Costos de Mecanizado CNC: Factores y Estrategias de Ahorro

El Control Numérico Computarizado (CNC) es el tipo de fabricación en el que las piezas se fabrican con la ayuda de códigos numéricos. Hay muchas ventajas del mecanizado CNC: aumenta la velocidad de producción de piezas y reduce mucho el tiempo de fabricación en caso de producción de piezas idénticas.

También reduce los errores humanos durante la fabricación ya que está controlado por computadora. El mecanizado CNC también es preferido para la producción de piezas complejas con precisión.

La impresión 3D difiere de las operaciones CNC ya que es un tipo de fabricación aditiva. Para la producción de plásticos y materiales de menor calidad, la impresión 3D es preferida. Sin embargo, cuando se requiere cortar productos con precisión y se requiere un alto número de productos idénticos, el mecanizado CNC es preferido en lugar de la impresión 3D.

Los productos de diversos materiales pueden fabricarse con el uso de máquinas CNC: metales, aleaciones y plásticos. El costo de servicios de impresión 3D no es preferido para producción en masa. El costo requerido para fabricar productos usando tecnología CNC depende de diferentes factores.

En este artículo, se discuten diferentes factores que afectan el costo del mecanizado CNC. Le ayudará a calcular los costos de mecanizado CNC y proporcionará consejos para reducirlos.

9 Factores que Afectan el Cálculo del Costo de Mecanizado CNC

Los costos de mecanizado CNC pueden variar dependiendo de diferentes factores como se discute a continuación:

1. Costos de Máquina CNC

El costo de mecanizado cambia con el cambio de tipo de máquina. Principalmente, hay dos tipos de máquinas que se usan para fabricar piezas usando mecanizado CNC: máquinas de 3 ejes y máquinas multi-ejes.

El costo de la máquina también depende de varios factores como el tamaño y peso de la máquina, velocidad, potencia y configuración de la máquina.

El costo de mecanizado se calcula por hora y el costo aproximado de mecanizado CNC de 3 ejes es alrededor de $40 por hora, mientras que para máquinas de torneado CNC es de unos $35 por hora. La tarifa horaria de mecanizado CNC usando máquinas multi-ejes es comparativamente más alta, entre $75 y $125.

Debido a la involucración de piezas más complejas, el fresado CNC es más costoso que otros tipos de operaciones de mecanizado. Los gastos de mecanizado aumentan con el aumento de ejes de las máquinas de fresado. Por ejemplo, en el caso de mecanizado de 5 ejes, cuesta más comparado con máquinas de 3 ejes.

2. Tiempo de Mecanizado

El tiempo requerido para el mecanizado completo de cualquier pieza CNC también juega un papel vital en el cálculo del costo de mecanizado CNC. Es una regla general que cuanto más tiempo tome el mecanizado, mayor será el costo, que se suma al costo base de configuración.

Software como CAM, que requiere un modelo de diseño CAD 3D, puede proporcionar la estimación del tiempo requerido para la finalización del proyecto. Un proyecto con alto nivel de complejidad requiere más horas para completarse.

3. Mano de Obra

Una de las ventajas del mecanizado CNC, comparado con el mecanizado manual, es que reduce el número de trabajadores involucrados en la fabricación. El costo principal de la mano de obra es del diseñador experto que diseña el modelo de diseño CAD 3D para el mecanizado, que aumenta con la complejidad del producto deseado.

Este costo permanece igual incluso si se requieren fabricar más piezas, lo que reduce el precio de mecanizado por pieza. Luego, el costo adicional es del operario que opera la máquina CNC, que también aumenta con las horas incrementadas requeridas para el mecanizado completo de la pieza.

Se agrega costo extra al costo de mano de obra si se hace trabajo manual para ensamblar, terminar y post-procesar las piezas. El costo extra de mano de obra también se agrega si el producto terminado se entrega desde el taller de mecanizado al cliente en una ubicación diferente.

