Die präzise Berechnung der CNC-Bearbeitungszeit spielt eine entscheidende Rolle bei der Projektplanung, der Terminplanung und der Kostenbewertung. Viele Maschinenbediener haben Schwierigkeiten, die Zykluszeiten korrekt zu berechnen. Dies führt in der Regel zu Verzögerungen und ungeplanten Kosten.
In diesem Blogbeitrag erfahren Sie grundlegende Formeln, beste Vorgehensweisen sowie einige spezielle Tipps zur korrekten Berechnung der Bearbeitungszeit.
Was ist die CNC-Bearbeitungszeit (Zykluszeit)?
Vereinfacht ausgedrückt ist die CNC-Bearbeitungszeit oder Zykluszeit die Gesamtzeit, die für die Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs benötigt wird. Diese umfasst alle Schneidvorgänge, Einrichtungsschritte, Werkzeugwechsel und die Komponentenverwaltung.
Die Zykluszeiten können je nach Komplexität des Auftrags zwischen wenigen Sekunden und mehreren Minuten liegen. Eine Verkürzung der Zykluszeit minimiert die Produktionskosten und verbessert gleichzeitig die Produktivität.
Grundlegende Formel für die Bearbeitungszeit
Um die Zykluszeit bei der CNC-Bearbeitung genau zu berechnen, müssen Sie zunächst grundlegende Formeln kennen. Zunächst müssen Sie jedoch einige grundlegende Begriffe verstehen.
Wichtige Variablen erklärt
Für korrekte Ergebnisse ist es sehr wichtig, die grundlegende Terminologie zu kennen.
Schnittlänge bezieht sich auf die Gesamtdistanz, die das Werkzeug zurücklegt.
Durchmesser ist die Größe des Werkstücks und RPM ist die Spindeldrehzahl.
Vorschub pro Umdrehung gibt an, wie weit das Werkzeug bei einer Spindelumdrehung vorrückt.
Grundformel
Mit dieser Grundformel können wir die Bearbeitungszeit berechnen.
Bearbeitungszeit = Schnittlänge ÷ Vorschubgeschwindigkeit
Mit dieser Formel können Sie die Zeit angeben, die ein Werkzeug benötigt, um einen bestimmten Pfad entlang zu fahren. Achten Sie darauf, immer die gleichen Einheiten wie Zoll oder Millimeter zu verwenden, um präzise Ergebnisse zu erzielen.
Drehzahlberechnung
Bevor Sie die Zeitformel anwenden, müssen Sie die Spindeldrehzahl (U/min) kennen. Für metrische Messungen verwenden Sie: Spindeldrehzahl (U/min) = 1000 × Schnittgeschwindigkeit ÷ (π × Durchmesser).
Diese Gleichung ändert Durchmesser (mm) & Schneidgeschwindigkeit (m/min) in U/min.
Integrierte Bearbeitungszeit
Für eine umfassende Schnittzeit müssen Sie alle Elemente addieren.
Anwendung: Bearbeitungszeit = Schnittlänge ÷ (Vorschub pro Umdrehung × U/min).
Diese Formel integriert Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit. Sie eignet sich besonders für Bohr- und Dreharbeiten.
Zusätzlicher Ansatz
Wenn Sie eine direkte Schätzung benötigen, können Sie die Formel verwenden Bearbeitungszeit = Länge ÷ Vorschub pro Minute
Bei dieser Methode müssen Sie die Drehzahl nicht berechnen, wenn Sie den Vorschub pro Minute bereits kennen. Moderne Maschinen zeigen diesen Vorschub pro Minute auf ihrem Bildschirm an. Diese Methode eignet sich für schnelle und einfache Auswertungen.
CNC-betriebsbasierte Berechnungen
Die Grundformeln bieten einen Ausgangspunkt, doch jede CNC-Bearbeitung wie Bohren, Drehen und Fräsen erfordert spezielle Einstellungen. Sie können Ihre Bearbeitungszeitberechnungen verfeinern, indem Sie die folgenden Schritte für jeden Vorgang befolgen.
Bohren
Denken Sie bei der Berechnung der Bohrzeit daran, die Annäherungsdistanz zur Bohrlochtiefe hinzuzufügen.
- Wenn das Loch beispielsweise 0.75 Zoll tief ist und ein Ansatz von 0.1 Zoll besteht, beträgt die Gesamtentfernung 0.85 Zoll.
- Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 7 Zoll pro Minute (IPM) würde die Berechnung lauten: Zeit = 0.85 ÷ 7 = 0.1214 Minuten, was ungefähr 7.3 Sekunden entspricht.
Durch die Einbeziehung von Einfahrt und Schnitt verbessert sich Ihre Bohrzeitschätzung.
