Nella produzione su misura, quasi l'80% dei costi di lavorazione CNC viene determinato durante la fase di progettazione iniziale. Molti ingegneri di ricerca e sviluppo possono includere, già in fase di progettazione, progetti che aumentano significativamente la complessità di lavorazione senza compromettere sostanzialmente la funzionalità del componente.
In qualità di officina specializzata in lavorazioni CNC di precisione, crediamo fermamente che l'efficacia in termini di costi inizi già nella fase di progettazione. I seguenti 5 consigli pratici di Design for Manufacturing (DFM) possono aiutarvi a ottimizzare la progettazione dei componenti, semplificare i processi di lavorazione CNC e ridurre significativamente il budget.
1. Evitare angoli interni acuti
Fattore determinante dei costi: Poiché i servizi di lavorazione CNC si basano su utensili rotanti cilindrici, è geometricamente impossibile fresare un angolo interno perfetto di 90°. Per ottenerlo sono necessari micro-utensili, elettroerosione (EDM) o avanzamenti lenti multipli, tutti fattori che aumentano i costi di lavorazione CNC.
Soluzione DFM: Progettare sempre raggi d'angolo interni maggiori del raggio dell'utensile. Idealmente, il raggio d'angolo interno dovrebbe essere almeno 1,3 volte il raggio della fresa CNC di destinazione.
2. Limitare la corrispondenza della profondità della cavità con gli utensili da taglio CNC.
Fattore determinante dei costi: le cavità profonde richiedono frese a candela extra-lunghe. Tuttavia, gli utensili lunghi sono soggetti a flessioni e vibrazioni (chatter) durante la lavorazione CNC ad alta velocità. Per mantenere tolleranze ristrette, le velocità di avanzamento devono essere ridotte significativamente, il che allunga i cicli di lavorazione CNC.
Soluzione DFM: mantieni la profondità di qualsiasi cavità o scanalatura entro 4 volte la sua larghezza/diametro. Se il tuo progetto richiede cavità più profonde, valuta la possibilità di suddividere il blocco complesso in due sottocomponenti più semplici che possono essere imbullonati o saldati insieme dopo la lavorazione.
3. Specificare tolleranze ristrette solo nei casi critici.
Fattore di costo: i requisiti di tolleranza eccessivi rappresentano un importante costo nascosto nella lavorazione CNC di precisione. La standardizzazione delle tolleranze per le dimensioni non critiche a ±0,01 mm costringe l'officina a rallentare, a utilizzare frequentemente macchine di misura a coordinate (CMM) e utensili di rettifica di precisione specializzati. Ciò aumenta significativamente gli scarti e i costi di produzione.
Soluzione Design for Manufacturing (DFM): riservare tolleranze ristrette solo alle aree di accoppiamento critiche, come gli alloggiamenti dei cuscinetti o i perni di posizionamento. Per le finiture strutturali o superficiali, attenersi alle tolleranze industriali standard, come ISO 2768-m, che sono più rapide ed economiche da ottenere su torni o fresatrici CNC standard.
4. Ottimizzare la profondità della filettatura del foro cieco
Fattore determinante dei costi: è diffusa la convinzione errata che filettature più profonde offrano una presa più forte. In realtà, i primi 3 o 4 filetti sopportano oltre l'80% del carico. Progettare fori filettati eccessivamente profondi aumenta la difficoltà di rimozione dei trucioli durante la maschiatura CNC, incrementando significativamente il rischio di rottura del maschio e di danneggiamento del pezzo.
Soluzione DFM: Per i materiali standard, la lunghezza effettiva della filettatura deve essere limitata a 1,5-2 volte il diametro nominale. Assicurarsi che i fori pilota non filettati si estendano almeno 0,5 volte oltre la filettatura per fornire spazio sufficiente per l'utensile di maschiatura.
5. Ridurre i tempi di serraggio delle macchine utensili
Fattore di costo: ogni volta che un pezzo deve essere ruotato o capovolto per eseguire lavorazioni su superfici diverse, è necessario un nuovo bloccaggio manuale. Operazioni di bloccaggio multiple consumano tempo e possono introdurre errori di allineamento del dispositivo di fissaggio, aumentando così il preventivo finale per la lavorazione CNC.
Soluzione DFM: Allineare tutte le caratteristiche di lavorazione (fori, scanalature, fessure) su un'unica faccia, o sul minor numero possibile di facce. Per geometrie complesse, è consigliabile rivolgersi a fornitori dotati di capacità di lavorazione multiasse avanzate. Utilizzando centri di lavoro CNC a quattro e cinque assi, la lavorazione multifaccia può essere completata in un'unica fase di bloccaggio, riducendo significativamente i costi di lavorazione.
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