如何降低CNC加工成本
结合这些设计和材料考虑因素，以减少加工费用
数控加工每年都在不断改进和进步，因此，每年都变得更加复杂。因此，要跟上零件设计的注意事项是很有挑战性的。但是，在提高功能的同时降低加工零件的成本，仍然可以通过对零件设计或材料选择进行一些相对简单的调整来实现。
在Protolabs，我们使用自动化软件来引用零件，并根据围绕快速生产零件开发的流程来突出需要设计考虑的功能。该软件将捕捉到预先无法制造的特征(或可以制造但需要额外的工具和设备)，但它也会突出那些不一定需要更改，但可以提高设计整体加工性的区域——角袋、刻字、薄壁、深袋和孔，以及复杂的几何形状。
这里有一些提示，可以帮助您设计更具有成本效益的加工零件。
1.为角落口袋提供救济
考虑一下加工口袋的角落——也许是电子外壳的内部，或者是用来捕捉矩形组件主体的支架。一个常见的设计疏忽是让这些部分的垂直墙的交叉口非常尖锐。为了说明这一点，请考虑加工一个不锈钢盒子来存放棒球交易卡的集合。要得到适合贝比鲁斯(Babe ruth)和汉克艾伦(Hank Aarons)的完美直角，唯一的方法就是电火花加工(EDM)，或者把多个平板螺栓固定在一起。两者都可能是缓慢而昂贵的过程。
相反，我们将为我们的加工中心之一配备最小的立铣刀来清理边角。在304不锈钢中，这意味着0.031英寸。(0.8mm)立铣刀，留下角半径0.016英寸。(0.4毫米)。很锋利，但深度有限。在这个尺寸范围内，大多数钢切削端铣刀的长度最大是刀具直径的5倍，几乎不足以容纳你最喜欢的中外野手。用这样的小型立铣刀加工也是缓慢而精细的工作，由于增加了铣削时间，增加了项目的成本。
一个更省钱的方法是在口袋的每个角落加工一个浮雕。这样就去掉了讨厌的半径，留下了U形或c形的间隙。它还可以将口袋缩小0.25英寸。(6.35mm)宽浮雕在每个角，功能尖角约1-1/4英寸。(32毫米)深度是可能的。如果换成铝甚至塑料，口袋深度可能是钢的两倍。最重要的是，以这种方式设计口袋降低了零件成本，因为可以使用更大的立铣刀和材料去除率相应增加。
2.自己去毛边
避免转弯是另一个与半径相关的成本削减措施。为了去除毛刺和打破尖角，设计师通常会用倒角或角半径来平滑外部部分的交点。这是可以理解的，有时是非常必要的，但它也可能很昂贵。对于金属部件，Protolabs提供了自动去毛刺选项，塑料是按图加工或带有锋利边缘的。如果零件设计要求边缘断裂，我们必须调用一个额外的工具(球端铣刀)，并使用3D轮廓运动加工这些角。我们通常以高转速运行这些工具，并去除少量的材料，但这仍然是一个漫长的过程，直到每个角落都光滑。许多客户选择用锉刀、砂纸或抛光轮自行去除这些零件的毛刺，以节省几美元。
3.在成型前避免使用文本
同样，文字雕刻是一种美观但耗时的操作，如果可能的话最好避免。在这里，再一次，一个球立铣刀是用来跟踪任何字母，数字，和符号被要求在CAD模型。它看起来很酷，对你的加工零件可能是一个有效的要求，但可能更适合注塑零件，其中额外的加工时间摊销在更高的零件体积上。由于我们的工具集是针对金属和塑料的，所以金属的最小特征尺寸为0.035英寸(0.90毫米)，塑料的最小特征尺寸为0.020英寸(0.51毫米)。
较小的刀具直径会增加加工时间，因此可以考虑从加工的原型上删除文本或标识。
4.小心薄壁和特征
我们的标准零件公差是+/- 0.005英寸。(0.13毫米)。如果你有一个0.020英寸的特征。(0.51mm)或更小，我们的自动报价系统将突出它作为薄壁几何，但请记住，我们仍然允许它被加工-所以加工部分可能与您的原始设计略有不同。任何0.020英寸的薄壁。或更少的材料不仅在加工过程中容易断裂，还可能在加工后发生弯曲或翘曲。在你的零件设计允许的范围内尽可能地增强它们。
小心使用薄壁零件，因为它们在加工过程中容易断裂，或在加工后可能弯曲或翘曲。在你的零件设计允许的范围内尽可能地增强它们。5.保持简单
财大气粗是不可取的，即使手头拮据。除去所有这些材料不仅需要大量的加工时间，而且随着口袋越来越深，墙壁越来越高，原材料中的任何残余应力往往会暴露出它的丑陋面目。可以使用扣板或支撑结构来支撑这些工件，并防止由于应力引起的运动，但这些往往会增加加工成本。对任何机械零件制造商或产品设计师来说，保持简单是最好的建议。
同样的原则也适用于整体零件的几何形状。不要试图让部件做超出它们应该做的事情。最大限度地利用材料可能会产生工件夹持或加工问题，从而增加成本。如果设计过于复杂，可以考虑将其分解成多个组件，并使用紧固件将它们组装起来。没有人喜欢组装成本，或者多件零件的复杂性，但如果速度是你的要求之一，这可能是最难加工的零件的最佳方法。雕刻表面、洞穴槽(比如散热器)、超深孔(液压歧管)和螺纹——这些都是常见的加工成本驱动因素，可能会消耗你的项目预算。
6.探索替代材料
在预算范围内最简单的方法之一——假设它符合你的要求——是换一种更适合机器使用或更便宜的材料。我们的材料选择包括一系列金属和塑料，每一种都有自己的工程属性、美学、加工考虑因素和材料成本。以下是一些关键的材料考虑因素:
- 17-4 PH不锈钢不易切割。如果高强度和耐腐蚀性不是很重要，可以尝试316L或304。
- 铜是一种很好的导电体，但它比铝贵得多。虽然铝的导电性约为铜的60%，但重量和成本的节省可能会促使你重新考虑铝。
- 如果你担心硬度问题，4140可能是你的首选，但1018成本很低，而且可以进行令人钦佩的表面硬化。
- 让机械师微笑的一个可靠方法是给他或她订购一些黄铜零件，这是一种易于研磨的软金属，可能刚好具有您应用所需的机械、化学或导电性能。
- 在塑料方面，我们有近36种可供选择。所有这些都相对容易削减，这一因素通常(但并不总是)等同于低成本部件。一些塑料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性或耐化学性，另一些塑料在高温或火焰下表现良好，还有一些塑料具有优异的强度、抗冲击性或电性能。通常情况下，材料越软，铣削时尺寸稳定性和串线的风险越大。
不确定要考虑哪种材料?请随意查看完整的材料清单或者致电我们的应用工程师寻求建议。
当你上传CAD模型在我们的网站上，我们的报价工具计算出在我们的能力范围内可以加工什么，以及什么有风险。它的结论在报价中清楚地写出来，给你一个机会来调整零件设计，如果需要的话，再次旋转报价轮。如果您有任何疑问，请致电877-479-3680或(电子邮件保护)