Drehung
Die Wendezeit folgt der gleichen Formel:
Bearbeitungszeit = Gesamtlänge ÷ (Vorschub pro Umdrehung × U/min)
Vorschub pro Umdrehung und Drehzahl werden auf die gleiche Weise ermittelt.
Für Verfahren wie Einstechen oder Plandrehen, bei denen sich der Durchmesser ändert, müssen Sie die unten angegebene Methode verwenden:
- Teilen Sie den Schnitt in Portionen mit unterschiedlichen Durchmessern.
- Berechnen Sie die Zeit für jede Portion einzeln.
Dieser geteilte Ansatz erhöht die Genauigkeit insbesondere dann, wenn Spindeldrehzahlgrenzen das Verfahren beeinflussen.
Fräsen
Die Fräszeit wird von vielen Faktoren beeinflusst: Anzahl der Durchgänge, Schnittlänge, Vorschubgeschwindigkeit sowie Spindeldrehzahl.
Wenden Sie die unten angegebene Formel an:
Zeit = (Schnittlänge × Anzahl der Durchgänge) ÷ (Vorschub pro Umdrehung × U/min)
- Schnittlänge umfasst Annäherung, Hauptweg und Überweg.
- Vorschub pro Umdrehung ist das Produkt aus der Anzahl der Zähne und dem Vorschub pro Zahn.
- RPM ergibt sich aus Durchmesser und Schnittgeschwindigkeit des Fräsers.
Durch die Zusammenführung aller dieser Werte erhalten Sie eine genaue Schätzung der Bearbeitungszeit.
Berücksichtigung von Nebenzeiten
Die Bearbeitungszeit ist nicht auf den Schneidevorgang beschränkt. Für eine vollständige Schätzung verwenden Sie diese Formel:
Gesamtbearbeitungszeit = Schnittzeit + Werkzeugwechselzeit + Rüstzeit + Programmzeit
- Schnittzeit: die Zeit, die für die Beseitigung von Material aufgewendet wird
- Werkzeugwechselzeit: dauert normalerweise 2 bis 10 Minuten, je nachdem, ob Ihre Einrichtung automatisch oder manuell erfolgt.
- Installationszeit: die Zeit, die für das Reparieren, Laden und Codieren aufgewendet wird.
- Programmzeit: die zum Ausführen von CNC-Code erforderliche Zeit.
Vergessen Sie nicht, praktische Aspekte wie Abbauphasen oder Bedienerpausen einzubeziehen.
At RICHCONN Wir konzentrieren uns stark auf die Automatisierung des Geräteaustauschs und der Einrichtung optimiert wo immer möglich. Diese Technik garantiert, dass Ihre kritischen Komponenten zuverlässig und schnell und ohne Verzögerungen bearbeitet werden.
Präzisionsfaktoren und verfeinerte Aspekte
Die präzise Auswertung der Bearbeitungszeit basiert auf mehreren komplexen Aspekten. Die Analyse der Wechselwirkungen dieser Aspekte führt zu einer höheren Produktionseffizienz und genaueren Prognosen.
Beziehung zwischen Vorschüben und Geschwindigkeiten
Sowohl die Vorschubgeschwindigkeit als auch die Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die Effizienz des Materialabtrags einer Maschine. Wenn Sie die Schnittgeschwindigkeit erhöhen, müssen Sie häufig auch die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen, um die Abtragsrate aufrechtzuerhalten.
Die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst die Werkzeuglebensdauer und verändert auch die Werkzeugtemperatur. Ebenso beeinflusst die Vorschubgeschwindigkeit die Spanbildung und die Oberflächengüte. Durch die richtige Anpassung beider Variablen können Sie schnellen Werkzeugverschleiß verhindern und dennoch eine hohe Produktivität erzielen.
Formeln für Fräsvorgänge
Die Fräspräzision basiert auf einer bestimmten Formel:
- Spulengeschwindigkeit = Schnittgeschwindigkeit ÷ (π × Durchmesser)
- Vorschubgeschwindigkeit = Zähnezahl × U/min × Vorschub pro Zahn
Wenn Sie beispielsweise eine Schnittgeschwindigkeit von 800 sfm anwenden und ein Werkzeug mit einem Durchmesser von 0.5 Zoll verwenden, dann gilt:
- RPM = 800 ÷ (π × 0.5) ≈ 6112
Bei einem 4-schneidigen Fräser und einer Spanbelastung von 0.001 Zoll pro Zahn beträgt die Vorschubgeschwindigkeit 4 × 6 112 × 0.001 ≈ 24.4 ipm
Überlegungen zu Material und Werkzeugen
Die Art des gewählten Materials hat einen erheblichen Einfluss auf die Bearbeitungszeit. Aluminium lässt sich im Vergleich zu Stahl schneller bearbeiten. Edelstahl und Titan erfordern häufigere Werkzeugwechsel und langsamere Vorschübe. Darüber hinaus ist der Einsatz von Spezialwerkzeugen, d. h. Hartmetall Fräser, erhöht die Standzeit der Werkzeuge und ermöglicht zudem höhere Geschwindigkeiten.
