Calculadora de Custos de Usinagem CNC (Método + Lençol)

A questão mais comum e crítica na manufatura é simples: "Quanto custa essa peça para fabricar?" Para usinagem CNC, A resposta é complexa. Depende de uma ampla variedade de variáveis, desde a escolha do material até a rigidez de uma tolerância. Compreender esses fatores de custo é essencial para os engenheiros, Designers, e gerentes de compras. Isso permite um orçamento eficaz. Também possibilita o Design para a Fabricabilidade (DFM) Criar uma peça de alta qualidade pelo menor preço possível.

O custo de uma peça usinada CNC é calculado combinando vários fatores-chave: O custo da matéria-prima, o tempo necessário para usinagem, A configuração inicial e a programação trabalham, e quaisquer custos de pós-processamento ou acabamento. Este guia irá desmistificar os custos de usinagem CNC. Vamos detalhar cada uma dessas variáveis.

Como parceiro transparente de fabricação, A GD-Prototyping acredita em educar nossos clientes. Para ajudar com suas estimativas iniciais, Estamos fornecendo nosso método de cálculo de custos. Também incluímos uma folha prática de orçamento. Este guia vai te dar o conhecimento necessário para entender suas cotações formais e projetar peças mais econômicas.

A Fórmula Fundamental de Custo de Usinagem CNC

No seu núcleo, O preço de qualquer peça usinada pode ser dividido em uma fórmula simples. Uma oficina profissional usa uma versão dessa fórmula para gerar um orçamento formal. Compreendê-lo é o primeiro passo para dominar a estimativa de custos.

Como é calculado o custo de usinagem CNC?

O preço total de uma produção pode ser expresso como:

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

O custo por peça individual é então o Custo Total dividido pelo número de peças na sequência.

• Custo do Material: O preço da matéria-prima.
• Tempo de usinagem: O tempo total que a máquina CNC está funcionando para produzir as peças.
• Taxa de Máquinas: O custo horário de operar uma máquina CNC específica.
• Custo de Instalação: O custo de mão de obra única para preparar a máquina para o trabalho.
• Custo de Acabamento: O custo de quaisquer etapas necessárias de pós-processamento.

O restante deste guia explorará cada uma dessas variáveis em detalhes extremos. Esse conhecimento é um passo inicial crucial em qualquer projeto bem-sucedido. Você pode saber mais em nosso Prototipagem Rápida & Guia de Fabricação de Baixo Volume.

Fator de Custo #1: Matéria-prima

O material é a base física da sua peça. Seu custo é o componente mais direto do preço final. Contudo, Vários fatores influenciam o custo total do material além do preço por quilograma.

Como a Escolha dos Materiais Impacta o Preço?

1. Custo por Unidade de Volume Materiais diferentes têm preços de mercado muito diferentes. Plásticos comuns como ABS ou Nylon geralmente são baratos. Ligas de alumínio padrão como 6061 também são muito econômicos. Contudo, à medida que você migra para materiais de alto desempenho, O preço aumenta drasticamente. Aços inoxidáveis, Ligas de titânio, e polímeros de alto desempenho como o PEEK podem ser muitas vezes mais caros que o alumínio. Esse preço base é o primeiro fator importante no cálculo do custo do material.

2. Usinabilidade de Materiais Isso é fundamental, e frequentemente negligenciadas, fator. O "Usinabilidade" de um material descreve como ele pode ser cortado facilmente. UM "Mais barato" O material pode, às vezes, resultar em peças finais mais caras se for difícil de usinar. Por exemplo, Um bloco de aço inoxidável pode ser mais barato do que um bloco de alumínio de alta qualidade. Contudo, O aço inoxidável é muito mais duro e resistente. Requer velocidades de corte mais lentas, e causa mais desgaste nas ferramentas de corte. Isso aumenta o tempo total de usinagem, o que pode tornar a parte final mais cara.

3. Tamanho do estoque e resíduos A usinagem CNC é um processo subtrativo. Começa com um bloco maior de material e corta tudo que não é a parte final. O custo deve considerar o bloco inicial de material, não apenas o material que restou na peça. Para minimizar custos, Engenheiros devem projetar peças com dimensões que se encaixem bem dentro do padrão, Tamanhos de coronha comercialmente disponíveis. Uma peça um pouco grande demais pode exigir a compra de um bloco de estoque muito maior e mais caro, com o excesso de material virando desperdício.

