Design CAD de usinagem CNC: 10 Dicas profissionais para precisão & Acessibilidade

A usinagem CNC transforma suas idéias digitais em partes físicas - mas a qualidade do produto final começa com o seuDesign CAD de usinagem CNC. Mesmo as melhores máquinas CNC não podem consertar um modelo CAD mal projetado: paredes finas podem vibrar e quebrar durante a usinagem, Recursos incansáveis ​​podem forçar retrabalhos caros, E tolerâncias apertadas podem adicionar tempo desnecessário à produção. Este guia quebra 10 Dicas acionáveis ​​para otimizar seus projetos CAD para usinagem CNC, com exemplos do mundo real, dados, e soluções para problemas comuns. Se você está projetando uma parte do drone ou um suporte médico, Essas regras ajudarão você a economizar dinheiro, Evite erros, e obtenha peças que funcionam perfeitamente.

Por que o CAD Design faz ou quebra a usinagem CNC

Pense no seu design CAD como um plano para a máquina CNC. Se o plano tiver falhas, A parte também vai. Um design CAD bem otimizado faz três coisas críticas:

1. Reduz o tempo de usinagem: Simples, Recursos de Machinable Deixe a máquina CNC funcionar mais rapidamente - corte os tempos de entrega de 20 a 30%.
2. Reduz os custos: Evitar recursos complexos ou desenhos desnecessários corta o uso de materiais e elimina reimpressões (economizando US $ 50 a US $ 500 por lote).
3. Melhora a qualidade da peça: Tolerâncias adequadas, espessuras da parede, e os raios de borda garantem que a peça seja forte, preciso, e se encaixa em seu propósito.

Exemplo: Uma startup projetou uma estrutura de drone de plástico com paredes finas de 0,5 mm (Muito fino para usinagem CNC). O primeiro 10 quadros vibraram durante o corte, levando a 8 partes defeituosas (desperdiçar $200 em material e 2 dias de produção). Depois de ajustar o design CAD para paredes de 1,5 mm (o mínimo para plástico), todos 10 os próximos quadros foram perfeitos.

Dica 1: Lidar com designs de paredes finas com cautela (Não sacrifique a força)

Paredes finas são comuns em peças leves (como componentes ou assobios de drones) Mas arriscado para usinagem CNC. Estudos mostram que a espessura da parede afeta diretamente a rigidez - as paredes do Thinner vibram mais durante o corte, levando a partes imprecisas ou quebra.

Regras -chave para paredes finas:

• Espessura mínima por material: Atenha -se a esses padrões para evitar problemas:Material tipimimum na espessura da parede?Metal (Alumínio, Aço)0.794 Mmmetals são mais rígidos que o plástico, mas ainda vibram se muito finos.plástico (Abs, Nylon)1.5 Mmplastics se dobram facilmente - as paredes do tipo quebram durante a usinagem ou uso.
• Alternativa para peças ultrafinas: Se você precisar de paredes mais finas do que esses limites, usar Fabricação de chapa metal instead of CNC machining. A chapa de metal é projetada para estruturas finas e geralmente é mais barata (Economizando 15-20% por parte).

Estudo de caso: Uma marca de áudio queria uma grade de alto -falante de plástico fino de 0,8 mm. A usinagem CNC continuava quebrando as grades, Então eles mudaram para a chapa metal. O custo das chinelas de chapas de metal $3 cada (vs.. $5 Para peças CNC fracassadas) e estavam prontos 1 dia mais rápido.

Dica 2: Evite recursos incansáveis (Saiba o que o CNC não pode fazer)

Nem todos os recursos CAD podem ser cortados por uma máquina CNC. Projetar algo que a máquina não pode fazer (Como um buraco curvo) forçará você a usar processos alternativos caros ou retrabalhar o design - dividindo seu projeto.

