Pénzt, időt és energiát spórolni a tervezésnél lehet. Ha nem ott történik az “okosítás”, valójában kétségbeesett tűzoltás lesz. Az ilyen átgondolatlan optimalizálásnak hitt költség faragások sokszor még drágább alkatrészeket, vagy silány minőséget eredményeznek. De akkor mi a megoldás arra, hogy az egyébként is drága CNC megmunkálás költséghatékonyabban működhessen?
A helyes anyagválasztás és átgondolt tervezés a költség csökkentés alapja, mert spórolni pénzt, energiát és időt a tervezési szakaszban lehet. Az itt következő tanácsok segíthetnek alacsonyan tartani az üzem költségeit, miközben nem jelentenek kompromisszumot a minőségben.
A költségek leszorítása a CNC megmunkálás csaknem minden területén elsődleges cél. Akár prototípus gyártásról, akár tömeggyártásról van szó a kiadásokból faragni bármikor dicséretes. A tervezésnek óriási szerepe van ebben. Néhány egyszerű tanács megfogadásával az alkatrész kialakításában és a gyártástechnológia megválasztásában, szemmel messziről is látható eredmények érhetők el.
Mi a tervezés szerepe a gyártás költségében? Milyen kiadások terhelnek egy CNC üzemet? A következőkben erről esik szó.
A gyártás költségei
Megmunkálási költség
Minél tovább dolgozik egy gép az alkatrészen, annál többe kerül. A gépidő a teljes költség oroszlánrésze lehet, különösen akkor, ha a tervezés nem vette figyelembe a gyárthatóság, illetve a költséghatékonyság szempontjait. A szükséges felfogások száma is jelentős szerepet játszik. Minden felfogás egy újabb ráállást jelent az alkatrészre, egy újabb program elkészítését stb.
Ide sorolható a szükséges szerszámok költsége is. Azok az alkatrészek, amik nem igényelnek speciális szerszámokat, kisebb költségvetéssel gyárthatók le.
Tervezési költség
A CAD tervezés akkor jelentős, hogy egyedi gyártásról van szó. Ebben az esetben a tervezés ideje meghaladhatja a gyártásét. Azonban a jó tervezéssel sok idő és pénz is megspórolható. A tervezésbe nem csak az alkatrész, de a műveleti sorrend és gyártástechnológiai tervezés is beletartozik.
Egyéb gyártási költségek
A gyártás költsége nem csak a gép és gépidő. Amennyiben a tervezés során szigorú méret vagy alaktűrések lettek meghatározva, ezek ellenőrzésére költséges eszközökre és képzett munkaerőre van szükség. Ráadásul a technológiai sokszor visszafogottabb ezekben az esetekben.
Anyagköltség
Az anyag ára, különösen az elmúlt időkben, nagyon jelentőssé vált. Éppen ezért nagy odafigyelést igényel, hogy milyen alkatrész milyen anyagból készül. A nem megfelelő anyagválasztás hamar túl magas költségeket eredményez. Vagy azért, mert a beépülő alkatrész minősége nem lesz megfelelő, ezért rendszeresen cserélni kell. Vagy azért, mert a funkcióhoz képest túl jó minőségű alkatrész került legyártásra. Ebben az esetben nem csak az anyag, de a megmunkálás ára is magasabb lehet, hisz egy jobb minőségű pl. szerszámacélt drágább szerszámokkal, lassabban lehet elkészíteni.
A CNC forgácsolás költségeinek megértése kulcsfontosságú a költséghatékony tervezéshez.
Tippek a CNC forgácsolás költségeinek leszorításához
Legyen rádiusz a zsebek sarkain
Minden forgácsoló szerszám kör alakú, így az általa készített belső él is rádiuszos lesz. Kisebb szerszámmal ez a rádiusz csökkenthető, de nem szűnik meg. A kisebb szerszám viszont hosszabb megmunkálási időt jelent, ami szintén a költségek emelkedését eredményezi.
A költségek leszorítása:
- legyen rádiusz a zseb sarkain (legalább a zseb mélységének egyharmada)
- azonos rádiusz legyen minden hasonló helyen, hogy kevesebb szerszámra és szerszám cserére legyen szükség
- A zseb fenekén vagy ne legyen rádiusz, vagy kisebb, és a tóruszmarók által elkészíthető méretű legyen
Jó tudni: A zseb rádiusza ideális esetben nagyobb, mint a szerszám rádiusza, így a szerszámot ért terhelés jóval kisebb lesz, ami által megnő az éltartam és a felületi minőség.
Ha mégsem lehet rádiusz az alkatrészen, érdemes alámetszésekkel eltűntetni azt. Ezek közül a legegyszerűbb, ha fúróval készülnek furatok a sarokba (még a zsebmarás előtt).
