When developing an electric toothbrush, the prototype phase directly determines whether the final product meets user expectations for comfort, функциональность, и долговечность. Among all prototype manufacturing methods, Обработка с ЧПУ 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, от проектирования до тестирования, to solve common R&D проблемы.
1. Core Design Principles for CNC-Machined Electric Toothbrush Prototypes
A successful electric toothbrush prototype starts with design optimized for CNC capabilities. Below are four non-negotiable design focuses to ensure functionality and user-friendliness:
| Дизайн аспект | Ключевые требования | Примечание о совместимости с ЧПУ |
| Functional Precision | – 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 (подходит 95% of adult hand sizes).- Противоскользящие узоры (0.2mm depth for grip without discomfort). | CNC machines handle curves with consistent curvature (нет острых краев) and precise pattern depths. |
| Водонепроницаемость Надежность | – Уплотнительные канавки (для резиновых уплотнительных колец, стандарт IPX7).- 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 (НАПРИМЕР., tiny structures, гидроизоляция). Here’s a direct comparison:
| Категория преимуществ | CNC Machining Performance | 3D Printing Limitation | Silicone Duplication Limitation |
| Precision for Tiny Parts | Button holes (φ3mm) with ±0.02mm tolerance.Motor shaft slots (coaxiality <0.05мм). | Typical tolerance of ±0.1–0.5mm (risk of button jamming or motor wobble). | Tolerance of ±0.2–0.5mm (poor for waterproof sealing). |
| Материальная универсальность | Процессы АБС (brush handle), ПК (transparent battery cover), ПММА (viewing window), и алюминиевый сплав (кронштейн двигателя). | Limited to plastic filaments (can’t replicate metal’s strength for motor parts). | Only uses epoxy/resin (no metal compatibility; poor heat resistance). |
| Поверхность & Functional Quality | Smooth surfaces (Ra0.8–Ra3.2) for grip comfort.Directly machines waterproof grooves (не требуется постобработка). | Noticeable layering (требует шлифовки; hard to achieve waterproof smoothness). | Smooth but limited detail (can’t replicate anti-slip patterns). |
| Функциональное тестирование | Can assemble full prototype (мотор + circuit board) для vibration/waterproof tests. | Needs post-processing (НАПРИМЕР., бурение отверстий) to fit components; не готов к прямому тестированию. | Only for appearance verification (функциональное тестирование невозможно). |
3. Step-by-Step CNC Machining Process for Electric Toothbrush Prototypes
Обработка с ЧПУ следует линейному, повторяемый рабочий процесс для обеспечения единообразия прототипа. Процесс имеет 7 Ключевые этапы:
- 3D Модель дизайн & Оптимизация
Используйте программное обеспечение CAD (Солидворкс / и) to design parts like the brush handle and battery compartment. Маркировать материал (НАПРИМЕР., ABS for handle), точность (± 0,05 мм), и обработка поверхности (НАПРИМЕР., sandblasting for anti-slip).
- Выбор материала & Cutting Preparation
Выбирайте материалы в зависимости от функции:
- Brush handle: АБС (универсальный, Легко в машине).
- Прозрачные части: ПММА (Высокая ясность).
Выберите инструменты: φ1mm ball nose cutter for anti-slip patterns; φ5mm flat cutter for roughing.
- Программирование пути инструмента
Сгенерируйте G-коды для каждой детали. Optimize paths to avoid tool interference (НАПРИМЕР., for deep battery compartments, use layered cutting).
- Зажим & Настройка ножа
Закрепить заготовки на станке с ЧПУ (вакуумная адсорбция для пластмасс; приспособления для металлов). Use laser positioning to set the workpiece coordinate system (обеспечивает точность обработки).
- Грубая обработка
Удалять 90% удаления лишнего материала с помощью инструментов большого диаметра, оставив а 0.1–0.5mm allowance для финиша. Saves time while protecting delicate structures.
- Отделка
Use high-speed cutting (8,000–12 000 об/мин) to refine details:
- Brush handle: Add anti-slip patterns (0.2мм глубина).
- Button slots: Machine to φ3mm ±0.02mm.
- Уплотнительные канавки: Cut O-ring slots (depth 2mm ±0.02mm).
- Поверхностная обработка & Сборка тестирования
- Поверхностная обработка: Sandblast the handle (anti-slip), polish PMMA parts (ясность), or plate metal brackets (коррозионная стойкость).
- Сборка: Fit components (мотор, circuit board, Уплотнительные кольца) into the prototype.
- Тестирование: Conduct vibration tests (check motor-brush head match) и IPX7 waterproof tests (submerge in 1m water for 30 минуты).
4. Выбор материала & Ключевые испытания прототипов, изготовленных на станках с ЧПУ
Choosing the right material directly impacts prototype performance. Below is a practical guide, plus must-perform tests:
Выбор материала для ключевых компонентов
| Компонент | Рекомендуемый материал | Key Performance Features |
| Brush Handle | АБС | Высокая ударная стойкость; easy to machine anti-slip patterns. |
| Transparent Battery Cover | ПК | Износостойкий; Высокая ясность (to view battery level). |
| Motor Bracket | Алюминиевый сплав 6061 | Легкий вес; good heat dissipation for motor. |
| Waterproof Sealing Grooves | АБС + Rubber O-ring | ABS’s rigidity + O-ring’s flexibility = IPX7 waterproofing. |
| Viewing Window | ПММА | Высокая прозрачность; easy to machine to exact sizes. |
Обязательные функциональные тесты
| Тип теста | Цель | Критерии прохождения |
| Vibration Test | Verify motor-brush head match (avoid weak vibration or noise). | Vibration frequency 30,000–40,000 strokes/min; noise <60дБ. |
| Waterproof Test | Check if sealing meets IPX7 standards. | No water ingress after 30-minute submersion in 1m water. |
| Button Feel Test | 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 секунды; no stuck parts. |
5. Yigu Technology’s Perspective on CNC Machined Electric Toothbrush Prototypes
В Yigu Technology, we believe CNC machining is the backbone of reliable electric toothbrush R&Дюймовый. Its ±0.05mm precision solves two core pain points: tiny part alignment (НАПРИМЕР., motor-button fit) and waterproof sealing—issues that 3D printing can’t address. Например, 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 Строки/мин), and reduced R&D время за 30%. We recommend combining CNC (for critical parts like handles/motors) с 3D -печати (для нефункционального декора) чтобы сбалансировать стоимость и производительность. В конечном счете, CNC prototypes validate design flaws early, снижение рисков массового производства.
Часто задаваемые вопросы
- What’s the cost range for a CNC-machined electric toothbrush prototype?
Он варьируется от 500 к 2,000 юаней за единицу, в зависимости от сложности (НАПРИМЕР., 5-Осевая обработка изогнутых ручек стоит дороже, чем 3-осевая обработка простых деталей). Чтобы сократить расходы, используйте 3D-печать для некритического декора.
- How long does it take to make a CNC-machined electric toothbrush prototype?
Простые прототипы (основная ручка + button) Возьмите 5–7 дней; Сложные дизайны (with motor brackets + waterproof grooves) take 10–14 days (including surface treatment and testing).
- Can CNC machining handle material shrinkage for plastic prototypes?
Yes—we account for shrinkage rates (НАПРИМЕР., ABS ~0.5%) by reserving allowances during programming. Например, a 100mm ABS handle is machined to 100.5mm, so it shrinks to the exact 100mm after cooling.