Recursos comuns incontroláveis & Correções:

Exemplo: Um designer de dispositivos médicos adicionou um orifício curvo a uma ferramenta cirúrgica de aço inoxidável. A loja do CNC não conseguiu fazer isso, Então eles usaram o EDM. O processo EDM adicionado $15 por ferramenta, mas valeu a pena - a ferramenta funcionou perfeitamente em cirurgias.

Dica 3: Controle tolerâncias com sabedoria (Tolerâncias apertadas = custos mais altos)

Tolerâncias (Quão perto a parte está das suas dimensões CAD) são críticos - mas tolerâncias muito apertadas perdem tempo e dinheiro. Máquinas CNC têm padrões de tolerância padrão, e excedendo -os (Por exemplo, exigente ± 0,01 mm quando ± 0,1 mm funciona) Adiciona horas à usinagem.

Como otimizar as tolerâncias:

• Use apenas tolerâncias apertadas quando necessário: Por exemplo, uma parte que se encaixa com outro componente (Como uma engrenagem) precisa de tolerâncias apertadas (± 0,05 mm). Uma parte decorativa (como um logotipo da caixa de telefone) pode usar tolerâncias mais frouxas (± 0,1 mm).
• Mantenha as tolerâncias consistentes: Misturar tolerâncias apertadas e frouxas em um design confunde a máquina CNC, Adicionando 10 a 15% ao tempo de usinagem. Escolha uma faixa de tolerância para recursos semelhantes.

Impacto de custo: Um lote de 50 Suportes de alumínio com ± 0,01 mm de custos de tolerâncias $12 cada (vs.. $8 cada um para tolerâncias de ± 0,1 mm)-um $200 diferença para precisão desnecessária.

Dica 4: Cortar características estéticas não funcionais (Concentre -se no que importa)

Características estéticas (como gravuras sofisticadas ou sulcos desnecessários) Isso não ajuda a parte do trabalho a adicionar tempo e custo. Antes de adicionar um recurso estético, perguntar:

• “Esse recurso torna a parte mais forte ou mais funcional?”
• “Isso pode ser adicionado posteriormente por meio do pós-processamento (como pintar ou gravar)?”

Alternativas de pós-processamento:

• Eletropolismo: Supera as superfícies de peças de metal (custa US $ 2 a US $ 5 por parte) Em vez de adicionar ranhuras complexas no CAD.
• Pintura com spray: Adiciona logotipos ou cores (custa US $ 1 a US $ 3 por parte) em vez de usinar o texto na parte.

Exemplo: Uma marca de móveis queria uma perna de cadeira de madeira com texto usinado. Usinando o texto adicionado 10 minutos por perna (custo $2 extra por perna). Eles mudaram para pintar spray o texto - salvando $100 para um lote de 50 pernas.

Dica 5: Otimize a proporção de profundidade / largura da cavidade (Evite quebra de ferramenta)

Cáries (Holas na parte, como um interior da caixa de telefone) são complicados para usinagem CNC. Uma cavidade muito profunda causa “ferramenta pendurada” (a ferramenta se dobra), acúmulo de chip (difícil de remover), ou até quebra de ferramenta (Custando US $ 20 a US $ 100 por ferramenta quebrada).

Regra de ouro para cáries:

• The cavity depth should be não mais do que 4 vezes sua largura (Para garantir a estabilidade da ferramenta). Por exemplo:
  • Se uma cavidade tiver 15 mm de largura, sua profundidade não deve exceder 60 mm (15mm × 4).
• Para cavidades mais profundas (até 6 tempos de largura), Use uma ferramenta mais longa - mas espere custos mais altos (As ferramentas longas são de US $ 5 a US $ 15 mais caras) e usinagem mais lenta.

Data Point: Cavidades com um 4:1 proporção tem um 5% taxa de defeito. Cavidades com um 7:1 proporção tem um 30% taxa de defeito (Devido à quebra de ferramenta).

