CNC 加工的生产周期时间

数控加工

循环时间在 数控加工 指完成一个或多个加工操作所需的时间。对于任何 CNC 加工项目，周期时间对于分析交货时间和最大限度降低特定零件或最终产品的成本至关重要。

它影响数控加工项目的总体成本以及材料类型、复杂性和精度等其他因素。计算周期时间涉及求解铣削、车削、钻孔等操作的数学关系。

本文将简要概述 各种 CNC 加工操作的周期时间计算、生产周期时间的影响及其减少方法。

 

生产周期时间的计算

在控制面板中估计循环时间

加工时间与其他时间相似，刀具移动的距离与速度的比率相同。所有工序（包括铣削、车削、端面加工等）的一般加工时间可以用数学方式表示如下（第 5 单元加工时间计算，2012 年）。

哪里，

L=工件的加工长度（mm）

N=工件每分钟转数(rpm)

= 1000* 切削速度 (V)/π* 直径 (D)

f= 进给速度（毫米/分钟）

f=每转进给量=每齿进给量*齿数=0.1*20=2mm，

 

这个数学表达式给出了关于加工时间以及加工特定工件需要多少时间的简单概念。您还可以查看下面的视频，以更好地解释加工周期时间的计算。此外，请随时下载 周期时间计算电子表格 为您自己的项目。

如何在Excel中计算周期时间

 

不同操作的周期时间

1. 数控铣削

正如已经解释过的，一般公式 T=L/f*N 用于计算每个 CNC 加工过程的循环时间。 但是，每种情况计算变量的方法可能有所不同。

在 铣削操作，进给量以每齿进给量计算。它需要工具上有许多齿、切削刃或凹槽。

进给量（f）=每齿进给量*齿数

长度 = 作业长度 + 刀具行程 x 走刀次数 + 刀具接近长度。

数控铣削操作

例如，铣削加工的加工长度，切削深度为 4mm，工件长度为 200mm，刀具直径为 200mm，刀具接近和超程距离为 4mm，每齿进给量 0.2mm，切削速度为 30m/分钟＆30齿将是 L= 200 mm + 4 mm * 道数 + 4mm。

要获得走刀次数，应将槽尺寸或任何其他特征除以切削深度（刀具可以切削的深度）一次）。我们考虑插槽的尺寸为20mm*20mm。在我们的例子中，刀具在工件上经过五次以切割 20 毫米。

因此，L= 200 毫米 + 4 毫米 * 5 + 4 毫米 = 224 毫米

2. 数控车削

CNC车削零件

CNC车削 是指使用单点刀具创建车削零件。 车削加工的周期时间计算与铣削加工没有什么不同。 长度也根据以下公式计算：

L= 工作长度 + 刀具行程 x 走刀次数 + 刀具接近长度 和平均 RPM (N) = 1000*切削速度/π*平均直径。

让我们以与上述铣削操作相同的示例来计算车削操作的每转进给量 (f) 和 RPM (N)。

由于每齿进给量是已知变量，因此我们计算每转进给量 (f)： 将每齿进给量乘以齿数。

f= 0.1 * 30 = 3mm/转

N=工件每分钟转数(rpm)

= 1000* 切削速度 (V)/π* 直径 (D)

= 1000*30/ 3.14* 200

= 47.77转

总生产周期时间为 (T)=L*通过次数/f*N=224*5/(3*47.77)=7.81分钟

3.数控钻孔

数控钻孔涉及使用旋转刀具在固定工件上创建圆孔。 钻孔的循环时间是指打出一个或多个孔的时间，这取决于加工刀具、进给速度和主轴转速。

哪里，

i= 孔数

I_d= 钻孔深度（毫米）

v= 主轴转速（/min）

f= 进给速度（毫米/转）

 

额外的计算方法

还有另一种直接的方法来估算 CNC 加工中的生产周期时间。 可以通过将投入的时间除以生产的零件或产品总数来计算 （维尔玛，2022）.

周期时间（T）=总时间/生产的零件或产品的数量

例如，如果 CNC 加工装置在一小时内加工 12 个相同的零件，则一个零件的循环时间为 5 分钟。

周期时间 = 1 小时/ 12 个零件 = 60 分钟/ 12 个零件 = 5 分钟/零件

 

减少周期时间

由于生产周期时间与数控加工项目的交货时间和总体成本相关，因此需要缩短周期时间来优化零件和最终产品的总体成本，以在市场中竞争 （A.Vetrivel，2018）。 即使数控加工过程已经达到稳定状态，仍然可能存在一些影响循环时间的因素。 因此，控制 CNC 加工操作的可变性对于加快流程至关重要。

虽然缩短周期时间确实可以降低成本和缩短交货时间，但在某些情况下，由于设备和操作限制，推动周期时间可能并不合理。 此外，将循环时间降低到不理想的限度以下也会影响零件的功能。 让我们仔细看看一些缩短生产周期时间的明智建议。

1、优化车间布局

计算机上的机器布局模拟

CNC 加工的复杂布局由于不必要的等待或运输时间而增加了加工时间。 如果生产单元很接近，它们将减少周期时间，并且可以轻松地从一种操作过渡到另一种操作。 即使几秒钟也可以缩短生产时间并提高加工生产率。

