زمان چرخه ماشینکاری CNC برای بهره وری تولید حیاتی است

در دنیای دقیق تولید، زمانی که اجزای استاندارد نتوانند الزامات خاص را برآورده کنند، ماشین‌کاری کنترل عددی کامپیوتری (CNC) به عنوان یک راه‌حل قدرتمند برای ایجاد قطعات سفارشی ظاهر می‌شود. این فناوری امکان ساخت دقیق اجزا از مواد مختلف را بر اساس طرح‌های دیجیتالی فراهم می‌کند. برای مهندسان و تولیدکنندگانی که به طور مستقل پروژه‌های CNC را انجام می‌دهند، درک و محاسبه دقیق زمان چرخه ماشین‌کاری بسیار مهم می‌شود - که مستقیماً بر راندمان تولید، کنترل هزینه و جدول زمانی پروژه تأثیر می‌گذارد.

این سناریو را در نظر بگیرید: یک تولیدکننده خودرو به اجزای موتور تخصصی با ابعاد منحصر به فرد و مشخصات مواد نیاز دارد. بدون پیش‌بینی دقیق زمان چرخه CNC، برنامه‌های تولید ممکن است با تاخیر مواجه شوند و به طور بالقوه کل خطوط مونتاژ را مختل کنند. این امر بر اهمیت حیاتی تسلط بر محاسبات زمان چرخه CNC برای حفظ جریان‌های کاری تولید روان تأکید می‌کند.

ماشین‌کاری CNC نشان‌دهنده یک فرآیند تولید است که در آن نرم‌افزار کامپیوتری از پیش برنامه‌ریزی شده، حرکت تجهیزات تولید را کنترل می‌کند. این فناوری طرح‌های مجازی (معمولاً از برنامه‌های CAD) را به اجزای فیزیکی ساخته شده از مواد خاص تبدیل می‌کند. ماشین‌کاری CNC مواد متنوعی از جمله موارد زیر را در خود جای می‌دهد:

• فوم سفت و سخت
• فوم حکاکی
• پلاستیک‌های فنولی
• پلاستیک‌های مهندسی

در مقایسه با عملیات دستی، ماشین‌کاری CNC دقت و راندمان بالاتری را در تولید اجزای منحصر به فرد ارائه می‌دهد و به صنایعی از جمله خودروسازی و هوافضا تا الکترونیک، نظامی، پزشکی و کاربردهای امنیتی خدمات می‌دهد. برای تولید انبوه قطعات تخصصی، ماشین‌کاری CNC راه‌حل‌های دقیق و قابل اعتمادی را ارائه می‌دهد.

زمان چرخه ماشین‌کاری CNC به مدت زمان کل مورد نیاز برای تکمیل یک عملیات ماشین‌کاری واحد اشاره دارد. مهندسان از داده‌های زمان چرخه برای شناسایی گلوگاه‌های تولید استفاده می‌کنند، در حالی که مدیران تولید به این محاسبات برای برنامه‌ریزی دقیق تکیه می‌کنند. دانش دقیق زمان چرخه مزایای متعددی را ارائه می‌دهد:

• نقل قول‌های دقیق‌تر: تخمین‌گران می‌توانند با در نظر گرفتن مدت زمان ماشین‌کاری واقعی، نقل قول‌های دقیقی ایجاد کنند و از ضررهای ناشی از زمان‌های پردازش دست‌کم گرفته شده جلوگیری کنند.
• زمان‌های تحویل کوتاه‌تر: تولیدکنندگان می‌توانند چرخه‌های تحویل محصول را با بهینه‌سازی راندمان زمان چرخه کاهش دهند و رضایت مشتری را افزایش دهند.
• کنترل بهتر بودجه: مدیران پروژه می‌توانند تولید را با برنامه‌های مالی با استفاده از داده‌های زمان چرخه هماهنگ کنند و اطمینان حاصل کنند که پروژه‌ها در بودجه باقی می‌مانند.
• جدول زمانی قابل اطمینان‌تر: تیم‌ها می‌توانند ضرب‌الاجل‌های پروژه را از طریق مدیریت مؤثر زمان چرخه رعایت کنند و از تاخیرها جلوگیری کنند.

