A usinagem CNC pode ser um processo complexo e, por isso, os custos podem aumentar rapidamente. Isso pode ser um verdadeiro obstáculo para qualquer engenheiro que esteja tentando usinar suas peças. Por isso, fizemos uma lista com 13 dicas de redução de custos para ajudar você a diminuir seus custos de usinagem CNC.
A primeira: tempo de usinagem e complexidade da geometria. Quanto mais complexa for a geometria de uma peça, mais tempo levará para usinar e mais cara ela será.
Segundo: custos iniciais. Eles estão relacionados à preparação de arquivos CAD e ao planejamento do processo. Eles são significativos para volumes menores, mas são fixos. Existe uma oportunidade de reduzir o preço unitário ao adquirir uma quantidade maior de peças.
Terceiro: custo de material e acabamentos. O custo do material e a facilidade com que esse material pode ser usinado afetam muito o custo geral.
Como regra geral: para minimizar o custo de peças usinadas em CNC, atenha-se a projetos com geometrias simples e recursos padronizados.
Agora que sabemos o que afeta o custo de uma peça usinada em CNC, é hora de passar para nossas dicas de redução de custos.
Dica 1 – Economize comprando uma quantidade maior de peças
Na usinagem CNC, a quantidade afeta muito o preço unitário. Isso porque os custos iniciais são relativamente altos e, quando as quantidades são baixas, representam uma grande porcentagem do custo. Mas para grandes quantidades, os custos iniciais são quase eliminados, pois esses custos são divididos em várias partes.
Dica 2 – Limite a Profundidade das Cavidades
A usinagem de cavidades profundas afeta drasticamente o custo das peças fabricadas por usinagem CNC. Muito material precisa ser removido, o que consome muito tempo e ferramentas especiais podem ser necessárias.
Quando se trata da profundidade das cavidades, é importante ter em mente que as ferramentas CNC têm um comprimento de corte limitado. Normalmente, eles funcionam melhor ao cortar cavidades com uma profundidade de até 2 a 3 vezes o diâmetro.
É possível cortar cavidades ainda mais profundas, mas isso aumentará o custo de usinagem, pois são necessárias ferramentas especiais ou sistemas CNC multieixos. Para minimizar custos, sempre limite a profundidade de todas as cavidades a 4 vezes seu comprimento.
Dica 3 – Aumente a Espessura de Paredes Finas
Paredes finas são propensas a vibrações, deformações e fraturas. Usiná-las com precisão é, portanto, demorado e caro . Portanto, a menos que o peso seja um fator importante, as seções sólidas espessas são mais estáveis e preferidas. Para minimizar o custo das peças de metal, projete paredes com espessura superior a 0,8 mm (quanto mais espessa, melhor). Para peças de plástico, mantenha a espessura mínima da parede acima de 1,5 mm.
Dica 4 – Limite o comprimento das roscas
Roscas mais longas do que o necessário podem aumentar o custo das peças fabricadas por usinagem CNC, pois podem ser necessárias ferramentas especiais. Para minimizar custos, projete roscas com comprimento máximo de até 3 vezes o diâmetro do furo. Para roscas em furos cegos, recomenda-se acrescentar no mínimo 1/2 do diâmetro do comprimento não rosqueado no fundo do furo.
Dica 5 – Desenhar Furos com Tamanho Padrão
Os furos podem ser usinados em CNC com rapidez e precisão usando brocas padrão. Para tamanhos fora do padrão, o furo deve ser usinado usando uma fresa de topo, aumentando potencialmente o custo. Portanto, as brocas padrão são as preferidas.
Para minimizar os custos, projete furos com um diâmetro de incremento de 0,1 mm para diâmetros de até 10 mm e 0,5 mm acima disso.
Além disso, limite a profundidade de todos os orifícios a 4 vezes o seu diâmetro. Furos mais profundos (até 10 vezes o diâmetro) podem ser fabricados, mas provavelmente aumentarão o custo, pois são problemáticos para usinar.
Dica 6 – Especifique tolerâncias somente quando necessário
Definir tolerâncias apertadas aumenta o custo da usinagem CNC, pois aumenta o tempo de usinagem e requer inspeção manual. Se uma tolerância específica não for especificada, as peças serão usinadas usando a tolerância padrão (pelo menos ± 0,125 mm). Para minimizar o custo, defina um único ponto de referência (por exemplo, a seção transversal de duas arestas) como referência para todas as dimensões com tolerâncias.
