymujesz spójne części – bez „dobrych” i „złych”. Dla jednego klienta z branży medycznej dostarczyliśmy 500 maleńkich obudów czujników ze wskaźnikiem zdawalności 99,8% (tylko 1 część była nieznacznie niezgodna i wymieniliśmy ją bezpłatnie).

3. Szybka realizacja (nawet w przypadku części niestandardowych)

Wiemy, że terminy są ważne. Dlatego dbamy o:

• Ponad 50 popularnych materiałów w magazynie (aluminium, stal nierdzewna, ABS, nylon).

• Ponad 100 standardowych rozmiarów narzędzi gotowych do użycia.

W przypadku prostych części (takich jak podstawowy wspornik) prototypy możemy przygotować w ciągu 24–48 godzin. W przypadku części niestandardowych (takich jak skomplikowane koło zębate) dostarczymy próbkę w ciągu 3–5 dni. Jeden z klientów miał awarię: zepsuła mu się linia produkcyjna i potrzebował jak najszybciej 20 wsporników zamiennych. Wykonaliśmy obróbkę skrawaniem i wysłaliśmy je tego samego dnia — wróciły do ​​pracy w ciągu 48 godzin.

4. Przejrzyste ceny (bez ukrytych opłat)

Nie ma nic gorszego niż otrzymanie wyceny, a następnie dowiedzenie się o „dodatkowych opłatach” za konfigurację, narzędzia lub inspekcję. W Honscn nasze wyceny obejmują wszystko:

• Koszty materiałów (pokażemy Ci dokładny gatunek i ilość).

• Czas obróbki (podział na etapy przygotowania i obsługi).

• Wykończenie powierzchni lub obróbka końcowa (bez niespodzianek).

• Koszty inspekcji (aby upewnić się, że części spełniają specyfikacje).

Wyjaśnimy nawet, dlaczego występują pewne koszty – dzięki czemu będziesz wiedział, na co wydajesz pieniądze. Na przykład, jeśli dana część wymaga niestandardowego narzędzia, pokażemy Ci koszt narzędzia i liczbę części, które musisz wyprodukować, aby go zrekompensować (zazwyczaj 50+ części to opłacalny wydatek).

Jak pracować z Honscn: przewodnik krok po kroku

Uzyskanie doskonałych rezultatów CNC dzięki Honscn jest proste — oto jak to działa:

• Podziel się swoim projektem : Prześlij nam swój model 3D (plik STL, STEP lub SolidWorks) lub rysunek 2D. Opisz funkcję części, materiał, który planujesz, oraz wszelkie kluczowe specyfikacje (takie jak tolerancje lub wykończenie powierzchni).

• Otrzymaj bezpłatny raport DFM : W ciągu 24 godzin wyślemy Ci raport zawierający:

• • Nasza opinia na temat Twojego projektu (poprawki pozwalające zaoszczędzić czas i pieniądze).

• • Szczegółowa wycena (bez ukrytych opłat).

• • Zaktualizowany model 3D (jeśli zasugerowaliśmy zmiany).

• Zatwierdź plan : Daj nam znać, jeśli chcesz kontynuować lub masz pytania dotyczące raportu DFM. Dopasujemy projekt lub wycenę, aż będziesz zadowolony.

• Pobierz próbki (opcjonalnie) : Jeśli nie masz pewności co do projektu, możemy wykonać od 1 do 5 prototypów do przetestowania. Wyślemy je w ciągu 2–5 dni.

• Pełna produkcja : Po zatwierdzeniu próbek rozpoczniemy produkcję. Będziemy wysyłać aktualizacje (i zdjęcia) w trakcie obróbki i wysyłać części, gdy będą gotowe.

Ostateczna myśl: Świetny projekt + Świetna obróbka = Świetne rezultaty

Obróbka CNC to nie tylko „cięcie metalu lub plastiku” – to przekształcanie pomysłów w części, które działają, są trwałe i niedrogie. Najlepszym sposobem na maksymalizację rezultatów jest projektowanie z myślą o CNC i współpraca z warsztatem, który rozumie, jak wcielić Twój projekt w życie.

W Honscn nie tylko obrabiamy części – współpracujemy z Tobą, aby zapewnić płynny przebieg każdego etapu procesu. Niezależnie od tego, czy jesteś startupem testującym prototyp, czy dużą firmą skalującą produkcję, pomożemy Ci uzyskać najlepsze możliwe rezultaty w ramach Twojego budżetu.

Gotowy do startu? Prześlij nam swój projekt już dziś — w ciągu 24 godzin przygotujemy bezpłatny raport DFM i wycenę. Bez zobowiązań, tylko szczera informacja zwrotna, która pomoże Ci zmaksymalizować korzyści z Twojego projektu CNC.