Une opération d'usinage CNC pour une machine CNC implique de nombreux processus et étapes. Chacun d'entre eux a un coût en temps associé. De telles opérations impliquent des processus tels que le perçage, le fraisage ou la découpe et incluent en outre le temps nécessaire pour changer l'outil, le temps de configuration et même le temps d'arrêt de l'opération. L'estimation du temps de cycle CNC est un facteur crucial car il a un impact sur les changements de productivité, les coûts du projet et les délais. Pour les professionnels du domaine, une telle estimation consomme un temps considérable et est essentielle car elle optimise l'efficacité opérationnelle.
Qu’est-ce que le temps de cycle dans l’usinage CNC et pourquoi est-il important ?
Le temps de cycle CNC correspond au temps total estimé nécessaire à une machine pour terminer un cycle de fabrication unique. Cela comprend le chargement du matériel de production, le déplacement des outils, ainsi que la découpe et le déchargement de l'article produit. Le contrôle du temps de cycle est nécessaire pour augmenter la productivité et maintenir des facteurs tels que la précision, la qualité et la rapidité des processus d'usinage CNC.
Calculateur de temps de cycle CNC
Le temps de cycle CNC est estimé et calculé à l'aide des instructions de la machine, notamment les déplacements des parcours d'outils, les vitesses d'avance, les vitesses de broche, etc. La formule peut varier en fonction de la complexité du travail, mais elle implique généralement de diviser la distance totale parcourue par la vitesse d'avance et d'inclure le temps d'installation et de changement. La compréhension du cycle CNC aide les fabricants à mieux estimer le temps requis pour un certain cycle de production, ce qui rend l'ensemble du cycle efficace.
Importance des machines mentales dans les opérations CNC
L'un des facteurs importants pour le calcul du temps de cycle total est le temps machine, qui comprend le temps passé par la machine CNC à effectuer les tâches de découpe ou de mise en forme des pièces. Plus le temps machine est court, plus l'efficacité de la production sera élevée. Le coût de production peut également être considérablement réduit. La maximisation du temps machine impose l'optimisation de paramètres tels que la vitesse de coupe, la vitesse d'avance et les temps d'inactivité dus aux changements d'outils trop fréquents ou aux retards de manutention des matériaux. Si tel est le cas, il est possible d'augmenter la productivité des gabarits et des montages tout en restant à la pointe du marché.
Utilisation efficace du temps de cycle dans le traitement d'usinage CNC
L'efficacité de la production dans l'usinage CNC est également déterminée par le temps de cycle lors de l'utilisation de dispositifs de maintien de la pièce qui ont placé plus d'un étau de tournage sur la même plaque frontale. Le temps nécessaire pour terminer tous les cycles est allongé et lorsqu'une unité fonctionne pendant une durée fixe tout en exposant un processus, elle ne peut générer qu'un nombre limité de pièces. Dans la plupart des cas, ils se retrouveront confrontés à des temps de cycle de fabrication qui ont été assurés d'être aussi rapides que possible avec zéro défaut, permettant ainsi une rentabilité beaucoup plus élevée grâce à une production maximisée qui ne met pas en péril la qualité de la pièce. De plus, la réduction du temps de cycle réduit réduit la consommation d'énergie et l'usure des équipements d'exploitation, ce qui se traduit par une meilleure efficacité. Pour y parvenir, les entreprises doivent constamment surveiller et réviser leurs opérations d'usinage afin d'éviter tous les goulots d'étranglement potentiels et d'assurer un flux fluide.
La compréhension des détails du temps de cycle CNC permet aux machinistes et aux producteurs de concevoir des stratégies qui améliorent ces flux de travail. Cela réduit le coût de production et améliore les performances.
Comment calculer le temps de cycle CNC ?
L'efficacité du processus d'usinage est fortement influencée par le temps de cycle CNC en termes de dépenses, de production et d'efficacité globale, car il est d'une importance cruciale dans le processus d'usinage. Cependant, plusieurs méthodes et facteurs doivent être utilisés et calculés parallèlement au temps de cycle, qui implique un processus d'usinage CNC systématique.
