1 Onderzoeksmethode 

1.1 Ontwerpbenadering

De studie evalueerde hoe specifieke geometrische en tolerantiebeslissingen de CNC-bewerkingskosten beïnvloeden. Er werden drie representatieve onderdeelcategorieën geselecteerd:

1. dunwandige behuizingen,

2. precisie-assen,

3. functionele beugels gemaakt van aluminium 6061-T6, roestvrij staal 304 en POM.

Elke categorie werd gemodelleerd met variabele kenmerken, waaronder zakdiepte, afrondingsradius, aantal gaten, afschuining geometrie en tolerantiebandbreedte. Alle feature-variaties waren ontworpen om te voldoen aan veelvoorkomende industriële beperkingen en leverancierscapaciteitsbereiken.

1.2 Gegevensbronnen

Gegevens waren afkomstig van:

• cyclustijdlogs verkregen van drie-assige en vier-assige verticale bewerkingscentra die in routinematige productie werden gebruikt,
• slijtagemetingen van gereedschap verzameld via voorinstellers,
• CAM-gegenereerde toolpath-simulaties gebaseerd op Mastercam 2024,
• kostenoverzichten verstrekt door de afdeling productieplanning.

Om consistentie te garanderen, werden alle bewerkingsparameters genormaliseerd met behulp van dezelfde snijgereedschapskwaliteit, spilsnelheidsvenster en koelvloeistofcondities.

1.3 Hulpmiddelen en reproduceerbaarheid

Het experiment gebruikte:

• Mastercam 2024 voor toolpath-generatie,
• Mitutoyo digitale micrometers voor dimensionale validatie,
• een gestandaardiseerd kostenmodel (arbeid, machinekosten per uur, materiaalkosten, gereedschapskosten).

De workflow is volledig repliceerbaar door identieke CAD-geometrieën, CAM-instellingen en materiaalvoorraad toe te passen.

2 Resultaten en analyse

2.1 Cyclustijdvergelijking

Tabel 1 vat de verandering in cyclustijd samen bij het vereenvoudigen van niet-functionele kenmerken.
(Gebruik in het definitieve document een tabel met drie regels met de juiste uitlijning en eenheden.)

Tabel 1 Feature-reductie versus cyclustijdverandering

De resultaten geven aan dat vereenvoudigde zakken en gestandaardiseerde radii de bewerkingsgangen aanzienlijk verminderen. Diepere zakken en kleine aangepaste radii vertoonden de hoogste correlatie met verhoogde gereedschapsslijtage en verlengde voorbewerkings-/nabewerkingscycli.

2.2 Impact van tolerantie

Het vergroten van tolerantiebanden van ±0,01 mm naar ±0,05 mm verlaagde de nabewerkingstijd met 14–19%. De compensatiestappen voor gereedschapsafbuiging werden dienovereenkomstig verminderd en er waren minder inspectie-iteraties nodig.

2.3 Vergelijking met bestaande bevindingen

Bestaande studies over CNC-kostenmodellering rapporteren vergelijkbare trends in de relatie tussen tolerantiebanden en nabewerkingstijd. Het experiment bevestigt deze waarnemingen en kwantificeert het voordeel voor multi-materiaalproductie.

3 Discussie

3.1 Interpretatie van bevindingen

De meeste kostenreducties zijn afkomstig van toolpath-vereenvoudiging en geoptimaliseerde snijgereedschapsingreep. Grotere radii maken high-feed-strategieën mogelijk, waardoor gereedschapsslijtage wordt verminderd. Tolerantieverbreding vermindert direct de nabewerkingsgangen, vooral voor roestvrijstalen componenten waar de snijweerstand hoog is.

3.2 Beperkingen

• Er werden slechts drie materialen geëvalueerd; hittebestendige legeringen en titanium waren niet inbegrepen.
• Vijf-assige bewerking werd uitgesloten, wat de toepasbaarheid op complexe lucht- en ruimtevaartgeometrieën beperkt.
• Kostenmodellering ging uit van stabiele arbeids- en elektriciteitstarieven, die per regio kunnen verschillen.

3.3 Praktische implicaties

Fabrikanten die CNC-onderdelen ontwerpen voor snelle productie kunnen deze DFM-tips opnemen om de kosten per eenheid te verlagen zonder de structurele prestaties te veranderen. Het standaardiseren van radii en het aanpassen van niet-kritische toleranties zijn met name effectief bij batchgroottes van minder dan 500 stuks/maand.

4 Conclusie

De evaluatie toont aan dat consistent gebruik van DFM-richtlijnen—geometrische vereenvoudiging, geoptimaliseerde radii en redelijke tolerantiebanden—de bewerkingskosten vermindert, voornamelijk door een afname van de cyclustijd en het gereedschapsgebruik. Deze inzichten ondersteunen toekomstige toepassingen bij het herontwerpen van componenten en benchmarking van leveranciers. Verder onderzoek kan zich uitbreiden naar multi-assige bewerking en complexe legeringen.