Uma operação de usinagem CNC para uma máquina CNC envolve muitos processos e etapas. Todos eles têm um custo de tempo associado. Tais operações envolvem processos como perfuração, fresamento ou corte e, além disso, incluem o tempo gasto para troca da ferramenta, tempo de configuração e até mesmo o tempo de permanência da operação. Estimar o tempo de ciclo CNC é um fator crucial, pois impacta mudanças na produtividade, custos do projeto e prazos. Para profissionais da área, tal estimativa consome um tempo considerável e é vital, pois otimiza a eficiência operacional.
O que é tempo de ciclo na usinagem CNC e por que ele é significativo?
O tempo de ciclo CNC é o tempo total estimado de uma máquina para concluir um único ciclo de fabricação. Isso inclui carregar material de produção, mover ferramentas e cortar e descarregar o item produzido. Controlar o tempo de ciclo é necessário para aumentar a produtividade e manter fatores como precisão, qualidade e pontualidade em processos de usinagem CNC.
Calculadora de tempo de ciclo CNC
O tempo de ciclo CNC é estimado e computado por meio de instruções da máquina, incluindo movimentos de trajetória de ferramenta, taxas de avanço, velocidades do fuso, etc. A fórmula pode diferir dependendo da complexidade do trabalho, mas geralmente envolve dividir a distância total percorrida pela taxa de avanço e incluir o tempo de instalação e troca. Entender o ciclo CNC ajuda os fabricantes a aproximar melhor o tempo necessário para um determinado ciclo de produção, tornando todo o ciclo eficiente.
Importância das Máquinas Mentais nas Operações CNC
Um dos fatores significativos para calcular o tempo total do ciclo é o tempo da máquina mental, que inclui o tempo gasto pela máquina CNC durante a execução das tarefas de corte ou moldagem de peças. Quanto menor o tempo da máquina, maior será a eficiência da produção. O custo de produção também pode ser reduzido significativamente. A maximização do tempo da máquina impõe a otimização de parâmetros como velocidade de corte, taxa de avanço e tempos ociosos devido a trocas de ferramentas muito frequentes ou atrasos no manuseio de materiais. Se for assim, há um escopo para aumentar a produtividade de gabaritos e acessórios e permanecer dentro da vantagem do mercado.
Uso eficaz do tempo de ciclo no processamento de usinagem CNC
A eficiência da produção na usinagem CNC também é determinada pelo tempo de ciclo ao usar os dispositivos de fixação de trabalho que definiram mais de um torno de torneamento na mesma placa frontal. O tempo necessário para concluir todos os ciclos é estendido e, quando uma unidade opera por um tempo fixo enquanto expõe um processo, ela pode gerar apenas um número limitado de peças. Na maioria dos exemplos, eles se depararão com tempos de ciclo de fabricação que foram garantidos para serem os mais rápidos possíveis com zero defeitos, permitindo assim uma lucratividade muito maior devido a uma saída maximizada que não coloca a qualidade da peça em risco. Além disso, o tempo de ciclo reduzido reduz o consumo de energia e o desgaste do equipamento operacional, resultando em melhor eficiência. Para conseguir isso, as empresas devem monitorar e revisar constantemente suas operações de usinagem para evitar todos os gargalos potenciais e garantir um fluxo suave.
Entender os detalhes do tempo de ciclo CNC permite que maquinistas e produtores criem estratégias que melhorem esses fluxos de trabalho. Isso reduz o custo de produção e melhora o desempenho.
Como calcular o tempo de ciclo CNC?
A eficiência do procedimento de usinagem é bastante afetada pelo tempo de ciclo CNC em termos de despesas, produção e eficiência geral, uma vez que é de importância crítica no processo de usinagem. No entanto, vários métodos e fatores devem ser empregados e calculados juntamente com o tempo de ciclo, o que envolve um processo sistemático de usinagem CNC.
Etapas para calcular o tempo de usinagem CNC
- Identificar as operações de usinagem
Aborde a tarefa como uma montagem de várias zonas, digamos uma zona de corte, zona de fresagem, zona de perfuração ou zona de rosqueamento. É indiscutível que para ter essas estimativas, cada movimento deve ser adequadamente delineado, permitindo uma estimativa de tempo precisa para todas as operações.
