Temps de cycle de production dans l'usinage CNC

Usinage CNC

Le temps de cycle dans Usinage CNC désigne le temps nécessaire pour réaliser une ou plusieurs opérations d'usinage. Pour tout projet d'usinage CNC, le temps de cycle est crucial pour analyser le délai de livraison et minimiser le coût de pièces ou de produits finis particuliers.

Cela influence le coût global des projets d'usinage CNC et d'autres éléments tels que le type de matériau, la complexité et la précision. Le calcul du temps de cycle implique la résolution de relations mathématiques pour des opérations telles que le fraisage, le tournage, le perçage, etc.

Cet article donnera un bref aperçu calcul du temps de cycle pour diverses opérations d'usinage CNC, les impacts du temps de cycle de production et ses approches de réduction.

 

Calcul du temps de cycle de production

Estimation du temps de cycle dans le panneau de contrôle

Le temps d'usinage est similaire aux autres temps, et le rapport entre la distance parcourue par l'outil et la vitesse est le même. Le temps d'usinage général pour toutes les opérations, y compris le fraisage, le tournage, le dressage et bien d'autres, peut être exprimé mathématiquement comme suit (Unité 5 Calcul du temps d'usinage, 2012).

Où,

L= longueur d'usinage d'une pièce (mm)

N= révolution de la pièce par minute (tr/min)

= 1000* vitesse de coupe (V)/π*Diamètre (D)

f= Vitesse d'avance (mm/min)

f=avance par tour=avance par dent * nombre de dents = 0.1 * 20 = 2mm,

 

Cette expression mathématique donne une idée simple du temps d'usinage et du temps nécessaire pour usiner une pièce particulière. Vous pouvez également consulter la vidéo ci-dessous pour une meilleure explication du calcul du temps de cycle d'usinage. De plus, n'hésitez pas à télécharger le Feuille de calcul de calcul du temps de cycle pour votre propre projet.

Comment calculer le temps de cycle dans Excel

 

Temps de cycle pour différentes opérations

1. Fraisage CNC

Comme nous l'avons déjà expliqué, la formule générale T=L/f*N est utilisé pour calculer le temps de cycle pour chaque processus d'usinage CNC. Cependant, l'approche de chaque cas pour calculer la variable peut différer.

Dans le opération de fraisage, l'avance est calculée en termes d'avance par dent. Cela nécessite de nombreuses dents, arêtes de coupe ou cannelures sur l'outil.

Avance (f) = avance par dent * nombre de dents

Longueur = Longueur du travail + Déplacements de l'outil x Nombre de passes + Longueur d'approche de l'outil.

Opération de fraisage CNC

Par exemple, la longueur d'usinage pour une opération de fraisage avec une profondeur de passe de 4 mm, une longueur de pièce de 200 mm, un diamètre de fraise de 200 mm, une approche d'outil et une distance de déplacement de 4 mm, une avance par dent de 0.2 mm, une vitesse de coupe de 30 m/ min & 30 dents seront L= 200 mm + 4 mm * Nombre de passes + 4 mm.

Pour obtenir le nombre de passes, la taille de la fente ou toute autre caractéristique doit être divisée une fois par la profondeur de coupe (la profondeur de coupe qu'un outil peut couper). Considérons la taille de la fente 20 mm*20 mm. Dans notre cas, l'outil passe cinq fois sur la pièce pour couper 20 mm.

Donc, L= 200 mm + 4 mm * 5 + 4 mm = 224 mm

2. Tournage CNC

Pièces tournées CNC

Tournage CNC fait référence à la création de pièces tournées à l'aide de l'outil monopoint. Le calcul du temps de cycle pour l'opération de tournage n'est pas différent de celui de l'opération de fraisage. La longueur est également basée sur la formule：

L= Longueur du travail + Déplacements de l'outil x Nombre de passes + Longueur d'approche de l'outil et moyenne RPM (N) = 1000*vitesse de coupe/π*diamètre moyen.

