Entendendo Custos de Usinagem CNC: Fatores e Estratégias de Economia

Controle Numérico Computadorizado (CNC) é o tipo de manufatura em que peças são feitas com a ajuda de códigos numéricos. Existem muitas vantagens da usinagem CNC, como aumentar a velocidade de produção de peças e reduzir muito o tempo de manufatura no caso de produção de peças idênticas.

Também reduz erros humanos durante a manufatura, pois é controlado pelo computador. A usinagem CNC também é preferida para a produção de peças complexas com precisão.

A impressão 3D difere das operações CNC, pois é um tipo de manufatura aditiva. Para a produção de plásticos e materiais de menor qualidade, a impressão 3D é preferida. No entanto, quando você precisa cortar produtos com precisão e um alto número de produtos idênticos é necessário, a usinagem CNC é preferida em vez de impressão 3D.

Produtos de vários materiais podem ser feitos com o uso de máquinas CNC, ou seja, metais, ligas e plásticos. O custo de serviços de impressão 3D não é preferido para produção em massa. O custo necessário para fabricar produtos usando tecnologia CNC depende de diferentes fatores.

Neste artigo, diferentes fatores são discutidos que afetam o custo de usinagem CNC. Isso ajudará você a calcular os custos de usinagem CNC e fornecer dicas para reduzi-los.

9 Fatores que Afetam o Cálculo do Custo de Usinagem CNC

Os custos de usinagem CNC podem variar dependendo de diferentes fatores, conforme discutido abaixo:

1. Custos da Máquina CNC

O custo de usinagem muda com a mudança do tipo de máquina. Principalmente, existem dois tipos de máquinas que estão sendo usadas para fabricar peças usando usinagem CNC: máquinas de 3 eixos e máquinas multi-eixos.

O custo da máquina também depende de vários fatores, como tamanho e peso da máquina, velocidade, potência e configuração da máquina.

O custo de usinagem é calculado por hora e o custo aproximado de usinagem CNC de 3 eixos é em torno de $40 por hora, enquanto para máquinas de torneamento CNC é cerca de $35 por hora. A taxa horária de usinagem CNC usando máquinas multi-eixos é comparativamente mais alta, variando entre $75 e $125.

Devido ao envolvimento de peças mais complexas, a fresagem CNC é mais cara do que outros tipos de operações de usinagem. Os gastos de usinagem aumentam com o aumento dos eixos das máquinas de fresagem. Por exemplo, no caso de usinagem de 5 eixos, custa mais em comparação com máquinas de 3 eixos.

2. Tempo de Usinagem

O tempo necessário para usinagem completa de qualquer peça usinada CNC também desempenha um papel vital no cálculo do custo de usinagem CNC. É a regra prática, que quanto mais tempo levado para usinagem, mais terá o custo da usinagem, que se soma ao custo de configuração básico.

Software como CAM, que requer um modelo de design 3D CAD, pode fornecer a estimativa do tempo necessário para a conclusão do projeto. Um projeto com alto nível de complexidade requer mais horas para completar.

3. Mão de Obra

Uma das vantagens da usinagem CNC, em comparação com a usinagem manual, é que reduz o número de trabalhadores envolvidos na manufatura. O custo primário da mão de obra é do designer especialista que projeta o modelo de design 3D CAD para a usinagem, que aumenta com a complexidade do produto desejado.

Este custo permanece o mesmo mesmo que você precise fabricar mais peças, o que reduz o preço de usinagem por peça. Então, o custo adicional é do operador que opera a máquina CNC, que também aumenta com as horas aumentadas necessárias para usinagem completa da peça.

O custo extra é adicionado ao custo de mão de obra se trabalho manual for feito para montar, acabamento e pós-processar as peças. O custo extra de mão de obra também é adicionado se o produto acabado estiver sendo entregue da oficina de máquinas para o cliente em um local diferente.