Legyen limitálva a zseb mélysége
Egy zseb mélysége több szempontból befolyásolja a gyártás költségeit. Egyrészt egy mélyebb zseb kialakításához vastagabb anyagra van szükség. Hosszabb szerszámra, és több megmunkálással töltött időre, ami alatt nem csak energia fogy, hanem a szerszám is többet kopik.
Egy keményfém maró a legjobb teljesítményt az átmérőjének a két, maximum háromszoros mélységében éri el. Ez sok esetben nem elegendő, de ha van rá mód, érdemes erre törekedni, mert efölött a költségek drámai növekedésbe fognak.
A költségek leszorítása:
- a zsebnek legyen rádiuszos sarka
- a zseb mélysége a dolgozó szerszám átmérőjének maximum 3x-osa legyen, így megfelelő merevség, kellően gyors marási technológia érhető el
Növeld a vékony falak vastagságát
Hacsak nem a súly elsődleges és megkerülhetetlen szempont és elvárás, a vékony falakat tartalmazó alkatrészeket el kell kerülni a tervezésnél. A vékony falak, még ha funkciójukat el is látják, a megmunkálás során biztos, hogy instabilan viselkednek. A megmunkálást sok kis fogásból kell felépíteni, ami időigényes. Az idő pedig kiadást jelent. De a munkadarab remegése így sem elkerülhető. Az így létrehozott felület sok esetben nem lesz szép, míg a szerszámot is fokozottan igénybe veszi a marás.
Legyen limitálva a menet mélysége
A szükségesnél hosszabb menet növelheti a megmunkálás költségét, mert speciális szerszámot igényel, vagy mert magas darabszámnál jelentősen növeli a megmunkálással töltött időt. A menet átmérőjének másfélszeresénél hosszabb menet már nem növeli a kötés erősségét. Így ha az nem szolgál speciális célokat, például kiegyensúlyozás, gyakorlatilag nem csak értelmetlen, de káros is a költségek szempontjából.
A költségek leszorítása:
- A menet hossza az átmérő maximum háromszorosa legyen, és már ez is túlteljesíti a kötelező minimumot
- A zsákfuratokban a magfurat legalább egy fél átmérővel fusson túl a menet mélységén.
Legyenek sztenderd furatok tervezve
Furatok létrehozása megmunkáló központon egyszerű feladat. Kereskedelmi forgalomban, raktárról kaphatók olyan szerszámok, melyekkel hatékonyan és nagy pontossággal készíthetők furatok. Azonban ha a tervezett furat nem sztenderd átmérőjű, az jelentősen növelheti a megmunkálás költségeit, mert plusz lépések szükségesek a gyártásban, vagy speciális szerszám használata.
A leggyakoribb és legkedvezőbb árú fúrók hossza 5D, azaz az átmérő ötszöröse. Létezik természetesen hosszabb, de azokkal a munka lassabb, és a szerszám is drágább.
A költségek leszorítása:
- A 3D modell készüljön sztenderd furat méretekkel, és egy alkatrészen, vagy összeállításon belül következetesen azonos méretekkel. Így kevesebb szerszámcsere, szerszámbemérés szükséges a gyártáshoz.
A tűrések legyenek racionálisak, szem előtt tartva a funkcionalitást
A tűrések nem a modellre, hanem a modellből készült műszaki rajzra kerülnek. Fontos, hogy véletlenül se maradjon bekapcsolva a CAD szoftver automatikus tűrésezése. A tűrések az elsők között vannak, amit egy CNC üzem szakmai vezetése ellenőriz, mikor kézhez kap egy rajzot. Ennél előbb csak a befoglaló méreteket ellenőrzik. A tűrés vonatkozhat geometriára, alakra, méretre, pozícióra. Csak oda kell elhelyezni, ahol az feltétlen szükséges. A szigorú tűrésekkel ellátott geometriákat az üzem pontosabb, magasabb rezsi óradíjjal üzemelő gépein gyártják, óvatosabb technológiával, drágább szerszámokkal. És jó eséllyel a gyártásközi és gyártás utáni ellenőrzések ideje és költsége is megjelenik az árban.
A költségek leszorítása:
- Tűrés oda kerüljön, ahol a szabvány szerinti toleranciák nem elegendők, és csak annyira legyen szűk a tűrésmező, amennyire feltétlen szükséges.
- A helyes tűrések meghatározására érdemes megnézni az alkatrészek szerelésének folyamatát, ahol szerepet kap az alkatrész valódi mérete, geometriája.