Dica 7 – Mantenha o número mínimo de configurações de máquina
Projete peças que possam ser usinadas no menor número possível de configurações de máquina – de preferência em apenas uma configuração. O reposicionamento de uma peça aumenta o custo, pois geralmente precisa ser feito manualmente. Para geometrias complicadas, isso é ainda mais importante de se considerar, pois elas podem exigir um sistema CNC multieixo, aumentando ainda mais o preço. Considere dividir a peça em geometrias que podem ser usinadas em CNC em uma única configuração e podem ser aparafusadas ou soldadas posteriormente.
Dica 8 – Evite pequenos recursos com alta proporção
Pequenos recursos com alta proporção de largura para altura são propensos a vibrações e, portanto, difíceis de usinar com precisão. Para melhorar sua rigidez, adicione suporte de contraventamento ou conecte os pequenos recursos a uma parede. Além disso, recursos de design com proporção de largura para altura inferior a 4.
Dica 9 – Remova todo o texto e letras
Adicionar texto na superfície de uma peça usinada CNC pode aumentar os custos, pois são necessárias etapas de usinagem adicionais e demoradas. Se o texto for necessário, escolha letras gravadas em relevo. Métodos de acabamento de superfície, como laser, serigrafia ou pintura, são uma maneira mais econômica de adicionar texto na superfície de uma peça usinada em CNC.
Dica 10 – Considere a Usinabilidade do Material
Se você tiver a opção de escolher entre os materiais, escolha aquele com melhor usinabilidade. A usinabilidade refere-se à facilidade com que um material pode ser cortado. Quanto maior a usinabilidade, mais rápido um material pode ser usinado em CNC, o que reduz o custo.
A usinabilidade de cada material depende de suas propriedades físicas. Normalmente, quanto mais macia (e mais dúctil) for uma liga de metal, mais fácil será usinar.
O latão C360 é o metal com maior usinabilidade, permitindo usinagem em alta velocidade. As ligas de alumínio também podem ser usinadas com muita facilidade.
Os aços têm usinabilidade 10 vezes menor que o alumínio e demoram pelo menos 2 vezes mais para usinar. Observe que diferentes tipos de aço têm usinabilidade diferente.
A usinabilidade dos plásticos depende principalmente de sua rigidez e propriedades térmicas. Durante a usinagem CNC, os plásticos são propensos a derreter e empenar.
O POM (Delrin) é o plástico mais fácil de usinar, enquanto o ABS vem em segundo lugar. PEEK e Nylon são outros plásticos de engenharia comuns que são um pouco mais difíceis de usinar.
Dica 11 – Considere o custo do material
O custo do material é outro fator que pode afetar o preço das peças usinadas em CNC. Para minimizar os custos, escolha um material com baixo custo(especialmente para pedidos de baixo volume)
O alumínio 6061 é claramente o material mais econômico para criar protótipos de metal, pois combina baixo custo e ótima usinabilidade.
Observe que os metais que oferecem maior usinabilidade, como o Aço Inox 303 e o Latão C360, possuem custo mais elevado e, por isso, são mais adequados para produção em maior volume, pois o custo maior do material será ofuscado pelos tempos de usinagem bem mais curtos, aproveitando as economias de escala.
Quando se trata de plásticos, ABS, Nylon e POM (Acetal, Delrin) custam aproximadamente o mesmo que o Alumínio 6061. Eles são mais difíceis de usinar, portanto, espere que o preço seja mais alto. PEEK é um material muito caro e deve ser usado somente quando necessário.
Dica 12 – Evite (Múltiplos) Acabamentos de Superfície
Para minimizar os custos, escolha o acabamento superficial conforme usinado. Solicite acabamentos de superfície múltiplos apenas quando for absolutamente necessário. Os acabamentos de superfície melhoram a aparência e a resistência a ambientes hostis das peças usinadas em CNC, mas também aumentam seu custo.
Dica 13: Adicione um raio nas arestas verticais internas
As ferramentas de fresagem CNC têm uma forma cilíndrica e criam um raio ao cortar a borda de um bolsão. Para minimizar o custo, adicione um raio de pelo menos 1/3 da profundidade da cavidade (quanto maior, melhor). De preferência, use o mesmo raio para todas as arestas internas. No piso da cavidade, especifique um raio pequeno (0,5 ou 1 mm) ou nenhum raio.