Étapes pour calculer le temps d'usinage CNC
- Identifier les opérations d'usinage
Il faut aborder la tâche comme un assemblage de plusieurs zones, par exemple une zone de coupe, une zone de fraisage, une zone de perçage ou une zone de taraudage. Il est incontestable que pour obtenir ces estimations, chaque mouvement doit être correctement décrit, ce qui permet une estimation précise du temps de toutes les opérations.
- Mesurer le temps de coupe par opération
Calculez le temps de coupe pour chaque opération à l'aide de la formule :
Temps de coupe = Longueur de coupe / Vitesse d'avance
La longueur de coupe dépend de la géométrie usinée, tandis que la vitesse d'avance est normalement exprimée en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (mm/min).
- Tenir compte des changements d'outils et du temps hors usinage
Toutes les activités non douloureuses, telles que le chargement et le déchargement des pièces, l'accélération et la décélération de la machine et les processus d'inspection, doivent être prises en compte parallèlement au remplacement des outils. Lors du remplacement des outils, il est courant que ces opérations prennent quelques secondes, voire quelques minutes, en fonction de l'outillage et de la configuration de la machine.
- Calculer le temps total d'usinage
Pour déterminer le temps total d'usinage CNC (temps de cycle), additionnez les temps de chaque usinage, de chaque non-usinage et le temps nécessaire pour changer d'outil.
Facteurs influençant le calcul du temps de cycle
- Capacités de la machine
L'appauvrissement de facteurs tels que la vitesse de broche, la rigidité de la machine et les limites de vitesse d'avance ont un impact significatif sur le temps nécessaire à l'usinage.
- Complexité de la pièce
Un plus grand nombre de cycles est nécessaire pour les géométries complexes ou les caractéristiques complexes, ce qui allonge par conséquent le temps de cycle requis pour terminer le travail.
- Sélection d'outillage
Le type et l'état des outils de coupe utilisés déterminent les vitesses d'avance et de broche réalisables, qui ont un impact direct sur le temps de cycle.
- Propriétés matérielles
Le cycle de temps pour les matériaux plus durs est généralement plus long en raison des vitesses plus lentes au moment de l'usinage, ainsi que des taux de frais réduits par rapport aux matériaux plus tendres.
- Compétence de l'opérateur
Par rapport au personnel inexpérimenté, les opérateurs compétents sont plus capables de réduire le temps de cycle car ils sont plus efficaces pour optimiser les réglages et les processus des machines.
Utilisation d'un logiciel d'estimation pour le calcul du temps de cycle
Estimated Time Toner est une application logicielle avancée qui estime automatiquement le temps de cycle CNC en fonction de plusieurs paramètres tels que la taille de la pièce, le type de matériau, la machine et la méthode d'outillage. Le logiciel qui fait cela va plus loin, en s'intégrant aux systèmes FAO pour une plus grande facilité d'utilisation. Cette approche améliore considérablement la cohérence et la fiabilité des prévisions de temps de cycle tout en réduisant les pertes de temps.
L'estimation du temps de cycle CNC est essentielle pour tout fabricant souhaitant maximiser sa productivité tout en minimisant ses coûts. La compréhension de tous les facteurs impliqués permet de cibler efficacement des ressources spécifiques et de planifier les processus pour atteindre les objectifs.
Éléments qui composent le temps de cycle CNC et sa gestion du temps
Le temps de cycle d'une machine CNC comporte des éléments très utiles au cours du cycle d'usinage. Il s'agit notamment du temps consacré à la découpe, au changement d'outils, aux déplacements rapides, au chargement et au déchargement des pièces ainsi qu'à l'attente. Tous ces éléments contribuent à l'efficacité et à la productivité de la machine. Le temps de découpe correspond au temps pendant lequel l'outil entre en contact avec la matière et enlève la matière requise. Le temps de changement d'outil est déduit lors du changement d'outil au cours d'un travail multi-opérations. Le temps de mouvement correspond aux mouvements non coupants de la machine. Enfin, le chargement et le déchargement des pièces, ainsi que les retards, influencent la continuité d'un cycle et des processus ultérieurs.