因此，您需要根据可用空间、原材料条件和涉及的加工操作来确定布局。 此外，还可以选择计算机模拟来找到最佳的布局，从而通过改进工作流程来最大限度地减少生产时间。

2、经验丰富的操作人员

CNC 加工的生产效率还取决于操作员的技能。专业操作员可以轻松解决操作过程中出现的问题，并寻求持续改进流程。在生产中使用熟练的人力资源将有助于缩短周期时间。

因此，在任何数控加工项目中，最大限度地缩短周期时间都需要具有分析能力的经验丰富的操作员。

3. 3D模型优化

CNC 加工可以创建具有高度尺寸精度的复杂几何形状。 然而，复杂性增加了周期时间。 如果设计者在不影响所需特性和功能的情况下创建尽可能简单的设计，那么时间将大大减少。 复杂的设计需要复杂且频繁的工具设置才能完成工作。

因此，最好消除设计中不必要的复杂性，并确定最佳加工顺序以缩短循环时间。 此外，我们与开发人员密切合作，确定理想的设计，以实现最快的生产周期。

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4.生产自动化

自动化流程始终比手动操作更有效、更快捷。 您可以消除尽可能多的人工工作。 使用高速 CNC 机床和先进的凸轮软件（例如 Solid CAM）可以缩短周期时间 （A.Vetrivel，2018）

自动化流程更具可预测性，有助于通过持续改进获得正确的周期时间。 当您实现制造过程自动化时，机器保持静止并优化每个 CNC 加工操作的循环时间。 然而，自动化过程需要大量的初始投资，但从长远来看是有益的。

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5、优化机械性能

过度加热、振动和固有限制是 CNC 机器和其他制造机械的一些限制因素。这些变量会降低生产性能并导致周期时间延长。为了避免这些问题，CNC 加工制造商应优先考虑频繁检查、定期维护、补货、校准和其他措施。

 

减少数控机床循环时间的技术技巧

没有	小技巧
1	优化切削参数：这包括选择正确的切削速度、进给率和切削深度，以最大限度地提高材料去除率，同时最大限度地减少刀具磨损。
2	减少设置时间：这可以通过使用快速更换工具、夹具和工件固定系统来完成。
3	提高机器效率：这可以通过定期维护机器并确保其以最佳性能运行来实现。
4	减少非切削时间：这可以通过尽可能多地自动化流程来实现，例如使用机器人装载和卸载系统。
5	减少操作数量：这可以通过使用多功能工具或将多个操作合并为一个来完成。
6	提高切削路径的效率：这可以通过使用最新的 CAM 软件生成高效的切削路径来实现，从而最大限度地减少不必要的移动并优化刀具寿命。
7	利用高速加工技术：这可以通过使用高速主轴、高性能切削刀具和高速切削策略来实现。

值得注意的是，减少周期时间的具体方法取决于具体的机器和应用。 经验丰富的数控机械师或工艺工程师可以帮助您确定并实施适合您特定需求的最佳策略。

结语

在 CNC 加工操作中，可以使用涉及加工长度、进给速率、加工速度和其他变量的简单公式来估计生产周期时间。根据特定的 CNC 操作（例如铣削、车削和钻孔），它可能会略有变化。由于周期时间与任何 CNC 加工项目的成本和交货时间都密不可分，因此优化周期时间有助于降低总成本。减少周期时间的方法有多种，例如自动化、频繁维护、训练有素的操作员等。虽然可以使用某些加工变量计算周期时间，但其他因素会影响准确的结果，例如人力、振动、过热和操作员的专业知识。

提高周期时间以降低成本必须考虑几个因素，Prolean 可能是您的完美合作伙伴 数控加工项目。 我们提供专业的 CNC 加工服务，有 50 多种材料可供选择，适合各种任务。 我们的制造专家与开发人员密切合作，优化周期时间，以更低的成本获得优异的结果。 请随时 联系我们;我们的销售工程师将在几个小时内收到您的报价。

 

常见问题

CNC加工的生产周期是多少？

CNC加工中的生产周期时间是指完成加工零件从初始设置到最终检查所需的总时间。 它包括换刀、零件装卸所花费的时间以及实际加工时间。 准确的周期时间估算对于成本估算、生产计划和整体效率至关重要。

CNC加工中生产周期时间的重要性是什么？

完成一项或多项数控加工任务所需的时间称为生产周期时间。 由于更多的时间等于更多的成本，因此降低零件或最终产品的整体成本和交货时间至关重要。

计算周期时间需要哪些变量？

循环时间是根据加工长度、速度、进给率、每分钟转数和其他因素计算的。 然而，一次加工操作所需的输入可能与下一次加工操作不同。

CNC车削周期时间计算公式是什么？

CNC车削周期时间计算公式为：

循环时间=（切削时间+换刀时间+快速移动时间）/零件数量

要计算切削时间，请使用以下公式：

切削时间=（工件长度+接近长度+超程长度）/（进给速度x主轴转速）

我可以使用 Excel 计算 CNC 加工周期时间吗？

是的，您可以创建 Excel 电子表格来执行 CNC 加工周期时间计算。 输入所需数据，如切削速度、进给量、切削深度和刀具路径长度，并使用适当的公式计算切削时间、换刀时间和快速移动时间。 最后，将这些值相加即可获得总循环时间。 请免费下载 周期时间计算电子表格 为您自己的项目。

如何缩短生产周期？

优化 3D 模型、减少加工停机时间、优化加工布局、自动化、专家操作员和定期机械维护都有助于缩短生产周期时间。

 

 

参考书目

1. 维特里维尔，AA (2018)。 减少 CNC 机械车间的制造时间和周期时间。 国际工程、科学与管理研究杂志 (IJRESM)，1-2。
2. 单元 5 加工时间计算。 （2012）。 在 流程规划和成本估算 （第 2-3 页）。 斯里维丹格。
3. 维尔马，E.（2022）。 了解 TAKT 时间和周期时间与提前期。COM。