Produktionszykluszeit in der CNC-Bearbeitung

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Inhaltsverzeichnis

I Berechnung der Produktionszykluszeit

II Zykluszeit für verschiedene Operationen (Fräsen, Drehen & Bohren)

III Zusätzlicher Berechnungsansatz

IV Reduzierung der Zykluszeit

V. Schlussfolgerung

VI-FAQs

CNC-Bearbeitung

Die Zykluszeit in der CNC-Bearbeitung bezieht sich auf die Zeit, die benötigt wird, um einen oder mehrere Bearbeitungsvorgänge abzuschließen.Für jedes CNC-Bearbeitungsprojekt ist die Zykluszeit entscheidend, um die Vorlaufzeit zu analysieren und die Kosten für bestimmte Teile oder Endprodukte zu minimieren.

Es beeinflusst die Gesamtkosten von CNC-Bearbeitungsprojekten zusammen mit anderen Elementen wie Materialtyp, Komplexität und Präzision.Die Berechnung der Zykluszeit beinhaltet das Lösen mathematischer Beziehungen für Operationen wie Fräsen, Drehen, Bohren und viele mehr.

Dieser Artikel wird lieferna Kurzer Überblick über die 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 zur Geschwindigkeit.Die allgemeine Bearbeitungszeit für alle Operationen, einschließlich Fräsen, Drehen, Plandrehen und viele andere, kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden(Einheit 5 Bearbeitungszeitberechnung, 2012).

T=L/（f*N）

Oder,

Zykluszeit (T) = (L * Anzahl der Durchgänge)/（f*N）

Wo,

L= Bearbeitungslänge eines Werkstücks (mm)

N= Umdrehung des Werkstücks pro Minute (rpm)

= 1000* Schnittgeschwindigkeit (V)/π*Durchmesser (D)

f= Vorschubgeschwindigkeit (mm/min)

f=Vorschub pro Umdrehung=Vorschub pro Zahn * Zähnezahl = 0,1 * 20 = 2mm,

Dieser mathematische Ausdruck gibt eine einfache Vorstellung von der Bearbeitungszeit und wie viel Zeit für die Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks benötigt wird.

Zykluszeit für verschiedene Operationen

1.  CNC-Fräsen

Wie bereits erläutert wurde, die allgemeine FormelT=L/f*Nwird verwendet, um die Zykluszeit für jeden CNC-Bearbeitungsprozess zu berechnen.Der Ansatz zur Berechnung der Variablen kann jedoch in jedem Fall unterschiedlich sein.

Beim Fräsen wird der Vorschub als Vorschub pro Zahn berechnet.Es erfordert eine Anzahl von Zähnen, Schneidkanten oder Spannuten an dem Werkzeug.

Vorschub (f) = Vorschub pro Zahn * Zähnezahl

Länge = Joblänge + Werkzeugüberwege x Anzahl der Durchgänge + Werkzeugannäherungslänge.

CNC-Fräsbetrieb

Zum Beispiel, die Bearbeitungslänge für einen Fräsvorgang mit einer Schnittiefe von 4 mm, Werkstücklänge von 200 mm, Fräserdurchmesser von 200 mm, Werkzeuganfahr- und Überfahrweg von 4 mm, Vorschub pro Zahn 0,2 mm, Schnittgeschwindigkeit von 30 m/ min & 30 Zähne werdenL= 200 mm + 4 mm * Anzahl der Durchgänge + 4 mm.

Um die Anzahl der Durchgänge zu erhalten, sollte die Größe des Schlitzes oder eines anderen Merkmals einmal durch die Schnitttiefe (wie tief ein Werkzeug schneiden kann) geteilt werden).Betrachten wir die Größe des Schlitzes 20 mm * 20 mm in unserem Fall, das Werkzeug fährt 5 Mal über das Werkstück, um 20 mm zu schneiden.

Also L = 200 mm + 4 mm * 5 + 4 mm = 224 mm

2.  CNC-Drehen

CNC-Drehteile

Unter CNC-Drehen versteht man das Erstellen von Drehteilen mit dem Einspitzenwerkzeug.Die Taktzeitberechnung für die Drehoperation unterscheidet sich nicht von der Fräsoperation.Die Länge basiert ebenfalls auf der Formel vonL= Arbeitslänge + Werkzeugüberwege x Anzahl der Durchgänge + Werkzeugannäherungslängeund DurchschnittRPM (N) = 1000*Schnittgeschwindigkeit/π*Durchschnittsdurchmesser.

Lassen Sie uns den Vorschub pro Umdrehung (f) und U/min (N) des Drehvorgangs berechnen, indem wir dasselbe Beispiel nehmen, das wir für den Fräsvorgang oben gemacht haben.

