Tìm hiểu chung về các yếu tố ảnh hưởng và chiến lược tiết kiệm chi phí gia công CNC

Với sự ra đời của các công nghệ mới như in 3D, gia công CNC vẫn là một trong những cách tiết kiệm nhất để sản xuất hàng hóa theo yêu cầu. Điều này là do nhiều lợi ích mà gia công CNC mang lại cho doanh nghiệp, bao gồm các bộ phận chất lượng cao với độ chính xác và dung sai thấp cũng như thời gian thực hiện nhanh. Thời gian giao hàng nhanh đảm bảo doanh nghiệp nhận được các bộ phận đã đặt hàng kịp thời, từ đó giảm thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Gia công CNC là gì?

Sau khi xác định được tầm quan trọng của chi phí gia công CNC, điều cần thiết là phải tìm hiểu sâu hơn về cốt lõi của chính quá trình gia công CNC. CNC hay gia công điều khiển số bằng máy tính là một kỹ thuật sản xuất sử dụng các công cụ cắt tự động, tốc độ cao để tạo thành các hình dạng từ kim loại và nhựa. Máy tiện, bộ định tuyến và máy phay có 3, 4 và 5 trục là những ví dụ về máy CNC tiêu chuẩn.

Sự khác biệt giữa chúng là cách chúng cắt phôi hoặc bộ phận. Ví dụ, phôi có thể di chuyển theo hướng tuyến tính bằng dao, xoay và di chuyển bằng dao hoặc dụng cụ cắt và phôi có thể di chuyển đồng thời.

Một mô hình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính, hay còn gọi là CAD, được sử dụng để tạo thông tin hình học bộ phận cho quá trình gia công. Ngoài ra, một thợ máy chuyên nghiệp sẽ lập trình đường chạy dao của máy CNC theo hình dạng của các bộ phận gia công hoàn thiện.

Hầu hết mọi ngành công nghiệp, bao gồm y tế, hàng không vũ trụ, điện tử và robot, đều cần các bộ phận gia công CNC tùy chỉnh. Máy CNC có thể cắt gần như mọi hợp kim kim loại và nhựa cứng với độ chính xác và khả năng tái tạo cao.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí gia công CNC

Gia công CNC là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí tổng thể. Hiểu được những yếu tố này là rất quan trọng đối với các doanh nghiệp muốn tối ưu hóa hoạt động và quản lý chi phí một cách hiệu quả. Hãy xem xét các yếu tố chính ảnh hưởng đến chi phí gia công:

Lựa chọn vật liệu

Việc lựa chọn vật liệu có tác động đáng kể đến chi phí chung của một dự án gia công CNC. Các yếu tố như tính chất vật liệu, khả năng gia công và giá cả thị trường ảnh hưởng đáng kể đến chi phí. Các vật liệu hiệu suất cao như titan hoặc thép không gỉ, được đánh giá cao về độ bền và độ bền, đắt hơn nhựa hoặc kim loại mềm hơn. Sự dễ dàng gia công cũng đóng một vai trò quan trọng; vật liệu cứng hơn làm tăng độ mòn dụng cụ và thời gian gia công, chi phí leo thang.

Hơn nữa, thị trường nguyên liệu thô tác động đến giá cả, với sự biến động về nguồn cung và nhu cầu ảnh hưởng đến chi phí. Ngoài ra, mức độ xử lý sau cần thiết đối với một số vật liệu nhất định để đạt được độ hoàn thiện mong muốn có thể làm tăng thêm chi phí. Cân bằng các thuộc tính vật liệu với hiệu quả chi phí là điều cần thiết trong gia công CNC để đảm bảo cả hiệu suất tối ưu và tính khả thi về kinh tế.

Sự phức tạp của thiết kế

Liên quan đến chi phí của các bộ phận hoặc linh kiện được gia công bằng máy cnc, độ phức tạp của bộ phận là một yếu tố chính. Sự phức tạp này thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, mỗi hình thức lại làm tăng thêm chi phí sản xuất theo những cách khác nhau. Ví dụ, hình học phức tạp đòi hỏi phải lập trình CNC phức tạp và điều khiển chính xác, kéo dài thời gian thiết lập và thường yêu cầu sử dụng các trung tâm gia công nhiều trục tốn kém hơn.