- Medir o tempo de corte por operação
Calcule o tempo de corte para cada operação usando a fórmula:
Tempo de corte = Comprimento do corte / Taxa de avanço
O comprimento do corte depende da geometria usinada, enquanto a taxa de avanço é normalmente expressa em polegadas por minuto (IPM) ou milímetros por minuto (mm/min).
- Contabilize as trocas de ferramentas e o tempo sem usinagem
Todas as atividades não-cinzeladas, como carregamento de peças, descarregamento, aceleração da máquina, desaceleração e processos de inspeção, precisam ser consideradas juntamente com a substituição da ferramenta. Ao substituir ferramentas, é comum que essas operações levem segundos até minutos, dependendo da ferramenta e da configuração de saída da máquina.
- Calcular o tempo total de usinagem
Para determinar o tempo total de usinagem CNC (tempo de ciclo), some os tempos de cada usinagem, não usinagem e o tempo necessário para trocar ferramentas.
Fatores que influenciam o cálculo do tempo de ciclo
- Capacidades da máquina
O empobrecimento de fatores como a velocidade do fuso, a rigidez da máquina e os limites da taxa de avanço impactam significativamente o tempo necessário para usinagem.
- Complexidade da peça
Um número maior de ciclos é necessário para geometrias complexas ou características intrincadas, consequentemente aumentando o tempo de ciclo necessário para concluir o trabalho.
- Seleção de ferramentas
O tipo e a condição das ferramentas de corte utilizadas determinam as taxas de avanço e as velocidades do fuso alcançáveis, que impactam diretamente o tempo do ciclo.
- Propriedades materiais
O ciclo de tempo para materiais mais duros é geralmente mais longo devido às velocidades mais lentas no momento da usinagem, juntamente com taxas de custos reduzidas em comparação com materiais mais macios.
- Proficiência do Operador
Em comparação com pessoal inexperiente, operadores proficientes são mais capazes de reduzir o tempo de ciclo porque são mais eficientes na otimização de configurações e processos da máquina.
Usando software de estimativa para cálculo de tempo de ciclo
O Estimated Time Toner é um aplicativo de software avançado que estima automaticamente o tempo de ciclo CNC com base na entrada de vários parâmetros que variam de tamanho da peça, tipo de material e método de máquina e ferramental. O software que faz isso vai além, integrando-se com sistemas CAM para maior facilidade de uso. Essa abordagem melhora muito a consistência e a confiabilidade nas previsões de tempo de ciclo, ao mesmo tempo em que reduz o desperdício de tempo.
Estimar o tempo de ciclo CNC é crítico para qualquer fabricante que se esforce para maximizar a produtividade e minimizar os custos. Entender todos os fatores envolvidos permite direcionar efetivamente recursos específicos e planejar processos para atingir metas.
Elementos que compõem o tempo de ciclo CNC e seu gerenciamento de tempo
Um tempo de ciclo CNC tem componentes de grande utilidade durante o ciclo de usinagem. Isso inclui o tempo gasto em corte, troca de ferramentas, movimentação rápida, carregamento e descarregamento de peças, bem como espera. Todos esses componentes contribuem para a eficiência e produtividade da máquina. O tempo de corte é quando a ferramenta entra em contato com o material e remove o material necessário. O tempo de troca de ferramenta é desembolsado ao alternar entre ferramentas durante um trabalho multi-operação. O tempo de movimento são os movimentos não cortantes da máquina. Por fim, o carregamento e descarregamento de peças, bem como os atrasos, influenciam a continuidade de um ciclo e os processos subsequentes.