Analyse du temps de cycle d'usinage CNC
Lorsqu'un fabricant tente d'optimiser ses opérations, la décomposition du temps de cycle CNC joue un rôle crucial. Les différents processus de coupe, le type de matériau, les outils utilisés et la finition de surface à obtenir influencent d'une manière ou d'une autre le temps de coupe. L'implication des trajectoires d'outils et de l'accélération de la machine détermine le temps de mouvement rapide, d'où l'importance d'une programmation bien optimisée. Une étude approfondie de chaque étape du processus permet de mieux prévoir le cycle et de révéler les domaines à améliorer. Par exemple, le temps de configuration, de chargement et de changement d'outil peut être minimisé, ce qui réduit finalement le cycle global et augmente l'efficacité.
Influence du temps de cycle sur la vitesse de coupe
La vitesse de coupe est un facteur déterminant dans la durée du cycle d'une machine CNC. La vitesse de l'axe couplé et le taux d'enlèvement de matière influencent grandement la qualité, la durabilité et l'efficacité de l'usinage. L'efficacité de l'outil de coupe est améliorée lorsque la vitesse de coupe est augmentée tout en réduisant simultanément le temps de coupe. Cependant, cette vitesse élevée sur un outil ajoute des contraintes à celui-ci, ce qui augmente l'usure et conduit à la défaillance de l'outil. La fabrication nécessite une attention particulière à la vitesse de coupe pour maintenir une vitesse d'avance, une profondeur de coupe et une qualité de matériau constantes. Des vitesses de coupe appropriées permettront d'optimiser l'enlèvement de matière sans user les outils ni enfreindre les normes de qualité.
Aperçu des temps d'arrêt dans l'usinage CNC
En règle générale, les temps d'arrêt dans l'usinage CNC sont dus à des changements d'outils et à des temps de réglage trop longs, ainsi qu'à des temps d'attente pour le chargement et le déchargement des pièces. Une mauvaise planification des trajectoires des outils de coupe et un temps d'attente excessif de la machine lors du changement de programme sont d'autres facteurs qui entraînent des pertes de temps de cycle accrues. L'observation continue des opérations vise à détecter et à éliminer ces inefficacités. Les temps d'arrêt des machines-outils peuvent avoir un impact significatif sur le processus. Néanmoins, ceux-ci peuvent être atténués par une maintenance régulière, des systèmes de chargement de pièces automatisés et un logiciel de simulation pour optimiser la trajectoire de l'outil. Au final, ces facteurs se traduisent par de meilleurs résultats d'usinage et une optimisation des coûts.
Comment estimer le temps de cycle CNC pour différents processus d’usinage ?
Estimation du temps de cycle pour le tournage CNC
Le temps de cycle dans le tournage CNC dépend principalement du matériau d'entrée, de la complexité de la tâche et des conditions de coupe. De nombreuses personnes préfèrent calculer le temps de cycle à l'aide de la formule ci-dessous.
Durée du cycle (minutes) = Longueur totale d'usinage (mm) / (Vitesse d'avance (mm/tr) × Vitesse de broche (tr/min))
Voici les étapes pour estimer le temps de cycle pour le tournage CNC :
- Déterminer la longueur totale d'usinage:Mesurez la longueur du matériau à enlever pendant le tournage, y compris les passes de finition.
- Définir la vitesse d'avance et la vitesse de la broche:Collectez des données de paramètres en fonction du type de matériau et de l'outil utilisé.
- Inclure le temps auxiliaire:Compte tenu des opérations non coupantes telles que les changements d’outils, la mesure et la manutention des matériaux.
Vous pouvez estimer le temps requis pour le tournage CNC avec des écarts minimes en saisissant ces valeurs avec précision.
Calcul du temps de cycle pour le fraisage CNC
Le temps de cycle pour fraisage CNC implique des principes similaires, mais il prend en compte plusieurs axes et mouvements d'outils. La formule générale est :
Durée du cycle (minutes) = (Longueur de coupe (mm) × Nombre de passes) / (Vitesse d'avance (mm/min))
Les étapes pour calculer le temps de cycle de fraisage comprennent :
- Mesurer la longueur de coupe et le nombre de passes:Calculez la distance totale parcourue par la fraise et le nombre de passes d'usinage requises.
- Identifier la vitesse de coupe et la vitesse d'avance:Utilisez les paramètres de la machine et les propriétés du matériau pour définir des paramètres d'avance et de vitesse précis.
- Tenir compte des changements d'outils:Le fraisage nécessite souvent plusieurs changements d'outils, ce qui augmente le temps auxiliaire.
