Calculateur de coûts d’usinage CNC (Méthode + Feuille)

La question la plus courante et la plus cruciale dans la fabrication est simple: "Combien coûtera cette pièce à fabriquer ??" Pour l’usinage CNC, La réponse est complexe. Cela dépend d’un large éventail de variables, du choix du matériau à la rigidité d’une tolérance. Comprendre ces facteurs de coût est essentiel pour les ingénieurs, Designers, et responsables des achats. Cela permet une budgétisation efficace. Cela permet également la conception pour la fabricabilité (DFM) pour créer une pièce de haute qualité au prix le plus bas possible.

Le coût d’une pièce usinée CNC est calculé en combinant plusieurs facteurs clés: le coût de la matière première, le temps nécessaire pour l’usinage, La configuration initiale et la programmation, et tout coût de post-traitement ou de finition. Ce guide va démystifier les coûts d’usinage CNC. Nous allons analyser chacune de ces variables en détail.

En tant que partenaire de fabrication transparent, GD-Prototying croit en l’éducation de ses clients. Pour vous aider avec vos estimations initiales, Nous proposons notre méthode de calcul des coûts. Nous incluons également une fiche d’estimation pratique. Ce guide vous donnera les connaissances nécessaires pour comprendre vos devis formels et concevoir des pièces plus économiques.

La formule fondamentale du coût de l’usinage CNC

Au cœur de tout ça, Le prix de toute pièce usinée peut être décomposé en une formule simple. Un atelier professionnel utilise une version de cette formule pour générer un devis formel. La comprendre est la première étape pour maîtriser l’estimation des coûts.

Comment le coût de l’usinage CNC est-il calculé?

Le prix total d’une série de production peut s’exprimer comme suit:

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

Le coût par pièce individuelle est alors le coût total divisé par le nombre de pièces dans la série.

• Coût des matériaux: Le prix de la matière première.
• Temps d’usinage: Le temps total de fonctionnement de la machine CNC pour produire les pièces.
• Taux de machine: Le coût horaire de fonctionnement d’une machine CNC spécifique.
• Coût d’installation: Le coût de main-d’œuvre unique pour préparer la machine au travail.
• Coût de finition: Le coût des étapes de post-traitement requises.

Le reste de ce guide explorera chacune de ces variables en détail extrême. Cette connaissance est une étape cruciale au début de tout projet réussi. Vous pouvez en savoir plus dans notre Prototypage rapide & Guide de fabrication à faible volume.

Facteur de coût #1: Matière première

Le matériau est la base physique de votre pièce. Son coût est l’élément le plus simple du prix final. Toutefois, Plusieurs facteurs influencent le coût total des matériaux au-delà du simple prix par kilogramme.

Comment le choix des matériaux impacte-t-il le prix?

1. Coût par unité de volume Les différents matériaux ont des prix de marché très différents. Les plastiques courants comme l’ABS ou le nylon sont généralement peu coûteux. Les alliages d’aluminium standards comme 6061 sont également très économiques. Toutefois, Au fur et à mesure que vous passez aux matériaux haute performance, Le prix augmente de façon spectaculaire. Aciers inoxydables, Alliages de titane, et les polymères haute performance comme le PEEK peuvent être bien plus chers que l’aluminium. Ce prix de base est le premier facteur majeur dans le calcul du coût des matériaux.

2. Usinabilité des matériaux C’est un point crucial, et souvent négligée, facteur. Le "usinabilité" d’un matériau décrit la facilité avec laquelle il peut être coupé. Un "Moins cher" Le matériau peut parfois entraîner une pièce finale plus coûteuse si la mécanique est difficile. Par exemple, Un bloc d’acier inoxydable peut coûter moins cher qu’un bloc d’aluminium de haute qualité. Toutefois, L’acier inoxydable est beaucoup plus dur et résistant. Cela nécessite des vitesses de coupe plus lentes, et cela cause plus d’usure des outils de coupe. Cela augmente le temps total d’usinage, ce qui peut rendre la dernière partie plus coûteuse.

3. Taille du stock et déchets L’usinage CNC est un procédé soustractif. Elle commence par un bloc de tissu plus grand et coupe tout ce qui n’est pas la partie finale. Le coût doit tenir compte du bloc initial de matériau, Pas seulement le matériau laissé dans la pièce. Pour minimiser les coûts, Les ingénieurs doivent concevoir des pièces avec des dimensions qui respectent bien les normes, Tailles de crosse disponibles dans le commerce. Une pièce légèrement trop grande peut nécessiter d’acheter un bloc de stock beaucoup plus grand et plus cher, l’excès de matière devenant un déchet.