Analisando o tempo do ciclo de usinagem CNC
Quando um fabricante tenta otimizar as operações, a decomposição do tempo de ciclo CNC desempenha um papel crucial. Diferentes processos de corte, o tipo de material, as ferramentas utilizadas e o acabamento da superfície que precisa ser alcançado influenciam o tempo de corte de uma forma ou de outra. O envolvimento de trajetórias de ferramentas e aceleração da máquina determina o tempo de movimento rápido, daí a importância de uma programação bem otimizada. Realizar um estudo aprofundado de cada etapa do processo permite melhores previsões de ciclo e revela áreas para melhoria. Por exemplo, o tempo de configuração, carregamento e troca de ferramentas pode ser minimizado, diminuindo, em última análise, o ciclo geral e aumentando a eficiência.
Influência do Tempo de Ciclo com a Velocidade de Corte
A velocidade de corte é um determinante importante do tempo de ciclo de um CNC. A velocidade do seu eixo acoplado e a taxa de remoção de material influenciam muito a qualidade da usinagem, durabilidade e eficiência. A eficiência da ferramenta de corte é melhorada à medida que a velocidade de corte é aumentada, reduzindo simultaneamente o tempo de corte. No entanto, essa alta velocidade em uma ferramenta adiciona estresse a ela, o que aumenta o desgaste e leva à falha da ferramenta. A fabricação requer consideração cuidadosa da velocidade de corte para manter uma taxa de avanço constante, profundidade de corte e qualidade do material. Velocidades de corte adequadas resultarão em remoção otimizada de material sem desgastar ferramentas ou violar padrões de qualidade.
Visão geral do tempo de inatividade no processamento CNC
Geralmente, o tempo de inatividade no processamento CNC surge de trocas de ferramentas e tempos de configuração muito longos, bem como tempos de espera para carregar e descarregar peças. O planejamento inadequado do caminho das ferramentas de corte e o tempo de espera excessivo da máquina durante a troca de programa são mais fatores que resultam em maiores perdas de tempo de ciclo. A observação contínua das operações visa encontrar e eliminar tais ineficiências. Os tempos de inatividade da máquina-ferramenta podem impactar significativamente o processo. Ainda assim, eles podem ser mitigados por manutenção regular, sistemas automatizados de carregamento de peças e software de simulação para otimizar o caminho da ferramenta. Em última análise, isso resulta em melhores resultados de processamento e otimização de custos.
Como estimar o tempo de ciclo CNC para diferentes processos de usinagem?
Estimativa do tempo de ciclo para torneamento CNC
O tempo de ciclo no torneamento CNC depende principalmente do material de entrada, da complexidade da tarefa e das condições de corte. Muitos preferem calcular o tempo de ciclo usando a fórmula abaixo.
Tempo de ciclo (minutos) = Comprimento total de usinagem (mm) / (Taxa de avanço (mm/rot) × Velocidade do fuso (rot/min))
Aqui estão as etapas para estimar o tempo de ciclo para torneamento CNC:
- Determinar o comprimento total de usinagem: Meça o comprimento do material a ser removido durante o torneamento, incluindo quaisquer passagens de acabamento.
- Definir taxa de avanço e velocidade do fuso: Colete dados de parâmetros com base no tipo de material e na ferramenta utilizada.
- Incluir Tempo Auxiliar: Considere operações não cortantes, como trocas de ferramentas, medições e manuseio de materiais.
Você pode estimar o tempo necessário para torneamento CNC com desvios mínimos inserindo esses valores com precisão.
Calculando o tempo de ciclo para fresamento CNC
O tempo do ciclo para Fresagem CNC envolve princípios similares, mas leva em consideração múltiplos eixos e movimentos de ferramentas. A fórmula geral é:
Tempo de ciclo (minutos) = (Comprimento de corte (mm) × Número de passagens) / (Taxa de avanço (mm/min))
As etapas para calcular o tempo do ciclo de fresagem incluem:
- Medir o comprimento do corte e o número de passagens: Calcule a distância total percorrida pela fresa e o número de passagens de usinagem necessárias.
- Identificar a velocidade de corte e a taxa de avanço: Use as configurações da máquina e as propriedades do material para definir parâmetros precisos de avanço e velocidade.
- Conta para mudanças de ferramentas: O fresamento geralmente requer várias trocas de ferramentas, o que aumenta o tempo auxiliar.
A precisão na definição de cada parâmetro é fundamental para determinar o tempo correto do ciclo de fresagem.