4. Complexidade da Forma e Dimensões

O custo de usinagem também aumenta com o aumento da complexidade das peças usinadas CNC. Peças com maior complexidade podem exigir mais operações de processo, ferramentas diferentes e mais tempo de produção.

Características da peça como cantos internos agudos, cavidades profundas ou paredes finas aumentam o custo de usinagem CNC. Designs com características simples são fáceis de fabricar e também economizam tempo de manufatura.

Peças com dimensões maiores requerem mais matéria-prima e tempo para fabricar, então seu custo será maior em comparação com peças menores.

5. Custos de Material

Os custos de material também são imperativos no cálculo do custo de usinagem CNC. O preço do produto final feito por uma máquina CNC depende do tipo de materiais dos quais você precisa fazer o produto. Você pode ser solicitado a fazer peça de materiais plásticos ou metálicos.

Como os materiais plásticos são mais baratos e de menor durabilidade, o custo de usinagem de plástico ou material de alumínio é menor em comparação com aço inoxidável. Como em máquinas CNC, o material é removido dos blocos sólidos para fazer o objeto 3D. Então, a matéria-prima necessária será mais que o material do produto final.

Os operadores compram os materiais na forma de blocos sólidos e calculam a despesa do produto por bloco. Os metais mais comumente usados em usinagem CNC são Alumínio, Aço Inoxidável e Latão.

Devido aos preços econômicos e excelente usinabilidade do alumínio, a maioria dos operadores usa alumínio em máquinas CNC.

Aço Inoxidável e latão resultam em mais custo devido à usinabilidade ruim em relação ao alumínio. A liga de titânio é a mais cara de todos esses metais, então o custo de usinagem deste metal será o mais alto porque pode exigir algumas ferramentas especiais para fabricar as peças.

No caso dos plásticos, o preço do material a granel é menor, as ferramentas necessárias também custam menos e menos tempo é necessário para usinar plásticos como Nylon, Delrin e ABS.

6. Acabamento Superficial

No caso de alguns produtos, acabamento superficial é necessário, o que também resulta em aumento no preço dos produtos finais. Para melhorar a estética do produto final e remover quaisquer arranhões feitos durante o processo de usinagem, você pode precisar fornecer um bom acabamento como polimento.

Outros processos de acabamento também podem incluir revestimento, anodização, pintura, cromação, enegrecimento, galvanização, escovação e transferência de água. A inclusão de qualquer um desses acabamentos adicionará custo extra ao preço do produto final.

7. Custo de Ferramental

Em alguns casos de manufatura, ferramental padrão não é útil, então ferramental personalizado é necessário, o que também aumenta o custo de manufatura usando máquinas CNC.

8. Tolerâncias

Na fabricação de produtos com tolerâncias apertadas, o custo também aumentará porque fabricar peças com tolerâncias apertadas requer máquinas complexas. Às vezes, você pode ser solicitado a fazer furos ou cavidades com tolerâncias apertadas, que podem desenvolver rebarbas na superfície e gastarão mais tempo para reduzi-las.

9. Quantidade

O volume do pedido afeta tremendamente o custo do produto final. É verdade que o custo total aumentará com o aumento das peças acabadas necessárias, mas o custo por peça diminuirá.

3 Dicas para Economizar Custo de Usinagem CNC

Antes do início do projeto, é calculado quanto será o custo da máquina CNC. Ao fabricar peças com o processo de usinagem CNC, deve-se tentar minimizar o custo de usinagem.

Existem alguns requisitos fixos do cliente que não podem ser modificados, mas ainda assim, existem diferentes métodos para reduzir o custo de usinagem, conforme segue:

1. Quantidade

Muito custo de usinagem pode ser economizado se você precisar fazer peças em maiores números. O custo por unidade de peça diminuirá porque você tem que projetar a peça idêntica uma vez. Neste caso, você precisa repetir a configuração da máquina para cada peça, o que também resulta em diminuição do custo de produção.