Nhu cầu đạt được dung sai chặt chẽ là một khía cạnh khác mà độ phức tạp làm tăng thêm chi phí. Để đạt được các mức độ chính xác này không chỉ đòi hỏi máy móc tiên tiến mà còn cả người vận hành có tay nghề cao. Quy trình tập trung vào độ chính xác này vốn đã làm chậm hoạt động gia công, do đó làm tăng thời gian và nguồn lực dành cho từng bộ phận.

Ngoài ra, các tính năng phức tạp trong thiết kế có thể yêu cầu các công cụ và phương pháp chuyên dụng. Những nguồn lực chuyên biệt này thường có giá cao, cả về chi phí của bản thân các công cụ và thời gian bổ sung cần thiết để sử dụng chúng một cách hiệu quả.

Do đó, thiết kế càng phức tạp thì tác động đến chi phí gia công càng đáng kể, xuất phát từ sự kết hợp giữa việc sử dụng thiết bị tiên tiến, yêu cầu lao động lành nghề và thời gian gia công kéo dài.

Khối lượng sản xuất

Kích thước và khối lượng lô trong hoạt động CNC có tác động trực tiếp đến chi phí gia công. Tác động này có tính chất kép. Khi khối lượng sản xuất tăng lên, tính kinh tế theo quy mô bắt đầu được áp dụng, khiến mỗi bộ phận trở nên rẻ hơn do sự phân bổ các khoản phí cố định như thiết lập và chế tạo dụng cụ cho nhiều đơn vị hơn.

Tuy nhiên, sự cân bằng giữa thời gian thiết lập và âm lượng là rất quan trọng. Khi sản xuất số lượng lớn, chi phí thiết lập cho mỗi bộ phận thấp hơn nhiều, tận dụng thời gian thiết lập hiệu quả hơn và giảm tổng chi phí. Ngược lại, lô nhỏ hơn có nghĩa là chi phí và thời gian thiết lập chiếm tỷ trọng lớn hơn trong tổng chi phí, làm tăng giá mỗi bộ phận. Tìm sự cân bằng phù hợp giữa khối lượng và hiệu quả thiết lập là rất quan trọng trong gia công CNC.

Các nhà sản xuất cố gắng tìm ra khối lượng sản xuất có lợi từ quy mô kinh tế mà không dẫn đến các vấn đề tồn kho hoặc hậu cần quá mức. Do đó, tối ưu hóa khối lượng sản xuất là một lựa chọn chiến lược có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của các bộ phận gia công CNC về mặt chi phí tài chính.

Thời gian vận hành máy

Khi tính toán chi phí thiết kế CNC, thời gian gia công là một thành phần quan trọng. Về cơ bản, thời gian gia công một bộ phận càng lâu thì chi phí càng cao. Thời gian này không chỉ bao gồm thời gian cắt hoặc chu kỳ thực tế mà còn bao gồm thời gian thiết lập, liên quan đến việc thay đổi và chuẩn bị dụng cụ cũng như hiệu quả tổng thể của quy trình sản xuất.

Thời gian chu kỳ là thời gian dành cho quá trình gia công thực tế của bộ phận, có thể thay đổi đáng kể dựa trên độ phức tạp của bộ phận và loại máy CNC được sử dụng. Các bộ phận phức tạp đòi hỏi công việc chi tiết đương nhiên sẽ mất nhiều thời gian hơn để gia công, làm tăng thời gian chu trình và do đó làm tăng chi phí. Tương tự, thời gian thiết lập có thể chiếm một phần đáng kể trong tổng thời gian gia công, đặc biệt đối với các hoạt động sản xuất nhỏ hơn trong đó thiết lập là một phần quan trọng của quy trình.

