CNC加工コスト計算ツール (方式 + シート)

製造業において最も一般的で重要な質問は単純です: "この部品の製造にはどれくらいの費用がかかりますか?" CNC加工用, 答えは複雑です. それは幅広い変数に依存します, 材料の選択から公差の厳密さまで. これらのコスト要因を理解することは、エンジニアにとって不可欠です, デザイナー, および調達マネージャー. 効果的な予算編成が可能になります. また、製造可能性を考慮した設計も可能にします (DFMの) 高品質の部品を可能な限り低価格で作成するために.

CNC 機械加工部品のコストは、いくつかの重要な要素を組み合わせて計算されます: 原材料のコスト, 加工に要する時間, 初期セットアップとプログラミングの労力, 後処理または仕上げのコスト. このガイドでは、CNC 加工コストをわかりやすく説明します. これらの各変数を詳細に分析します.

透明性の高い製造パートナーとして, GD-Prototypingは、クライアントを教育することを信じています. 初期見積もりを支援するため, 弊社のコスト計算方法を提供しています. 実用的な見積もりシートも同梱しています. このガイドでは、正式な見積もりを理解し、よりコスト効率の高い部品を設計するための知識を提供します.

基本的な CNC 加工コスト計算式

その核心, 機械加工部品の価格は、簡単な式に分解できます. 専門の機械工場は、この式のバージョンを使用して正式な見積もりを生成します. それを理解することは、コスト見積もりをマスターするための第一歩です.

CNC加工コストはどのように計算されますか?

生産実行の合計価格は、次のように表すことができます。:

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

個々の部品あたりのコストは、合計コストを実行中の部品数で割ったものです.

材料費: 原材料の在庫品目の価格.
加工時間: CNC マシンが部品を製造するために稼働している合計時間.
マシンレート: 特定の CNC マシンを実行するための時間当たりのコスト.
セットアップコスト: 作業用に機械を準備するための 1 回限りの人件費.
仕上げコスト: 必要な後処理ステップのコスト.

このガイドの残りの部分では、これらの各変数を非常に詳細に検討します. この知識は、プロジェクトを成功させるための重要な初期段階です. 詳細については、ラピッドプロトタイピング & 少量生産ガイド.

コストドライバー #1: 原料

材料は部品の物理的な基盤です. そのコストは、最終価格の最も単純な要素です. しかし, キログラムあたりの価格だけでなく、いくつかの要因が総材料費に影響を与えます.

材料の選択は価格にどのような影響を与えるか?

1. 単位体積あたりのコスト 材料が異なれば、市場価格も大きく異なります. ABS やナイロンなどの一般的なプラスチックは一般に安価です. 次のような標準的なアルミニウム合金 6061 費用対効果も非常に高いです. しかし, 高機能材料に移行する, 価格が劇的に上昇します. ステンレス鋼, チタン合金, また、PEEKのような高性能ポリマーは、アルミニウムよりも何倍も高価になる可能性があります. この基本価格は、材料費計算の最初の主要な要素です.

2. 材料の機械加工性 これは重要な, そして見落とされがちです, 因子. の "被削性" 材料がどれだけ簡単に切断できるかを示します. ある "安い" 材料は、機械加工が難しい場合、より高価な最終部品につながることがあります. 例えば, ステンレス鋼のブロックは、高級アルミニウムのブロックよりも安価かもしれません. しかし, ステンレス鋼ははるかに硬く、より丈夫です. より遅い切削速度が必要です, そして、切削工具の摩耗が増えます. これにより、総加工時間が長くなります, 最終部品がより高価になる可能性があります.

3. 在庫サイズと廃棄物 CNC 加工はサブトラクティブプロセスです. より大きな材料ブロックから始めて、最終部分以外のものをすべて切り取ります. 原価は、品目の初期ブロックを考慮する必要があります, 部品に残った素材だけではありません. コストを最小限に抑えるために, エンジニアは、規格内によく収まる寸法の部品を設計する必要があります, 市販の在庫サイズ. 部品が少し大きすぎる場合は、はるかに大きく、より高価な在庫ブロックを購入する必要がある場合があります, 余分な材料が廃棄物になる.

