La guida completa alle parti e ai componenti lavorati:

Le parti lavorate sono ovunque ed è facile capire perché: la lavorazione a CNC è adatta a una gamma di metalli e materie plastiche e le parti lavorate possono essere fabbricate in modo rapido e conveniente senza che non siano necessari strumenti.

Con 3erp, puoi ottenere parti lavorate e prototipi a prezzi equi con brevi tempi di consegna e abbiamo esperienza di lavoro con clienti di vari settori. Ma perché dovresti andare per parti lavorate contro parti stampate stampate o stampato in 3D? A volte la scelta è ovvia, ma a volte è più difficile decidere. E come progetti effettivamente parti per la lavorazione, internamente o esternalizzata a un produttore?

Questa guida esamina le basi delle parti lavorate: cosa sono, perché le aziende ne hanno bisogno, i migliori materiali di lavorazione, tolleranze tipiche per le parti lavorate, come progettare parti lavorate e altro ancora.

Cosa sono le parti lavorate?

Le parti lavorate sono ovunque. Dai piccoli dispositivi di fissaggio in metallo ai componenti del motore dell'aeromobile, tutti i tipi di parti sono stati costruiti utilizzando il processo di lavorazione. Ma cosa è esattamente la lavorazione e qual è quindi una parte lavorata?

Quando parliamo di parti lavorate, intendiamo qualcosa di più specifico degli oggetti costruiti con macchinari. Intendiamo specificamente parti fabbricate utilizzando macchine da taglio come mulini, torni e router. Queste macchine funzionano tutte in modi diversi, ma il loro scopo fondamentale è lo stesso: usando uno strumento di taglio acuto, tagliano le sezioni lontano da un blocco di materiale noto come pezzo.

Anche all'interno di quella definizione, le parti lavorate possono essere formate in diversi modi. Il processo di lavorazione può essere manuale, in base al quale un macchinista (un operatore professionale qualificato di attrezzatura di lavorazione) gestisce una macchina come un mulino per tagliare manualmente il pezzo nella forma desiderata. Oppure può essere digitale, nel qual caso una macchina CNC motorizzata taglia automaticamente le parti lavorate in base alle istruzioni del computer.

Oggi le parti più complesse o personalizzate sono realizzate con macchine a CNC, ma i macchinisti fanno ancora la lavorazione manuale per determinati lavori, poiché può essere più veloce della creazione di una progettazione digitale e programmare i macchinari digitali.

Le parti lavorate possono essere in metallo o plastica (a volte anche altri materiali), ma devono essere realizzate con un materiale che può essere tagliato senza deformare drasticamente.

A volte le parti vengono lavorate dopo essere state costruite con un altro processo di produzione. Ad esempio, gli oggetti gettati o modellati possono avere determinati dettagli o caratteristiche lavorate in una fase successiva. Questi possono essere descritti come parti parzialmente lavorate o parti post-machined.

Perché usare le parti lavorate?

Ci sono molte ragioni per cui le aziende, i progettisti di prodotti, i dipartimenti di ricerca e sviluppo e altri professionisti potrebbero utilizzare parti lavorate e molti dei vantaggi specifici delle parti lavorate sono descritti nella sezione seguente.

In breve, le parti lavorate hanno una resistenza eccellente, in quanto sono costruite con blocchi solidi di materiale e possono essere trasformate in una vasta gamma di forme e spessori. Possono avere caratteristiche molto dettagliate e possono essere realizzati con una vasta gamma di materiali. Piccole quantità di parti lavorate possono essere realizzate rapidamente, poiché non richiedono strumenti e le tolleranze possono essere molto strette se le velocità di lavorazione sono ridotte.

Le aziende possono anche utilizzare parti lavorate perché la lavorazione è una tecnica di produzione collaudata che è stata uno standard del settore per decenni. È quindi probabile che le parti lavorate soddisfino standard e certificazioni specifici del settore.

Quali sono i vantaggi delle parti lavorate?

