CNC-Bearbeitung
Die Zykluszeit in der CNC-Bearbeitung bezeichnet die Zeit, die für die Durchführung eines oder mehrerer Bearbeitungsvorgänge benötigt wird. Bei jedem CNC-Bearbeitungsprojekt ist die Zykluszeit entscheidend, um die Lieferzeit zu analysieren und die Kosten einzelner Teile oder Endprodukte zu minimieren.
Es beeinflusst die Gesamtkosten von CNC-Bearbeitungsprojekten und andere Elemente wie Materialtyp, Komplexität und Präzision. Zur Berechnung der Zykluszeit gehört die Lösung mathematischer Beziehungen für Vorgänge wie Fräsen, Drehen, Bohren usw.
Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick Zykluszeitberechnung für verschiedene CNC-Bearbeitungsvorgänge, die Auswirkungen der Produktionszykluszeit und ihre Reduzierungsansätze.
Berechnung der Produktionszykluszeit
Schätzung der Zykluszeit im Bedienfeld
Die Bearbeitungszeit ist ähnlich wie bei den anderen Zeiten und das Verhältnis der vom Werkzeug zurückgelegten Strecke ist das gleiche wie die Geschwindigkeit. Die allgemeine Bearbeitungszeit für alle Vorgänge, einschließlich Fräsen, Drehen, Plandrehen und viele andere, kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden (Einheit 5 Bearbeitungszeitberechnung, 2012).
Woher,
L= Bearbeitungslänge eines Werkstücks (mm)
N= Umdrehung des Werkstücks pro Minute (U/min)
= 1000* Schnittgeschwindigkeit (V)/π*Durchmesser (D)
f= Vorschubgeschwindigkeit (mm/min)
f=Vorschub pro Umdrehung=Vorschub pro Zahn * Anzahl der Zähne = 0.1 * 20 = 2 mm,
Dieser mathematische Ausdruck gibt eine einfache Vorstellung von der Bearbeitungszeit und davon, wie viel Zeit für die Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks erforderlich ist. Sie können sich auch das Video unten ansehen, um eine bessere Erklärung der Berechnung der Bearbeitungszykluszeit zu erhalten. Darüber hinaus können Sie sich gerne die herunterladen Tabelle zur Zykluszeitberechnung für Ihr eigenes Projekt.
So berechnen Sie die Zykluszeit in Excel
Zykluszeit für verschiedene Vorgänge
1. CNC-Fräsen
Wie bereits erläutert, die allgemeine Formel T=L/f*N wird verwendet, um die Zykluszeit für jeden CNC-Bearbeitungsprozess zu berechnen. Der Ansatz zur Berechnung der Variablen kann jedoch in jedem Fall unterschiedlich sein.
Im Fräsbetrieb, wird die Vorschubgeschwindigkeit als Vorschubgeschwindigkeit pro Zahn berechnet. Es erfordert viele Zähne, Schneiden oder Nuten am Werkzeug.
Vorschub (f) = Vorschub pro Zahn * Anzahl der Zähne
Länge = Auftragslänge + Werkzeugüberwege x Anzahl der Durchgänge + Werkzeugannäherungslänge.
CNC-Fräsbetrieb
Für Beispiel, die Bearbeitungslänge für einen Fräsvorgang mit einer Schnitttiefe von 4 mm, einer Werkstücklänge von 200 mm, einem Fräserdurchmesser von 200 mm, einem Werkzeugannäherungs- und Verfahrweg von 4 mm, einer Vorschubgeschwindigkeit pro Zahn von 0.2 mm und einer Schnittgeschwindigkeit von 30 m/ min & 30 Zähne werden sein L= 200 mm + 4 mm * Anzahl der Durchgänge + 4 mm.
Um die Anzahl der Durchgänge zu erhalten, sollte die Schlitzgröße oder ein anderes Merkmal einmal durch die Schnitttiefe (wie tief ein Werkzeug schneiden kann) geteilt werden. Betrachten wir die Größe des Schlitzes als 20 mm x 20 mm. In unserem Fall fährt das Werkzeug fünfmal über das Werkstück, um 20 mm zu schneiden.