La précision dans la définition de chaque paramètre est essentielle pour déterminer le temps de cycle de fraisage correct.
Comparaison des temps de cycle CNC sur différentes machines
En raison des différences de capacités des machines, des changeurs d'outils et des systèmes de contrôle, les temps de cycle varient considérablement d'un centre d'usinage à l'autre. Certains facteurs clés influent sur le temps de cycle :
- Accélération/décélération de la machine:Les machines hautes performances avec une meilleure accélération et décélération optimisent la transition entre les coupes, réduisant ainsi le temps.
- Durée du changement d'outil:Les machines équipées de changeurs d'outils automatiques plus rapides ont un temps auxiliaire plus court, ce qui a un impact positif sur le temps de cycle global.
- Capacité d'opération simultanée:Les machines multitâches qui effectuent simultanément des opérations de tournage et de fraisage réduisent considérablement les temps de cycle par rapport aux machines séparées.
La compréhension de ces facteurs permet aux fabricants de prendre des décisions éclairées sur le choix des machines et l’optimisation des processus, garantissant ainsi l’efficacité et la précision des différentes opérations d’usinage.
Défis courants dans le calcul du temps de cycle CNC
Gérer la variabilité du temps machine
Les variations de temps causées par les changements de vitesse d'avance, de vitesse de broche, de fiabilité de la machine, etc., constituent l'un des plus gros problèmes rencontrés lors des calculs de temps de cycle. Les paramètres de coupe, les incohérences des matériaux, les opérateurs inexpérimentés et même les conditions atmosphériques telles que la température et l'humidité peuvent provoquer des écarts. Pour résoudre ces problèmes, les fabricants doivent installer des systèmes de surveillance et entretenir régulièrement leurs machines. Des avancées supplémentaires dans les logiciels de contrôle contribueraient également à améliorer les paramètres, augmentant ainsi la prévisibilité et la répétabilité du processus de découpe CNC.
Surmonter les problèmes de performance des outils de coupe
Un autre facteur qui déterminerait en fin de compte la gravité du temps de cycle serait l'efficacité des performances de l'outil de coupe. Ainsi, toute forme de perte de performances pourrait multiplier considérablement le temps perdu. Les problèmes les plus fréquemment rencontrés lors de l'analyse des performances des outils comprennent l'usure et la casse des outils ou l'achat d'outils non adaptés à un matériau donné. Des périodes d'inspection régulières contribueraient à augmenter la durée de vie des outils en les intégrant aux systèmes de gestion de la durée de vie des outils. Une autre solution plus simple pourrait consister à choisir des outils de coupe hautes performances et des revêtements appropriés et à sélectionner uniquement des outils adaptés aux caractéristiques du matériau afin de réduire les temps d'arrêt de la machine et d'obtenir les résultats d'usinage souhaités.
Comment réduire le temps passé aux ciseaux ?
Tout en préservant la qualité des lames, il est important de combiner savoir-faire technique et machines adaptées pour obtenir un temps de coupe minimal. En général, l'application d'opérations d'usinage à grande vitesse avec des parcours d'outils bien définis et optimisés peut réduire considérablement le temps de cycle. Il est important de relier le matériau aux paramètres de réglage de l'outil, tels que la vitesse d'avance, la profondeur de coupe et la vitesse de broche. Les nouveaux outils de type FAO (fabrication assistée par ordinateur) peuvent aider à améliorer l'efficacité du parcours de l'outil. Les machines multitâches peuvent réduire le nombre de réglages nécessaires. De plus, les systèmes de contrôle adaptatif en temps réel, qui modifient les paramètres de coupe pendant l'opération, permettent de réduire encore davantage le temps de cycle, car ils garantissent que les bonnes conditions de coupe sont obtenues et appliquées.
En gardant à l’esprit ces défis stratégiques, les fabricants peuvent optimiser les opérations CNC Tangency, réduire les pertes de temps et augmenter la productivité de l’usinage.
Comment optimiser le temps de cycle CNC pour une meilleure productivité ?
L'optimisation du temps de cycle sur une machine CNC est un point essentiel pour améliorer la productivité d'une entreprise d'usinage. Les fabricants peuvent maximiser l'efficacité sans sacrifier la qualité en adoptant des mesures efficaces et en utilisant les ressources nécessaires.