Le parti lavorate offrono alcuni vantaggi che potrebbero non essere possibili con parti stampate a iniezione o parti stampate in 3D. Alcuni dei vantaggi chiave delle parti lavorate sono elencati qui.

1. No MOQ
Uno dei principali vantaggi delle parti lavorate è la possibilità di acquistarle senza quantità minima di ordine.

Per le parti modellate, è necessario fabbricare utensili in metallo, un processo che richiede molto tempo e in genere costa decine di migliaia di dollari. Le parti lavorate, tuttavia, vengono tagliate direttamente da un pezzo in bianco, il che rende conveniente ordinare quantità molto piccole o persino parti una tantum.

Naturalmente, richiedere una quantità molto grande di parti (in plastica) potrebbe significare che lo stampaggio è una proposta migliore. Ma la lavorazione è praticamente unica nell'offrire parti di alta qualità senza MOQ, rendendolo adatto a aziende più piccole, piccole corse di produzione e prototipazione.

2. Buoni prototipi
Alcune aziende scelgono di ordinare prototipi modellati in iniezione, ma in genere sono solo grandi aziende che possono permettersi di farlo. Il costo degli utensili può rendere prototipiti proibitivamente costosi.

Le parti lavorate sono adatte e convenienti come prototipi perché possono essere fabbricate come una tantum. La lavorazione è anche molto più veloce dello stampaggio, il che significa che i dipartimenti di ricerca e sviluppo possono ipotizzare rapidamente diverse versioni di una parte, quindi inserirla attraverso qualsiasi test o valutazione è necessario prima di passare alla produzione.

La versatilità materiale della lavorazione significa anche che le aziende possono, ad esempio, ordinare parti lavorate in diverse leghe di metallo o materie plastiche composite per vedere che si comportano meglio in condizioni di test.

3. Progettare la libertà
Le parti lavorate possono avere un'ampia varietà di forme e dimensioni. Questo perché la lavorazione a CNC non è soggetta a vincoli di design di stampaggio estremo come pareti sottili e affusolazioni; Le parti lavorate possono essere spesse e robuste, ma le loro caratteristiche possono anche essere bene e dettagliate.

Sebbene le parti lavorate abbiano qualche limitazione quando si tratta, ad esempio, sezioni interne e canali profondi, la lavorazione rappresenta ancora uno dei processi di produzione più geometricamente flessibili.

Le parti modellate, d'altra parte, devono avere pareti sottili e conformarsi a criteri di progettazione più severi in generale.

Anche il processo di stampa 3D, generalmente visto come una delle migliori tecniche di produzione in termini di libertà di progettazione, ha limiti come evitare le sporgenze. (E potrebbero essere necessarie ampie strutture di supporto per progetti più complessi e tentacolari, che devono essere rimossi con costose fasi di post-elaborazione.)

4. Qualità
Le parti lavorate possono essere realizzate secondo uno standard molto elevato. Forse ancora più importante, i clienti possono specificare tolleranze che devono essere soddisfatte dal macchinista. Ciò significa che il macchinista o l'operatore della macchina può richiedere più tempo su parti di lavorazione a tolleranza stretta e funzionalità individuali.

Mentre gli stampi a iniezione possono anche essere fatti a tolleranze strette, ogni singolo stampaggio non può essere tenuto a standard così elevati. Le modanature prodotte verso la fine della durata della vita dello stampo potrebbero non avere la definizione di unità precedenti.

5. Tempi di lead
Le parti lavorate possono essere fabbricate più velocemente delle parti realizzate tramite altri processi di produzione come lo stampaggio.

Ciò è in parte dovuto all'assenza di strumenti ad alta intensità di lavoro, ma anche il processo di produzione stesso è altamente efficiente: alcuni dei centri di lavorazione più veloci dotati di binari di guida lineari hanno tassi rapidi di circa 4.000 centimetri al minuto (sebbene le parti non dovrebbero effettivamente essere Macchinato a quelle velocità).