Custo Relativo e Usinabilidade dos Materiais Comuns de CNC

Material	Custo Relativo	Classificação de Usinagem	Anotações
Alumínio 6061-T6	$	Excelente	A base para custo e facilidade de usinagem.
7075-T6 de alumínio	$$$	Excelente	Matéria-prima muito mais cara.
Plástico ABS	$	Excelente	Muito fácil de usar, Baixo custo.
Acetal (Delrin)	$$	Excelente	Uma estreia, Plástico estável para usinagem.
Aço inoxidável 304	$$$	De Bom a Justo	Gummy, requer velocidades mais lentas.
Aço inoxidável 316	$$$$	Justo	Mais difícil de usinar do que 304.
Titanium Ti-6Al-4V	$$$$$	Pobre	Muito difícil de usar, Alto desgaste de ferramentas.
ESPIAR	$$$$$	Bom	Muito caro, Polímero de alto desempenho.

Fator de Custo #2: Tempo de usinagem

O tempo de usinagem é frequentemente o maior e mais complexo componente do custo de uma peça. Esse é o tempo total em que a máquina CNC está trabalhando ativamente para produzir as peças. A taxa horária para uma máquina CNC pode ser significativa, Portanto, qualquer fator que aumente desta vez vai aumentar diretamente o preço.

Quais fatores determinam o tempo total de usinagem?

Complexidade de Peças e Geometria

Um simples, Peças prismáticas com faces planas e alguns furos podem ser usinadas muito rapidamente. Uma parte com complexo, Curvas orgânicas, Enfraquece, e superfícies contornadas requerem muito mais tempo. Essas formas frequentemente exigem usinagem em 5 eixos. A máquina deve fazer muitos pequenos, movimentos precisos para criar a forma final. Isso aumenta o tempo total de ciclo por peça.

Tolerâncias

As tolerâncias definem a faixa aceitável de variação para as dimensões de uma peça. Uma tolerância padrão poderia ser +/- 0.1 milímetro. Uma tolerância apertada pode ser +/- 0.01 milímetro. Alcançar tolerâncias mais rígidas exige que a máquina opere mais devagar e com mais cuidado. Pode ser necessário várias passagens de finalização para "Chega sorrateiramente" na dimensão final. O maquinista também deve parar com mais frequência para medir a peça com equipamentos de metrologia de precisão. Especificar uma tolerância mais rigorosa do que o funcionalmente necessário é uma das formas mais comuns pelas quais as peças se tornam desnecessariamente caras. Engenheiros devem sempre especificar a tolerância mais generosa possível. Eles podem usar um Gráfico de Tolerâncias de Usinagem CNC para guiar suas decisões. Para montagens complexas, um Análise de Empilhamento de Tolerâncias é vital definir quais tolerâncias são realmente críticas.

Acabamento de Superfície

O acabamento superficial define a textura microscópica da superfície de uma peça. Um acabamento usinado padrão pode ter uma rugosidade de Ra 3.2 μm. Uma multa muito boa, acabamento liso pode exigir um Ra de 0.8 μm ou melhor. Para alcançar um acabamento mais suave, a máquina precisa de mais detalhes, muito leve "Passagens de chegada" com uma ferramenta especial em uma taxa de alimentação mais lenta. Isso adiciona tempo significativo ao ciclo de usinagem. Semelhante às tolerâncias, Um acabamento superficial mais liso do que o funcionalmente exigido adicionará custos desnecessários. A diferença entre esses acabamentos é explicada em nosso Rugosidade da Superfície: Ra vs Rz guiar.

Tamanho da peça e volume de material removidos

Uma peça maior geralmente demora mais para ser usinada do que uma menor. Mais especificamente, O custo é determinado pelo volume total de material que precisa ser removido. Uma peça que começa como um bloco de alumínio de 10kg e acaba sendo uma peça acabada de 1kg será muito cara. Isso porque a máquina precisa gastar muito tempo transformando 9kg de material em chips. Projetar peças que estejam mais próximas do "Formato quase líquido" do estoque inicial pode ajudar a reduzir o tempo de usinagem.

Fator de Custo #3: Trabalho (Configuração e Programação)

A taxa horária da máquina CNC não é o único custo baseado em tempo. A mão de obra qualificada necessária para preparar e programar o trabalho é um fator importante, especialmente para execuções e protótipos de baixo volume. São custos únicos aplicados a todo o lote de peças.

Quais são os "Escondido" Custos de Mão de Obra?

Programação CAM

Antes que uma máquina possa cortar qualquer coisa, um programador de CAM habilidoso deve criar os caminhos das ferramentas. Eles usam softwares especializados para traduzir o modelo CAD 3D em G-code que a máquina CNC pode entender. Uma peça simples de 3 eixos pode levar menos de uma hora para programar. Um complexo, A peça contínua de 5 eixos podia consumir um dia inteiro ou mais do tempo do programador. Este é um profissional altamente qualificado, Custo de engenharia único.

