Χρόνος Κύκλου Παραγωγής στη Μηχανική CNC

Εκτιμώμενος χρόνος ανάγνωσης: 7 λεπτά και 10 δευτερόλεπτα.

Πίνακας περιεχομένων

I Υπολογισμός Χρόνου Κύκλου Παραγωγής

II Χρόνος κύκλου για διαφορετικές λειτουργίες (Φρεζάρισμα, τόρνευση και διάτρηση)

III Πρόσθετη προσέγγιση υπολογισμού

IV Μείωση του χρόνου του κύκλου

V Συμπέρασμα

VI Συχνές ερωτήσεις

CNC μηχανική κατεργασία

Ο χρόνος κύκλου στη μηχανική κατεργασία CNC αναφέρεται στο χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση μιας ή περισσότερων εργασιών κατεργασίας.Για κάθε έργο κατεργασίας CNC, ο χρόνος κύκλου είναι ζωτικής σημασίας για την ανάλυση του χρόνου παράδοσης και την ελαχιστοποίηση του κόστους συγκεκριμένων ανταλλακτικών ή τελικών προϊόντων.

Επηρεάζει το συνολικό κόστος των έργων κατεργασίας CNC μαζί με άλλα στοιχεία όπως ο τύπος του υλικού, η πολυπλοκότητα και η ακρίβεια.Ο υπολογισμός του χρόνου κύκλου περιλαμβάνει την επίλυση μαθηματικών σχέσεων για λειτουργίες όπως φρεζάρισμα, τόρνευση, διάτρηση και πολλά άλλα.

Αυτό το άρθρο θα παρέχειa σύντομη επισκόπηση του υπολογισμού του χρόνου κύκλου για διάφορες εργασίες κατεργασίας CNC, οι επιπτώσεις του χρόνου κύκλου παραγωγής και οι προσεγγίσεις μείωσης του.

Υπολογισμός Χρόνου Κύκλου Παραγωγής

Εκτίμηση του χρόνου κύκλου στον πίνακα ελέγχου

, ο χρόνος κατεργασίας είναι παρόμοιος με τους άλλους χρόνους και ο λόγος της απόστασης που διανύει το εργαλείο προς την ταχύτητα.Ο γενικός χρόνος κατεργασίας για όλες τις εργασίες, συμπεριλαμβανομένης της φρεζαρίσματος, του τόρνευσης, της όψης και πολλών άλλων, μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως εξής(Ενότητα 5 Υπολογισμός χρόνου κατεργασίας, 2012).

T=L/(f*N)

Ή,

Χρόνος κύκλου (T) =(L * αριθμός περασμάτων)/(f*N)

Οπου,

L= μήκος κατεργασίας ενός τεμαχίου εργασίας (mm)

N= περιστροφή του τεμαχίου εργασίας ανά λεπτό (rpm)

= 1000* ταχύτητα κοπής (V)/π*Διάμετρος (D)

f= Ρυθμός τροφοδοσίας (mm/min)

f=τροφοδοσία ανά περιστροφή=τροφοδοσία ανά δόντι * αριθμός δοντιών = 0,1 * 20 = 2 mm,

Αυτή η μαθηματική έκφραση δίνει μια απλή ιδέα για το χρόνο κατεργασίας και πόσο χρόνο απαιτείται για την κατεργασία ενός συγκεκριμένου τεμαχίου.

Χρόνος κύκλου για διαφορετικές λειτουργίες

1.  Φρέζα CNC

Όπως έχει ήδη εξηγηθεί, ο γενικός τύποςT=L/f*Nχρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του χρόνου κύκλου για κάθε διαδικασία κατεργασίας CNC.Ωστόσο, η προσέγγιση κάθε περίπτωσης για τον υπολογισμό της μεταβλητής μπορεί να διαφέρει.