Chi phí nhân công

Chi phí gia công CNC chủ yếu được chi phối bởi chi phí nhân công, bao gồm lương cho kỹ sư gia công CNC. Gia công chính xác và hiệu quả đòi hỏi người vận hành thành thạo có kiến ​​thức về thiết lập, lập trình và vận hành CNC. Chi phí lao động bổ sung có thể liên quan đến các hoạt động sử dụng nhiều lao động hoặc các yêu cầu về bộ phận phức tạp. Chìa khóa để giảm chi phí gia công CNC là đạt được sự cân bằng giữa kiểm soát ngân sách và sử dụng nhân sự có tay nghề cao.

Chi phí máy CNC

Hai yếu tố ảnh hưởng đến chi phí gia công: chi phí trả trước của máy CNC và thời gian sử dụng dự kiến ​​​​hàng năm, thường là khoảng 5000 giờ. Thợ máy xác định giá máy, thường được gọi là phí gia công mỗi giờ, bằng cách chia giá máy CNC cho tổng số giờ sử dụng hàng năm. Dưới đây là bảng so sánh giá của các loại máy CNC.

Chi phí bổ sung

Tổng chi phí ước tính có thể bị ảnh hưởng bởi chi phí bổ sung liên quan đến quy trình gia công CNC.

Công cụ máy móc

Khi cần chế tạo CNC tùy chỉnh, các cửa hàng máy móc thường cần sử dụng các mũi dao cụ thể. Mặc dù những công cụ này vẫn còn ở xưởng sau khi sản xuất nhưng khách hàng vẫn có thể phải chịu một phần chi phí về máy công cụ. Điều này chủ yếu là do sự hao mòn của các dụng cụ trong quá trình sản xuất, một yếu tố trở nên đặc biệt nổi bật khi làm việc với các vật liệu có độ cứng cao.

Các chi phí liên quan đến việc mua, bảo trì và thay thế các dụng cụ cắt hoặc dụng cụ này là đáng kể và ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí gia công tổng thể. Tuổi thọ của dụng cụ cắt và thời gian thay đổi dụng cụ là những yếu tố quan trọng; chúng không chỉ ảnh hưởng đến chi phí mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Sự hao mòn thường xuyên và thỉnh thoảng dụng cụ bị gãy đòi hỏi phải thay thế thường xuyên, làm tăng thêm chi phí. Do đó, lựa chọn cẩn thận, bảo trì nhất quán và tối ưu hóa máy công cụ là những chiến lược quan trọng để giảm thiểu những chi phí này.

Hoàn thiện bề mặt

Việc lựa chọn lớp hoàn thiện bề mặt cho các bộ phận gia công CNC là rất quan trọng để đáp ứng các yêu cầu về chức năng và thẩm mỹ, nhưng nó cũng ảnh hưởng đáng kể đến chi phí. Các lớp hoàn thiện phức tạp hơn đòi hỏi các bước gia công bổ sung, các công cụ chuyên dụng và thời gian kéo dài, làm tăng chi phí. Ngược lại, hoàn thiện đơn giản hơn sẽ tiết kiệm chi phí hơn. Cân bằng kết quả mong muốn với chi phí liên quan là điều cần thiết trong kế hoạch thiết kế và sản xuất, đặc biệt đối với các vật liệu đòi hỏi kỹ thuật hoàn thiện cụ thể.  

Thời gian

Thời gian trong gia công CNC không chỉ liên quan đến hiệu quả sản xuất mà còn liên quan đến nhu cầu cấp thiết của khách hàng. Mặc dù máy móc tiên tiến, tốc độ cao có thể giảm thời gian sản xuất, do đó có khả năng giảm chi phí tổng thể, nhưng phương trình sẽ thay đổi khi cần sản xuất nhanh. Những khách hàng yêu cầu thời gian xử lý nhanh hơn thường phải trả phí cấp tốc, phản ánh các nguồn lực bổ sung và mức độ ưu tiên cần thiết để đáp ứng thời hạn ngắn hơn. Điều này có thể làm tăng đáng kể chi phí, đặc biệt đối với các đơn hàng có khối lượng lớn hoặc phức tạp. Cân bằng tốc độ sản xuất với các chi phí nhanh này là rất quan trọng đối với các nhà sản xuất cũng như khách hàng, ảnh hưởng đến chi phí cuối cùng của các bộ phận gia công CNC.