Also, L= 200 mm + 4 mm * 5 + 4 mm = 224 mm
2. CNC-Drehen
CNC-Drehteile
CNC-Drehen bezeichnet die Erstellung von Drehteilen mit dem Einpunktwerkzeug. Die Zykluszeitberechnung für die Drehoperation unterscheidet sich nicht von der für die Fräsoperation. Die Länge basiert ebenfalls auf der Formel:
L = Arbeitslänge + Werkzeugüberwege x Anzahl der Durchgänge + Werkzeugannäherungslänge und Durchschnitt U/min (N) = 1000*Schnittgeschwindigkeit/π*durchschnittlicher Durchmesser.
Berechnen wir den Vorschub pro Umdrehung (f) und die Drehzahl (N) des Drehvorgangs anhand des gleichen Beispiels wie oben für den Fräsvorgang.
Da der Vorschub pro Zahn die bekannte Größe ist, berechnen wir den Vorschub pro Umdrehung (f) nach Multiplizieren des Vorschubs pro Zahn mit der Anzahl der Zähne.
f= 0.1 * 30 = 3mm/Umdrehung
N= Umdrehung des Werkstücks pro Minute (U/min)
= 1000* Schnittgeschwindigkeit (V)/π*Durchmesser (D)
= 1000*30/ 3.14* 200
= 47.77 U / min
Die gesamte Produktionszykluszeit beträgt (T) = L* Anzahl der Durchgänge/f*N = 224*5/ (3*47.77) = 7.81 Minuten
3. CNC-Bohren
Beim CNC-Bohren werden mit einem rotierenden Werkzeug runde Löcher in das stillstehende Werkstück eingebracht. Die Bohrzykluszeit bezieht sich auf die Zeit zum Erstellen eines oder mehrerer Löcher, die vom Bearbeitungswerkzeug, der Vorschubgeschwindigkeit und der Spindelgeschwindigkeit abhängt.
Woher,
i= Anzahl der Löcher
Id= Bohrtiefe (mm)
v= Spindelgeschwindigkeit (/min)
f= Vorschubgeschwindigkeit (mm/U)
Zusätzlicher Berechnungsansatz
Es gibt eine weitere einfache Möglichkeit, die Produktionszykluszeit bei der CNC-Bearbeitung abzuschätzen. Sie lässt sich berechnen, indem man die investierte Zeit durch die Gesamtzahl der produzierten Teile oder Produkte dividiert (Verma, 2022).
Zykluszeit (T) = Gesamtzeit/Anzahl der produzierten Teile oder Produkte
Für BeispielWenn eine CNC-Bearbeitungsanlage in einer Stunde 12 identische Teile herstellt, beträgt die Zykluszeit für ein Teil 5 Minuten.
Zykluszeit = 1 Stunde/ 12 Teile = 60 Minuten/ 12 Teile = 5 Minuten/ Teil
Reduzierung der Zykluszeit
Da die Produktionszykluszeit mit der Lieferzeit und dem Gesamtvolumen zusammenhängt Kosten der CNC-Bearbeitung Um bei solchen Projekten wettbewerbsfähig zu sein, ist es erforderlich, die Zykluszeit zu verkürzen, um die Gesamtkosten für Teile und Endprodukte zu optimieren. (A. Vetrivel, 2018). Selbst wenn der CNC-Bearbeitungsprozess einen stabilen Zustand erreicht hat, kann es immer noch einige Faktoren geben, die die Zykluszeit beeinflussen. Daher ist die Kontrolle der Variabilität eines CNC-Bearbeitungsvorgangs für die Beschleunigung des Prozesses von entscheidender Bedeutung.