Στη λειτουργία φρεζαρίσματος, ο ρυθμός τροφοδοσίας υπολογίζεται με βάση τον ρυθμό τροφοδοσίας ανά δόντι.Απαιτεί έναν αριθμό δοντιών, κοπτικών άκρων ή αυλών στο εργαλείο.

Ρυθμός τροφοδοσίας (f) = τροφοδοσία ανά δόντι * αριθμός δοντιών

Μήκος = Μήκος εργασίας + Διαδρομές εργαλείου x Αριθμός περασμάτων + Μήκος προσέγγισης εργαλείου.

Λειτουργία φρεζαρίσματος CNC

Για παράδειγμα, το μήκος μηχανικής κατεργασίας για μια λειτουργία φρεζαρίσματος με βάθος κοπής 4 mm, μήκος τεμαχίου εργασίας 200 mm, διάμετρος κοπής 200 mm, απόσταση προσέγγισης εργαλείου και απόσταση διαδρομής 4 mm, ταχύτητα τροφοδοσίας ανά δόντι 0,2 mm, ταχύτητα κοπής 30 m/ min & 30 δόντια θα είναιL= 200 mm + 4 mm * Αριθμός περασμάτων + 4 mm.

Για να λάβετε τον αριθμό των περασμάτων, το μέγεθος της υποδοχής ή οποιουδήποτε άλλου χαρακτηριστικού θα πρέπει να διαιρεθεί με το βάθος κοπής (πόσο βαθιά μπορεί να κόψει ένα εργαλείο) μία φορά).Ας εξετάσουμε το μέγεθος της σχισμής 20mm*20mm στην περίπτωσή μας, το εργαλείο περνά 5 φορές πάνω από το τεμάχιο εργασίας για να κόψει 20mm.

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

2.  Τόρνευση CNC

Ανταλλακτικά με CNC

Η στροφή CNC αναφέρεται στη δημιουργία περιστρεφόμενων εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας το εργαλείο ενός σημείου.Ο υπολογισμός του χρόνου κύκλου για τη λειτουργία τόρνευσης δεν διαφέρει από τη λειτουργία φρεζαρίσματος.Το μήκος βασίζεται επίσης στον τύπο τουL= Μήκος εργασίας + Διαδρομές εργαλείου x Αριθμός περασμάτων + Μήκος προσέγγισης εργαλείουκαι Μέσος όροςRPM (N) = 1000*ταχύτητα κοπής/π*μέση διάμετρος.

Ας υπολογίσουμε την τροφοδοσία ανά περιστροφή (f) & RPM (N) της λειτουργίας τόρνευσης παίρνοντας το ίδιο παράδειγμα που κάναμε για τη λειτουργία φρεζαρίσματος παραπάνω.

Δεδομένου ότι η τροφοδοσία ανά δόντι είναι η γνωστή μεταβλητή, υπολογίζουμε την τροφοδοσία ανά περιστροφή (f) κατάπολλαπλασιάζοντας την τροφοδοσία ανά δόντι με τον αριθμό των δοντιών.

f= 0,1 * 30 = 3 mm/περιστροφή

N= περιστροφή του τεμαχίου εργασίας ανά λεπτό (rpm)

= 1000* ταχύτητα κοπής (V)/π*Διάμετρος (D)

= 1000*30/ 3,14* 200

= 47,77 σ.α.λ

Ο συνολικός χρόνος κύκλου παραγωγής θα είναι(T) = L* αριθμός περασμάτων/f*N = 224*5/ (3*47,77) = 7,81 λεπτά

3.  Διάτρηση CNC

Η διάτρηση CNC περιλαμβάνει τη δημιουργία στρογγυλών οπών στο ακίνητο τεμάχιο εργασίας με ένα περιστρεφόμενο εργαλείο.Ο χρόνος κύκλου διάτρησης αναφέρεται στο χρόνο δημιουργίας μιας ή περισσότερων οπών, ο οποίος εξαρτάται από το εργαλείο μηχανικής κατεργασίας, τον ρυθμό τροφοδοσίας και την ταχύτητα του άξονα.