La natura in un solo passo della lavorazione e la velocità dei centri di lavorazione a CNC si combinano per rendere le parti lavorate alcune delle più veloci da fabbricare (a bassi volumi), riducendo i tempi di consegna per un time-to-market più breve e una prototipi rapidi pratici.

6. Alterazioni
Poiché le parti lavorate a CNC sono realizzate da un file CAD digitale, è possibile apportare modifiche a quel design digitale fino al momento della fabbricazione.

Ciò è utile durante la R&S e la prototipazione, quando gli ingegneri potrebbero voler apportare regolazioni frazionarie alla parte lavorata o creare più versioni. Riduce anche la possibilità di rifiuti, poiché le parti difettose hanno meno probabilità di essere realizzate.

Questo è un vantaggio significativo per le parti lavorate su parti modellate: gli strumenti non possono essere facilmente modificati e sarebbe un enorme spreco di denaro per creare un nuovo stampo se è necessaria un'alterazione dell'ultimo minuto.

7. Forza
Le parti lavorate sono tagliate da pezzi solidi di materiale noto come spazi vuoti, che sono stati tipicamente lanciati o estrusi. Questo li rende molto forti rispetto, ad esempio, parti stampate in 3D, che possono essere molto più deboli lungo un asse in cui uno strato è costruito al successivo.

Molte parti lavorate sono anche più forti dei loro equivalenti modellati, poiché le parti stampate devono avere pareti sottili e sono quindi limitate in termini di prestazioni meccaniche.

8. Finitura superficiale
Le parti lavorate evitano i problemi di qualità della superficie associati allo stampaggio come linee di flusso, getto e flash sulla linea di separazione. Con una moderata quantità di post-elaborazione, le parti lavorate possono essere portate a uno standard molto elevato in termini di finitura superficiale.

La lavorazione fornisce anche una finitura superficiale di gran lunga superiore alla stampa 3D, anche prima che sia stata eseguita qualsiasi post-elaborazione. La stampa 3D, in particolare la stampa FDM, può lasciare linee di strato visibili sulla superficie della parte che devono essere levigate tramite levigatura o trattamento chimico. Le parti lavorate non hanno queste linee di strato.

Come progettare parti lavorate?

È sempre meglio utilizzare i principi di progettazione per la produzione (DFM): parti di progettazione basate sul processo di produzione che verrà utilizzato. Le parti per la lavorazione devono essere progettate in modo diverso, ad esempio parti per la stampa 3D.

Fortunatamente, le parti lavorate non sono particolarmente difficili da progettare, finché vengono seguite alcune regole. Queste regole sono delineate di seguito.

Sottosquadri
I sottosquadri sono tagli nel pezzo che non può essere eseguito utilizzando strumenti di taglio standard (perché una sezione della parte la sta ostentando). Richiedono utensili da taglio speciali-ad esempio quelli a forma di T-e speciali considerazioni di progettazione di lavorazione.

Poiché gli utensili da taglio sono realizzati in dimensioni standard, le dimensioni di sottovalutazione dovrebbero essere in millimetri interi per abbinare lo strumento. (Per i tagli standard non importa, poiché lo strumento può spostarsi avanti e indietro con piccoli incrementi.)

La larghezza del sottosquadro può variare da 3-40 mm, a seconda dello strumento di taglio, con una profondità sottostruttura fino al doppio della larghezza.

Se i sottosquadri possono essere evitati del tutto, le parti lavorate possono essere fatte molto più velocemente e con meno sforzo.

Per conoscere maggiori dettagli e casi, leggi la nostra guida sulla lavorazione sottovalutativa.

Spessore del muro
Contrariamente alle parti modellate, che si deformano se le pareti sono troppo spesse, le parti lavorate non possono gestire pareti particolarmente sottili. I progettisti dovrebbero evitare pareti sottili o utilizzare un processo come lo stampaggio a iniezione se le pareti sottili sono parte integrante del design.

Durante la lavorazione, gli spessori delle pareti dovrebbero essere di almeno 0,8 mm (metallo) o 1,5 mm (plastica).