一般的な CNC 材料の相対的なコストと機械加工性

材料	相対コスト	被削性評価	筆記
アルミニウム 6061-T6	$	たいへん良い	コストと加工の容易さのベースライン.
アルミニウム 7075-T6	$$$	たいへん良い	はるかに高価な原材料.
ABSプラスチック	$	たいへん良い	機械加工が非常に簡単, 低コスト.
アセタール (デルリン)	$$	たいへん良い	最初の, 安定した加工プラスチック.
ステンレススチール 304	$$$	グッド・トゥ・フェア	グミ, より遅い速度が必要です.
ステンレススチール 316	$$$$	市	より機械加工が難しい 304.
チタン Ti-6Al-4V	$$$$$	貧しい	機械加工が非常に難しい, 高い工具摩耗.
ピーク	$$$$$	よし	非常に高価な, 高性能ポリマー.

コストドライバー #2: 加工時間

加工時間は、多くの場合、部品のコストの中で最大かつ最も複雑な要素です. これは、CNC マシンが部品の製造に積極的に取り組んでいる合計時間です. CNC マシンの時給は高額になる可能性があります, したがって、今回増加する要因は、価格を直接上昇させます.

総加工時間を決定する要因?

部品の複雑さと形状

単純な, 平面といくつかの穴を持つ角柱部品は、非常に迅速に加工できます. 複雑な部分, 有機曲線, アンダーカット, 輪郭のある表面にははるかに多くの時間がかかります. これらの形状では、多くの場合、5 軸加工が必要になります. 機械は多くの小さなものを作る必要があります, 最終的な形を作るための正確な動き. これにより、部品ごとの合計サイクルタイムが長くなります.

公差

公差は、部品の寸法の許容可能な変動範囲を定義します. 標準公差は次のようになります。 +/- 0.1 ミリメートル. 厳しい公差は +/- 0.01 ミリメートル. より厳しい公差を達成するには、機械をよりゆっくりと慎重に動作させる必要があります. 複数の仕上げパスが必要になる場合があります。 "こっそり近づく" 最終次元. 機械工はまた、精密計測機器で部品を測定するために、より頻繁に停止する必要があります. 機能上必要以上に厳しい公差を指定することは、部品が不必要に高価になる最も一般的な方法の 1 つです. エンジニアは常に可能な限り寛大な公差を指定する必要があります. 彼らは CNC加工公差チャート 彼らの決定を導くために. 複雑なアセンブリの場合, ある 公差スタックアップ解析 どの公差が本当に重要であるかを定義するために不可欠です.

表面仕上げ

表面仕上げは、部品の表面の微視的なテクスチャを定義します. 標準的な機械加工仕上げの粗さは Ra 3.2 μm. 非常に立派な, 滑らかな仕上げには、Ra 0.8 μm以上. より滑らかな仕上がりを実現するには、機械に追加の, 非常に軽い "仕上げパス" 特殊工具で送り速度を遅く. これにより、加工サイクルに大幅な時間がかかります. 公差に類似, 機能的に必要以上に滑らかな表面仕上げは、不必要なコストを追加します. これらの仕上げの違いについては、 表面粗さ: Ra 対 Rz ガイド.

部品のサイズと除去された材料の体積

一般に、大きな部品は小さな部品よりも加工に時間がかかります. 具体的には, コストは、除去する必要がある材料の総量によって決まります. 10kgのアルミニウムブロックから始まり、1kgの完成品になる部品は非常に高価になります. これは、機械が9kgの材料をチップに変えるのに長い時間を費やす必要があるためです. より近い部品の設計 "ニアネット形状" 初期在庫の削減に役立ちます.

コストドライバー #3: 労働 (セットアップとプログラミング)

CNC マシンの時給だけが時間ベースのコストではありません. 仕事の準備とプログラミングに必要な熟練労働者は重要な要素です, 特に少量生産やプロトタイプの場合. これらは、部品のバッチ全体に適用される 1 回限りのコストです.

何ですか "隠れた" 人件費?

CAMプログラミング

機械が何かを切断できるようになる前に, 熟練した CAM プログラマーがツールパスを作成する必要があります. 彼らは専用のソフトウェアを使用して、3D CAD モデルを CNC マシンが理解できる G コードに変換します. 単純な3軸部品は、プログラミングに1時間もかからない場合があります. 複合施設, 連続した5軸部品は、プログラマーの丸一日以上の時間を要する可能性があります. これは高度なスキルを持っています, 1回限りのエンジニアリングコスト.