Es stimmt zwar, dass eine Verkürzung der Zykluszeiten die Kosten und Durchlaufzeiten senkt, es kann jedoch Situationen geben, in denen eine Verlängerung der Zykluszeiten aufgrund von Ausrüstungs- und Betriebseinschränkungen nicht sinnvoll ist. Darüber hinaus wirkt sich die Senkung der Zykluszeit unter den unerwünschten Grenzwert auch auf die Funktionalität der Teile aus. Schauen wir uns einige sinnvolle Vorschläge zur Reduzierung der Produktionszykluszeit genauer an.
1. Optimierung des Werkstattlayouts
Simulation des Maschinenlayouts am Computer
Der komplizierte Aufbau der CNC-Bearbeitung trägt durch unnötige Warte- oder Durchlaufzeiten zur Bearbeitungszeit bei. Wenn die Produktionszellen nahe beieinander liegen, verkürzen sie die Zykluszeit und erleichtern den Übergang von einem Arbeitsgang zum anderen. Schon wenige Sekunden können die Produktionszeiten verkürzen und die Bearbeitungsproduktivität steigern.
Daher müssen Sie das Layout entsprechend dem verfügbaren Platz, dem Zustand der Rohmaterialien und den erforderlichen Bearbeitungsvorgängen festlegen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer Computersimulation, um das bestmögliche Layout zu finden, was die Produktionszeit durch einen verbesserten Arbeitsablauf minimiert.
2. Erfahrene Bediener
Die Produktivität der CNC-Bearbeitung hängt auch von der Geschicklichkeit des Bedieners ab. Erfahrene Bediener können die während des Betriebs auftretenden Probleme problemlos bewältigen und sind auf der Suche nach kontinuierlichen Verbesserungsprozessen. Der Einsatz geschickter Arbeitskräfte in der Produktion trägt zur Verkürzung der Zykluszeit bei.
Um die Zykluszeit bei jedem CNC-Bearbeitungsprojekt zu minimieren, sind daher erfahrene Bediener mit analytischen Fähigkeiten erforderlich.
3. Optimierung des 3D-Modells
Durch die CNC-Bearbeitung können komplexe Geometrien mit einem hohen Maß an Maßgenauigkeit erstellt werden. Allerdings erhöht die Komplexität die Zykluszeit. Wenn der Designer ein möglichst einfaches Design erstellt, ohne die erforderlichen Merkmale und Funktionen zu beeinträchtigen, wird die Zeit erheblich verkürzt. Komplexe Konstruktionen erfordern eine komplizierte und häufige Werkzeugeinrichtung, um die Aufgabe abzuschließen.
Daher ist es am besten, unnötige Komplexität aus dem Design zu entfernen und die beste Bearbeitungssequenz für eine kürzere Zykluszeit festzulegen. Darüber hinaus arbeiten wir eng mit den Entwicklern zusammen, um das ideale Design zu finden und so die schnellste Produktionszykluszeit zu erreichen.
Verwandt: Technisches Zeichnen: seine Bedeutung in der Fertigung
4. Produktionsautomatisierung
Der automatisierte Prozess ist immer effektiver und schneller als der manuelle Aufwand. Sie können so viel menschliche Arbeit wie möglich einsparen. Durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-CNC-Maschinen und fortschrittlicher Nockensoftware wie Solid CAM ist eine Reduzierung der Zykluszeit möglich (A. Vetrivel, 2018)
Automatisierungsprozesse sind vorhersehbarer und helfen bei der Erzielung korrekter Zykluszeiten bei kontinuierlicher Verbesserung. Wenn Sie den Fertigungsprozess automatisieren, bleibt die Maschine stationär und optimiert die Zykluszeit jedes CNC-Bearbeitungsvorgangs. Der Automatisierungsprozess erfordert zwar eine erhebliche Anfangsinvestition, kann aber auf lange Sicht von Vorteil sein.