Techniques de réduction du temps de cycle dans les opérations CNC
- Optimiser l'avance et la vitesse de coupe
Il est nécessaire de prévoir une vitesse d'avance et de coupe en fonction des caractéristiques du matériau et des limites maximales de l'outil de coupe. La mise en œuvre de ces paramètres de bonnes pratiques évite les mouvements inutiles de la machine et garantit ainsi l'efficacité. Lorsque le temps d'usinage doit être réduit, des outils de coupe à grande vitesse offrant des vitesses d'avance plus élevées à la machine peuvent être utilisés.
- Améliorer la stratégie de parcours d'outil
Une planification incorrecte des parcours d'outils augmente le temps de cycle et l'utilisation inefficace des capacités de la machine, car tous les mouvements inutiles sont programmés dans le système de contrôle de la machine. Des opérations telles que le fraisage trochoïdal ou les parcours d'outils en zigzag augmentent l'enlèvement de matière et réduisent le temps d'usinage. L'utilisation de programmes de simulation avant la production garantit l'utilisation des meilleures stratégies de parcours d'outils.
- Réduisez les changements d'outils et les temps d'inactivité des machines
Les systèmes robotisés intégrant la plus grande proportion de fonctions d'usinage dans un seul outil ont tendance à réduire considérablement le nombre d'outils à remplacer sur une machine. D'autres mesures peuvent inclure une bonne organisation du démarrage ou une construction appropriée des plannings d'outils, qui réduisent considérablement le temps d'inactivité des machines entre les processus.
- Profitez des avantages des logiciels de CAO/FAO
Les logiciels de CAO/FAO de pointe permettent de générer automatiquement des parcours d'outils pour les opérations de réglage. Ces outils suggèrent des améliorations qui réduisent l'usure des outils, rationalisent la programmation et aident à identifier les inefficacités potentielles du cycle.
- Mettre en œuvre des systèmes de contrôle adaptatifs
Des outils spécifiques sont utilisés pour les opérations de coupe qui nécessitent une découpe. Les systèmes de contrôle adaptatifs peuvent être utiles dans de telles opérations car ils permettent de modifier les paramètres en temps réel, notamment la vitesse, l'avance et d'autres critères importants. L'optimisation de ces paramètres tout au long de la phase de coupe évite l'usure et la surchauffe de l'outil pour assurer une coupe parfaite.
- Entretien régulier des machines
L'entretien régulier et ponctuel des machines CNC garantit que les outils ne se dégradent pas et ne perdent pas de leur performance. Cela prendra plus de temps à entretenir ; cependant, une inspection, une lubrification et un étalonnage réguliers aideront les gestionnaires à garantir une efficacité élevée et des performances stables.
- Modifier les procédures de configuration
Lors de la phase de planification, le développement d'outils inflexibles et de présentations pédagogiques détaillées permet de réduire le temps qui serait autrement perdu. Des systèmes d'outils faciles à changer garantissent également une transition plus rapide entre les tâches.
Combinées correctement, ces stratégies peuvent permettre à un fabricant de bénéficier de temps de cycle CNC réduits tout en garantissant une productivité plus élevée et un rendement global accru.
Questions fréquemment posées
Q : Le processus impliqué dans le calcul du temps de cycle dans le tournage CNC.
A : Pour le calcul du temps de cycle dans Tournage CNCPlusieurs facteurs entrent en jeu, notamment la longueur de la coupe, la vitesse de la broche (en tr/min) et la vitesse d'avance. La formule générale est la suivante : Temps de cycle = (Longueur de coupe / (Vitesse de la broche x Vitesse d'avance)). De cette manière, le temps nécessaire pour terminer l'activité d'usinage est calculé.
Q : Quelle est la procédure pour estimer le temps nécessaire à l'usinage de fraisage ?
R : Pour estimer le temps nécessaire au fraisage, il faut prendre en compte la longueur totale du parcours d'outil, cette valeur étant divisée par la vitesse d'avance (pouces par minute). L'équation est la suivante : Temps de fraisage = longueur totale du parcours d'outil/vitesse d'avance. En dehors de cela, il convient également de noter que le temps de réglage et le temps de changement d'outil doivent également être pris en compte pour l'estimation globale.