マシンのセットアップ

プログラムの準備ができたら, 機械工はCNCマシンをセットアップする必要があります. これはハンズオンです, 細心の注意を払ったプロセス:

機械への原材料ストックの投入.
ワークホールディングの設定 (表示, クランプ, またはカスタムフィクスチャ).
必要な切削工具をすべてツールチェンジャーにセットする.
各工具の位置と長さを正確に測定.
最初の部品を慎重に実行し、測定してセットアップが完璧であることを確認します.

このセットアッププロセスには、1 時間から数時間かかる場合があります. これは、ジョブ全体の1回限りのコストです.

量の影響

1 回限りのセットアップとプログラミングのコストが、少量生産が部品あたりのコストが非常に高くなる主な理由です. セットアップコストが $300 そして、あなたは1つの部品を作っています, その1つの部分が全体を吸収する $300 費用. 作っているなら 100 パーツ, そのコストが分散されます, そして各部分は吸収するだけ $3 セットアップコストの. これが、数量が増えるにつれて CNC 加工の部品あたりの価格が劇的に下がる理由です.

コストドライバー #4: 仕上げと後処理

部品のコストは、CNC マシンから外されたときに必ずしも終わるわけではありません. ほとんどの部品は、最終的な設計要件を満たすために、何らかの形の後処理または仕上げを必要とします. これらは、独自の関連コストを伴う個別のサービスです.

機械加工後に発生する追加コスト?

バリ取りと研磨: 機械加工により、部品のエッジに小さなバリが残ることがあります. これらは多くの場合、手で取り除く必要があります, これは手作業費です. 一部の部品では、鏡面仕上げを実現するために手作業で研磨する必要がある場合があります.
陽極酸化: 強力な, アルミ部品表面の耐腐食性セラミック層. 色を入れるのにも使えます.
鍍金: 金属コーティングの施法 (ニッケルやクロムのように) 耐摩耗性や外観を改善するため.
粉体塗装: 耐久性を適用する, 塗装のような仕上げ.
熱処理: 機械加工後に特定の鋼やアルミニウム合金の強度と硬度を高めるために使用されるプロセス.
検査: 公差が非常に厳しい部品用, 三次元測定機による正式な検査 (三次元測定機) 必要になる場合があります. これにより、品質保証コストが発生します.

GD-Prototyping CNC コスト見積もりシート

より詳細な, 手動計算, 包括的な見積もりシートの構造を使用できます. これは、このガイドで説明されているすべての主要な変数を分類します. このツールは、プロジェクトのコストがどこから発生するのかをより深く理解できるように設計されています.

コスト見積もりシートテンプレート

カテゴリ	アイテム	計算 / 筆記	推定コスト
1. 材料費	原料	(在庫ブロックの数量×ボリュームあたりの材料価格)
2. 加工コスト	加工時間	(部品ごとの推定サイクルタイム×数量)
	マシンレート	(機械×総加工時間時間当たり)
3. 人件費	CAMプログラミング	(プログラマーの時給×推定プログラミング時間)
	マシンのセットアップ	(推定セットアップ時間×機械工の時給)
4. 仕上げコスト	後処理	(例えば。。, 部品あたりの陽極酸化コスト×数量)
	(必要に応じて行を追加する)	(例えば。。, 熱処理コスト)
プロジェクト総コスト		(上記のすべての費用の合計)
出生あたりの費用		(プロジェクト総コスト / 量)

結論

CNC 加工のコストを理解することは、最も安い価格を見つけることではありません. それは、製造プロセスの各ステップの価値を理解することです. 機械加工部品のコストは、その材料を直接反映します, その複雑さ, そしてそれを作成するために必要な精度. 主要な推進要因である材料を理解することで, 時間, 労働, そして仕上げ - エンジニアは、機能的であるだけでなく、経済的に製造できる部品を設計できます.

このガイドと提供されている見積もりシートは、最初のプロジェクト計画のための強力なツールです. しかし, 最後のステップは常に専門家と提携することです. GD-Prototypingのような経験豊富な機械工場からの正式な見積もりは、確固たるものを提供します, 独自の設計の詳細な分析に基づく信頼できる価格.

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