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5. Optimieren Sie die Maschinenleistung
Übermäßige Erhitzung, Vibrationen und inhärente Einschränkungen sind einige der Einschränkungen von CNC-Maschinen und anderen Fertigungsmaschinen. Diese Variablen verringern die Produktionsleistung und tragen zu einer längeren Zykluszeit bei. Um diese Probleme zu vermeiden, sollten Hersteller von CNC-Maschinen häufige Inspektionen, regelmäßige Wartungen, Auffüllungen, Kalibrierungen und andere Maßnahmen priorisieren.
Technische Tipps zur Reduzierung der Zykluszeit in CNC-Maschinen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zykluszeit in CNC-Maschinen zu verkürzen, darunter:
| Nein | Lokale Tipps |
| 1 | Optimierung der Schnittparameter: Dazu gehört die Wahl der richtigen Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, um den Materialabtrag zu maximieren und gleichzeitig den Werkzeugverschleiß zu minimieren. |
| 2 | Reduzierung der Rüstzeit: Dies kann durch den Einsatz von Schnellwechselwerkzeugen, Spannvorrichtungen und Werkstückhaltesystemen erreicht werden. |
| 3 | Verbesserung der Maschineneffizienz: Dies kann durch regelmäßige Wartung der Maschine und Sicherstellung, dass sie mit Höchstleistung läuft, erreicht werden. |
| 4 | Reduzierung der Nebenzeiten: Dies kann durch die größtmögliche Automatisierung des Prozesses erreicht werden, beispielsweise durch den Einsatz robotergestützter Be- und Entladesysteme. |
| 5 | Reduzierung der Arbeitsgänge: Dies kann durch den Einsatz von Multifunktionswerkzeugen oder durch die Kombination mehrerer Arbeitsgänge zu einem erreicht werden. |
| 6 | Verbesserung der Effizienz des Schnittpfads: Dies kann durch den Einsatz der neuesten CAM-Software erreicht werden, um effiziente Schnittpfade zu generieren, die unnötige Bewegungen minimieren und die Werkzeuglebensdauer optimieren. |
| 7 | Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbearbeitungstechniken: Dies kann durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsspindeln, Hochleistungsschneidwerkzeugen und Hochgeschwindigkeitsschneidstrategien erreicht werden. |
Es ist wichtig zu beachten, dass der spezifische Ansatz zur Reduzierung der Zykluszeit von der jeweiligen Maschine und Anwendung abhängt. Ein erfahrener CNC-Maschinenbauer oder Verfahrenstechniker kann Ihnen dabei helfen, die besten Strategien für Ihre spezifischen Anforderungen zu identifizieren und umzusetzen.
Welche Bedeutung hat das Lebenszyklusmanagement?
Lebenszyklusmanagement (LCM) ist eine Schlüsselstrategie, die von Fertigungsunternehmen weltweit eingesetzt wird, um den gesamten Lebenszyklus eines Produkts – von der Herstellung bis zur Entsorgung oder zum Recycling – effektiv zu managen. Angewendet auf CNC-Teile, hilft LCM Unternehmen, den Wert ihrer Produkte zu maximieren und gleichzeitig die Umweltbelastung zu minimieren. In diesem Abschnitt wird erläutert, warum das Verständnis und Management des Lebenszyklus von CNC-Teilen für Unternehmen von entscheidender Bedeutung ist.
Hier sind die Hauptgründe:
- Kosteneffizienz: Durch das Verständnis des Lebenszyklus eines Teils können Unternehmen die mit jeder Phase verbundenen Kosten vorhersagen und planen. Dies ermöglicht eine genaue Budgetierung und potenzielle Kosteneinsparungen.
- Qualitätssicherung: Die Verwaltung des Lebenszyklus des Teils, insbesondere während der Herstellungs- und Wartungsphase, trägt dazu bei, die Qualität des Teils im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten.
- Sustainability: End-of-Life-Strategien wie Recycling reduzieren die Umweltauswirkungen der Teile erheblich und führen zu nachhaltigeren Herstellungsverfahren.
