Время цикла обработки на станках с ЧПУ критично для эффективности производства

В мире точного производства, когда стандартные компоненты не соответствуют конкретным требованиям, обработка на станках с ЧПУ (CNC) становится мощным решением для создания индивидуальных деталей. Эта технология позволяет точно изготавливать компоненты из различных материалов на основе цифровых проектов. Для инженеров и производителей, самостоятельно выполняющих проекты ЧПУ, понимание и точный расчет времени цикла обработки становятся критически важными — непосредственно влияя на эффективность производства, контроль затрат и сроки реализации проектов.

Рассмотрим такой сценарий: автопроизводителю требуются специализированные компоненты двигателя с уникальными размерами и спецификациями материалов. Без точных прогнозов времени цикла ЧПУ графики производства могут столкнуться с задержками, потенциально нарушая работу целых сборочных линий. Это подчеркивает жизненно важную важность освоения расчетов времени цикла ЧПУ для поддержания бесперебойных производственных процессов.

Обработка на станках с ЧПУ представляет собой производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение управляет движением производственного оборудования. Эта технология преобразует виртуальные проекты (обычно из CAD-программ) в физические компоненты, изготовленные из определенных материалов. Обработка на станках с ЧПУ подходит для различных материалов, включая:

• Жесткий пенопласт
• Резной пенопласт
• Фенольные пластмассы
• Инженерные пластмассы

По сравнению с ручными операциями, обработка на станках с ЧПУ обеспечивает превосходную точность и эффективность при производстве уникальных компонентов, обслуживая отрасли от автомобилестроения и аэрокосмической промышленности до электроники, военной, медицинской и охранной сфер. Для крупносерийного производства специализированных деталей обработка на станках с ЧПУ предоставляет надежные и точные решения.

Время цикла обработки на станках с ЧПУ относится к общей продолжительности, необходимой для завершения одной операции обработки. Инженеры используют данные о времени цикла для выявления узких мест производства, в то время как менеджеры по производству полагаются на эти расчеты для точного планирования. Знание точного времени цикла предлагает множество преимуществ:

• Более точные расценки: Оценщики могут создавать точные расценки, учитывая фактическую продолжительность обработки, предотвращая убытки от недооцененного времени обработки.
• Более короткие сроки выполнения: Производители могут сократить циклы поставки продукции, оптимизируя эффективность времени цикла, повышая удовлетворенность клиентов.
• Лучший контроль бюджета: Руководители проектов могут согласовывать производство с финансовыми планами, используя данные о времени цикла, обеспечивая соответствие проектов бюджету.
• Более надежные сроки: Команды могут соблюдать сроки реализации проектов посредством эффективного управления временем цикла, избегая задержек.

Формула времени цикла связывает расстояние резания, скорость подачи и скорость вращения шпинделя. Операторы ЧПУ регулируют эти переменные, чтобы сбалансировать эффективность с качеством. Многие специалисты программируют эти расчеты в специализированные калькуляторы для ежедневного использования. Различные операции обработки требуют конкретных методов расчета времени цикла.

Токарные операции зависят от размеров заготовки и типа материала. Фрезерные операции зависят от стратегий резания и скорости удаления материала. Операции нарезания резьбы представляют собой уникальные соображения по времени цикла. Однако все операции подчиняются основной формуле: время обработки равно длине резания, деленной на скорость подачи.

Производители могут сократить время цикла, оптимизируя каждый этап производства:

• Минимизировать время настройки: Устранить ненужные простои для повышения использования оборудования.
• Выбрать оптимальные инструменты: Высокоэффективные режущие инструменты ускоряют скорость обработки.
• Оптимизировать параметры резания: Найти идеальный баланс между скоростью и долговечностью инструмента.
• Оптимизировать траектории инструмента: Уменьшить общее расстояние резания и минимизировать нережущие перемещения.

Посредством систематического анализа и улучшения времени цикла производители могут повысить производительность, сохраняя при этом контроль над затратами. Формула времени цикла обеспечивает последовательную методологию измерения и улучшения эффективности обработки.

Основной расчет ЧПУ делит длину (или расстояние) на скорость (или скорость). Эта основная формула позволяет рассчитывать время обработки и выводить следующие дополнительные уравнения:

• RPM = 1000 × Скорость резания (мм/мин) / (π × Диаметр заготовки (мм))
• Время обработки = Длина резания (мм) / (Подача за оборот (мм/об) × RPM)

В зависимости от спецификаций проекта могут потребоваться преобразования единиц измерения между миллиметрами и дюймами.

