정밀 제조 분야에서 표준 부품이 특정 요구 사항을 충족하지 못할 때, 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 맞춤형 부품을 제작하기 위한 강력한 솔루션으로 부상합니다. 이 기술은 디지털 설계를 기반으로 다양한 재료로 부품을 정밀하게 제작할 수 있게 해줍니다. CNC 프로젝트를 독립적으로 수행하는 엔지니어와 제조업체에게는 가공 사이클 시간을 이해하고 정확하게 계산하는 것이 중요하며, 이는 생산 효율성, 비용 관리 및 프로젝트 일정에 직접적인 영향을 미칩니다.
다음 시나리오를 생각해 보십시오. 자동차 제조업체는 고유한 치수와 재료 사양을 가진 특수 엔진 부품이 필요합니다. 정확한 CNC 사이클 시간 예측이 없으면 생산 일정이 지연되어 전체 조립 라인이 중단될 수 있습니다. 이는 원활한 생산 워크플로우를 유지하기 위해 CNC 사이클 시간 계산을 마스터하는 것이 얼마나 중요한지를 강조합니다.
CNC 가공은 사전 프로그래밍된 컴퓨터 소프트웨어가 생산 장비의 움직임을 제어하는 제조 공정을 나타냅니다. 이 기술은 가상 설계(일반적으로 CAD 프로그램에서)를 특정 재료로 만들어진 물리적 부품으로 변환합니다. CNC 가공은 다음을 포함한 다양한 재료를 수용합니다.
- 단단한 폼
- 조각 폼
- 페놀 플라스틱
- 엔지니어링 플라스틱
수동 작업과 비교하여 CNC 가공은 고유한 부품을 생산하는 데 있어 뛰어난 정밀도와 효율성을 제공하며, 자동차 및 항공 우주에서 전자, 군사, 의료 및 보안 응용 분야에 이르기까지 다양한 산업에 서비스를 제공합니다. 특수 부품의 대량 생산을 위해 CNC 가공은 안정적이고 정밀한 솔루션을 제공합니다.
CNC 가공 사이클 시간은 단일 가공 작업을 완료하는 데 필요한 총 시간을 의미합니다. 엔지니어는 사이클 시간 데이터를 사용하여 생산 병목 현상을 식별하고, 생산 관리자는 정확한 일정 관리를 위해 이러한 계산에 의존합니다. 정확한 사이클 시간 지식은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.
- 더 정확한 견적: 견적자는 실제 가공 시간을 고려하여 정확한 견적을 생성하여 예상 처리 시간보다 과소 평가된 손실을 방지할 수 있습니다.
- 더 짧은 리드 타임: 제조업체는 사이클 시간 효율성을 최적화하여 제품 배송 주기를 줄여 고객 만족도를 높일 수 있습니다.
- 더 나은 예산 관리: 프로젝트 관리자는 사이클 시간 데이터를 사용하여 생산을 재정 계획에 맞춰 프로젝트가 예산 내에서 유지되도록 할 수 있습니다.
- 더 신뢰할 수 있는 타임라인: 팀은 효과적인 사이클 시간 관리를 통해 프로젝트 마감일을 준수하여 지연을 방지할 수 있습니다.
사이클 시간 공식은 절삭 거리, 이송 속도 및 스핀들 속도를 연결합니다. CNC 작업자는 이러한 변수를 조정하여 효율성과 품질의 균형을 맞춥니다. 많은 전문가가 일상적인 사용을 위해 이러한 계산을 특수 계산기에 프로그래밍합니다. 서로 다른 가공 작업에는 특정 사이클 시간 계산 방법이 필요합니다.
선삭 작업은 공작물 치수 및 재료 유형에 따라 달라집니다. 밀링 작업은 절삭 전략 및 재료 제거율의 영향을 받습니다. 나사 가공 작업은 고유한 사이클 시간 고려 사항을 제시합니다. 그러나 모든 작업은 기본 공식인 가공 시간 = 절삭 길이 / 이송 속도를 따릅니다.
제조업체는 각 생산 단계를 최적화하여 사이클 시간을 줄일 수 있습니다.
- 설정 시간 최소화: 불필요한 가동 중단을 제거하여 장비 활용도를 향상시킵니다.
- 최적의 도구 선택: 고효율 절삭 공구는 처리 속도를 가속화합니다.
- 절삭 매개변수 최적화: 속도와 공구 수명의 이상적인 균형을 찾습니다.
- 공구 경로 간소화: 총 절삭 거리를 줄이고 비절삭 이동을 최소화합니다.
체계적인 사이클 시간 분석 및 개선을 통해 제조업체는 비용 관리를 유지하면서 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 사이클 시간 공식은 가공 효율성을 측정하고 개선하기 위한 일관된 방법론을 제공합니다.
기본 CNC 계산은 길이(또는 거리)를 속도(또는 속도)로 나눕니다. 이 핵심 공식은 가공 시간 계산을 가능하게 하며 다음과 같은 추가 방정식을 파생합니다.