Calculons l'avance par tour (f) et RPM (N) de l'opération de tournage en prenant le même exemple que nous avons fait pour l'opération de fraisage ci-dessus.

Puisque l'avance par dent est la variable connue, nous calculons l'avance par tour (f) par multiplier l'avance par dent par le nombre de dents.

f= 0.1 * 30 = 3 mm/tour

N= révolution de la pièce par minute (tr/min)

= 1000* vitesse de coupe (V)/π*Diamètre (D)

= 1000*30/ 3.14* 200

= 47.77 tr / min

La durée totale du cycle de production sera (T) = L* nombre de passes/f*N = 224*5/ (3*47.77) = 7.81 minutes

3. Forage CNC

Le perçage CNC implique la création de trous ronds dans la pièce fixe avec un outil rotatif. Le temps de cycle de perçage fait référence au temps nécessaire pour créer un ou plusieurs trous, qui dépend de l'outil d'usinage, de l'avance et de la vitesse de la broche.

Où,

i= Nombre de trous

I_d= Profondeur de perçage (mm)

v= Vitesse de broche (/min)

f= Avance (mm/tr)

 

Approche de calcul supplémentaire

Il existe un autre moyen simple d'estimer le temps de cycle de production dans l'usinage CNC. Il peut être calculé en divisant le temps investi par le nombre total de pièces ou de produits fabriqués (Verma, 2022).

Temps de cycle (T) = Temps total/nombre de pièces ou de produits fabriqués

Par exemple, si une configuration d'usinage CNC réalise 12 pièces identiques en une heure, le temps de cycle pour une pièce est de 5 minutes.

Temps de cycle = 1 heure/ 12 pièces = 60 minutes/ 12 pièces = 5 minutes/ pièce

 

Réduction du temps de cycle

Comme le temps de cycle de production est associé au délai et au coût global des projets d'usinage CNC, il faut réduire le temps de cycle pour optimiser le coût global des pièces et des produits finis pour être compétitif sur le marché. (A. Vetrivel, 2018). Même lorsque le processus d'usinage CNC a atteint un état de stabilité, certains facteurs peuvent encore influencer le temps de cycle. Par conséquent, le contrôle de la variabilité d'une opération d'usinage CNC est essentiel pour accélérer le processus.

S'il est vrai que la réduction des durées de cycle réduit les coûts et les délais, il peut y avoir des situations où la réduction des durées de cycle n'est pas raisonnable en raison des contraintes d'équipement et d'exploitation. De plus, l'abaissement du temps de cycle en dessous de la limite indésirable affecte également la fonctionnalité des pièces. Examinons de plus près quelques suggestions sensées pour réduire le temps de cycle de production.

1. Optimisation de l'agencement de l'atelier

Simulation d'implantation de machine sur ordinateur

La disposition compliquée de l'usinage CNC contribue au temps d'usinage en raison des temps d'attente ou de transit inutiles. Si les cellules de production sont proches, elles réduiront le temps de cycle et faciliteront le passage d'une opération à l'autre. Même quelques secondes peuvent raccourcir les temps de production et augmenter la productivité de l'usinage.

Par conséquent, vous devez fixer la disposition en fonction de l'espace disponible, de l'état des matières premières et des opérations d'usinage impliquées. De plus, il existe une option de simulation informatique pour trouver la meilleure mise en page possible, ce qui minimise le temps de production en améliorant le flux de travail.

2. Opérateurs expérimentés

La productivité de l'usinage CNC dépend également de la compétence de l'opérateur. Les opérateurs experts peuvent facilement résoudre les problèmes qui surviennent pendant l’exploitation et rechercheront des processus d’amélioration continue. L’utilisation de ressources humaines compétentes dans la production contribuera à réduire le temps de cycle.

Par conséquent, la minimisation du temps de cycle dans tout projet d'usinage CNC nécessite des opérateurs expérimentés dotés de capacités analytiques.