Comparação de tempos de ciclo CNC em diferentes máquinas
Devido às diferenças nas capacidades da máquina, trocadores de ferramentas e sistemas de controle, os tempos de ciclo variam significativamente entre os centros de usinagem. Alguns fatores-chave que influenciam o tempo de ciclo incluem:
- Aceleração/Desaceleração da Máquina: Máquinas de alto desempenho com melhor aceleração e desaceleração otimizam a transição entre cortes, reduzindo o tempo.
- Duração da troca de ferramenta: Máquinas com trocadores automáticos de ferramentas mais rápidos têm menor tempo auxiliar, impactando positivamente o tempo geral do ciclo.
- Capacidade de operação simultânea: Máquinas multitarefas que realizam operações de torneamento e fresamento simultaneamente reduzem significativamente os tempos de ciclo em comparação a máquinas separadas.
Entender esses fatores permite que os fabricantes tomem decisões informadas sobre a seleção de máquinas e otimização de processos, garantindo eficiência e precisão para diferentes operações de usinagem.
Desafios comuns no cálculo do tempo de ciclo CNC
Lidando com a variabilidade no tempo da máquina
A variação de tempo causada por mudanças nas taxas de avanço, velocidades do fuso, confiabilidade da máquina, etc., é um dos maiores problemas encontrados durante os cálculos de tempo de ciclo. Parâmetros de corte, inconsistências de material, operadores inexperientes e até mesmo condições atmosféricas, como temperatura e umidade, podem causar desvios. Para resolver esses problemas, os fabricantes devem instalar sistemas de monitoramento e fazer a manutenção de suas máquinas regularmente. Mais avanços no software de controle também ajudariam a melhorar os parâmetros, aumentando a previsibilidade e a repetibilidade do processo de corte CNC.
Superando problemas com desempenho de ferramentas de corte
Outro problema que determinaria a severidade do tempo de ciclo seria a eficiência do desempenho da ferramenta de corte. Assim, qualquer forma de perda de desempenho poderia multiplicar significativamente o tempo desperdiçado. Os problemas mais comumente encontrados durante a análise de desempenho da ferramenta incluem desgaste e quebra da ferramenta ou compra de ferramentas não adequadas para um determinado material. Períodos regulares de inspeção ajudariam a aumentar a vida útil das ferramentas integrando-as com sistemas de gerenciamento de vida útil da ferramenta. Outra solução mais fácil poderia ser escolher ferramentas de corte de alto desempenho e revestimentos apropriados e selecionar apenas ferramentas adequadas às características do material para diminuir o tempo de inatividade da máquina e produzir os resultados de usinagem desejados.
Como reduzir o tempo gasto na tesoura?
Ao mesmo tempo em que preserva a qualidade das lâminas, é importante combinar conhecimento técnico e as máquinas certas para atingir um tempo de corte mínimo. Geralmente, a aplicação de operações de usinagem de alta velocidade com caminhos de ferramentas bem definidos e otimizados pode reduzir muito o tempo de ciclo. É importante relacionar o material aos parâmetros de configuração da ferramenta, como taxa de avanço, profundidade de corte e velocidade do fuso. Novas ferramentas do tipo CAM (Computer Aided Manufacturing) podem ajudar a melhorar a eficiência do caminho da ferramenta. Enquanto máquinas multitarefas podem reduzir o número de configurações necessárias. Além disso, sistemas de controle adaptativo em tempo real, que modificam os parâmetros de corte durante a operação, são bons para uma redução ainda maior do tempo de ciclo porque garantem que as condições de corte corretas sejam alcançadas e aplicadas.
Manter esses desafios estratégicos em sua essência permite que os fabricantes otimizem as operações de CNC de tangência, diminuindo o tempo desperdiçado e aumentando a produtividade da usinagem.
Como otimizar o tempo de ciclo CNC para melhor produtividade?
Otimizar o tempo de ciclo em uma máquina CNC é um ponto focal na melhoria da produtividade de um negócio de usinagem. Os fabricantes podem maximizar a eficiência sem sacrificar a qualidade adotando medidas eficazes e usando os recursos necessários.