4. Complejidad de Forma y Dimensiones

El costo de mecanizado también aumenta con el aumento de la complejidad de las piezas mecanizadas CNC. Las piezas con mayor complejidad pueden requerir más operaciones de proceso, diferentes herramientas y más tiempo de producción.

Las características de la pieza como esquinas internas agudas, cavidades profundas o paredes delgadas aumentan el costo de mecanizado CNC. Los diseños con características simples son fáciles de fabricar y también ahorran tiempo de fabricación.

Las piezas con dimensiones mayores requieren más material bruto y tiempo para fabricar, por lo que su costo será mayor comparado con piezas más pequeñas.

5. Costos de Material

Los costos de material también son imperativos en el cálculo del costo de mecanizado CNC. El precio del producto final hecho por una máquina CNC depende del tipo de materiales con los que se requiere hacer el producto. Puede requerirse hacer piezas de materiales plásticos o metálicos.

Como los materiales plásticos son más baratos y de menor durabilidad, el costo de mecanizado de plástico o aluminio es menor comparado con acero inoxidable. En máquinas CNC, el material se remueve de bloques sólidos para hacer el objeto 3D. Por lo tanto, el material bruto requerido será más que el material del producto final.

Los mecanizadores compran los materiales en forma de bloques sólidos y calculan el gasto del producto por bloque. Los metales más comúnmente usados en mecanizado CNC son Aluminio, Acero Inoxidable y Latón.

Debido a los precios económicos y excelente mecanizabilidad del aluminio, la mayoría de los mecanizadores usan aluminio en máquinas CNC.

El acero inoxidable y el latón resultan en mayor costo debido a su menor mecanizabilidad relativa al aluminio. La aleación de titanio es la más cara de todos estos metales, por lo que el costo de mecanizado de este metal será el más alto porque puede requerir herramientas especiales para fabricar las piezas.

En el caso de los plásticos, el precio del material a granel es menor, las herramientas requeridas también cuestan menos y se requiere menos tiempo para mecanizar plásticos como Nylon, Delrin y ABS.

6. Acabado Superficial

En el caso de algunos productos, se requiere acabado superficial, lo que también resulta en un aumento en el precio de los productos finales. Para mejorar la estética del producto final y eliminar rayaduras hechas durante el proceso de mecanizado, puede requerir proporcionar un buen acabado como pulido.

Otros procesos de acabado también pueden incluir recubrimiento, anodizado, pintura, cromado, ennegrecido, galvanizado, cepillado y transferencia de agua. La inclusión de cualquiera de estos acabados agregará costo extra al precio del producto final.

7. Costos de Utillaje

En algunos casos de fabricación, el utillaje estándar no es útil, por lo que se requiere utillaje personalizado, lo que también aumenta el costo de fabricación usando máquinas CNC.

8. Tolerancias

En la fabricación de productos con tolerancias ajustadas, el costo también aumentará porque fabricar piezas con tolerancias ajustadas requiere maquinaria compleja. A veces puede requerirse hacer agujeros o cavidades con tolerancias ajustadas que pueden desarrollar rebabas en la superficie y tomará más tiempo reducirlas.

9. Cantidad

El volumen del pedido afecta tremendamente el costo del producto final. Es cierto que el costo total aumentará con el aumento de piezas terminadas requeridas, pero el costo por pieza disminuirá.

3 Consejos para Ahorrar Costos de Mecanizado CNC

Antes del inicio del proyecto, se calcula cuánto será el costo de la máquina CNC. Mientras se fabrican las piezas con el proceso de mecanizado CNC, se debe intentar minimizar el costo de mecanizado.

Hay algunos requisitos fijos del cliente que no pueden modificarse, pero aún hay diferentes métodos para reducir el costo de mecanizado como sigue:

1. Cantidad

Se pueden ahorrar muchos costos de mecanizado si se requieren fabricar piezas en mayores cantidades. El costo por unidad disminuirá porque solo tiene que diseñar la pieza idéntica una vez. En este caso, se requiere repetir la configuración de la máquina para cada pieza, lo que también resulta en una disminución del costo de producción.