3. Optimisation du modèle 3D

L'usinage CNC peut créer des géométries complexes avec un degré élevé de précision dimensionnelle. Cependant, la complexité augmente le temps de cycle. Si le concepteur crée un design aussi simple que possible sans perturber les caractéristiques et fonctionnalités requises, le temps sera considérablement réduit. Une conception complexe nécessite une configuration d'outils compliquée et fréquente pour terminer le travail.

Il est donc préférable de supprimer la complexité inutile de la conception et de fixer la meilleure séquence d'usinage pour un temps de cycle plus court. De plus, nous collaborons étroitement avec les développeurs pour fixer la conception idéale afin d'obtenir le temps de cycle de production le plus rapide.

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4. Automatisation de la production

Le processus automatisé est toujours plus efficace et plus rapide que l'effort manuel. Vous pouvez éliminer autant de travail humain que possible. La réduction du temps de cycle est possible à l'aide de machines CNC à grande vitesse et d'un logiciel de came avancé tel que solid CAM (A. Vetrivel, 2018)

Les processus d'automatisation sont plus prévisibles et aident à obtenir des temps de cycle corrects avec une amélioration continue. Lorsque vous automatisez le processus de fabrication, la machinerie reste immobile et optimise le temps de cycle de chaque opération d'usinage CNC. Cependant, le processus d'automatisation nécessite un investissement initial important, mais il peut être bénéfique à long terme.

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5. Optimiser les performances des machines

Un échauffement excessif, des vibrations et des restrictions intrinsèques sont quelques contraintes des machines CNC et autres machines de fabrication. Ces variables réduisent les performances de production et contribuent à un temps de cycle plus long. Pour éviter ces problèmes, les fabricants d'usinage CNC doivent donner la priorité aux inspections fréquentes, à la maintenance périodique, au réapprovisionnement, à l'étalonnage et à d'autres actions.

 

Conseils techniques pour réduire le temps de cycle dans la machine CNC

Non	Tips
1	Optimisation des paramètres de coupe : cela inclut la sélection de la vitesse de coupe, de l'avance et de la profondeur de coupe appropriées pour maximiser l'enlèvement de matière tout en minimisant l'usure de l'outil.
2	Réduction du temps d'installation : cela peut être fait en utilisant des outils à changement rapide, des fixations et des systèmes de maintien de la pièce.
3	Améliorer l'efficacité de la machine : cela peut être fait en entretenant régulièrement la machine et en s'assurant qu'elle fonctionne à des performances optimales.
4	Réduction du temps de non-coupe : Cela peut être fait en automatisant autant que possible le processus, comme l'utilisation de systèmes de chargement et de déchargement robotisés.
5	Réduire le nombre d'opérations : cela peut être fait en utilisant des outils multifonctions ou en combinant plusieurs opérations en une seule.
6	Amélioration de l'efficacité du chemin de coupe : cela peut être fait en utilisant le dernier logiciel de FAO pour générer des chemins de coupe efficaces qui minimisent les mouvements inutiles et optimisent la durée de vie de l'outil.
7	Utilisation de techniques d'usinage à grande vitesse : Cela peut être fait en utilisant des broches à grande vitesse, des outils de coupe à haute performance et des stratégies de coupe à grande vitesse.

Il est important de noter que l'approche spécifique pour réduire le temps de cycle dépendra de la machine et de l'application spécifiques. Un machiniste CNC expérimenté ou un ingénieur de procédés peut vous aider à identifier et à mettre en œuvre les meilleures stratégies pour vos besoins spécifiques.

Conclusion

Le temps de cycle de production peut être estimé dans les opérations d'usinage CNC à l'aide d'une formule simple impliquant la longueur d'usinage, l'avance, la vitesse d'usinage et d'autres variables. Il peut être légèrement modifié en fonction de l'opération CNC particulière, telle que le fraisage, le tournage et le perçage. Étant donné que le temps de cycle est inextricablement lié au coût et aux délais de tout projet d'usinage CNC, l'optimisation du temps de cycle contribue à la réduction totale des coûts. Il existe différentes approches pour réduire le temps de cycle, telles que l'automatisation, la maintenance fréquente, les opérateurs formés, etc. Bien que le temps de cycle puisse être calculé à l'aide de certaines variables d'usinage, d'autres facteurs affectent la précision du résultat, tels que l'effort humain, les vibrations, la chaleur excessive et expertise de l'opérateur.