Técnicas para reduzir o tempo de ciclo em operações CNC
- Otimize a velocidade de avanço e corte
É necessário fornecer taxa de avanço e velocidade de corte com base nas características do material e limitações máximas da ferramenta de corte. Implementar tais configurações de melhores práticas evita movimentos desnecessários da máquina e, portanto, garante a eficiência. Onde o tempo de usinagem tem que ser reduzido, ferramentas de corte de alta velocidade que dão maiores taxas de avanço à máquina podem ser empregadas.
- Melhore a estratégia do caminho da ferramenta
O planejamento inadequado do caminho da ferramenta aumenta o tempo do ciclo e o uso ineficaz da capacidade da máquina, pois todos os movimentos desnecessários são programados no sistema de controle da máquina. Operações como fresamento trocoidal ou caminhos da ferramenta em zigue-zague aumentam a remoção de material e diminuem o tempo de usinagem. Empregar programas de simulação antes da produção garante que as melhores estratégias de caminho da ferramenta sejam utilizadas.
- Reduza as trocas de ferramentas e o tempo de inatividade da máquina
Sistemas robóticos que integram a maior proporção de funções de usinagem em uma única ferramenta tendem a facilitar muito o número de ferramentas que precisam ser substituídas em uma máquina. Algumas outras etapas podem incluir uma boa organização de inicialização ou construção adequada de planos de programação de ferramentas, o que diminui consideravelmente o tempo ocioso das máquinas entre os processos.
- Aproveite o software CAD/CAM
Softwares de computador CAD/CAM de ponta permitiram a geração automatizada de trajetória de ferramenta para operações definidas. Essas ferramentas sugerem melhorias que reduzem o desgaste da ferramenta, simplificam a programação e ajudam a identificar potenciais ineficiências de ciclo.
- Colocar em ação sistemas de controle adaptativos
Ferramentas específicas são usadas para operações de corte que exigem corte. Sistemas de controle adaptativos podem ser úteis em tais operações, pois permitem alterações de parâmetros em tempo real, incluindo velocidade, taxa de avanço e outros critérios importantes. Otimizar esses parâmetros durante a fase de corte previne desgaste e superaquecimento da ferramenta para garantir um corte perfeito.
- Manutenção regular de máquinas
A manutenção regular e oportuna de máquinas CNC garante que as ferramentas não se degradem e piorem o desempenho. Fazer isso levará mais tempo para manter; no entanto, a inspeção, lubrificação e calibração regulares ajudarão os gerentes a garantir alta eficiência e desempenho estável.
- Modificar procedimentos de configuração
Durante o estágio de planejamento, desenvolver ferramentas inflexíveis e apresentações instrucionais detalhadas ajuda a reduzir o tempo que, de outra forma, seria desperdiçado. Sistemas de ferramentas fáceis de trocar também garantem uma transição mais rápida entre tarefas.
Combinadas corretamente, essas estratégias podem permitir que um fabricante experimente tempos de ciclo CNC reduzidos, garantindo maior produtividade e maior rendimento geral.
Perguntas frequentes
P: O processo envolvido no cálculo do tempo de ciclo no torneamento CNC.
A: Para cálculo do tempo de ciclo em Torneamento CNC, vários fatores entram em jogo, incluindo o comprimento do corte, a velocidade do fuso (em RPM) e a taxa de avanço. A fórmula geral é: Tempo de Ciclo = (Comprimento do Corte / (Velocidade do Fuso x Taxa de Avanço)). Dessa maneira, o tempo necessário para concluir a atividade de usinagem é computado.
P: Qual é o procedimento para estimar o tempo necessário para usinagem de fresamento?
R: Para estimar o tempo necessário para fresamento, a dependência existe no comprimento total do caminho da ferramenta, no qual esse valor é dividido pela taxa de avanço (polegadas por minuto). A equação é: Tempo para fresamento = comprimento total do caminho da ferramenta/taxa de avanço. Além disso, também deve ser observado que o tempo de configuração e o tempo de troca da ferramenta também devem ser considerados para a estimativa geral.