Рассмотрим этот пример в имперских единицах с этими параметрами:

• Диаметр отверстия = 1 дюйм
• Глубина отверстия = 0,75 дюйма
• Расстояние подхода = 0,1 дюйма
• Скорость подачи = 7 дюймов/минуту

Расчет времени сверления (преобразовано в секунды):

• Время сверления = Расстояние перемещения (0,85 дюйма) / Скорость подачи (7 дюймов/минуту) = 0,12143 минуты
• Секунды = 0,12143 минуты × 60 = 7,2858 секунды

После определения времени сверления расчет скорости подачи в дюймах в минуту (IPM) требует вывода скорости вращения шпинделя (RPM). Поскольку большинство руководств предоставляют скорости подачи в дюймах за оборот (IPR) и рекомендации по скорости в футах в минуту (SFM), эти формулы завершают расчет:

• RPM = 3,82 × SFM / Общий диаметр
• IPM = RPM × IPR

Для инструментов, указывающих скорость подачи на зуб, формула адаптируется к:

• IPR = IPT × Количество режущих кромок

Эти формулы применяются непосредственно к большинству операций — за исключением случаев, когда диаметр изменяется во время обработки. Для проектов, требующих нескольких проходов, постоянная скорость поверхности приводит к изменению RPM в зависимости от изменений диаметра, что требует отдельных расчетов RPM и IPM для каждого токарного прохода.

Фрезерование создает пазы, винтовые канавки или плоские поверхности на вертикальных, наклонных или горизонтальных плоскостях. Для операций фрезерования оценка времени может потребовать измерения скорости подачи на зуб — зная количество канавок, количество зубьев или режущих кромок конкретного инструмента.

Используя исходную формулу (Время обработки = Длина резания (мм) / (Подача за оборот (мм/об) × RPM)), время фрезерования на станках с ЧПУ рассчитывается как:

Спецификации расчета включают:

• Длина резания (мм) = Требуемое расстояние + Длина заготовки + Перебег инструмента + Подход инструмента
• Подача за оборот (мм/об) = Количество зубьев × Подача на зуб
• RPM = 1000 × Скорость резания / (π × Диаметр заготовки (мм))

Точность этих измерений обеспечивает оптимальную оценку времени обработки.

Формула времени цикла точения также выводится из основного уравнения: Время обработки = Длина резания (мм) / (Подача за оборот (мм/об) × RPM). Спецификации расчета включают:

• Длина = Подход инструмента + Длина заготовки + Перебег инструмента × Количество проходов
• Среднее RPM = 1000 × Скорость резания / (π × Средний диаметр заготовки (мм))

Точение создает вращающиеся (часто сложные) формы с использованием одноточечных инструментов на токарных станках. Процесс включает в себя два отдельных движения:

1. Основное движение: Вращение заготовки
2. Вторичное движение: Подача

Понимание расчетов времени цикла позволяет улучшить эксплуатацию за счет оптимизации процесса. Каждый этап обработки на станках с ЧПУ влияет на общее время цикла — оптимизация каждого компонента минимизирует общую продолжительность. Эти компоненты включают:

• Время настройки: Общая продолжительность для закрепления заготовок и настройки режущих инструментов перед началом операций.
• Смена инструмента: Время, необходимое для переключения между несколькими инструментами. Автоматические устройства смены инструмента устраняют неэффективность ручной смены.
• Обработка: Каждое движение инструмента и вращение шпинделя увеличивает время цикла. Скорость обработки зависит от материала заготовки, параметров резания и сложности траектории инструмента.
• Быстрые перемещения и позиционирование: Время для перепозиционирования инструмента между операциями.
• Время выдержки: Преднамеренные паузы, обеспечивающие точное следование траектории инструмента, предотвращающие перегрев инструмента и улучшающие качество реза за счет удаления стружки.
• Выгрузка заготовки: Продолжительность удаления готовых компонентов из станков.

Непроизводительное время — включая задержки, загрузку CAD-файлов и прогрев станка — также способствует общему времени цикла. Выявление и устранение этих неэффективностей приводит к повышению производительности времени цикла.