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour améliorer le temps de cycle afin de réduire les coûts, et Prolean peut être le partenaire de coopération idéal pour votre Projet d'usinage CNC. Nous proposons des services d'usinage CNC professionnels avec plus de 50 options de matériaux pour diverses tâches. Nos experts en fabrication collaborent étroitement avec les développeurs pour optimiser le temps de cycle pour d'excellents résultats à moindre coût. N'hésitez pas à contactez-nous; notre ingénieur commercial recevra votre devis dans quelques heures.

 

Questions Fréquemment Posées

Quel est le temps de cycle de production en usinage CNC ?

Le temps de cycle de production dans l'usinage CNC fait référence au temps total nécessaire pour terminer une pièce usinée, de la configuration initiale à l'inspection finale. Il comprend le temps nécessaire pour les changements d'outils, le chargement et le déchargement des pièces et le temps d'usinage réel. Une estimation précise du temps de cycle est cruciale pour l'estimation des coûts, la planification de la production et l'efficacité globale.

Quelle est l'importance du temps de cycle de production dans l'usinage CNC ?

Le temps nécessaire pour effectuer une ou plusieurs tâches d'usinage CNC est appelé temps de cycle de production. Étant donné que plus de temps équivaut à plus de coûts, il est essentiel de réduire le coût total et le délai de livraison des pièces ou du produit final.

Quelles sont les variables nécessaires pour calculer le temps de cycle ?

Le temps de cycle est calculé à l'aide de la longueur d'usinage, de la vitesse, de l'avance, des tours par minute et d'autres facteurs. Cependant, l'entrée requise peut différer d'une opération d'usinage à l'autre.

Quelle est la formule de calcul du temps de cycle de tournage CNC ?

La formule de calcul du temps de cycle de tournage CNC est :

Temps de cycle = (Temps de coupe + Temps de changement d'outil + Temps de mouvement rapide) / Nombre de pièces

Pour calculer le temps de coupe, utilisez la formule suivante :

Temps de coupe = (Longueur de la pièce + Longueur d'approche + Longueur de surcourse) / (Avance x Vitesse de broche)

Puis-je utiliser Excel pour les calculs de temps de cycle d'usinage CNC ?

Oui, vous pouvez créer une feuille de calcul Excel pour effectuer des calculs de temps de cycle d'usinage CNC. Saisissez les données requises, telles que la vitesse de coupe, l'avance, la profondeur de coupe et la longueur de la trajectoire de l'outil, et utilisez les formules appropriées pour calculer le temps de coupe, le temps de changement d'outil et le temps de déplacement rapide. Enfin, additionnez ces valeurs pour obtenir le temps de cycle total. s'il vous plaît télécharger gratuitement Feuille de calcul de calcul du temps de cycle pour votre propre projet.

Comment réduire le temps de cycle de production ?

L'optimisation des modèles 3D, la réduction des temps d'arrêt d'usinage, la disposition optimale de l'usinage, l'automatisation, les opérateurs experts et l'entretien régulier des machines contribuent tous à réduire le temps de cycle de production.

 

 

Bibliographie

1. Vétrivel, AA (2018). Réduction du temps de fabrication et du temps de cycle dans l'atelier d'usinage CNC. Journal international de recherche en ingénierie, sciences et gestion (IJRESM), 1-2.
2. Unité 5 Calcul du temps d'usinage. (2012). Dans Planification des processus et estimation des coûts (p. 2-3). srividyaengg.
3. En ligneVerma, E. (2022). Comprendre le temps TAKT et le temps de cycle par rapport au délai d'approvisionnement.com.