Dica 6: Adicione raios razoáveis ​​às bordas internas (Trabalhe com a forma da ferramenta)

As ferramentas de corte CNC são cilíndricas - elas não podem cortar bordas internas nítidas perfeitas. Tentar forçar uma borda afiada vai danificar a ferramenta, desacelerar a usinagem, Ou deixe um acabamento difícil.

Como projetar bordas internas:

• Raio de borda = 130% do raio da ferramenta: Isso garante que a ferramenta se encaixe suavemente. Por exemplo:
  • Se estiver usando uma ferramenta de moagem de raio de 5 mm, Defina o raio da borda interna para 6,5 ​​mm (5mm × 1.3).
• Para bordas de 90 ° (Se necessário): Add an Undercut (um pequeno entalhe) Em vez de tentar fazer uma vantagem afiada. Undercuts deixam a ferramenta chegar à esquina sem danos.

Exemplo: Um designer de peças automotivas usou uma ferramenta de raio de 4 mm, mas projetou 0 mm de bordas internas nítidas. A ferramenta arranhou a peça 3 vezes (desperdiçar $60 em material). Depois de ajustar o raio da borda a 5,2 mm (4mm × 1.3), o próximo 20 as peças eram perfeitas.

Dica 7: Controle o comprimento da rosca (Mais nem sempre é melhor)

Buracos roscados são comuns em partes que precisam ser ferradas juntas-mas fios extra-longos são desnecessários. O senso comum de engenharia diz que os primeiros 3 a 4 threads fazem a maior parte do trabalho; Freques mais longos apenas adicionam material e tempo de usinagem.

Regras de comprimento do thread:

• Comprimento máximo da linha: 3 vezes o diâmetro do buraco. Para um orifício de 10 mm de diâmetro, Mantenha fios a 30 mm ou menos.
• Buracos cegos (Sem saída): Adicione uma seção não -lineada na parte inferior (2-3mm). Isso permite que a ferramenta de rosqueamento CNC termine o tópico sem ficar preso (reduzindo ferramentas quebradas por 40%).

Economia de custos: Encurtando fios em um orifício de 50 mm de 50 a 30 mm (3× 10mm diâmetro) salvo $1.50 por parte para um lote de 100 (total $150 salvo).

Dica 8: Evite recursos muito pequenos (Eles são um gargalo de usinagem)

Apresenta menor que o tamanho mínimo da ferramenta da máquina CNC causa grandes problemas. A maioria das máquinas CNC usa ferramentas não menores que 2,5 mm - características menores do que isso requer especial (caro) ferramentas e desaceleração da usinagem.

O que fazer em vez disso:

• Ampliar pequenos recursos: Se possível, Recursos de design para 2,5 mm ou maiores. Por exemplo, Um orifício de 1 mm pode ser aumentado para 2,5 mm (ainda funcional para a maioria dos usos).
• Ferramentas especiais apenas se necessário: Se você precisar de um recurso menor (Como um orifício de 1 mm para um pequeno parafuso), Espere pagar US $ 5 a US $ 10 por parte (Para ferramentas especiais) E espere 1 a 2 dias extras.

Exemplo: Um relojoeiro queria orifícios de 1,5 mm em uma caixa de relógio de metal. A loja CNC usou uma ferramenta especial de 1,5 mm, que adicionou $8 por caso (vs.. $3 Para orifícios de 2,5 mm). Para 50 casos, isso é $250 extra - dinheiro que eles poderiam ter economizado ampliando um pouco os buracos.

Dica 9: Orifícios de design para tamanhos padrão (Economize tempo & Dinheiro)

Usar tamanhos de broca padrão para buracos é uma das maneiras mais fáceis de otimizar seu design CAD. Os tamanhos padrão são mais rápidos para a máquina (As lojas da CNC têm esses bits à mão) e mais barato (Não há necessidade de ferramentas personalizadas).