P: Os vários fatores que afetam a velocidade de usinagem em serviços de usinagem CNC.
R: Muitos tipos de fatores contribuem para a manutenção da velocidade da usinagem, e eles incluem velocidade do fuso, tipo de material, geometria da ferramenta e taxa de remoção. Alterar essas condições da máquina auxilia na melhoria do processo de usinagem, garantindo eficiência aprimorada juntamente com padrões de qualidade.
P: Você pode dar mais detalhes sobre cálculos de tempo de usinagem em CNC?
R: No cálculo do tempo de usinagem em CNC, medidas para cada operação devem ser consideradas. Por exemplo, em operações de torno, há velocidade do fuso e comprimento de corte, enquanto em fresamento, comprimento do caminho da ferramenta e taxa de avanço devem ser computados. Para cada tipo de operação, talvez um conjunto diferente de fórmulas seja empregado a partir das medidas mencionadas acima.
P: O tempo de configuração tem impacto no tempo total de usinagem?
R: Sim, é verdade. O tempo de preparação do sprint é um tipo de tempo de configuração que requer a preparação da máquina e da peça de trabalho antes de qualquer usinagem real começar. Ignorar o tempo de configuração não reflete a verdadeira natureza do requisito de tempo para fornecer serviços de usinagem CNC; portanto, o cálculo do tempo parece ser subestimado.
P: O tempo de ciclo do equipamento para atender aos requisitos de usinagem aumenta à medida que você aumenta o número de vezes de troca de ferramentas?
R: Sim, especialmente em operações que exigem múltiplas ferramentas. O tempo de troca de ferramenta deve sempre ser adicionado ao tempo de usinagem para cada operação, para que o Tempo de Projeto agregado possa ser definido com precisão. Reduzir o tempo gasto para realizar a troca de ferramenta aumenta a eficiência operacional.
P: Qual a importância da taxa de avanço no cálculo do tempo de usinagem?
R: A taxa de avanço, que pode ser medida em polegadas por minuto ou mm por revolução, é um parâmetro influente no tempo de usinagem, então uma alta taxa de avanço será capaz de encurtar o tempo do ciclo, enquanto uma baixa taxa de avanço aumentará a quantidade de tempo necessária para usinagem. Também é importante determinar a taxa de avanço ideal para CNC e outras técnicas que exigem velocidade e qualidade no processo de resultado.
P: Que tal estimar o tempo que leva para fazer operações CNC? Posso apenas aplicar uma fórmula aproximada para calculá-las?
R: Sim, usar uma fórmula simples – em vez de uma aproximação grosseira – é possível para cálculos muito pequenos. Para torneamento, por exemplo, o Tempo de ciclo da operação pode ser avaliado como aproximadamente Tempo de ciclo = Comprimento do corte / Velocidade do fuso x Taxa de avanço. Esta é uma fórmula útil para análise rápida, mas mais elementos devem ser considerados além de outras atividades muito variáveis.
P: Quais mudanças você recomendaria para reduzir o tempo gasto em operações de usinagem CNC?
R: Em velocidade do fuso, taxas de avanço e taxas de remoção, levar isso em consideração pode ajudar a reduzir o tempo gasto no CNC. Além do acima, há outras maneiras de aumentar a eficiência dos serviços de usinagem CNC em uma extensão ainda maior, como reduzir o tempo de configuração e troca de ferramentas e otimizar o caminho da ferramenta para reduzir os tempos de ciclo.
Referências
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Cálculo do tempo de ciclo de usinagem CNC | American Micro Industries: Este recurso explica a fórmula básica de usinagem CNC e como calcular o tempo de usinagem usando comprimento, velocidade ou taxa.
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Como calcular o tempo de usinagem CNC? – Usinagem personalizada: Este artigo fornece uma fórmula geral para calcular o tempo de usinagem para vários processos, como torneamento e fresamento.
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Tempos de processamento de usinagem CNC: Definição e cálculo do tempo de ciclo – 3ERP: Este guia discute o cálculo da taxa de remoção de material e seu impacto no tempo de ciclo.