- Compliance: In Branchen mit strengen Vorschriften trägt das Lebenszyklusmanagement dazu bei, die Einhaltung in jeder Phase sicherzustellen, vom Entwurf bis zur Entsorgung.
Fazit
Die Produktionszykluszeit kann bei CNC-Bearbeitungsvorgängen mithilfe einer einfachen Formel geschätzt werden, die Bearbeitungslänge, Vorschubgeschwindigkeit, Bearbeitungsgeschwindigkeit und andere Variablen berücksichtigt. Sie kann je nach CNC-Vorgang, z. B. Fräsen, Drehen und Bohren, leicht geändert werden. Da die Zykluszeit untrennbar mit den Kosten und der Durchlaufzeit jedes CNC-Bearbeitungsprojekts verbunden ist, trägt die Optimierung der Zykluszeit zur Gesamtkostenreduzierung bei. Es gibt verschiedene Ansätze zur Reduzierung der Zykluszeit, z. B. Automatisierung, häufige Wartung, geschulte Bediener usw. Obwohl die Zykluszeit mithilfe einiger Bearbeitungsvariablen berechnet werden kann, beeinflussen andere Faktoren das genaue Ergebnis, z. B. menschlicher Aufwand, Vibrationen, übermäßige Hitze usw Fachwissen des Betreibers.
Um die Zykluszeit zu verbessern und Kosten zu senken, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Prolean ist möglicherweise der perfekte Kooperationspartner für Sie CNC-BearbeitungsprojektWir bieten professionelle CNC-Bearbeitung Mit über 50 Materialoptionen für vielfältige Aufgaben. Unsere Fertigungsexperten arbeiten eng mit den Entwicklern zusammen, um die Zykluszeit zu optimieren und so hervorragende Ergebnisse bei geringeren Kosten zu erzielen. Sprechen Sie uns gerne an. Kontakt aufnehmen; Unser Vertriebsingenieur wird Ihr Angebot innerhalb weniger Stunden erhalten.
Häufig gestellte Fragen
Wie lang ist die Produktionszykluszeit bei der CNC-Bearbeitung?
Die Produktionszykluszeit bei der CNC-Bearbeitung bezieht sich auf die Gesamtzeit, die erforderlich ist, um ein bearbeitetes Teil fertigzustellen, von der ersten Einrichtung bis zur Endkontrolle. Darin enthalten sind die Zeit, die für den Werkzeugwechsel, das Laden und Entladen von Teilen und die tatsächliche Bearbeitungszeit benötigt wird. Eine genaue Schätzung der Zykluszeit ist entscheidend für die Kostenschätzung, Produktionsplanung und Gesamteffizienz.
Welche Bedeutung hat die Produktionszykluszeit bei der CNC-Bearbeitung?
Die Zeit, die zur Erledigung einer oder mehrerer CNC-Bearbeitungsaufgaben benötigt wird, wird als Produktionszykluszeit bezeichnet. Da mehr Zeit mehr Kosten bedeutet, ist es wichtig, die Gesamtkosten und die Vorlaufzeit von Teilen oder Endprodukten zu senken.
Welche Variablen sind zur Berechnung der Zykluszeit notwendig?
Die Zykluszeit wird anhand der Bearbeitungslänge, der Geschwindigkeit, der Vorschubgeschwindigkeit, der Umdrehungen pro Minute und anderer Faktoren berechnet. Die erforderlichen Eingaben können jedoch von Bearbeitungsvorgang zu Bearbeitungsvorgang unterschiedlich sein.
Wie lautet die Berechnungsformel für die CNC-Drehzykluszeit?
Die Berechnungsformel für die CNC-Drehzykluszeit lautet:
Zykluszeit = (Schnittzeit + Werkzeugwechselzeit + Eilgangzeit) / Anzahl der Teile
Um die Schnittzeit zu berechnen, verwenden Sie die folgende Formel:
Schnittzeit = (Werkstücklänge + Anfahrlänge + Nachlauflänge) / (Vorschubgeschwindigkeit x Spindelgeschwindigkeit)
Kann ich Excel für die Berechnung der CNC-Bearbeitungszykluszeit verwenden?
