Ile kosztują mikrodetale i dlaczego kontrola to połowa ceny
Zamawiający początkujący w mikroobróbce są często zaskoczeni ceną detalu ważącego ułamek grama. Zaskoczenie zwykle bierze się z patrzenia na materiał. W mikrodetalu materiał jest prawie bez znaczenia. Koszt tkwi w ustawieniu, czasie maszyny i narzędziach oraz w pracy potrzebnej, by udowodnić, że detal jest poprawny: kontroli, odgratowaniu, czyszczeniu i dokumentacji. Ten poradnik rozkłada typową wycenę mikroobróbki na części i pokazuje, które wybory na rysunku i w RFQ ją zmieniają. Nawiązuje do poradnika o pomiarze mikrodetali, bo kontrola to duża część odpowiedzi.
Gdzie idą pieniądze w mikrodetalu
Tabela pokazuje typowy rozkład dla mikrodetalu o ciasnych tolerancjach w ilości prototypowej i produkcyjnej. Liczby to poglądowe udziały, nie cennik.
| Element kosztu | Prototyp, 20 szt. | Produkcja, 5,000 szt. |
|---|---|---|
| Materiał, w tym resztka pręta | 2 do 5 % | 5 do 10 % |
| Programowanie i ustawienie | 35 do 50 % | 2 do 5 % |
| Czas maszyny | 15 do 25 % | 40 do 55 % |
| Narzędzia i łamanie | 5 do 10 % | 8 do 15 % |
| Kontrola i raporty | 15 do 25 % | 10 do 20 % |
| Odgratowanie, czyszczenie, pakowanie | 5 do 10 % | 8 do 15 % |
Zakresy poglądowe dla detalu z kilkoma elementami ±0.005 mm. Rzeczywiste udziały różnią się zależnie od zakładu, procesu i geometrii.
Wyróżniają się dwie rzeczy. Przy ilościach prototypowych praca to głównie ustawienie i kontrola. Przy ilościach produkcyjnych przejmuje czas maszyny, ale kontrola i manipulacja pozostają znaczące, bo rosną wraz z liczbą detali.
Ustawienie i programowanie
Mikrodetale wymagają prawdziwej pracy inżynierskiej przed pierwszym wiórem. Tokarka szwajcarska może wymagać zamontowania i wyregulowania 15 do 20 narzędzi, zaprogramowania nakładających się operacji oraz zmierzenia i skorygowania pierwszych detali. 5-osiowa frezarka mikro potrzebuje przyrządów trzymających detal 5 mm bez odkształcenia, kontroli długości narzędzia i bicia oraz procedury nagrzewania.
Kilka godzin do całego dnia ustawienia to norma. Przy 20 prototypach ten koszt rozkłada się na bardzo niewiele detali. Dlatego ten sam detal może być wyceniony na wysoką cenę jednostkową dla 20 sztuk i ułamek tej ceny dla 5,000. Prośba o wyceny na dwóch lub trzech poziomach ilości i podanie oczekiwanego wolumenu rocznego pozwala zakładom wybrać właściwy proces.
Czas maszyny i zużycie narzędzi
Mikronarzędzia skrawają z obciążeniem wióra rzędu kilku mikronów na ząb. Nawet przy 40,000 obr./min i więcej usuwanie materiału jest powolne. Materiały twardsze lub bardziej wytrzymałe, takie jak tytan i 316L, wymuszają niższe prędkości i częstszą wymianę narzędzi, jak opisano w poradniku o materiałach w mikroobróbce.
Łamanie narzędzi to koszt ukryty. Wiertło 0.2 mm, które pęka w detalu, zwykle oznacza brak i zatrzymanie maszyny. Zakłady wliczają to ryzyko w cenę, zwłaszcza przy głębokich małych otworach lub ostrych elementach. Rysunek unikający najbardziej ryzykownych elementów zwraca się w poziomie braków.
Dlaczego kontrola to połowa ceny
Na dużych detalach kilka sprawdzeń standardowymi sprawdzianami pokrywa większość tolerancji. Na mikrodetalach o ciasnych tolerancjach każdy element krytyczny wymaga metody rozróżniającej około mikrona, czyli CMM, systemu wizyjnego lub dedykowanych sprawdzianów w kontrolowanym pomieszczeniu.
| Wymóg kontroli | Typowy czas na detal lub partię | Wpływ na cenę |
|---|---|---|
| Wizualna i sprawdziany dobry / zły, próbka | Sekundy na detal | Niski |
| Elementy krytyczne na CMM, próbka z partii | 10 do 30 minut na partię | Umiarkowany |
| Raport pierwszej sztuki, 30 do 50 wymiarów | 2 do 6 godzin jednorazowo | Wysoki przy prototypach |
| 100 % CMM kilku elementów | Minuty na detal | Bardzo wysoki przy wolumenie |
| Atesty materiałowe, CoC | Czas administracyjny na partię | Niski do umiarkowanego |
Wartości typowe, poglądowe, nie wycena.