فرمول زمان چرخه، مسافت برش، سرعت پیشروی و سرعت دوک را به هم متصل می‌کند. اپراتورهای CNC این متغیرها را برای ایجاد تعادل بین راندمان و کیفیت تنظیم می‌کنند. بسیاری از متخصصان این محاسبات را در ماشین‌حساب‌های تخصصی برای استفاده روزانه برنامه‌ریزی می‌کنند. عملیات ماشین‌کاری مختلف به روش‌های محاسبه زمان چرخه خاصی نیاز دارند.

عملیات تراشکاری به ابعاد قطعه کار و نوع مواد بستگی دارد. عملیات فرزکاری تحت تأثیر استراتژی‌های برش و میزان حذف مواد قرار می‌گیرد. عملیات رزوه زنی ملاحظات زمان چرخه منحصر به فردی را ارائه می‌دهد. با این حال، همه عملیات از فرمول اساسی پیروی می‌کنند: زمان ماشین‌کاری برابر است با طول برش تقسیم بر سرعت پیشروی.

تولیدکنندگان می‌توانند زمان چرخه را با بهینه‌سازی هر مرحله از تولید کاهش دهند:

• به حداقل رساندن زمان راه‌اندازی: حذف زمان خرابی غیرضروری برای بهبود استفاده از تجهیزات.
• انتخاب ابزارهای بهینه: ابزارهای برش با راندمان بالا، سرعت پردازش را تسریع می‌کنند.
• بهینه‌سازی پارامترهای برش: تعادل ایده‌آل بین سرعت و طول عمر ابزار را پیدا کنید.
• بهینه‌سازی مسیرهای ابزار: کاهش کل مسافت برش و به حداقل رساندن حرکات غیر برش.

از طریق تجزیه و تحلیل و بهبود سیستماتیک زمان چرخه، تولیدکنندگان می‌توانند بهره‌وری را افزایش داده و در عین حال کنترل هزینه را حفظ کنند. فرمول زمان چرخه یک روش ثابت برای اندازه‌گیری و بهبود راندمان ماشین‌کاری ارائه می‌دهد.

محاسبه اساسی CNC طول (یا مسافت) را بر سرعت (یا نرخ) تقسیم می‌کند. این فرمول اصلی محاسبات زمان ماشین‌کاری را فعال می‌کند و این معادلات اضافی را به دست می‌آورد:

• RPM = 1000 × سرعت برش (میلی‌متر در دقیقه) / (π × قطر میله (میلی‌متر))
• زمان ماشین‌کاری = طول برش (میلی‌متر) / (پیشروی در هر دور (میلی‌متر در دور) × RPM)

بسته به مشخصات پروژه، تبدیل واحد بین میلی‌متر و اینچ ممکن است ضروری باشد.

این مثال واحد امپریالیستی را با این پارامترها در نظر بگیرید:

• قطر سوراخ = 1 اینچ
• عمق سوراخ = 0.75 اینچ
• فاصله نزدیک شدن = 0.1 اینچ
• سرعت پیشروی = 7 اینچ در دقیقه

محاسبه زمان حفاری (تبدیل به ثانیه):

• زمان حفاری = مسافت حرکت (0.85 اینچ) / سرعت پیشروی (7 اینچ در دقیقه) = 0.12143 دقیقه
• ثانیه = 0.12143 دقیقه × 60 = 7.2858 ثانیه

پس از تعیین زمان حفاری، محاسبه سرعت پیشروی بر حسب اینچ در دقیقه (IPM) به مشتق سرعت دوک (RPM) نیاز دارد. از آنجایی که اکثر دفترچه‌های راهنما سرعت پیشروی را بر حسب اینچ در هر دور (IPR) و توصیه‌های سرعت را بر حسب فوت سطح در دقیقه (SFM) ارائه می‌دهند، این فرمول‌ها محاسبه را تکمیل می‌کنند:

• RPM = 3.82 × SFM / قطر کل
• IPM = RPM × IPR

برای ابزارهایی که سرعت پیشروی در هر دندانه را مشخص می‌کنند، فرمول به این صورت تنظیم می‌شود:

• IPR = IPT × تعداد لبه‌های برش

این فرمول‌ها به طور مستقیم برای اکثر عملیات اعمال می‌شوند - به جز زمانی که قطر در حین ماشین‌کاری تغییر می‌کند. برای پروژه‌هایی که به چندین پاس نیاز دارند، سرعت سطح ثابت باعث می‌شود RPM با تغییرات قطر متفاوت باشد و محاسبات RPM و IPM جداگانه برای هر پاس تراشکاری ضروری باشد.

