When developing an electric toothbrush, the prototype phase directly determines whether the final product meets user expectations for comfort, fonctionnalité, et durabilité. Parmi toutes les méthodes de fabrication de prototypes, Usinage CNC stands out for its ability to handle the tiny, precise components of electric toothbrushes—but why is it the top choice for electric toothbrush prototypes? This article breaks down key aspects of CNC-machined electric toothbrush prototypes, de la conception aux tests, to solve common R&D défis.
1. Core Design Principles for CNC-Machined Electric Toothbrush Prototypes
Un prototype de brosse à dents électrique réussi commence par une conception optimisée pour les capacités CNC. Vous trouverez ci-dessous quatre axes de conception non négociables pour garantir la fonctionnalité et la convivialité.:
| Aspect conception | Exigences clés | Remarque sur la compatibilité CNC |
| Précision fonctionnelle | – Brush head-motor interface (exact fit to avoid vibration loss).- Button slots (aligned with circuit board triggers). | CNC’s ±0.05mm precision ensures motor and brush head coaxiality, reducing vibration noise. |
| Ergonomic Comfort | – Curved brush handle (ajustement 95% of adult hand sizes).- Anti-slip patterns (0.2mm depth for grip without discomfort). | CNC machines handle curves with consistent curvature (pas de bords tranchants) and precise pattern depths. |
| Waterproof Reliability | – Sealing grooves (pour les joints totes en caoutchouc, IPX7 standard).- Battery compartment threads (tight fit to prevent water ingress). | CNC cuts sealing grooves with ±0.02mm tolerance, ensuring O-rings form a perfect waterproof seal. |
| Assembly Feasibility | – Modular parts (brush handle, battery cover, circuit board tray).- Snap/thread interfaces (simulate mass-production assembly). | CNC ensures assembly clearances of 0.1–0.3mm, enabling easy disassembly for maintenance tests. |
2. How Does CNC Machining Outperform Other Methods for Electric Toothbrush Prototypes?
Compared to 3D printing or silicone duplication, CNC machining addresses unique challenges of electric toothbrush prototypes (Par exemple, tiny structures, étanche). Voici une comparaison directe:
| Catégorie d'avantage | CNC Machining Performance | 3D Printing Limitation | Silicone Duplication Limitation |
| Precision for Tiny Parts | Button holes (φ3mm) with ±0.02mm tolerance.Motor shaft slots (coaxialité <0.05MM). | Typical tolerance of ±0.1–0.5mm (risk of button jamming or motor wobble). | Tolerance of ±0.2–0.5mm (poor for waterproof sealing). |
| Polyvalence | Processus Abs (brush handle), PC (transparent battery cover), PMMA (fenêtre de visualisation), et alliage en aluminium (support moteur). | Limited to plastic filaments (can’t replicate metal’s strength for motor parts). | Only uses epoxy/resin (pas de compatibilité avec les métaux; poor heat resistance). |
| Surface & Functional Quality | Surfaces lisses (Ra0.8–Ra3.2) for grip comfort.Directly machines waterproof grooves (aucun post-traitement nécessaire). | Noticeable layering (nécessite un ponçage; hard to achieve waterproof smoothness). | Smooth but limited detail (ne peut pas reproduire les motifs antidérapants). |
| Tests fonctionnels | Can assemble full prototype (moteur + circuit board) pour vibration/waterproof tests. | Needs post-processing (Par exemple, forage des trous) to fit components; not ready for direct testing. | Only for appearance verification (no functional testing possible). |
3. Processus d'usinage CNC étape par étape pour les prototypes de brosses à dents électriques
CNC machining follows a linear, repeatable workflow to ensure prototype consistency. Le processus a 7 étapes clés:
- 3D conception du modèle & Optimisation
Utiliser le logiciel CAO (Solidworks / et) to design parts like the brush handle and battery compartment. Mark material (Par exemple, ABS for handle), précision (± 0,05 mm), et traitement de surface (Par exemple, sandblasting for anti-slip).
- Sélection des matériaux & Cutting Preparation
Choose materials based on function:
- Brush handle: Abs (polyvalent, Facile à machine).
- Pièces transparentes: PMMA (haute clarté).
Select tools: φ1mm ball nose cutter for anti-slip patterns; φ5mm flat cutter for roughing.
- Programmation du chemin d'outil
Generate G-codes for each part. Optimize paths to avoid tool interference (Par exemple, for deep battery compartments, use layered cutting).