2. Sea Sabio en la Selección de Material

Para reducir el costo del producto, se debe prestar especial atención a la selección de materiales. Los materiales con buenas propiedades mecánicas tendrán costos de procesamiento más bajos. Teniendo en cuenta la función del producto, debe elegir el mejor material disponible que sea fácil de procesar. Hay una diferencia de precio entre materiales plásticos y metálicos. Por supuesto, puede seguir las necesidades de su proyecto y dejar que su fabricante le dé más consejos sobre selección de materiales.

3. Optimización del Diseño

Si algunas características del producto no afectan la funcionalidad, el diseño debe optimizarse para evitar mecanizar esas características, lo que reducirá el costo de producción.

1. Considere tamaños y perfiles de agujeros

   

   Al fabricar sus piezas CNC, debe asegurar que las características de su pieza (ej. agujeros, contornos, ranuras, roscas, etc.) puedan hacerse con utillajes estándar comúnmente disponibles. Tamaños de agujeros y roscas personalizados necesitarán herramientas especiales, que pueden ser bastante costosas. Hay muchas referencias sobre tamaños estándar usados en la industria del mecanizado disponibles en internet.

2. Evite paredes delgadas y cavidades profundas en su diseño de pieza

   Las piezas de paredes delgadas y cavidades profundas son muy difíciles de lograr mediante mecanizado, y suelen ser propensas a inexactitudes dimensionales. Estas características tienden a causar vibración en la pieza y a veces conducen al desecho de piezas.

3. Evite requerir tolerancias muy ajustadas en la medida de lo posible

   Las piezas con tolerancias más ajustadas son significativamente más difíciles de lograr, por lo que las hace costosas. Solo controle una dimensión si es esencial para la funcionalidad general de la pieza. Un gran consejo que podemos darle es diseñar su pieza para tener un punto de referencia común o datum. Esto ayudará tanto a usted como al mecanizador. Primero, a usted, para minimizar los controles dimensionales que necesita poner en una pieza, y segundo, al mecanizador, para reducir el tiempo de inspección, lo que también reduce costos.

4. Si la complejidad es inevitable, convierta una pieza de esa parte complicada en componentes modulares en su lugar

   Cuando una pieza se vuelve demasiado compleja, es aconsejable dividir una pieza completa en múltiples componentes para ensamblar. Esto hará el mecanizado mucho más fácil y simple. Reduce significativamente el tiempo de configuración, reduce las operaciones de mecanizado y optimiza el tiempo de mecanizado. Esta es una estrategia comúnmente usada por diseñadores para promover la fabricabilidad de una pieza y reducir su costo de fabricación.

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Preguntas Frecuentes

P: ¿Es caro el mecanizado CNC?

R: El producto hecho por mecanizado CNC será menos costoso si se fabrica en mayor cantidad. Por ejemplo, se le pide hacer un producto para el cual el costo de configuración de la máquina es $500. La materia prima para un producto cuesta $10.

El costo total de mecanizado de uno será $510. Pero si tiene que hacer 50 piezas idénticas, el costo por pieza será $20. Con el aumento en el número de piezas requeridas, el costo disminuirá ya que los costos de configuración de la máquina no cambiarán.

P: ¿Cómo reducir efectivamente los costos de mecanizado CNC?

R: El costo de operaciones CNC puede minimizarse optimizando el diseño sin afectar la funcionalidad completa del producto. Puede hacerse agregando radio en bordes verticales internos de la pieza, limitando la profundidad de las cavidades, aumentando el espesor de las paredes, limitando adecuadamente la longitud de las roscas, optimizando los agujeros roscados, dividiendo las piezas complicadas en partes más simples separadas, eligiendo solo acabados superficiales esenciales y minimizando el número de configuraciones de máquina para operaciones.

Conclusión

Hay varios enfoques para fabricar nuestros productos deseados como impresión 3D y mecanizado CNC. Cada cliente desea obtener un producto asequible de la empresa de fabricación. Los diferentes factores para calcular el costo de mecanizado y reducir el dinero gastado en el producto se discuten en este artículo.

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