Ja, Sie können eine Excel-Tabelle erstellen, um Berechnungen der CNC-Bearbeitungszykluszeit durchzuführen. Geben Sie die erforderlichen Daten wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe und Werkzeugweglänge ein und verwenden Sie geeignete Formeln, um die Schnittzeit, die Werkzeugwechselzeit und die Zeit für schnelle Bewegungen zu berechnen. Addieren Sie abschließend diese Werte, um die Gesamtzykluszeit zu erhalten. Bitte kostenlos herunterladen Tabelle zur Zykluszeitberechnung für Ihr eigenes Projekt.
Wie kann die Produktionszykluszeit verkürzt werden?
Die Optimierung von 3D-Modellen, die Reduzierung von Bearbeitungsausfallzeiten, ein optimales Bearbeitungslayout, Automatisierung, erfahrene Bediener und regelmäßige Maschinenwartung tragen alle dazu bei, die Produktionszykluszeit zu verkürzen.
Literaturverzeichnis
- Vetrivel, AA (2018). Reduzierung der Fertigungszeit und Zykluszeit in der CNC-Maschinenwerkstatt. International Journal of Research in Engineering, Science and Management (IJRESM), 1-2.
- Einheit 5 Bearbeitungszeitberechnung. (2012). In Prozessplanung und Kostenschätzung (S. 2-3). srividyaengg.
- Verma, E. (2022). TAKT-Zeit und Zykluszeit im Vergleich zur Durchlaufzeit verstehen.com.
Die sieben Tipps, die Sie zur Verkürzung der Produktionszykluszeit gegeben haben, waren erstaunlich. Ich bin auch ein CNC-Bearbeiter. Hier möchte ich etwas hinzufügen
8 . Einführung einer vorausschauenden Wartung: Integrieren Sie ein System, das basierend auf Nutzungs- und Verschleißmustern vorhersagt, wann Komponenten oder Teile wahrscheinlich ausfallen. Durch den Austausch oder die Wartung unmittelbar vor dem Ausfall können Ausfallzeiten minimiert werden.
9 Maschinenbediener schulen: Sie können Maschinenbediener kontinuierlich schulen, um sie über die neuesten Bearbeitungstechniken, Best Practices und Möglichkeiten zur Behebung häufiger Probleme auf dem Laufenden zu halten. Gut geschulte Bediener können Probleme oft erkennen und lösen, bevor sie eskalieren.
Wir gehen davon aus, dass diese Strategien einen umfassenden Ansatz zur Verkürzung der CNC-Bearbeitungszykluszeit bieten, was zu einer Steigerung der Produktivität und Rentabilität führt.
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Natürlich sind die Einführung einer vorausschauenden und planmäßigen Wartung der Schlüssel zur Optimierung der Produktionszykluszeit für jeden CNC-Bearbeitungsvorgang.
Ausgezeichneter Artikel zur Produktionszykluszeit in der CNC-Bearbeitung. Ich weiß, wie sich die Produktionszykluszeit auf die Kosteneffizienz bearbeiteter Teile auswirkt.
Tatsächlich ist die Produktionszykluszeit von entscheidender Bedeutung, wenn es um eine kostengünstige Produktion bei der CNC-Bearbeitung ohne Einbußen bei der Präzision geht.
Sie müssen für diesen Artikel viel recherchiert haben. Ich versuche, eine eigene Excel-Tabelle für die Berechnung der CNC-Bearbeitungszykluszeit zu erstellen. Ich würde mich freuen, wenn Sie weitere Artikel zu diesem Thema veröffentlichen würden.
Danke Takumi! Wir versuchen, unser Fachwissen weiterzugeben, um Sie bei CNC- und anderen Fertigungsdienstleistungen zu unterstützen!