Przy małej serii prototypowej z pełnym raportem pierwszej sztuki i kilkoma elementami ±0.005 mm czas CMM może dorównać lub przekroczyć czas obróbki. Stąd tytuł tego poradnika. To nie jest narzut. To coś, co czyni tolerancję ±0.005 mm prawdziwą.
Odgratowanie, czyszczenie i pakowanie
Zadziorów na mikrodetalach nie da się usunąć pilnikiem. Zakłady stosują odgratowanie ręczne pod mikroskopem, metody ścierne lub wibracyjne z drobnym medium, odgratowanie elektrochemiczne lub termiczne. Każde dodaje czas lub etap u podwykonawcy. Następnie detale wymagają czyszczenia ultradźwiękowego i starannego suszenia, a wiele z nich pakuje się pojedynczo w tacki lub tuby, by się nie plątały, nie wyginały i nie ginęły.
Jeśli rysunek nie podaje stanu krawędzi, zakłady wyceniają albo najstaranniejszą metodę dla bezpieczeństwa, albo najtańszą i ryzykują odrzucenie. Żadne z tych nie pomaga w porównaniu ofert.
Jak ilość zmienia cenę jednostkową
Kształt krzywej kosztów zależy od procesu.
| Ilość | Zwykle najlepszy proces | Trend ceny jednostkowej |
|---|---|---|
| 1 do 10 | Frezarka mikro lub tokarka CNC | Najwyższa, dominuje ustawienie |
| 10 do 500 | Frezarka mikro lub toczenie szwajcarskie | Szybko spada |
| 500 do 5,000 | Toczenie szwajcarskie lub dedykowane ustawienie frezarki | Niska, dominuje czas cyklu |
| 5,000 + | Toczenie szwajcarskie, przyrządy wielodetalowe | Najniższa, liczą się narzędzia i manipulacja |
Typowe wzorce, nie reguły.
Przykład hipotetyczny: tytanowy element stomatologiczny, ⌀3 x 7 mm, z gwintem wewnętrznym i dwiema średnicami ±0.005 mm. Przy 10 sztukach zakład wycenia głównie ustawienie i raport pierwszej sztuki. Przy 1,000 sztuk cena jednostkowa może być ułamkiem ceny prototypu, bo to samo ustawienie i ten sam raport rozkładają się na sto razy więcej detali. Gdyby zamawiający zapytał tylko o 10, cena produkcyjna nigdy nie byłaby widoczna.
Zmiany rysunku, które obniżają wycenę
Większość oszczędności bierze się z rysunku, a nie z negocjacji.
- Poluzuj tolerancje niefunkcjonalne. Stosuj ±0.005 mm tylko do pasowań i baz. Dla reszty użyj ISO 2768 lub bloku tolerancji ogólnych.
- Dodaj promienie naroży wewnętrznych. Ostre naroża wewnętrzne wymuszają mniejsze narzędzia lub EDM.
- Ogranicz głębokość małych elementów. Kieszenie do około 3 średnic narzędzia, a otwory do około 10 średnic wiertła.
- Wybierz gatunek automatowy tam, gdzie to dozwolone. 303 zamiast 316L, C36000 zamiast miedzi, gdy funkcja pozwala.
- Zdefiniuj stan krawędzi i sposób kontroli. Na przykład „brak widocznych zadziorów przy 10x”.
- Dopasuj dokumentację do ryzyka. Pełny raport pierwszej sztuki przy każdej rewizji niekrytycznego prototypu jest drogi.
Poradnik o wielkościach elementów i tolerancjach we frezowaniu i toczeniu mikro wymienia szczegółowo więcej zasad projektowych.
Koszty, o których zamawiający często zapominają
Niektóre koszty nie pojawiają się jako osobna pozycja w wycenie, ale i tak trafiają do łącznego kosztu detalu. Warto je sprawdzić przed porównaniem cen.
- Zmiany inżynierskie. Rewizja po ustawieniu oznacza przeprogramowanie, nowe narzędzia i często nowy raport pierwszej sztuki. Przy mikrodetalach mała zmiana rysunku może kosztować tyle co pierwotne ustawienie.
- Procesy dodatkowe. Pasywacja, anodowanie, elektropolerowanie, obróbka cieplna i powłoki są często zlecane podwykonawcom. Każdy dodaje czas dostawy, transport i ryzyko manipulacji bardzo małymi detalami.
- Specjalne pakowanie. Pojedyncze tacki, woreczki do pomieszczeń czystych lub tuby na piny kosztują pieniądze i miejsce. Pakowanie luzem jest tańsze, ale może uszkodzić detale.