فرز شیارها، شیارهای مارپیچی یا سطوح صاف را روی صفحات عمودی، مایل یا افقی ایجاد می‌کند. برای عملیات فرز، تخمین زمان ممکن است نیاز به اندازه‌گیری سرعت پیشروی در هر دندانه داشته باشد - دانستن تعداد شیار، تعداد دندانه‌ها یا لبه‌های برش ابزار خاص.

با استفاده از فرمول اصلی (زمان ماشین‌کاری = طول برش (میلی‌متر) / (پیشروی در هر دور (میلی‌متر در دور) × RPM))، زمان فرز CNC به صورت زیر محاسبه می‌شود:

مشخصات محاسبه شامل موارد زیر است:

• طول برش (میلی‌متر) = مسافت مورد نیاز + طول قطعه کار + اورتراول ابزار + نزدیک شدن ابزار
• پیشروی در هر دور (میلی‌متر در دور) = تعداد دندانه‌ها × پیشروی در هر دندانه
• RPM = 1000 × سرعت برش / (π × قطر میله (میلی‌متر))

دقت در این اندازه‌گیری‌ها تخمین‌های بهینه زمان ماشین‌کاری را تضمین می‌کند.

فرمول زمان چرخه تراش نیز از معادله اساسی مشتق می‌شود: زمان ماشین‌کاری = طول برش (میلی‌متر) / (پیشروی در هر دور (میلی‌متر در دور) × RPM). مشخصات محاسبه شامل موارد زیر است:

• طول = نزدیک شدن ابزار + طول قطعه کار + اورتراول ابزار × تعداد پاس
• RPM متوسط = 1000 × سرعت برش / (π × قطر متوسط میله (میلی‌متر))

تراش شکل‌های چرخشی (اغلب پیچیده) را با استفاده از ابزارهای تک نقطه‌ای روی تراش ایجاد می‌کند. این فرآیند شامل دو حرکت مجزا است:

1. حرکت اولیه: چرخش قطعه کار
2. حرکت ثانویه: پیشروی

درک محاسبات زمان چرخه، بهبود عملیاتی را از طریق بهینه‌سازی فرآیند امکان‌پذیر می‌کند. هر مرحله ماشین‌کاری CNC بر زمان چرخه کل تأثیر می‌گذارد - بهینه‌سازی هر جزء، مدت زمان کلی را به حداقل می‌رساند. این اجزا عبارتند از:

• زمان راه‌اندازی: مدت زمان کل برای ایمن‌سازی قطعات کار و پیکربندی ابزارهای برش قبل از شروع عملیات.
• تغییر ابزار: زمان مورد نیاز برای جابجایی بین چندین ابزار. تعویض‌کننده‌های ابزار خودکار، ناکارآمدی‌های تغییر دستی را از بین می‌برند.
• ماشین‌کاری: هر حرکت ابزار و چرخش دوک به زمان چرخه اضافه می‌شود. سرعت پردازش به مواد قطعه کار، پارامترهای برش و پیچیدگی مسیر ابزار بستگی دارد.
• حرکات و موقعیت‌یابی سریع: زمان برای تغییر موقعیت ابزار بین عملیات.
• زمان توقف: مکث‌های عمدی که از دنبال کردن مسیر ابزار دقیق اطمینان حاصل می‌کنند، از گرم شدن بیش از حد ابزار جلوگیری می‌کنند و کیفیت برش را از طریق پاکسازی تراشه بهبود می‌بخشند.
• تخلیه قطعه کار: مدت زمان برداشتن اجزای تمام شده از دستگاه‌ها.

زمان غیرمولد - از جمله تاخیرها، بارگذاری فایل‌های CAD و گرم کردن دستگاه - نیز به زمان چرخه کل کمک می‌کند. شناسایی و رسیدگی به این ناکارآمدی‌ها منجر به عملکرد بهتر زمان چرخه می‌شود.