Chi phí vận chuyển

Chi phí vận chuyển thường bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, bao gồm kích thước và trọng lượng của các bộ phận, vì các mặt hàng nặng hơn sẽ phải chịu chi phí vận chuyển cao hơn. Ngoài ra, phương thức vận chuyển và đóng gói là những yếu tố khác quyết định số tiền người ta phải trả cho việc vận chuyển các bộ phận gia công CNC và nói rộng ra là tổng chi phí gia công CNC.

Các chiến lược giảm chi phí gia công CNC

Để giảm chi phí CNC, cần có một chiến lược toàn diện nhằm tối đa hóa nhiều lĩnh vực của quy trình sản xuất. Ngoài ra, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa nỗ lực tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả bằng cách áp dụng các chiến lược tiết kiệm chi phí này vào thực tế:

Tối ưu hóa thiết kế cho khả năng sản xuất

Thiết kế các bộ phận để sản xuất là điều cần thiết để cắt giảm chi phí khi nói đến các ứng dụng khác nhau của gia công CNC.

• Điều này liên quan đến việc thiết kế các bộ phận có hình dạng đơn giản hơn để giảm các hoạt động gia công phức tạp và mài mòn dụng cụ, từ đó rút ngắn thời gian và chi phí sản xuất.
• Việc điều chỉnh dung sai đến mức thực tế cũng có thể cắt giảm đáng kể chi phí. Dung sai chặt chẽ hơn thường đòi hỏi quy trình gia công chính xác hơn và do đó tốn kém hơn.
• Lựa chọn vật liệu chu đáo và tránh các thiết kế đòi hỏi dụng cụ rộng rãi và đắt tiền cũng là chìa khóa.
• Việc thu hút sự tham gia của các chuyên gia gia công trong giai đoạn thiết kế sẽ đảm bảo thiết kế không chỉ có thể sản xuất được mà còn được thực hiện một cách hiệu quả về mặt chi phí.

Những biện pháp này không chỉ hợp lý hóa quy trình sản xuất mà còn tối ưu hóa việc sử dụng nguyên liệu và giảm chất thải. Chúng mang lại khoản tiết kiệm tổng thể đáng kể trong khi vẫn duy trì chất lượng và chức năng của các bộ phận gia công CNC.

Lựa chọn vật liệu và phân tích chi phí-lợi ích

Việc lựa chọn vật liệu cân bằng giữa khả năng chi trả với yêu cầu chức năng có thể làm giảm đáng kể chi phí nguyên liệu thô. Tiêu chuẩn hóa vật liệu trên các dòng sản phẩm giúp giảm thiểu lãng phí, tối ưu hóa hiệu quả gia công và đơn giản hóa việc mua sắm. Những cân nhắc chính trong việc lựa chọn vật liệu bao gồm chi phí, tính sẵn có và sự phù hợp khi gia công. Cách tiếp cận cẩn thận này không chỉ làm giảm chi phí nguyên vật liệu trực tiếp mà còn nâng cao năng suất hoạt động tổng thể.

Tránh hoàn thiện nhiều bề mặt

Một số vật liệu đòi hỏi ít độ bóng bề mặt hơn vì chúng có khả năng gia công cao. Nhôm là một loại vật liệu như vậy. Khi những loại vật liệu này có sẵn và khả thi thì nên sử dụng. Điều quan trọng cần lưu ý là quá trình hoàn thiện làm tăng chi phí gia công CNC. Vì vậy, trong những trường hợp bạn có thể sử dụng lớp hoàn thiện As-Machined, tốt nhất nên sử dụng nó vì đây là loại hoàn thiện được gia công CNC tốt nhất.

Tuy nhiên, việc xử lý bề mặt cụ thể là cần thiết để nâng cao chất lượng của một bộ phận. Chúng bao gồm màng hóa học, phun hạt, đánh bóng bằng điện và anodizing. Nhưng chỉ sử dụng những kết thúc này khi được yêu cầu.

Một yếu tố khác làm tăng chi phí hoàn thiện bề mặt là sử dụng nhiều lớp hoàn thiện trên nhiều bề mặt của một bộ phận. Ví dụ, một số nhà quản lý dự án sử dụng mạ crom ở một số khu vực và phun hạt ở những khu vực khác. Vì vậy, nếu có thể, hãy cố gắng duy trì các tiêu chí hoàn thiện nhất quán trên toàn bộ thành phần.