- Fracht i cła. Mikrodetale są lekkie, więc fracht lotniczy jest dostępny, ale cła i opłaty agencyjne dotyczą każdej przesyłki. Konsolidacja dostaw często oszczędza więcej niż niższa cena jednostkowa.
- Kontrola wejściowa u Państwa. Jeśli muszą Państwo ponownie mierzyć każdą partię, bo raportom dostawcy nie można ufać, ten koszt należy do wyboru dostawcy.
- Braki i rekwalifikacja. Tańszy zakład, który zawali partię, kosztuje czas, nowe zamówienie próbne, a czasem opóźnienie premiery produktu.
| Ukryty koszt | Typowy powód | Jak ograniczyć |
|---|---|---|
| Ponowne ustawienie i nowy raport pierwszej sztuki | Rewizja rysunku po zamówieniu | Zamrozić elementy krytyczne przed zamówieniem wolumenu |
| Opóźnienia wykończenia u podwykonawcy | Powłoka lub pasywacja poza zakładem | Zapytać, kto to robi, i dodać do czasu dostawy |
| Kontrola wejściowa | Słabe lub brakujące raporty dostawcy | Uzgodnić metody i format raportu z góry |
| Rekwalifikacja | Zmiana dostawcy po problemach | Zrealizować zamówienie próbne przed zobowiązaniem na wolumen |
Typowe wzorce, poglądowo, nie jest to lista kompletna.
Gdy dwie wyceny się różnią, należy sprawdzić, czy te pozycje są wliczone, wyłączone, czy po prostu niewspomniane. Najniższa cena jednostkowa nie zawsze oznacza najniższy koszt na dobrą dostarczoną sztukę.
Szczegóły RFQ, które czynią wyceny porównywalnymi
Gdy wyceny tego samego detalu różnią się trzykrotnie, zwykle dlatego, że zakłady założyły różne rzeczy. Do RFQ należy wpisać:
- Model STEP i rysunek PDF.
- Gatunek materiału i normę.
- Ilości na dwóch lub trzech poziomach oraz wolumen roczny.
- Najciaśniejszą tolerancję i oczekiwaną metodę kontroli.
- Wymaganą dokumentację: raport pierwszej sztuki, CoC, atesty materiałowe.
- Stan krawędzi, wykończenie powierzchni i ewentualną powłokę.
- Warunki dostawy, takie jak EXW z zakładu lub DDP.
Micropartz to usługa dopasowania. Wysyłamy jedno kompletne RFQ do maksymalnie 3 zakładów pasujących do Państwa procesu, materiału i tolerancji i odpowiadamy w ciągu 24 godzin roboczych. Zamawiający nic nie płacą i zamawiają bezpośrednio w zakładzie. Gdy rysunek jest gotowy, prosimy wysłać RFQ. Typowe tolerancje do planowania są w zestawieniu tolerancji i materiałów.
Najczęściej zadawane pytania
Dlaczego maleńki detal jest tak drogi, skoro zużywa prawie żaden materiał?
Bo cenę kształtują czas maszyny, ustawienie, małe narzędzia, które się zużywają i łamią, oraz czas potrzebny na pomiar, odgratowanie, czyszczenie i pakowanie detali, których ledwo widać. Materiał to zwykle niewielki ułamek całości.
Jaka część kosztu mikrodetalu to kontrola?
To zależy od tolerancji i dokumentacji. Przy detalach z kilkoma elementami ±0.005 mm i pełnym raportem pierwszej sztuki czas kontroli może dorównywać czasowi obróbki w pierwszych partiach. Przy detalach o luźnych tolerancjach to niewielki udział.
Jaki jest najszybszy sposób na obniżenie wyceny mikroobróbki?
Przejrzeć, które tolerancje naprawdę mają znaczenie. Poluzowanie elementów niefunkcjonalnych do ±0.02 mm lub ogólnej klasy tolerancji, dodanie promieni naroży wewnętrznych i podanie realnych ilości zwykle oszczędza więcej niż zmiana dostawcy.
Dlaczego wyceny tego samego mikrodetalu tak bardzo się różnią?
Zakłady wybierają różne procesy (toczenie szwajcarskie, tokarka CNC, frezarka mikro), zakładają różny nakład kontroli i inaczej wyceniają ryzyko, gdy RFQ jest niepełne. Kompletne RFQ zawęża rozrzut.
Zweryfikowano na podstawie
- ISO 2768-1:1989, General tolerances for linear and angular dimensions
- ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
- Wikipedia: Engineering tolerance
Liczby w tym poradniku to wartości typowe, podane orientacyjnie. Rzeczywiste wyznaczają rysunek, atest materiałowy i dopasowany zakład.
Dopasuj zakład mikroobróbki
Wystarczy raz wysłać rysunek. Dopasujemy go do maksymalnie 3 zakładów odpowiednich dla detalu i odpowiemy w ciągu 24 godzin roboczych. Bezpłatnie dla zamawiających.
Wyślij RFQ