Configuração da Máquina

Quando o programa estiver pronto, um usineiro deve montar a máquina CNC. Isso é uma experiência prática, Processo meticuloso que envolve:

• Carregando o estoque de matéria-prima na máquina.
• Configuração do workholding (Exibido, Grampos, ou fixaturas personalizadas).
• Carregar todas as ferramentas de corte necessárias no deslocador de ferramentas.
• Medindo com precisão a localização e o comprimento de cada ferramenta.
• Rodando a primeira peça cuidadosamente e medindo para garantir que a configuração esteja perfeita.

Esse processo de configuração pode levar de uma hora a várias horas. É um custo único para todo o trabalho.

O Impacto da Quantidade

Os custos únicos de instalação e programação são a principal razão pela qual a produção em baixo volume é muito mais cara por peça. Se o custo de montagem for $300 e você está fazendo uma parte, essa única parte absorve todo $300 custar. Se você está fazendo 100 Partes, Esse custo é distribuído, e cada parte só absorve $3 do custo de montagem. É por isso que o preço por peça da usinagem CNC cai drasticamente à medida que a quantidade aumenta.

Fator de Custo #4: Finalização e Pós-Processamento

O custo da peça não necessariamente termina quando ela sai da máquina CNC. A maioria das peças requer algum tipo de pós-processamento ou acabamento para atender aos requisitos finais de projeto. São serviços separados com seus próprios custos associados.

Quais custos adicionais ocorrem após a usinagem?

• Desbarba e polimento: A usinagem pode deixar pequenas rebarbas nas bordas de uma peça. Essas frequentemente precisam ser removidas manualmente, que é um custo de mão de obra manual. Algumas peças podem exigir polimento manual para obter um acabamento espelhado.
• Anodização: Um processo eletroquímico que cria um forte, camada cerâmica resistente à corrosão na superfície das peças de alumínio. Também pode ser usado para adicionar cor.
• Chapeamento: Aplicação de um revestimento metálico (Como níquel ou cromo) para melhorar a resistência ao desgaste ou aparência.
• Revestimento em pó: Aplicando um durável, Acabamento semelhante a tinta.
• Tratamento térmico: Um processo usado para aumentar a resistência e a dureza de certos aços e ligas de alumínio após a usinagem.
• Inspeção: Para peças com tolerâncias muito apertadas, uma inspeção formal com uma Máquina de Medição de Coordenadas (CMM) pode ser necessário. Isso adiciona um custo de garantia de qualidade.

A Folha de Estimativa de Custos CNC para Prototipagem GD

Para ajudar você a realizar um processo mais detalhado, Cálculo manual, Você pode usar a estrutura da nossa folha de estimativas abrangente. Isso detalha todas as variáveis-chave discutidas neste guia. Essa ferramenta foi projetada para lhe dar uma compreensão mais profunda de onde se originam os custos do seu projeto.

Modelo de Folha de Estimativa de Custos

Categoria	Item	Cálculo / Anotações	Custo Estimado
1. Custo do Material	Matéria-prima	(Volume do bloco de estoque × Preço do material por volume)
2. Custo de usinagem	Tempo de usinagem	(Tempo de ciclo estimado por parte × Quantidade)
	Taxa de Máquinas	(Tempo Total de Usinagem × Taxa Hora da Máquina)
3. Custo de Mão de Obra	Programação CAM	(Horas estimadas de programação × Taxa horária do programador)
	Configuração da Máquina	(Horas estimadas de montagem × Tarifa horária do Operador)
4. Custo de Acabamento	Pós-Processamento	(Por exemplo,, Custo de anodização por peça × Quantidade)
	(Adicione linhas conforme necessário)	(Por exemplo,, Custo do tratamento térmico)
Custo Total do Projeto		(Soma de todos os custos acima)
Custo por nascimento		(Custo Total do Projeto / Quantidade)

Conclusão

Entender o custo da usinagem CNC não é sobre encontrar o preço mais barato. Trata-se de entender o valor de cada etapa no processo de fabricação. O custo de uma peça usinada reflete diretamente seu material, sua complexidade, e a precisão necessária para criá-lo. Entendendo os principais fatores — material, Hora, trabalho, e acabamento — engenheiros podem projetar peças que sejam não apenas funcionais, mas também econômicas de produzir.

Este guia e a folha de orçamento fornecida são ferramentas poderosas para o planejamento inicial do seu projeto. Contudo, O passo final é sempre fazer parceria com um especialista. Um orçamento formal de uma oficina especializada como a GD-Prototyping oferece uma empresa, Preço confiável baseado em uma análise detalhada do seu design único.