Da der Vorschub pro Zahn die bekannte Größe ist, berechnen wir den Vorschub pro Umdrehung (f) nachMultiplizieren des Vorschubs pro Zahn mit der Anzahl der Zähne.

f= 0,1 * 30 = 3 mm/Umdrehung

N= Umdrehung des Werkstücks pro Minute (rpm)

= 1000* Schnittgeschwindigkeit (V)/π*Durchmesser (D)

= 1000*30/ 3,14* 200

= 47,77 U/min

Die gesamte Produktionszykluszeit wird sein(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 feststehende Werkstück eingebracht.Die Zykluszeit des Bohrens bezieht sich auf die Zeit zum Erstellen eines oder mehrerer Löcher, die vom Bearbeitungswerkzeug, der Vorschubgeschwindigkeit und der Spindeldrehzahl abhängt.

Bohrzykluszeit (T) = (Id*i)/f*v

Wo,

i= Anzahl der Löcher

I_d= Bohrtiefe (mm)

v= Spindeldrehzahl (/min)

f= Vorschub (mm/U)

Zusätzlicher Berechnungsansatz

Es gibt eine andere einfache Möglichkeit, die Produktionszykluszeit in der CNC-Bearbeitung abzuschätzen.Sie kann berechnet werden, indem die investierte Zeit durch die Gesamtzahl der produzierten Teile oder Produkte geteilt wird(Verma, 2022).

Zykluszeit (T) = Gesamtzeit/Anzahl der produzierten Teile oder Produkte

Zum Beispiel, wenn eine CNC-Bearbeitungseinrichtung 12 identische Teile in einer Stunde fertigt, 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 Vorlaufzeit und den Gesamtkosten von CNC-Bearbeitungsprojekten verbunden ist, muss die Zykluszeit reduziert werden, um die Gesamtkosten von Teilen und Endprodukten zu optimieren, um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu sein(A. Vetrivel, 2018).Auch wenn der CNC-Bearbeitungsprozess einen stabilen Zustand erreicht hat, kann es noch einige Faktoren geben, die die Zykluszeit beeinflussen.Daher ist die Steuerung der Variabilität eines CNC-Bearbeitungsvorgangs für die Beschleunigung des Prozesses unerlässlich.

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Es stimmt zwar, dass die Reduzierung der Zykluszeiten die Kosten und Vorlaufzeiten senkt, aber es kann Situationen geben, in denen eine Verlängerung der Zykluszeiten aufgrund von Ausrüstungs- und Betriebsbeschränkungen nicht sinnvoll ist.Darüber hinaus wirkt sich das Absenken der Zykluszeit unter die unerwünschte Grenze auch auf die Funktionalität von Teilen aus.Sehen wir uns einige sinnvolle Vorschläge zur Verkürzung der Produktionsdurchlaufzeit genauer an.

1.  Optimierung des Werkstattlayouts

Maschinenlayout-Simulation auf einem Computer

Das komplizierte Layout der CNC-Bearbeitung trägt durch unnötige Warte- oder Durchlaufzeiten zur Bearbeitungszeit bei.Wenn die Produktionszellen in der Nähe sind, reduzieren sie die Zykluszeit und erleichtern den Übergang von einem Vorgang zum anderen.Schon wenige Sekunden können Produktionszeiten verkürzen und die Bearbeitungsproduktivität steigern.

Daher müssen Sie das Layout entsprechend dem verfügbaren Platz, dem Zustand der Rohmaterialien und den beteiligten Bearbeitungsvorgängen festlegen.Darüber hinaus gibt es eine Option zur 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 den Fähigkeiten des Bedieners ab.Erfahrene Bediener können die Probleme, die während des Betriebs auftreten, leicht angehen und suchen nach kontinuierlichen Verbesserungsprozessen.Der Einsatz von qualifiziertem Personal in der Produktion trägt zur Verkürzung der Zykluszeit bei.

Daher erfordert die Minimierung der Zykluszeit in jedem CNC-Bearbeitungsprojekt erfahrene Bediener mit analytischen Fähigkeiten.

3.  Optimierung des 3D-Modells

Die CNC-Bearbeitung kann komplexe Geometrien mit hoher Maßhaltigkeit erzeugen.Die Komplexität erhöht jedoch die Zykluszeit.Wenn der Designer ein möglichst einfaches Design erstellt, ohne die erforderlichen Merkmale und Funktionen zu stören, wird die Zeit erheblich reduziert.Komplexes Design erfordert eine komplizierte und häufige Einrichtung von Werkzeugen, um die Arbeit 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 festzulegen, um die schnellste Produktionszykluszeit zu erreichen.