Sporgenze
Come per le pareti sottili, le alte sezioni sporgenti sono difficili da macchina, poiché le vibrazioni dello strumento di taglio possono danneggiare la sezione o comportare una minore precisione.

Una caratteristica sporgente dovrebbe avere un'altezza non superiore a quattro volte la sua larghezza.

Cavità, buchi e fili
Durante la progettazione di parti lavorate, è importante ricordare che i fori e le cavità dipendono dagli utensili da taglio.

Le cavità e le tasche possono essere lavorate in una parte a una profondità di quattro volte la larghezza della cavità. Le cavità più profonde finiranno necessariamente con filetti - arrotondati piuttosto che bordi affilati - a causa del diametro dell'utensile da taglio richiesto.

I buchi, che sono realizzati con pezzi di perforazione, dovrebbero anche avere una profondità di non più di quattro volte la larghezza della punta del trapano. E i diametri del foro dovrebbero, ove possibile, corrispondere alle dimensioni della bit di trapano standard.

Le filettature, utilizzate per incorporare chiusure come viti, non devono essere più profonde di tre volte il diametro.

Scala
Le parti lavorate a CNC sono di dimensioni limitate perché sono fabbricate all'interno dell'involucro di build della macchina. Le parti fresate non devono misurare non più di 400 x 250 x 150 mm; Le parti girate non devono misurare non più di Ø 500 mm x 1000 mm.

Dimensioni più grandi sono possibili con macchine più grandi, ma questo dovrebbe essere discusso con il macchinista prima della fabbricazione.

Materiali in parte lavorata
Le parti lavorate possono essere realizzate con molti materiali diversi, tra cui metalli e materie plastiche.

Tuttavia, alcuni materiali sono più facili da macchina rispetto ad altri. I materiali molto difficili sono difficili da penetrare con uno strumento di taglio e possono far vibrare di più lo strumento (di conseguenza riducendo la qualità). Materiali e materiali molto morbidi con un punto di fusione molto basso possono deformarsi al momento del contatto con lo strumento di taglio.

I materiali di parte lavorata più comuni sono elencati di seguito. Altri materiali possono anche essere lavorati su richiesta al produttore.

Metal: alluminio, acciaio, acciaio inossidabile (17-4, Inconel 625 e 718), magnesio, titanio, zinco, ottone, bronzo, rame.
Plastica: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA (acrilico), PAGF30, PCGF30, Teflon, DHPE, HDPE, PPS, Peek. (Meno comune: PA GF50, PPS GF50.)
Finiture della superficie della parte lavorata
Le parti lavorate possono essere trattate dopo la lavorazione per alterare la loro consistenza superficiale e l'aspetto. Le finiture possono essere funzionali o cosmetiche.

As-machined: nessuna finitura superficiale aggiunta. Ciò è adatto a molti componenti funzionali interni e non cuosmetici.
Bashing per tallone: ​​il processo di esplosione per talloni prevede la licenziamento di media abrasivi nella parte lavorata, lasciandolo con un aspetto opaco. Il processo può essere regolato per fornire un livello specifico di rugosità. Potrebbe non essere adatto a caratteristiche fini, poiché la palatta rimuove il materiale e quindi influisce sulla geometria delle parti lavorate.
Anodizzato: il processo di anodizzazione della passione elettrolitica è adatto a parti lavorate in alluminio, creando un rivestimento colorato resistente ai graffi. L'anodizzazione di tipo II crea una finitura resistente alla corrosione; Il tipo III è più spesso e crea resistenza all'usura oltre alla resistenza alla corrosione.
Rivestito in polvere: durante il processo di rivestimento di potenza, la vernice in polvere (nel colore della scelta del designer) viene spruzzata sulla parte lavorata, che viene quindi cotta in forno. Ciò crea uno strato forte, resistente all'usura e resistente alla corrosione che è più resistente dei rivestimenti di vernice standard.
Tolleranze di parte lavorate
Le parti lavorate possono essere fatte a tolleranze strette, che possono essere necessarie per le parti meccaniche critiche che interagiscono con altri componenti. Possono essere scelte tolleranze più allentate per prototipi e parti non meccaniche.

