Kostenrechner für die CNC-Bearbeitung (Methode + Laken)

Die häufigste und kritischste Frage in der Fertigung ist einfach: "Wie viel kostet die Herstellung dieses Teils??" Für die CNC-Bearbeitung, Die Antwort ist komplex. Es hängt von einer Vielzahl von Variablen ab, Von der Materialwahl bis zur Dichtheit einer Toleranz. Das Verständnis dieser Kostentreiber ist für Ingenieure von entscheidender Bedeutung, Konstrukteure, und Einkaufsmanager. Es ermöglicht eine effektive Budgetierung. Es ermöglicht auch Design for Manufacturability (DFM) ein qualitativ hochwertiges Teil zu einem möglichst niedrigen Preis zu erstellen.

Die Kosten für ein CNC-bearbeitetes Teil werden durch die Kombination mehrerer Schlüsselfaktoren berechnet: die Kosten des Rohmaterials, die für die Bearbeitung erforderliche Zeit, Die anfängliche Einrichtung und Programmierung, und etwaige Nachbearbeitungs- oder Veredelungskosten. Dieser Leitfaden wird die Kosten für die CNC-Bearbeitung entmystifizieren. Wir werden jede dieser Variablen im Detail aufschlüsseln.

Als transparenter Fertigungspartner, GD-Prototyping glaubt an die Ausbildung unserer Kunden. Um Ihnen bei Ihren ersten Schätzungen zu helfen, Wir stellen unsere Kostenkalkulationsmethode zur Verfügung. Wir fügen auch ein praktisches Schätzblatt bei. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen das Wissen, um Ihre formellen Angebote zu verstehen und kostengünstigere Teile zu entwerfen.

Die grundlegende Kostenformel für die CNC-Bearbeitung

Im Kern, Der Preis eines bearbeiteten Teils kann in einer einfachen Formel zusammengefasst werden. Eine professionelle Maschinenwerkstatt verwendet eine Version dieser Formel, um ein formelles Angebot zu erstellen. Das Verständnis ist der erste Schritt, um die Kostenschätzung zu meistern.

Wie werden die CNC-Bearbeitungskosten berechnet??

Der Gesamtpreis einer Produktionsauflage kann ausgedrückt werden wie folgt::

Total Cost = Material Cost + (Machining Time × Machine Rate) + Setup Cost + Finishing Cost

Die Kosten pro Einzelteil sind dann die Gesamtkosten geteilt durch die Anzahl der Teile im Lauf.

• Materialkosten: Der Preis des Rohmaterials.
• Bearbeitungszeit: Die Gesamtzeit, die die CNC-Maschine läuft, um die Teile herzustellen.
• Maschinen-Tarif: Die stündlichen Kosten für den Betrieb einer bestimmten CNC-Maschine.
• Einrichtungskosten: Die einmaligen Arbeitskosten, um die Maschine für den Auftrag vorzubereiten.
• Kosten für die Endbearbeitung: Die Kosten für alle erforderlichen Nachbearbeitungsschritte.

Der Rest dieses Leitfadens wird jede dieser Variablen im Detail untersuchen. Dieses Wissen ist ein entscheidender früher Schritt in jedem erfolgreichen Projekt. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Schnelles Prototyping & Leitfaden für die Fertigung in kleinen Stückzahlen.

Kostentreiber #1: Rohstoff

Das Material ist die physische Grundlage Ihres Teils. Die Kosten sind die einfachste Komponente des Endpreises. Aber, Mehrere Faktoren beeinflussen die Gesamtmaterialkosten, die über den Preis pro Kilogramm hinausgehen.

Wie wirkt sich die Materialwahl auf den Preis aus??

1. Kosten pro Volumeneinheit Unterschiedliche Materialien haben sehr unterschiedliche Marktpreise. Gängige Kunststoffe wie ABS oder Nylon sind in der Regel preiswert. Standard-Aluminiumlegierungen wie 6061 sind auch sehr kostengünstig. Aber, Auf dem Weg zu Hochleistungswerkstoffen, Der Preis steigt dramatisch an. Rostfreie Stähle, Titan-Legierungen, und Hochleistungspolymere wie PEEK können um ein Vielfaches teurer sein als Aluminium. Dieser Basispreis ist der erste große Faktor bei der Materialkostenkalkulation.