- Serrage & Knife Setting
Fix blanks to the CNC machine (vacuum adsorption for plastics; fixtures for metals). Use laser positioning to set the workpiece coordinate system (ensures machining accuracy).
- Usinage brutal
Retirer 90% of excess material with large-diameter tools, laissant un 0.1–0.5mm allowance pour finir. Saves time while protecting delicate structures.
- Finition
Utiliser la coupe à grande vitesse (8,000–12,000 rpm) pour affiner les détails:
- Brush handle: Ajouter des motifs antidérapants (0.2profondeur mm).
- Button slots: Machine to φ3mm ±0.02mm.
- Sealing grooves: Cut O-ring slots (depth 2mm ±0.02mm).
- Traitement de surface & Tests d'assemblage
- Traitement de surface: Sandblast the handle (antidérapant), polish PMMA parts (clarté), or plate metal brackets (résistance à la corrosion).
- Assemblée: Fit components (moteur, circuit board, Joints joints) into the prototype.
- Essai: Conduire vibration tests (check motor-brush head match) et IPX7 waterproof tests (submerge in 1m water for 30 minutes).
4. Sélection des matériaux & Tests clés pour les prototypes usinés CNC
Choosing the right material directly impacts prototype performance. Below is a practical guide, plus must-perform tests:
Sélection des matériaux pour les composants clés
| Composant | Matériel recommandé | Key Performance Features |
| Brush Handle | Abs | Résistance à l'impact élevé; easy to machine anti-slip patterns. |
| Transparent Battery Cover | PC | À l'usure; haute clarté (to view battery level). |
| Support de moteur | Alliage en aluminium 6061 | Léger; good heat dissipation for motor. |
| Waterproof Sealing Grooves | Abs + Rubber O-ring | ABS’s rigidity + O-ring’s flexibility = IPX7 waterproofing. |
| Viewing Window | PMMA | Transparence élevée; easy to machine to exact sizes. |
Tests fonctionnels incontournables
| Type de test | But | Critères de passage |
| Vibration Test | Verify motor-brush head match (avoid weak vibration or noise). | Vibration frequency 30,000–40,000 strokes/min; bruit <60db. |
| Test étanche | Check if sealing meets IPX7 standards. | No water ingress after 30-minute submersion in 1m water. |
| Test de sensation des boutons | Ensure press pressure and feedback match design (avoid too hard/soft). | Press pressure 150–250g; clear click feedback. |
| Assembly Test | Verify easy disassembly/assembly (for user maintenance). | Can remove battery cover in <10 secondes; no stuck parts. |
5. Le point de vue de Yigu Technology sur les prototypes de brosses à dents électriques usinées CNC
À la technologie Yigu, we believe CNC machining is the backbone of reliable electric toothbrush R&D. Sa précision de ± 0,05 mm résout deux points de douleur centraux: tiny part alignment (Par exemple, motor-button fit) and waterproof sealing—issues that 3D printing can’t address. Par exemple, a client’s prototype used CNC-machined ABS handles with anti-slip patterns and PMMA windows: it passed IPX7 tests, had consistent vibration (35,000 coups / min), et réduit r&D Time par 30%. Nous vous recommandons de combiner CNC (for critical parts like handles/motors) avec impression 3D (pour une décoration non fonctionnelle) pour équilibrer les coûts et les performances. Finalement, CNC prototypes validate design flaws early, Couper les risques de production de masse.
FAQ
- What’s the cost range for a CNC-machined electric toothbrush prototype?
Cela va de 500 à 2,000 Yuan par unité, en fonction de la complexité (Par exemple, 5-L'usinage des axes pour les poignées courbes coûte plus cher que l'usinage 3 axes pour les pièces simples). Pour réduire les coûts, utiliser l'impression 3D pour un décor non critique.
- How long does it take to make a CNC-machined electric toothbrush prototype?
Prototypes simples (poignée de base + bouton) prendre 5 à 7 jours; conceptions complexes (with motor brackets + waterproof grooves) take 10–14 days (y compris le traitement de surface et les tests).
- Can CNC machining handle material shrinkage for plastic prototypes?
Yes—we account for shrinkage rates (Par exemple, ABS ~0.5%) by reserving allowances during programming. Par exemple, a 100mm ABS handle is machined to 100.5mm, so it shrinks to the exact 100mm after cooling.