Q : Les différents facteurs affectant la vitesse d’usinage dans les services d’usinage CNC.
R : De nombreux facteurs contribuent au maintien de la vitesse d'usinage, notamment la vitesse de broche, le type de matériau, la géométrie de l'outil et le taux d'enlèvement de matière. La modification de ces conditions de la machine contribue à l'amélioration du processus d'usinage, garantissant une efficacité accrue ainsi que des normes de qualité.
Q : Pouvez-vous donner plus de détails sur les calculs de temps d’usinage sur CNC ?
R : Dans le calcul du temps d'usinage sur CNC, des mesures pour chaque opération doivent être prises en compte. Par exemple, dans les opérations de tournage, il faut calculer la vitesse de broche et la longueur de coupe, tandis que dans le fraisage, il faut calculer la longueur du parcours de l'outil et la vitesse d'avance. Pour chaque type d'opération, il est possible qu'un ensemble de formules différent des mesures mentionnées ci-dessus soit utilisé.
Q : Le temps de configuration a-t-il un impact sur le temps total d’usinage ?
R : Oui, c'est le cas. Le temps de préparation du sprint est un type de temps de configuration qui nécessite de préparer la machine et la pièce avant le début de l'usinage réel. Le fait de ne pas tenir compte du temps de configuration ne reflète pas la véritable nature du temps nécessaire à la fourniture de services d'usinage CNC ; par conséquent, le calcul du temps semble être sous-estimé.
Q : Le temps de cycle de l’équipement pour répondre aux exigences d’usinage augmente-t-il à mesure que vous augmentez le nombre de changements d’outils ?
R : Oui, c'est le cas, en particulier pour les opérations nécessitant plusieurs outils. Le temps de changement d'outil doit toujours être ajouté au temps d'usinage pour chaque opération afin que le temps total du projet puisse être défini avec précision. La réduction du temps nécessaire pour effectuer le changement d'outil améliore l'efficacité opérationnelle.
Q : Quelle est l’importance de la vitesse d’avance dans le calcul du temps d’usinage ?
R : La vitesse d'avance, qui peut être mesurée en pouces par minute ou en mm par tour, est un paramètre influent sur le temps d'usinage. Ainsi, une vitesse d'avance élevée permettra de raccourcir le temps de cycle tandis qu'une vitesse d'avance faible augmentera le temps nécessaire à l'usinage. Il est également important de déterminer la vitesse d'avance optimale pour la CNC et d'autres techniques qui nécessitent à la fois vitesse et qualité dans le processus de résultat.
Q : Comment estimer le temps nécessaire pour effectuer des opérations CNC ? Puis-je simplement appliquer une formule approximative pour les calculer ?
R : Oui, il est possible d'utiliser une formule simple – plutôt qu'une approximation grossière – pour de très petits calculs. Pour le tournage, par exemple, le temps de cycle de l'opération peut être évalué comme étant approximativement le temps de cycle = longueur de coupe / vitesse de broche x vitesse d'avance. Il s'agit d'une formule utile pour une analyse rapide, mais d'autres éléments doivent être pris en compte en plus d'autres activités très variables.
Q : Quels changements recommanderiez-vous pour réduire le temps consacré aux opérations d’usinage CNC ?
R : La prise en compte de la vitesse de broche, des vitesses d'avance et des vitesses d'enlèvement de copeaux peut contribuer à réduire le temps passé sur la CNC. Outre ce qui précède, il existe d'autres moyens d'améliorer encore davantage l'efficacité des services d'usinage CNC, comme la réduction du temps de configuration et de changement d'outil et l'optimisation du parcours de l'outil pour réduire les temps de cycle.
Références
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Calcul du temps de cycle d'usinage CNC | American Micro Industries:Cette ressource explique la formule de base de l'usinage CNC et comment calculer le temps d'usinage à l'aide de la longueur, de la vitesse ou du taux.
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Comment calculer le temps d'usinage CNC ? – Usinage personnalisé:Cet article fournit une formule générale pour calculer le temps d'usinage pour divers processus tels que le tournage et le fraisage.
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Délais d'usinage CNC : définition et calcul du temps de cycle – 3ERP:Ce guide traite du calcul du taux d’enlèvement de matière et de son impact sur le temps de cycle.