2. Bearbeitbarkeit von Materialien Dies ist ein kritischer, und oft übersehen, Faktor. Das "Bearbeitbarkeit" eines Materials beschreibt, wie leicht es sich schneiden lässt. Ein "billiger" Material kann manchmal zu einem teureren Endprodukt führen, wenn es schwer zu bearbeiten ist. Zum Beispiel, Ein Block aus Edelstahl kann billiger sein als ein Block aus hochwertigem Aluminium. Aber, Edelstahl ist viel härter und zäher. Es erfordert langsamere Schnittgeschwindigkeiten, und es verursacht mehr Verschleiß an den Schneidwerkzeugen. Dadurch erhöht sich die Gesamtbearbeitungszeit, was das fertige Teil teurer machen kann.

3. Lagergröße und Abfall Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Prozess. Es beginnt mit einem größeren Materialblock und schneidet alles weg, was nicht das endgültige Teil ist. Die Kosten müssen den anfänglichen Materialblock berücksichtigen, nicht nur das Material, das im Teil verbleibt. Um die Kosten zu minimieren, Ingenieure sollten Teile mit Abmessungen konstruieren, die gut in die Norm passen, Kommerziell erhältliche Lagergrößen. Ein Teil, das etwas zu groß ist, kann den Kauf eines viel größeren und teureren Lagerbestands erfordern, wobei das überschüssige Material zu Abfall wird.

Relative Kosten und Bearbeitbarkeit gängiger CNC-Materialien

Material	Relative Kosten	Bewertung der Bearbeitbarkeit	Notizen
Aluminium 6061-T6	$	Ausgezeichnet	Die Basis für Kosten und einfache Bearbeitung.
Aluminium 7075-T6	$$$	Ausgezeichnet	Viel teurerer Rohstoff.
ABS-Kunststoff	$	Ausgezeichnet	Sehr leicht zu bearbeiten, niedrige Kosten.
Acetal (Delrin)	$$	Ausgezeichnet	Eine Premiere, Stabile Bearbeitung von Kunststoff.
Edelstahl 304	$$$	Gut bis Gut	Gummiartig, erfordert langsamere Geschwindigkeiten.
Edelstahl 316	$$$$	Gerecht	Schwieriger zu bearbeiten als 304.
Titan Ti-6Al-4V	$$$$$	Arm	Sehr schwer zu bearbeiten, hoher Werkzeugverschleiß.
SPÄHEN	$$$$$	Gut	Ein sehr teurer, Hochleistungs-Polymer.

Kostentreiber #2: Bearbeitungszeit

Die Bearbeitungszeit ist oft die größte und komplexeste Komponente der Kosten eines Teils. Dies ist die Gesamtzeit, die die CNC-Maschine aktiv arbeitet, um die Teile herzustellen. Der Stundensatz für eine CNC-Maschine kann erheblich sein, Jeder Faktor, der sich um diese Zeit erhöht, erhöht also direkt den Preis.

Welche Faktoren bestimmen die Gesamtbearbeitungszeit??

Teilekomplexität und Geometrie

Ein einfaches, prismatische Teile mit flachen Flächen und wenigen Löchern können sehr schnell bearbeitet werden. Ein Teil mit komplexen, Organische Kurven, Hinterschneidungen, und konturierte Oberflächen benötigen viel mehr Zeit. Diese Formen erfordern oft eine 5-Achsen-Bearbeitung. Die Maschine muss viele kleine, Präzise Bewegungen, um die endgültige Form zu erzeugen. Dies erhöht die Gesamtzykluszeit pro Teil.

Toleranzen

Toleranzen definieren den akzeptablen Schwankungsbereich für die Abmessungen eines Teils. Eine Standardtoleranz kann sein: +/- 0.1 Mm. Eine enge Toleranz könnte +/- 0.01 Mm. Um engere Toleranzen zu erreichen, muss die Maschine langsamer und vorsichtiger arbeiten. Es können mehrere Schlichtdurchgänge erforderlich sein, um "Schleichen Sie sich an" auf das Endmaß. Der Maschinist muss auch häufiger anhalten, um das Teil mit Präzisionsmessgeräten zu messen. Die Angabe einer Toleranz, die enger als funktional erforderlich ist, ist eine der häufigsten Methoden, um Teile unnötig teuer zu machen. Ingenieure sollten immer eine möglichst großzügige Toleranz angeben. Sie können eine Tabelle der Toleranzen für die CNC-Bearbeitung um ihre Entscheidungen zu leiten. Für komplexe Baugruppen, ein Analyse des Toleranzaufbaus Es ist wichtig, zu definieren, welche Toleranzen wirklich kritisch sind.