4.  Produktionsautomatisierung

Der automatisierte Prozess ist immer effektiver und schneller als manueller Aufwand.Sie können so viel menschliche Arbeit wie möglich eliminieren.Durch Hochgeschwindigkeits-CNC-Maschinen und fortschrittliche Cam-Software wie Solid CAM ist eine Reduzierung der Zykluszeit möglich(A. Vetrivel, 2018)

Automatisierungsprozesse sind besser vorhersagbar und helfen bei der Erzielung korrekter Zykluszeiten mit kontinuierlicher Verbesserung.Wenn Sie den Fertigungsprozess automatisieren, bleibt die Maschine stationär und optimiert die Zykluszeit jedes CNC-Bearbeitungsvorgangs.Der Automatisierungsprozess erfordert jedoch eine erhebliche Anfangsinvestition, kann aber langfristig von Vorteil sein.

5.  Optimieren Sie die Maschinenleistung

Übermäßige Erwärmung, Vibration und intrinsische Einschränkungen sind einige Einschränkungen von CNC-Maschinen und anderen Fertigungsmaschinen.Diese Variablen reduzieren die Produktionsleistung und tragen zu einer längeren Zykluszeit bei.

Um diese Bedenken zu vermeiden, sollten Hersteller häufige Inspektionen, regelmäßige Wartungen, Auffüllungen, Kalibrierungen und andere Maßnahmen priorisieren.

Abschluss

Bei CNC-Bearbeitungsvorgängen kann die Produktionszykluszeit anhand einer einfachen Formel geschätzt werden, die Bearbeitungslänge, Vorschubgeschwindigkeit, Bearbeitungsgeschwindigkeit und andere Variablen umfasst.Es kann je nach CNC-Operation wie Fräsen, Drehen und Bohren geringfügig geändert werden.Da die Zykluszeit untrennbar mit den Kosten und der Vorlaufzeit eines jeden CNC-Bearbeitungsprojekts verbunden ist, trägt die Optimierung der Zykluszeit zur Gesamtkostensenkung bei.Es gibt verschiedene Ansätze zur Reduzierung der Zykluszeit, wie z. B. Automatisierung, häufige Wartung, geschulte Bediener und viele andere.Obwohl die Zykluszeit anhand einiger Bearbeitungsvariablen berechnet werden kann, beeinflussen andere Faktoren das genaue Ergebnis, wie z. B. menschliche Anstrengung, Vibration, übermäßige Hitze und Fachkenntnisse des Bedieners.

Mehrere Faktoren müssen berücksichtigt werden, um die Zykluszeit zur Kostensenkung zu verbessern, und ProleanHub kann der perfekte Kooperationspartner für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt sein.Wir bieten professionelle CNC-Bearbeitungsdienste mit über 50 Materialoptionen für verschiedene Aufgaben.Unsere Fertigungsexperten arbeiten eng mit Entwicklern zusammen, um die Zykluszeit für hervorragende Ergebnisse zu geringeren Kosten zu optimieren.

Häufig gestellte Fragen

Welche Bedeutung hat die Produktionszykluszeit in der CNC-Bearbeitung?

Die Zeit, die zum Abschließen einer oder mehrerer CNC-Bearbeitungsaufgaben benötigt wird, wird als Produktionszykluszeit bezeichnet.Da mehr Zeit mehr Kosten bedeutet, ist es entscheidend, die Gesamtkosten und die Vorlaufzeit von Teilen oder Endprodukten zu senken.

Was sind die notwendigen Variablen, um die Zykluszeit zu berechnen?

Die Zykluszeit wird anhand von Bearbeitungslänge, Geschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Umdrehungen pro Minute und anderen Faktoren berechnet.Die erforderlichen Eingaben können jedoch von Bearbeitungsvorgang zu Bearbeitungsvorgang unterschiedlich sein.

Wie kann die Produktionszykluszeit reduziert werden?

Die Optimierung von 3D-Modellen, die Reduzierung von Bearbeitungsausfallzeiten, ein optimales Bearbeitungslayout, Automatisierung, erfahrene Bediener und regelmäßige Maschinenwartung tragen alle zur Verkürzung der Produktionszykluszeit bei.

Kann ich die Zykluszeit so stark reduzieren?

Nein, es gibt bestimmte Einschränkungen bei der Reduzierung der Zykluszeit.Dazu gehören Maschinenfähigkeiten, Materialeigenschaften, erforderliche Qualität und menschlicher Aufwand.

Darüber hinaus wirkt sich die Reduzierung der Zykluszeit unter die gewünschte Grenze auf die laufenden Maschinen und die Qualität der Teile oder Endprodukte aus.

Literaturverzeichnis

1.     A. Vetrivel, AA (2018).Verringerung der Fertigungszeit und Zykluszeit in der CNC-Maschinenwerkstatt.Internationale Zeitschrift für Forschung in Technik, Wissenschaft und Management (IJRESM), 1-2.

2.     Einheit 5 Bearbeitungszeitberechnung.(2012).InProzessplanung & Kostenschätzung(S. 2-3).srividyaengg.

3.     Verma, E. (2022).Verständnis von TAKT-Zeit und Zykluszeit vs. Vorlaufzeit.Simplilearn.com.