Quali sono le applicazioni delle parti lavorate?

Le parti lavorate vengono utilizzate praticamente in tutti i settori, dall'aerospaziale alla medicina. Alcune popolari parti quotidiane e agnostiche di tutti i giorni sono elencate di seguito, seguite da applicazioni in settori specifici.

Parti lavorate comuni:
Dispositivi di fissaggio
Corpi valvole
Giunti a sfera
Marcia
Alberi
Alloggi
Parentesi
Rulli
Aerospaziale
Le parti aerospaziali macchinabili includono componenti del motore prototipo, pannelli di carburante, componenti degli ingranaggi di atterraggio e supporti del motore.

Automobile
Le parti lavorate automobilistiche includono componenti di test delle funzioni come illuminazione, motore, sistemi di trasmissione e sterzo, nonché parti personalizzate una tantum.

Medico
Le parti lavorate in titanio e in acciaio inossidabile includono impianti, dispositivi medici e strumenti chirurgici come il bisturi.

Prodotti di consumo
Le parti lavorate si trovano nei beni e negli elettrodomestici. Le attrezzature sportive possono anche essere lavorate a CNC, mentre molti componenti in metallo e plastica lavorati si trovano nell'elettronica di consumo. Articoli come involucri di laptop, connettori e prese possono essere lavorati tutti.

Come esternalizzare le parti lavorate?

Le aziende di hardware grandi e piccole spesso esternalizzano le loro lavorazioni CNC per uno specialista. Anche per i prototipi, ha spesso senso utilizzare una società di lavorazione CNC di terze parti su una soluzione interna, a causa dello spazio di fabbrica e dell'abilità umana necessaria per gestire le attrezzature di lavorazione.

Scegliere un produttore per fare parti lavorate può sembrare scoraggiante, ma concentrarsi sui seguenti fattori e pratiche può renderlo più semplice.

Certificazioni: le certificazioni ISO in particolare sono una buona linea guida per l'identificazione di società di lavorazione competente, sebbene non ti informeranno dell'ambito delle capacità di un'azienda.
NOPOLO: parla con altre aziende di hardware che hanno contratto i produttori nella regione e scoprono le loro esperienze in outsourcing parti lavorate.
Informazioni sulla domanda: una volta stabilito un contatto con un'azienda, continua a fare domande fino a quando non sei soddisfatto di sapere come eseguire il tuo progetto. Se non possono darti una risposta chiara, probabilmente non sono un partner adatto per l'outsourcing.
Visita le fabbriche: se possibile, visitare il tuo potenziale partner di outsourcing per vedere come macchiare le parti. In alcuni casi, potrebbe essere possibile assumere un agente manifatturiero per organizzare visite in più siti in una determinata regione.
RFQS: Invia un RFQ a diverse aziende di lavorazione selezionate per avere un'idea di chi può offrire il miglior prezzo.
Quando si tratta di organizzare la produzione delle parti lavorate in outsourcing, può essere utile osservare i seguenti suggerimenti.

Seguire le linee guida DFM: assicurarsi che il design della parte digitale segua le linee guida di lavorazione: niente pareti sottili, fori di profondità limitata, ecc.
Utilizzare gli standard universali: inviare un disegno tecnico completo con i file digitali per rimuovere l'ambiguità e utilizzare gli standard universali per evitare la cattiva comunicazione.
NDA: firmare un accordo di non divulgazione durante le parti lavorate in outsourcing. Ciò impedisce legalmente al produttore di divulgare o riutilizzare i tuoi progetti.
Fattore dei tempi di spedizione: le parti in outsourcing impiegano più tempo per arrivare rispetto alle parti interne, quindi i tempi di spedizione se si lavora per scadenze strette.
Preparati per il pagamento: per gli ordini per la prima volta, i produttori richiederanno probabilmente il pagamento in anticipo, sebbene potresti essere in grado di ordinare a credito per gli ordini successivi.