Oberflächengüte

Die Oberflächenbeschaffenheit definiert die mikroskopische Textur der Oberfläche eines Teils. Eine maschinell bearbeitete Standardoberfläche kann eine Rauheit von Ra aufweisen 3.2 μm. Ein sehr feines, für ein glattes Finish ist möglicherweise ein Ra von 0.8 μm oder besser. Um ein glatteres Finish zu erzielen, muss die Maschine zusätzliche, sehr leicht "Finishen von Durchgängen" mit einem Spezialwerkzeug bei langsamerem Vorschub. Dies verlängert den Bearbeitungszyklus erheblich. Ähnlich wie Toleranzen, Eine Oberflächenbeschaffenheit, die glatter ist als funktional erforderlich, führt zu unnötigen Kosten. Der Unterschied zwischen diesen Oberflächen wird in unserem erläutert Oberflächenrauheit: Ra gegen Rz Anleitung.

Teilegröße und Volumen des abgetragenen Materials

Die Bearbeitung eines größeren Teils dauert in der Regel länger als bei einem kleineren. Genauer gesagt, Die Kosten richten sich nach dem Gesamtvolumen des zu entfernenden Materials. Ein Teil, das als 10 kg schwerer Aluminiumblock beginnt und als 1 kg fertiges Teil endet, wird sehr teuer. Dies liegt daran, dass die Maschine eine lange Zeit damit verbringen muss, 9 kg Material in Späne umzuwandeln. Entwerfen von Teilen, die näher an der "endkonturnahe Form" des Anfangsbestands kann dazu beitragen, die Bearbeitungszeit zu verkürzen.

Kostentreiber #3: Arbeit (Einrichtung und Programmierung)

Der Stundensatz der CNC-Maschine ist nicht der einzige zeitabhängige Kostenfaktor. Die Fachkräfte, die für die Vorbereitung und Programmierung des Auftrags erforderlich sind, sind ein wesentlicher Faktor, Speziell für Kleinserien und Prototypen. Dabei handelt es sich um einmalige Kosten, die auf die gesamte Teilecharge angewendet werden.

Was sind die "Versteckt" Arbeitskosten?

CAM-Programmierung

Bevor eine Maschine etwas schneiden kann, Ein erfahrener CAM-Programmierer muss die Werkzeugwege erstellen. Sie verwenden eine spezielle Software, um das 3D-CAD-Modell in G-Code zu übersetzen, den die CNC-Maschine verstehen kann. Die Programmierung eines einfachen 3-Achsen-Teils kann weniger als eine Stunde dauern. Ein Komplex, Ein kontinuierliches 5-Achsen-Teil kann einen ganzen Tag oder mehr Zeit eines Programmierers in Anspruch nehmen. Dies ist ein hochqualifizierter, Einmalige Engineering-Kosten.

Einrichten der Maschine

Sobald das Programm fertig ist, ein Maschinist muss die CNC-Maschine einrichten. Dies ist ein Hands-on, sorgfältiger Prozess, der:

• Verladen des Rohmaterialbestands in die Maschine.
• Einrichten der Spannfunktion (Ausgestellt, befestigt, oder kundenspezifische Leuchten).
• Laden aller notwendigen Schneidwerkzeuge in den Werkzeugwechsler.
• Präzises Messen der Position und Länge jedes Werkzeugs.
• Führen Sie das erste Teil sorgfältig durch und messen Sie es, um sicherzustellen, dass das Setup perfekt ist.

Dieser Einrichtungsvorgang kann zwischen einer Stunde und mehreren Stunden dauern. Es handelt sich um einmalige Kosten für den gesamten Auftrag.

Der Einfluss der Menge

Die einmaligen Einrichtungs- und Programmierkosten sind der Hauptgrund dafür, dass die Kleinserienproduktion pro Teil so viel teurer ist. Wenn die Einrichtungskosten $300 und du machst einen Teil, Dieser einzelne Teil absorbiert die gesamte $300 Kosten. Wenn Sie 100 Teile, Diese Kosten werden verteilt, und jedes Teil absorbiert nur $3 der Einrichtungskosten. Aus diesem Grund sinkt der Preis pro Teil der CNC-Bearbeitung mit zunehmender Menge drastisch.