Coût relatif et usinabilité des matériaux CNC courants

Matériel	Coût relatif	Classification de la mécanique	Notes
Aluminium 6061-T6	$	Excellente	La référence pour le coût et la facilité d’usinage.
7075-T6 en aluminium	$$$	Excellente	Matière première bien plus coûteuse.
Plastique ABS	$	Excellente	Très facile à usiner, Faible coût.
Acétal (Delrin)	$$	Excellente	A premier, Usinage stable en plastique.
Inox 304	$$$	De bon à juste	Gommeux, nécessite des vitesses plus lentes.
Inox 316	$$$$	Juste	Plus difficile à usiner que 304.
Titanium Ti-6Al-4V	$$$$$	Pauvre	Très difficile à usiner, Usure élevée des outils.
REGARDER	$$$$$	Bon	Un très cher, Polymère haute performance.

Facteur de coût #2: Temps d’usinage

Le temps d’usinage est souvent l’élément le plus important et le plus complexe du coût d’une pièce. C’est le temps total pendant lequel la machine CNC travaille activement pour produire les pièces. Le tarif horaire pour une machine CNC peut être important, Ainsi, tout facteur qui augmente cette fois augmentera directement le prix.

Quels facteurs déterminent le temps total d’usinage?

Complexité des pièces et géométrie

Une simple, Une pièce prismatique à faces plates et quelques trous peut être usinée très rapidement. Une partie avec complexe, Courbes organiques, Contre-dépouilles, et les surfaces contournées nécessitent beaucoup plus de temps. Ces formes nécessitent souvent un usinage sur 5 axes. La machine doit en fabriquer beaucoup de petits, Des mouvements précis pour créer la forme finale. Cela augmente le temps de cycle total par pièce.

Tolérances

Les tolérances définissent la plage de variation acceptable pour les dimensions d’une pièce. Une tolérance standard pourrait être +/- 0.1 mm. Une tolérance stricte pourrait être +/- 0.01 mm. Obtenir des tolérances plus strictes exige que la machine fonctionne plus lentement et prudemment. Cela peut nécessiter plusieurs passages de finition pour "Approcher discrètement" sur la dimension finale. Le machiniste doit également s’arrêter plus fréquemment pour mesurer la pièce avec un équipement de métrologie de précision. Spécifier une tolérance plus stricte que nécessaire fonctionnellement est l’une des façons les plus courantes dont les pièces deviennent inutilement coûteuses. Les ingénieurs doivent toujours spécifier la tolérance la plus généreuse possible. Ils peuvent utiliser un Tableau des tolérances d’usinage CNC pour guider leurs décisions. Pour les assemblages complexes, un Analyse de l’empilement de tolérance Il est essentiel de définir quelles tolérances sont vraiment cruciales.

Finition de surface

La finition de surface définit la texture microscopique de la surface d’une pièce. Une finition usinée standard peut avoir une rugosité de Ra 3.2 μm. Une très bonne, La finition lisse peut nécessiter un Ra de 0.8 μm ou mieux. Obtenir une finition plus lisse nécessite que la machine prenne des besoins supplémentaires, très léger "Passes finales" avec un outil spécial à un débit d’alimentation plus lent. Cela ajoute un temps significatif au cycle d’usinage. Similaire aux tolérances, Une finition de surface plus lisse que ce qui est nécessaire en fonction ajoutera un coût inutile. La différence entre ces finitions est expliquée dans notre Rugosité: Ra vs Rz guide.

Taille et volume de la pièce retirées

Une pièce plus grande met généralement plus de temps à être usinée qu’une plus petite. Plus précisément, Le coût est déterminé par le volume total de matière à retirer. Une pièce qui commence comme un bloc d’aluminium de 10 kg et finit par être une pièce finie de 1 kg sera très coûteuse. Cela s’explique par le fait que la machine doit passer beaucoup de temps à transformer 9 kg de matière en puces. Concevoir des pièces plus proches de la "Forme quasi filetée" de la crosse initiale peut aider à réduire le temps d’usinage.

Facteur de coût #3: Travail (Installation et programmation)

Le tarif horaire de la machine CNC n’est pas le seul coût basé sur le temps. La main-d’œuvre qualifiée nécessaire pour préparer et programmer le travail est un facteur important, Surtout pour les séries et prototypes à faible volume. Ce sont des coûts ponctuels appliqués à l’ensemble du lot de pièces.

Quelles sont les "Caché" Coûts de main-d’œuvre?

Programmation CAM

Avant qu’une machine ne puisse couper quoi que ce soit, un programmeur CAM compétent doit créer les trajectoires d’outils. Ils utilisent des logiciels spécialisés pour traduire le modèle CAO 3D en G-code que la machine CNC peut comprendre. Une simple pièce à 3 axes peut prendre moins d’une heure à programmer. Un complexe, Une pièce continue sur 5 axes pouvait prendre une journée entière ou plus du temps d’un programmeur. C’est un homme très qualifié, Coût d’ingénierie unique.

