Welche Faktoren beeinflussen die Kosten der CNC-Bearbeitung?

 

 

Die Rohstoffkosten machen den größten Anteil bei der Bearbeitung von Titanlegierungsteilen aus und werden hauptsächlich von der Materialqualität, dem Lieferzustand und der Materialausnutzungsrate beeinflusst.

 

Rohstoffe aus Titanlegierungen sind viel teurer als gewöhnliche Metalle, wobei zwischen den verschiedenen Qualitäten offensichtliche Preisunterschiede bestehen. Legierungen mit hoher-Festigkeit und hoher -Korrosions-Beständigkeit (wie Ti-5-5-5-3) sind teurer als reines Titan und herkömmliche Legierungen. Auch die Lieferbedingungen wirken sich auf die Kosten aus: Geglühte Materialien haben einen höheren Stückpreis, reduzieren aber die Bearbeitungsverformung und Nacharbeit.

 

Unterdessen wirkt sich die Materialauslastung erheblich auf die Kosten aus. Titanlegierungsteile haben große Bearbeitungszugaben; Komplexe Teile erfordern einen umfangreichen Materialabtrag bei der Schruppbearbeitung, wobei der Ausnutzungsgrad in den meisten Fällen 30–60 % beträgt, bei hochkomplexen Teilen sogar weniger als 30 %. Darüber hinaus ist Schrott schwer zu recyceln.

 

 

Aufgrund der schwierigen Bearbeitbarkeit der Titanlegierung, des schnellen Werkzeugverschleißes und des hohen Stückpreises sind die Werkzeugkosten ein wesentlicher Kostenfaktor bei der Bearbeitung von Titanlegierungen.

Für die Bearbeitung sind spezielle Hartmetallwerkzeuge erforderlich, deren Preis drei- bis fünfmal höher ist als bei gewöhnlichen Schnellarbeitsstahlwerkzeugen, und hochwertige beschichtete Werkzeuge sind sogar noch teurer. Gleichzeitig führen hohe Schnitttemperaturen und schneller Verschleiß dazu, dass der Werkzeugverbrauch pro Teil etwa zehn- bis fünfzehnmal so hoch ist wie bei gewöhnlichen Stahlteilen.

 

Die Werkzeuglebensdauer wird durch Schnittparameter, Teilestruktur und Kühleffizienz beeinflusst. Falsche Parameter oder unzureichende Kühlung beschleunigen den Verschleiß und erhöhen die Häufigkeit des Werkzeugwechsels. Bei der Bearbeitung von Titanlegierungen der Güteklasse 5 beträgt die Lebensdauer von beschichteten Hartmetallfräsern beispielsweise nur 1/3 der Lebensdauer gewöhnlicher Stahlteile. Häufige Werkzeugwechsel erhöhen die Kosten und verringern die Effizienz.

 

 

1. Ausrüstungskosten

Für die Bearbeitung von Titanlegierungen sind mehrachsige Bearbeitungszentren mit hoher{0}Steifigkeit und-Präzision erforderlich, deren Anschaffungspreis viel höher ist als bei herkömmlichen CNC-Maschinen. Fünf-Achsen-Geräte kosten das Zwei- bis Dreifache von gewöhnlichen drei-Achsen-Maschinen. Auch die Abschreibung, Wartung und der Energieverbrauch der Ausrüstung sind höher, mit einer jährlichen Abschreibungsrate von 10–15 % und erheblichen Kosten für die tägliche Wartung und den Energieverbrauch während der Bearbeitung über mehrere Stunden hinweg.

 

2. Arbeitskosten

Die Bearbeitung von Titanlegierungen erfordert hochqualifiziertes Personal, darunter erfahrene Programmierer und Bediener, deren Gehälter höher sind als die eines gewöhnlichen CNC-Technikers. Für Programmierung, Debugging, Betrieb, Inspektion und andere Aufgaben sind mehrere Mitarbeiter erforderlich. Lange Debugging-Zeiten für komplexe Teile erhöhen die Arbeits- und Gerätekosten zusätzlich.

 

 

1. Kosten für die Qualitätskontrolle

Teile aus Titanlegierungen werden hauptsächlich in High-End-Bereichen mit strengen Anforderungen an Präzision und Leistung verwendet. Es sind hochpräzise Prüfgeräte wie Koordinatenmessgeräte (KMGs) und Rauheitsmessgeräte erforderlich, die hohe Kosten für die Anschaffung, Kalibrierung und Wartung der Geräte verursachen.

 

Für jeden Prozess und jedes fertige Produkt sind Inspektionen erforderlich. Einige Teile erfordern mechanische Tests und Korrosionsbeständigkeitstests, wodurch Kosten für Testarbeit und Verbrauchsmaterialien entstehen. Nacharbeit oder Verschrottung von Teilen erhöhen die Gesamtkosten zusätzlich.

 

2. Bearbeitungskosten

Es umfasst hauptsächlich Kosten für Prozessforschung und -entwicklung, spezielle Vorrichtungskonstruktionen und Probebearbeitungen. Komplexe hochpräzise Teile erfordern vorab Prozessoptimierung, Werkzeugkonstruktion und Probebearbeitungsüberprüfung; Material-, Werkzeug- und Arbeitsverluste werden den fertigen Produkten zugeordnet. Bei der Kleinserienfertigung ist das Verteilungsverhältnis von Prozess- und Probebearbeitungskosten in der Anfangsphase höher, was zu einem erheblichen Anstieg der Stückkosten führt.

 

 

 

1.Optimieren Sie die Rohstoffnutzung: Strukturdesign rationalisieren, Bearbeitungszugaben reduzieren, Nestbearbeitung für Serienteile einführen, um die Auslastung zu verbessern; Wählen Sie je nach Leistung geeignete Titanlegierungsgrade aus, um eine Überspezifikation zu vermeiden.

 

2.Verlängern Sie die Standzeit des Werkzeugs: Schnittparameter optimieren, Kühlflüssigkeiten richtig einsetzen, um den Verschleiß zu reduzieren; Überprüfen Sie die Werkzeuge regelmäßig und schleifen Sie sie rechtzeitig nach oder ersetzen Sie sie, um Werkstückausschuss zu vermeiden.

 

3.Verbesserung der Bearbeitungseffizienz: Optimieren Sie die Programmierung und Werkzeugwege, übernehmen Sie die Fünf-{0}Achsen-Bearbeitung und drehen Sie die Fräs-Verbundtechnologie ein, um die Spannung zu reduzieren. Ordnen Sie die Produktion angemessen, um die Geräteauslastung zu verbessern und die Abschreibung und den Energieverbrauch zu reduzieren.

 

4. Prozessdesign optimieren: Vervollständigen Sie Prozesspläne im Voraus, um die Probebearbeitung zu reduzieren; Verwenden Sie universelle Vorrichtungen, um die Kosten zu senken. Ordnen Sie Inspektionen angemessen entsprechend den Präzisionsanforderungen an, um übermäßige-Inspektionen zu vermeiden.

 

5.Erweitern Sie die Produktionschargengröße: Massenproduktion kann Fixkosten wie Forschung und Entwicklung und Probebearbeitung verwässern, Maschinenrüst- und Werkzeugwechselzeiten verkürzen und die Stückkosten effektiv senken.