Kostentreiber #4: Veredelung und Nachbearbeitung

Die Kosten für das Teil enden nicht unbedingt, wenn es von der CNC-Maschine kommt. Die meisten Teile erfordern eine Form der Nachbearbeitung oder Nachbearbeitung, um ihre endgültigen Designanforderungen zu erfüllen. Dabei handelt es sich um separate Dienstleistungen mit eigenen verbundenen Kosten.

Welche Mehrkosten entstehen nach der Zerspanung??

• Entgraten und Polieren: Die Bearbeitung kann kleine Grate an den Kanten eines Teils hinterlassen. Diese müssen oft von Hand entfernt werden, Dies sind manuelle Arbeitskosten. Einige Teile müssen möglicherweise von Hand poliert werden, um ein Hochglanzfinish zu erzielen.
• Eloxierend: Ein elektrochemischer Prozess, der eine starke, korrosionsbeständige Keramikschicht auf der Oberfläche von Aluminiumteilen. Es kann auch verwendet werden, um Farbe hinzuzufügen.
• Beschichtung: Auftragen einer metallischen Beschichtung (wie Nickel oder Chrom) zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit oder des Aussehens.
• Pulverbeschichtung: Durch das Auftragen eines dauerhaften, lackähnliches Finish.
• Wärmebehandlung: Ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit und Härte bestimmter Stähle und Aluminiumlegierungen nach der Bearbeitung.
• Inspektion: Für Teile mit sehr engen Toleranzen, eine formale Inspektion mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) kann erforderlich sein. Dies erhöht die Kosten für die Qualitätssicherung.

Das GD-Prototyping CNC-Kostenkalkulationsblatt

Um Ihnen zu helfen, eine detailliertere, Manuelle Berechnung, Sie können die Struktur unseres umfassenden Kalkulationsblatts verwenden. Dabei werden alle wichtigen Variablen, die in diesem Leitfaden besprochen werden, aufgeschlüsselt. Dieses Tool soll Ihnen ein tieferes Verständnis dafür vermitteln, woher die Kosten in Ihrem Projekt stammen.

Vorlage für ein Kostenschätzungsblatt

Kategorie	Artikel	Berechnung / Notizen	Geschätzte Kosten
1. Materialkosten	Rohstoff	(Volumen der Lagersperre × Materialpreis pro Volumen)
2. Bearbeitungskosten	Bearbeitungszeit	(Geschätzte Zykluszeit pro Teil × Menge)
	Maschinen-Tarif	(Gesamtbearbeitungszeit × Stundensatz der Maschine)
3. Arbeitskosten	CAM-Programmierung	(Geschätzte Programmierstunden × Stundensatz für Programmierer)
	Einrichten der Maschine	(Geschätzte Rüststunden × Stundensatz für den Maschinisten)
4. Kosten für die Endbearbeitung	Nachbearbeitung	(Zum Beispiel.., Eloxalkosten pro Teil × Menge)
	(Fügen Sie bei Bedarf Zeilen hinzu)	(Zum Beispiel.., Kosten für die Wärmebehandlung)
Gesamtkosten des Projekts		(Summe aller oben genannten Kosten)
Kosten pro Geburt		(Gesamtkosten des Projekts / Menge)

Schlussfolgerung

Um die Kosten der CNC-Bearbeitung zu verstehen, geht es nicht darum, den günstigsten Preis zu finden. Es geht darum, den Wert jedes Schritts im Herstellungsprozess zu verstehen. Die Kosten eines bearbeiteten Teils sind ein direktes Spiegelbild seines Materials, seine Komplexität, und die Präzision, die erforderlich ist, um sie zu erstellen. Indem wir die wichtigsten Faktoren verstehen – Material, Zeit, Arbeit, und Veredelung – Ingenieure können Teile entwerfen, die nicht nur funktional, sondern auch wirtschaftlich herzustellen sind.

Dieser Leitfaden und das bereitgestellte Kalkulationsblatt sind leistungsstarke Werkzeuge für Ihre erste Projektplanung. Aber, Der letzte Schritt besteht immer darin, mit einem Experten zusammenzuarbeiten. Ein formelles Angebot von einer erfahrenen Maschinenwerkstatt wie GD-Prototyping bietet eine feste, Zuverlässiger Preis basierend auf einer detaillierten Analyse Ihres einzigartigen Designs.