2. Seja Sábio na Seleção de Material

Para reduzir o custo do produto, atenção especial deve ser dada à seleção de materiais. Materiais com boas propriedades mecânicas terão custos de processamento mais baixos. Mantendo em mente a função do produto, você deve escolher o melhor material disponível que seja fácil de processar. Há uma diferença de preço entre materiais plásticos e metálicos. Claro, você pode seguir as necessidades do seu projeto e deixar seu fabricante dar mais conselhos sobre seleção de material.

3. Otimização de Design

Se algumas características do produto não afetam a funcionalidade, o design deve ser otimizado para evitar usinar essas características, o que reduzirá o custo de produção.

(1) Considere tamanhos e perfis de furos

Ao fabricar suas peças CNC, você deve garantir que as características da sua peça (ex: furos, contornos, fendas, roscas, etc.) possam ser feitas com ferramentas padrão comumente disponíveis. Tamanhos de furo e rosca personalizados precisarão de ferramentas especiais, que podem ser bastante caras. Existem muitas referências sobre tamanhos padrão usados na indústria de usinagem disponíveis na internet.

(2) Evite paredes finas e cavidades profundas para o design da sua peça

Peças de parede fina e cavidades profundas são muito desafiadoras de alcançar através de usinagem, e geralmente são propensas a imprecisões dimensionais. Essas características de peça tendem a causar vibração na peça e às vezes levam à sucata de peças.

(3) Evite exigir tolerâncias muito apertadas tanto quanto possível

Peças com tolerâncias mais apertadas são significativamente mais difíceis de alcançar, tornando-as caras. Controle uma dimensão apenas se for essencial para a funcionalidade geral da peça. Um ótimo conselho que podemos dar é projetar sua peça para ter um ponto de referência comum ou datum. Isso ajudará tanto você quanto o operador. Primeiro, você, para minimizar os controles dimensionais que precisa colocar em uma peça, e segundo, o operador, para diminuir o tempo de inspeção, o que também reduz custos.

(4) Se a complexidade é inevitável, converta uma peça dessa peça complicada em componentes modulares em vez disso

Quando uma peça fica muito complexa, é aconselhável dividir uma peça inteira em múltiplos componentes para serem montados. Isso tornará a usinagem muito mais fácil e simples. Reduz significativamente o tempo de setup, diminui operações de usinagem e otimiza o tempo de usinagem. Esta é uma estratégia comumente usada por designers para promover a fabricabilidade de uma peça e diminuir seu custo de fabricação.

Procurando mais dicas para economizar custo de usinagem CNC. Vamos conferir este vídeo.

Perguntas Frequentes

P: A usinagem CNC é cara?

R: O produto feito por usinagem CNC será menos caro se for fabricado em maior número. Por exemplo, você é solicitado a fazer um produto para o qual o custo de configuração da máquina é $500. A matéria-prima para um produto custa $10.

O custo total de usinagem de um será $510. Mas se você tiver que fazer 50 peças idênticas, o custo por peça será $20. Com o aumento no número de peças necessárias, o custo diminuirá, pois os custos de configuração da máquina não mudarão.

P: Como reduzir efetivamente os custos de usinagem CNC?

R: O custo de operações CNC pode ser minimizado otimizando o design sem afetar a funcionalidade completa do produto. Pode ser feito adicionando raio nas arestas verticais internas da peça, limitando a profundidade das cavidades, aumentando a espessura das paredes, limitando adequadamente o comprimento das roscas, otimizando os furos roscados, dividindo as peças complicadas em partes separadas mais simples, escolhendo apenas acabamentos superficiais essenciais e minimizando o número de configurações de máquina para operações.

Conclusão

Existem várias abordagens para fabricar nossos produtos desejados, como impressão 3D e usinagem CNC. Todo cliente tem o desejo de obter um produto acessível da empresa de manufatura. Os diferentes fatores, para calcular o custo de usinagem e reduzir o dinheiro gasto no produto, são discutidos neste artigo.

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