Configuration de la machine

Une fois le programme prêt, un machiniste doit installer la machine CNC. C’est un test pratique, un processus méticuleux qui implique:

• Chargement du matériau brut dans la machine.
• Mise en place du support de travail (Affiché, Pinces, ou des accessoires sur mesure).
• Charger tous les outils de coupe nécessaires dans le changeur d’outils.
• Mesurer précisément l’emplacement et la longueur de chaque outil.
• Faire tourner la première pièce avec soin et la mesurer pour garantir que le montage soit parfait.

Ce processus de mise en place peut durer d’une heure à plusieurs heures. C’est un coût unique pour l’ensemble du travail.

L’impact de la quantité

Les coûts ponctuels de mise en place et de programmation sont la principale raison pour laquelle la production à faible volume est bien plus chère par pièce. Si le coût d’installation est $300 Et tu fais une partie, Cette seule partie absorbe l’ensemble $300 coût. Si vous faites 100 Pièces, Ce coût est réparti, et chaque partie n’absorbe que $3 du coût d’installation. C’est pourquoi le prix par pièce de l’usinage CNC chute considérablement à mesure que la quantité augmente.

Facteur de coût #4: Finition et post-traitement

Le coût de la pièce ne s’arrête pas forcément lorsqu’elle quitte la machine CNC. La plupart des pièces nécessitent une forme de post-traitement ou de finition pour répondre à leurs exigences finales de conception. Ce sont des services distincts avec leurs propres coûts associés.

Quels coûts supplémentaires surviennent après l’usinage?

• Débavure et polissage: L’usinage peut laisser de petites meuves sur les bords d’une pièce. Ils doivent souvent être retirés à la main, ce qui représente un coût de main-d’œuvre manuelle. Certaines pièces peuvent nécessiter un polissage manuel pour obtenir une finition miroir.
• Anodisation: Un processus électrochimique qui crée un fort, couche céramique résistante à la corrosion à la surface des pièces en aluminium. Il peut aussi servir à ajouter de la couleur.
• Placage: Application d’un revêtement métallique (Comme le nickel ou le chrome) pour améliorer la résistance à l’usure ou l’apparence.
• Poudre: Appliquer un durable, Finition de type peinture.
• Traitement thermique: Un procédé utilisé pour augmenter la résistance et la dureté de certains aciers et alliages d’aluminium après usinage.
• Inspection: Pour des pièces avec des tolérances très serrées, une inspection formelle avec une machine à mesurer les coordonnées (CMM) peut être nécessaire. Cela ajoute un coût d’assurance qualité.

La feuille d’estimation des coûts CNC pour prototype GD

Pour vous aider à réaliser un travail plus détaillé, Calcul manuel, Vous pouvez utiliser la structure de notre feuille d’estimation complète. Cela décompose toutes les variables clés abordées dans ce guide. Cet outil est conçu pour vous donner une compréhension plus approfondie de l’origine des coûts de votre projet.

Modèle de feuille d’estimation des coûts

Catégorie	Article	Calcul / Notes	Coût estimé
1. Coût des matériaux	Matière première	(Volume du bloc de stock × Prix du matériau par volume)
2. Coût d’usinage	Temps d’usinage	(Temps de cycle estimé par partie × Quantité)
	Taux de machine	(Temps total d’usinage × taux horaire de la machine)
3. Coût de la main-d’œuvre	Programmation CAM	(Heures de programmation estimées × Tarif horaire du programmeur)
	Configuration de la machine	(Heures estimées d’installation × tarif horaire du machiniste)
4. Coût de finition	Post-traitement	(Par exemple,, Coût d’anodisation par pièce × Quantité)
	(Ajouter des lignes selon les besoins)	(Par exemple,, Coût du traitement thermique)
Coût total du projet		(Somme de tous les coûts ci-dessus)
Coût par naissance		(Coût total du projet / Quantité)

Conclusion

Comprendre le coût de l’usinage CNC ne consiste pas à trouver le prix le plus bas. Il s’agit de comprendre la valeur de chaque étape du processus de fabrication. Le coût d’une pièce usinée reflète directement son matériau, Sa complexité, et la précision nécessaire pour la créer. En comprenant les principaux facteurs — le matériel, Heure, travail, et finition — les ingénieurs peuvent concevoir des pièces non seulement fonctionnelles, mais aussi économiques à produire.

Ce guide et la feuille d’estimation fournie sont des outils puissants pour la planification initiale de votre projet. Toutefois, La dernière étape consiste toujours à collaborer avec un professionnel. Un devis formel d’un atelier d’usinage expérimenté comme GD-Prototyping fournit une entreprise, Prix fiable basé sur une analyse détaillée de votre design unique.