- RPM = 1,000 × 절삭 속도(mm/min) / (π × 바 직경(mm))
- 가공 시간 = 절삭 길이(mm) / (회전당 이송(mm/rev) × RPM)
프로젝트 사양에 따라 밀리미터와 인치 간의 단위 변환이 필요할 수 있습니다.
다음 매개변수를 사용하여 이 임페리얼 단위 예시를 고려하십시오.
- 구멍 직경 = 1인치
- 구멍 깊이 = 0.75인치
- 접근 거리 = 0.1인치
- 이송 속도 = 7인치/분
드릴링 시간 계산(초로 변환):
- 드릴링 시간 = 이동 거리(0.85인치) / 이송 속도(7인치/분) = 0.12143분
- 초 = 0.12143분 × 60 = 7.2858초
드릴링 시간을 결정한 후, 분당 인치(IPM) 단위의 이송 속도를 계산하려면 스핀들 속도(RPM)를 파생해야 합니다. 대부분의 설명서에서 회전당 인치(IPR) 단위의 이송 속도와 분당 표면 피트(SFM) 단위의 속도 권장 사항을 제공하므로, 이러한 공식이 계산을 완료합니다.
- RPM = 3.82 × SFM / 총 직경
- IPM = RPM × IPR
이빨당 이송 속도를 지정하는 공구의 경우, 공식은 다음과 같이 적용됩니다.
- IPR = IPT × 절삭 날 수
이러한 공식은 가공 중 직경이 변경되지 않는 한 대부분의 작업에 직접적으로 적용됩니다. 여러 패스가 필요한 프로젝트의 경우, 일정한 표면 속도는 직경 변화에 따라 RPM이 달라지므로 각 선삭 패스에 대해 별도의 RPM 및 IPM 계산이 필요합니다.
밀링은 수직, 경사 또는 수평 평면에 슬롯, 나선형 홈 또는 평면을 생성합니다. 밀링 작업의 경우, 시간 추정에는 이빨당 이송 속도 측정, 즉 특정 공구의 플루트 수, 이빨 수 또는 절삭 날 수를 아는 것이 필요할 수 있습니다.
원래 공식(가공 시간 = 절삭 길이(mm) / (회전당 이송(mm/rev) × RPM))을 사용하여 CNC 밀링 시간은 다음과 같이 계산됩니다.
계산 사양은 다음과 같습니다.
- 절삭 길이(mm) = 필요한 거리 + 공작물 길이 + 공구 오버트래블 + 공구 접근
- 회전당 이송(mm/rev) = 이빨 수 × 이빨당 이송
- RPM = 1,000 × 절삭 속도 / (π × 바 직경(mm))
이러한 측정의 정밀도는 최적의 가공 시간 추정을 보장합니다.
선삭 사이클 시간 공식 또한 기본 방정식에서 파생됩니다. 가공 시간 = 절삭 길이(mm) / (회전당 이송(mm/rev) × RPM). 계산 사양은 다음과 같습니다.
- 길이 = 공구 접근 + 공작물 길이 + 공구 오버트래블 × 패스 수
- 평균 RPM = 1,000 × 절삭 속도 / (π × 바 평균 직경(mm))
선삭은 선반에서 단일 포인트 공구를 사용하여 회전(종종 복잡한) 모양을 생성합니다. 이 프로세스에는 두 가지 뚜렷한 움직임이 포함됩니다.
- 기본 움직임: 공작물 회전
- 보조 움직임: 이송
사이클 시간 계산을 이해하면 프로세스 최적화를 통해 운영 개선이 가능합니다. 모든 CNC 가공 단계는 총 사이클 시간에 영향을 미치며, 각 구성 요소를 최적화하면 전체 기간이 최소화됩니다. 이러한 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 설정 시간: 작업이 시작되기 전에 공작물을 고정하고 절삭 공구를 구성하는 데 걸리는 총 시간.
- 공구 교체: 여러 공구 간에 전환하는 데 필요한 시간. 자동 공구 교환기는 수동 교체 비효율성을 제거합니다.
- 가공: 모든 공구 이동 및 스핀들 회전은 사이클 시간에 추가됩니다. 처리 속도는 공작물 재료, 절삭 매개변수 및 공구 경로 복잡성에 따라 달라집니다.
- 급속 이동 및 포지셔닝: 작업 간 공구 재배치 시간.
- 정지 시간: 정확한 공구 경로를 따르고, 공구 과열을 방지하며, 칩 제거를 통해 절삭 품질을 향상시키기 위해 의도적인 일시 중지.
- 공작물 언로딩: 완성된 부품을 기계에서 제거하는 데 걸리는 시간.
지연, CAD 파일 로딩 및 기계 예열을 포함한 비생산적인 시간도 총 사이클 시간에 기여합니다. 이러한 비효율성을 식별하고 해결하면 더 나은 사이클 시간 성능을 얻을 수 있습니다.