Tận dụng lợi thế kinh tế theo quy mô

Việc tăng khối lượng sản xuất sẽ dẫn đến giảm theo cấp số nhân chi phí của quy trình gia công CNC. Chúng ta hãy thử xem đề xuất cắt giảm chi phí này từ một góc độ thuận lợi hơn. Giả sử chúng ta có một bộ phận đơn lẻ trị giá 40 USD. Với 10 chiếc được sản xuất, chi phí đơn vị của bộ phận này sẽ giảm xuống còn khoảng 12,5 USD.

Tương tự, với 100 bộ phận, chi phí bộ phận trên mỗi đơn vị sẽ giảm xuống còn khoảng 8,79 USD. Tóm lại, chi phí trên mỗi đơn vị sản phẩm có thể giảm hơn 60% bằng cách tăng đơn đặt hàng sản xuất từ ​​một đơn vị lên 100 đơn vị. Bởi vì mọi biến số liên quan đến quá trình này đều giữ nguyên nên sẽ xảy ra sự sụt giảm. Điều đó có nghĩa là, cho dù sản xuất mười, năm mươi hay một trăm bộ phận, thiết kế CAD vẫn giống nhau.

Ngoài ra, việc chọn cấu hình máy riêng cho các bộ phận khác nhau sẽ không cần thiết. Trong suốt quá trình sản xuất, các tham số tương tự được chọn. Để tận dụng tối đa lợi thế kinh tế theo quy mô, bạn nên nghĩ đến việc đặt các đơn hàng lớn hơn để hưởng lợi từ lợi thế kinh tế theo quy mô này.

Gia công phần mềm và sản xuất nội bộ

Khi cân nhắc các lựa chọn để giảm chi phí gia công CNC, quyết định giữa gia công và sản xuất nội bộ là then chốt. Việc lựa chọn sản xuất nội bộ đòi hỏi phải đầu tư đáng kể vào việc mua máy CNC và thuê hoặc đào tạo những người vận hành có tay nghề cao, dẫn đến chi phí trả trước và chi phí liên tục đáng kể. Ngược lại, việc thuê ngoài một nhà sản xuất chuyên biệt sẽ chuyển gánh nặng về thiết bị và chi phí lao động sang nhà cung cấp dịch vụ. Bạn trả tiền chủ yếu cho dịch vụ được cung cấp chứ không phải cho việc bảo trì máy móc hoặc lực lượng lao động.

Gia công dịch vụ gia công CNC với SPIT

Việc lựa chọn địa điểm gia công rất quan trọng, SPIT có thể đưa ra mức giá cạnh tranh mà không ảnh hưởng đến chất lượng.

SPIT cung cấp dịch vụ gia công CNC chất lượng cao với chi phí thấp hơn so với các nhà cung cấp khác vì SPIT sỡ hữu nhà máy gia công với các loại máy gia công CNC hiện đại, là nhà phân phối dao cụ của các hãng công cụ lớn từ các nước trên thế giới, đội ngũ kỹ sư nhiều năm kinh nghiệm. Điều này làm cho việc thuê ngoài trở thành một lựa chọn khả thi để giảm chi phí gia công tổng thể, đặc biệt đối với các doanh nghiệp muốn tối ưu hóa ngân sách mà không làm giảm chất lượng.

Tính toán chi phí gia công CNC của bạn sẽ đơn giản khi bạn làm việc với SPIT. Nền tảng báo giá nhanh của chúng tôi cho phép bạn nhận được báo giá gần như ngay lập tức. Chúng tôi xem xét thiết kế của bạn và cung cấp phản hồi trong vòng một ngày.

Chúng tôi cũng có thời gian giao hàng nhanh nhất trong ngành, do đó đảm bảo sản phẩm của bạn đến tay bạn đúng thời gian. Vậy tại sao phải chờ đợi? Bắt đầu làm việc với dự án gia công CNC của bạn và nhận báo giá ngay.