Regras -chave para buracos:

• Use tamanhos padrão: Tamanhos padrão comuns incluem 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm (para métrica) e 1/8 ”, 1/4”, 3/8” (para imperial).
• Buracos não padrão: Se você não pode evitar um tamanho fora do padrão (Por exemplo, 2.7mm), Siga a regra de profundidade da cavidade: profundidade ≤ 4 × diâmetro. Um orifício de 2,7 mm não deve ser mais profundo que 10,8 mm.

Economia de tempo: Um buraco de 4 mm padrão leva 2 minutos para a máquina. Um buraco não padrão de 4,2 mm 5 minutos (Porque a loja precisa encontrar ou pedir um pouco personalizado)- Salvando 3 minutos por orifício para um lote de 100 (5 Horário total).

Dica 10: Simplificar o texto & Projeto de carta (Adicione -os mais tarde)

Texto ou logotipos em seu design CAD pode parecer bom, Mas eles adicionam tempo desnecessário de usinagem. Máquinas CNC precisam cortar cada letra individualmente, que pode levar de 5 a 15 minutos por parte (Dependendo do tamanho do texto).

Melhor alternativa:

• Adicione o texto pós-processamento: Tinta spray, Gravura a laser, ou adesivos são mais baratos e mais rápidos. Por exemplo:
  • Um logotipo adicionado por custos de pintura em spray $1 por parte (vs.. $3 Para usinar o logotipo no design CAD).
  • A gravura a laser é mais precisa do que a usinagem (Ótimo para texto pequeno) e custa US $ 2 a US $ 4 por parte.

Exemplo: Uma marca promocional queria “nome da empresa” usinada em 100 chaveiros de alumínio. Usinando o texto adicionado $3 por chaveiro ($300 total). Mudar para a gravação a laser reduziu o custo para $2 por chaveiro ($200 total) e estava pronto 1 dia mais rápido.

Perspectiva da tecnologia YIGU sobre o design CAD de usinagem CNC

Na tecnologia Yigu, Sabemos que ótimas peças CNC começam com ótimos designs CAD. Trabalhamos com clientes para otimizar seus projetos - fibrando paredes finas, Ajustando tolerâncias, e os recursos simplificadores - antes da usinagem começar. Essa abordagem proativa economiza nossos clientes de 15 a 30% nos custos e reduz os tempos de entrega de 2 a 5 dias. Também compartilhamos nossa lista de verificação de design CAD (com base no 10 Dicas acima) Para ajudar os clientes a evitar erros comuns. Para nós, O CAD Design não é apenas desenhar - trata -se de garantir que a peça seja usinável, acessível, e se encaixa em seu propósito. Esteja você projetando um protótipo ou uma corrida de produção, Estamos aqui para transformar seu modelo CAD em uma parte perfeita.

Perguntas frequentes sobre o design CAD de usinagem CNC

1. Qual é o maior erro que os novos designers cometem no design CAD de usinagem CNC?

O erro mais comum é projetar paredes que sejam muito finas (abaixo de 0,794 mm para metal ou 1,5 mm para plástico). Isso leva a peças vibratórias, quebra, e material desperdiçado. Sempre verifique a espessura mínima da parede do seu material antes de finalizar o design.

2. Posso usar o mesmo design CAD para usinagem CNC e impressão 3D?

Não - a usinagem do CNC e a impressão 3D têm requisitos diferentes. Um design CAD para impressão 3D pode ter paredes finas ou cavidades internas complexas que o CNC não consegue lidar. Por exemplo, Uma peça impressa em 3D com paredes de 0,8 mm funciona, Mas o mesmo design falhará na usinagem do CNC. Você precisará ajustar o design CAD para cada processo.

3. Quanto tempo otimiza um design CAD economiza na usinagem?

Otimizando seu design CAD (Recursos simplificados, usando tamanhos padrão, fixação de tolerâncias) economiza 20 a 30% no tempo de usinagem. Por exemplo, um lote de 50 peças que tomam 10 Horas para a máquina não otimizada leva de 7 a 8 horas otimizadas - freeando a máquina CNC para outros projetos.