Az alkatrész felfogásainak száma legyen minimalizálva
A javaslat az, hogy olyan alkatrészek kerüljenek megtervezésre, amik a lehető legkevesebb megfogásból elkészíthetők az ideális egy beállítás. A megszokott és elfogadott a kettő. Efölött, és ahogy a geometria bonyolódik, az alkatrész összetettnek számít. A már megmunkált felületek megfogása, szorítása és a pozícionálás esetleges hibái emelik a kihívást. Az egyszerűbb felépítésű három tengelyes gépeken az alkatrész forgatása kézzel történik.
Természetesen lehetőség van arra, hogy összetettebb géppel a kézi forgatások eltűnjenek a gyártás folyamatából. De az alkatrész árát ez nem biztos, hogy befolyásolja, mert bár így gyorsulhat a gyártás, a gép óradíja magasabb.
Vannak esetek, amikor érdemes megfontolni, hogy egyetlen túlgondolt, rendkívül bonyolult alkatrész helyett több, egyszerű alkatrészből álló szerelés vagy hegesztett szerkezet javíthatja a gyártási költségek alakulását.
Ne legyenek gravírozások a munkadarabon
Vagy ne CNC gépen kerüljenek rá. A gravírozás amellett, hogy könnyen plusz egy felfogást jelent, akár másik gépre való mozgatást is magával vonhat. Ugyanis a gravír szerszámok kicsi átmérője nagy fordulatot igényel, ami nem minden szerszámgépen áll rendelkezésre.
Lézer gravírozással elvégezhető az alkatrész egyedi jelölése, de színkód is alkalmazható, ha ez megfelel az elvárásoknak. Ezek sokkal költségkímélőbb megoldások, a folyamat egészére nézve.
Legyen a kiválasztott anyag könnyen megmunkálható
Hasonlóan a tűrésekhez, a túlbiztosítás bizony pénzbe kerül. Indokolatlanul magas minőségű anyagokat használni jóval drágább, és itt nem csak az anyag megvásárlási árára gondolok. Amennyiben az anyag nehezen megmunkálható, a szerszámköltség jelentősen növekedni fog. De az anyagminőség befolyásolhatja azt is, hogy milyen gépen kerül megmunkálásra a munkadarab. Vannak anyagok, amelyek nagyobb teljesítményt vagy nyomatékot, esetleg speciális hűtést igényelnek.
A rozsdamentes acélokra jellemző, hogy egyes típusaik erre fejlesztett szerszámot igényelnek. Hasonlóan a szerszám acélokhoz, a szerszámkopás jelentősebb, mint szerkezeti acélok esetén.
A felületkezelés legyen csak indokolt esetben elvárás
A felületkezelt alkatrészek esztétikai szempontból értékesebbek, ugyanakkor megnövelik a költségeket. Fontos kiemelni, hogy itt alapvetően nem csak a felületkezelési szolgáltatás díja, ami számít. A csomagolás, szállítás, megnőtt átfutási idő mind a költségek emelkedését generálják.
Természetesen vannak esetek, amikor a korróziótól, sérülésektől, fizikai behatásoktól való védelem, vagy szimplán az eladhatósághoz hozzájáruló esztétikum szükségessé teszi a felület különleges kezelését. Más esetben azonban ne legyen elvárás.
A mennyiség hatása az árra
A CNC megmunkálásra jellemző, hogy a darabszám emelkedésével az egységköltség csökken. Érdemes ezt is figyelembe venni. Ha lehetőség van azonos alkatrésszel végigvinni egy szerelés minden komponensét, akkor az apró megkülönböztetések miatt ne legyen ezekből többféle. Ha az éves lehívható mennyiség előre adott, érdemes nem kis részletekben lehívni a gyártást, mert így annak költsége emelkedik.
A CNC forgácsolás költségeinek leszorítása
Összegzés
Általánosságban azt mondhatnám, hogy az alkatrész, ha cél a költségek csökkentése, legyen egyszerű. Az összetett geometriák, bonyolult formák sokszor speciális szerszámozást vagy készüléket, magas szakértelmet igényelnek. Mielőtt tehát gyártásba kerül egy alkatrész, a következő kérdéseket érdemes megvizsgálni:
- szükség lehet-e egy összetett alkatrész több, de egyszerű komponensre bontására
- lehet-e egy egyszerűsítéssel csökkenteni a szükséges felfogások számát
- megoldható-e olcsóbb, vagy olcsóbban megmunkálható anyagból, mely azonos módon ellátja majd a feladatát és esztétikai funkcióját
- indokolt-e a bevonatok alkalmazása
- minden alaksajátosság szükséges, ami helyet kapott a rajzon, vagy maradtak megszokásból indokolatlan idő és pénz égető elemek
Szerző: GépészPresszó
