一、自動車生産における数値制御加工のコスト構造
CNC 加工のコストには、直接コストと間接コストの 2 種類があります。
直接コスト: 原材料、切削工具、設備の減価償却費、エネルギー使用量、人件費などのコストです。たとえば、自動車エンジンのシリンダーブロックを製造する場合、原材料のコストが 50% 以上、工具のコストが 10% ～ 15%、設備の減価償却費とエネルギー使用のコストが 20% ～ 30% かかります。
間接コストには、プロセスの設計、品質のチェック、機器の良好な状態の維持、管理への支払いなどが含まれます。たとえば、複雑な部品を作成するには、大量の CAM プログラミングとシミュレーション リソースが必要であり、要求の厳しい品質管理方法 (座標測定など) もコストを上昇させます。
2、CNC加工の価格を決める重要なこと
1. 機器の購入と維持にかかるコスト
単一の CNC 工作機械（特に 5 軸リンケージ マシニング センター）の価格は数百万元になる場合があり、自動ロードおよびアンロード システムや工具管理システムなどの他の機器も必要です。-たとえば、ドイツの自動車会社のレーザー切断ラインを変更するには、AGV ハンドリング車両、6 軸ロボット アーム、光学位置決めモジュールを購入する必要があります。- 1回線だけでも数千万元以上かかる。また、年間運用コストの 15% ～ 20% は、ガイド レールの校正やスピンドルのメンテナンスなどの機器のメンテナンスに費やされます。
2. 素材の使用と廃棄
自動車産業では、原材料のコストが 60% ～ 70% にもなることがあります。金型の制限により、パンチングマシンなどの従来の加工方法では、材料の 60% ～ 70% しか使用されません。ただし、CNC レーザー切断では、Radan ソフトウェアなどの賢い放電アルゴリズムのおかげで、材料の 93% を使用できます。たとえば、年間 10 万台の自動車を生産する自動車会社は、板金を 15% 効率的に使用すれば、年間 5,000 トンの鉄鋼を節約でき、経費を 2,500 万元削減できます。
3. プロセスの複雑さと完了までにかかる時間
ギアボックス ハウジングなどの複雑な製品には、複数のプロセスを統合した機械加工が必要です。{0}プロセス パスのアーキテクチャが適切でない場合、何度も位置を変更しなければならなくなったり、アイドル ストロークが長くなったりするなどの問題が発生する可能性があります。統計によると、手順を集中化するとクランプ時間が 30% ～ 50% 短縮され、同軸度などの精度測定が向上します。また、切削速度や送り速度などの切削パラメータを変更すると、加工時間を大幅に短縮できます。たとえば、アルミニウム合金を高速 (800 ～ 1500 m/分) で切断すると、材料除去率が 40% 向上し、工具の寿命が 30% 向上します。
4. 切削工具のコストと寿命の管理
切削工具は加工費全体の約10％～20％を占めます。超硬合金切削工具の価格はかなり高価ですが、PVD コーティング技術により表面をより硬くすることができます。修理された工具は新品の工具と同じ 70% ～ 80% 長持ちしますが、コストは 30% ～ 40% しかかかりません。たとえば、ある企業は工具寿命データベースを構築して工具の交換時期を追跡し、年間 100 万元以上の工具支出を節約しています。
5. 人件費と必要なスキル
数値制御機械のオペレータは、プログラミング、デバッグ、機械の良好な状態の維持に非常に優れている必要があります。従来の生産ラインでは積み下ろしに 3 ～ 4 人が必要ですが、ロボット アームや視覚的位置決めなどの自動化テクノロジーにより、人件費を 75% 節約できます。また、「1 人、複数の機械」オプションにより、1 人が制御できる工作機械の数が 1 ～ 2 台から 3 ～ 5 台に増加し、部品あたりの人件費が 50% 以上削減される可能性があります。
3、CNC加工のコスト削減計画
1. 機器を最大限に活用し、それに投資する
柔軟な生産スケジューリング: MES システムを使用して装置のステータスをリアルタイムで監視し、合理的な方法で処理アクティビティを計画し、ダウンタイムを削減します。たとえば、夜間に無人で処理すると、設備の使用率が 90% 以上に達する可能性があります。
モジュールで設計: ビジネスの成長に合わせて成長できる CNC 工作機械を選択し、自動化モジュール (自動工具交換システムなど) を追加すると、同じ工具を 2 回購入することなく、さまざまな生産ニーズに対応できます。
2. 材料費に注意する
ニアネットフォームブランクの設計: パーツの最終サイズに基づいてブランクを設計し、必要な粗加工の量を削減します。たとえば、熱間圧延材料の代わりに冷間引抜材料を採用すると、材料の使用量を 15% ～ 25% 削減できます。-
残材リサイクルシステム：残材データベースを構築し、棒材からチップと尾滓を分別し、リサイクルします。これは、小さな部分を再溶解または加工することによって行うことができます。
3. プロセスパラメータとパスの最適化
動的パラメータ調整: CNC システムを使用して切削負荷をリアルタイムで監視し、送り速度を自動的に変更し、負荷の変化による効率の低下を防ぎます。たとえば、異なる直径のシャフト部品を扱う際、システムは直径の変化を最大限に活用するように設定を自動的に調整できます。
CAM パス計画: 工具の方向を切り替えるのにかかる時間を短縮するには、「平行切削」の代わりに「輪郭切削」を使用します。工具の負荷を均等に分散し、工具を長持ちさせるには、「蹄フライス加工」方法を使用します。
4. 工具の手入れと修理
工具寿命のデータベース: さまざまな加工環境下でのさまざまな工具の寿命を追跡することで、工具の交換時期について現実的な計画を立てることができ、交換が早すぎたり遅すぎたりすることを回避できます。
カットエッジの研削とコーティング: 刃先が研削され、工具の耐摩耗性を高めるために PVD コーティングが施されているため、工具の修理コストは新品の工具のコストのわずか 30% ～ 40% です。
5. スマートなアップグレードと自動化
ロボットの積み降ろし: AGV ハンドリング車両と 6 軸ロボット アームを追加して、積み込みと積み降ろしを自動化します。-これにより、手作業で行う場合に発生する配置ミスが削減されます (廃棄率は 5% ～ 8% から 0.3% 未満に低下します)。
スマート ネスティング アルゴリズム: AI は切断パスを最適化することで、アイドル時間を 10% ～ 15% 削減できます。ネスティング計画も注文の変更に基づいて自動的に変更されるため、手動ネスティングで 2 時間待つ必要はありません。
4,某自動車メーカー様向けエンジンシリンダー加工コスト低減事例
特定の自動車会社は、次のことを行うことで CNC 加工のコストを削減することができました。
設備のアップグレード: 5 軸リンケージ マシニング センターを追加すると、プロセスが集中化され、クランプにかかる時間が 40% 短縮され、同軸度誤差が 0.05 mm から 0.02 mm になりました。
パラメータの最適化: アルミニウム合金シリンダーボディの場合、切削速度は最大 1200m/min、送り速度は最大 0.3mm/r、材料除去率は 35%、工具寿命は 200% 向上します。
インテリジェントな材料スケジューリング: Radan ソフトウェアを使用して最適な切断パスを見つけることにより、板金の使用率が 78% から 92% に増加し、材料費が年間 1,800 万元節約されました。
自動化の変革: ロボット アームを使用して積み降ろしを行うことで、人件費が 60% 削減され、単一ラインの生産能力が 50% 向上します。