Design für Herstellbarkeit
Weniger Rüstzeiten und einfache Bauteilkonstruktionen tragen zur Kosten- und Zykluszeitreduzierung bei. Die Reduzierung tiefer Kavitäten, die Verwendung von Standardfunktionen und die Reduzierung der Bauteilwechsel verbessern die Bearbeitungsleistung. Durch die Vereinfachung schwieriger Aufgaben verbringen Sie weniger Zeit an der Maschine und können Aufträge sicherer und schneller ausliefern.
At RICHCONNUnser Fertigungsteam überprüft die Kundenentwürfe vor Beginn der Fertigung. In der Regel erkennen wir Anpassungen, die die Zykluszeit um 20 bis 35 % verkürzen können.
Nützliche Tipps zur Schätzgenauigkeit
Neben der theoretischen Grundlage ist die Anwendung praktischer Ansätze für eine korrekte Auswertung unerlässlich. Mit diesen Tipps können Sie Ihre Berechnungen sicherer gestalten und Ihre Ergebnisse mit der Zeit verbessern.
Verification
Führen Sie zunächst Probeschnitte durch und vergleichen Sie die berechneten Zeiten anschließend mit den tatsächlichen Maschinenergebnissen. Die auf den Maschinen angezeigten Zeiten liefern in der Regel eine zuverlässigere Bestätigung als die Näherungswerte der CAM-Software. Achten Sie auch auf Schnittgeräusche, Monitor Werkzeugverschleiß und überprüfen Sie auch die Oberflächenbeschaffenheit.
Aufzeichnen und Wiederverwenden von Daten
Führen Sie eine Datenbank mit den aufgezeichneten Bearbeitungszeiten für jedes Werkzeug, jeden Vorgang und jede Materialkonfiguration. Erfassen Sie alle Abweichungen zwischen den tatsächlichen und den berechneten Zeiten für eine langfristige Nachverfolgung. Mithilfe historischer Daten können Sie Ihre Schätzgenauigkeit im Vergleich zu anderen Standardmethoden um bis zu 72 % steigern.
Verwenden von Software
CNC-Rechner-Apps ermöglichen schnellere Betriebszeitschätzungen und reduzieren Fehler. Tools wie der Hoffmann Machining Calculator und der CNC Machinist Calculator Pro bieten bevorzugte Geschwindigkeiten, Vorschübe und Schnittzeiten für verschiedene Vorgänge und Materialien.
Um zusammenzufassen
Um die CNC-Bearbeitungszeit präzise zu berechnen, müssen Sie die richtigen Formeln verwenden, auch die Zeit für nicht-schneidende Schritte berücksichtigen und die Variablen jedes einzelnen Vorgangs verstehen. Regelmäßiges Überprüfen und Aufzeichnen Ihrer Berechnungen erhöht die Genauigkeit Ihrer Berechnungen.
Wenn Sie CNC-Bearbeitungsdienste für Ihre Projekte wünschen, dann Richconn ist die beste Option. Sie können uns jederzeit kontaktieren.
Verwandte Fragen
Ja, das können wir. DFM reduziert die Kosten und minimiert die Zykluszeit, indem es die Anzahl der Schritte verringert, die Komponentenspezifikationen verfeinert und den Herstellungsprozess optimiert.
Ja. Engere Toleranzen können die Bearbeitungszeit verlängern. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, sind in der Regel geringere Geschwindigkeiten, Spezialwerkzeuge oder zusätzliche Schlichtdurchgänge erforderlich, die die Gesamtzeit verlängern.
CAM-Software prognostiziert in der Regel sehr genaue Zykluszeiten für komplexe Teile. Allerdings können bei diesen Schätzungen Aspekte wie Werkzeugwechsel, Maschinenbeschleunigung oder Einschränkungen älterer Geräte außer Acht gelassen werden.
Ja. Durch die Echtzeitaufzeichnung mit einer Stoppuhr und den Aufbau einer Datenbank vergangener Vorgänge können Sie präzisere Angebote erstellen. Dieser Ansatz verwendet echte Durchschnittswerte anstelle von Software-Ergebnissen oder bloßen Schätzungen.
Moderne Rechner können unterbrochene Schnitte in ihre Berechnungen einbeziehen. Die Präzision hängt davon ab, wie gut die Software die Maschinendetails und Werkzeugwege darstellt.
Ja, das ist möglich. Durch die Bearbeitung mehrerer Teile im selben Setup wird der Zeitaufwand für Handhabung und Setup-Anpassungen minimiert. Diese Methode verkürzt die Zykluszeit und verbessert die Effizienz für jede Komponente.