Χρόνος κύκλου διάτρησης (T) = (Id*i)/f*v

Οπου,

i= Αριθμός οπών

I_d= Βάθος διάτρησης (mm)

v= Ταχύτητα άξονα (/min)

f= Ρυθμός τροφοδοσίας (mm/στροφές)

Πρόσθετη Προσέγγιση Υπολογισμού

Υπάρχει ένας άλλος απλός τρόπος εκτίμησης του χρόνου του κύκλου παραγωγής στην κατεργασία CNC.Μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τον χρόνο που επενδύθηκε με τον συνολικό αριθμό των παραγόμενων ανταλλακτικών ή προϊόντων(Βέρμα, 2022).

Χρόνος κύκλου (T) = Συνολικός χρόνος/αριθμός παραγόμενων ανταλλακτικών ή προϊόντων

Για παράδειγμα, εάν μια διάταξη κατεργασίας CNC έκανε 12 πανομοιότυπα κομμάτια σε μία ώρα, ο χρόνος κύκλου για ένα μέρος είναι 5 λεπτά.

Χρόνος κύκλου = 1 ώρα / 12 μέρη = 60 λεπτά / 12 μέρη = 5 λεπτά / μέρος

Μείωση του χρόνου κύκλου

Καθώς ο χρόνος κύκλου παραγωγής σχετίζεται με το χρόνο παράδοσης και το συνολικό κόστος των έργων κατεργασίας CNC, απαιτεί μείωση του χρόνου κύκλου για τη βελτιστοποίηση του συνολικού κόστους των ανταλλακτικών και των τελικών προϊόντων για να ανταγωνιστούν στην αγορά(A. Vetrivel, 2018).Ακόμη και όταν η διαδικασία κατεργασίας CNC έχει φτάσει σε κατάσταση σταθερότητας, μπορεί να εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν το χρόνο του κύκλου.Επομένως, ο έλεγχος της μεταβλητότητας μιας λειτουργίας κατεργασίας CNC είναι απαραίτητος για την επιτάχυνση της διαδικασίας.

s

Αν και είναι αλήθεια ότι η μείωση των χρόνων κύκλου μειώνει το κόστος και τους χρόνους παράδοσης, μπορεί να υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις όπου οι χρόνοι κύκλων ώθησης δεν είναι λογικοί λόγω περιορισμών εξοπλισμού και λειτουργίας.Επιπλέον, η μείωση του χρόνου κύκλου κάτω από το ανεπιθύμητο όριο επηρεάζει επίσης τη λειτουργικότητα των εξαρτημάτων.Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε μερικές λογικές προτάσεις για τη μείωση του χρόνου του κύκλου παραγωγής.

1.  Βελτιστοποίηση διάταξης εργαστηρίου

Προσομοίωση διάταξης μηχανήματος σε υπολογιστή

Η περίπλοκη διάταξη της κατεργασίας CNC συμβάλλει στον χρόνο κατεργασίας λόγω περιττών χρόνων αναμονής ή διέλευσης.Εάν οι κυψέλες παραγωγής είναι κοντά, θα μειώσουν τον χρόνο του κύκλου και θα διευκολύνουν τη μετάβαση από τη μια λειτουργία στην άλλη.Ακόμη και λίγα δευτερόλεπτα μπορούν να συντομεύσουν τους χρόνους παραγωγής και να ενισχύσουν την παραγωγικότητα της κατεργασίας.

Επομένως, πρέπει να διορθώσετε τη διάταξη σύμφωνα με τον διαθέσιμο χώρο, την κατάσταση των πρώτων υλών και τις σχετικές εργασίες μηχανικής κατεργασίας.Επιπλέον, υπάρχει μια επιλογή για προσομοίωση υπολογιστή για την εύρεση της καλύτερης δυνατής διάταξης, η οποία ελαχιστοποιεί τον χρόνο παραγωγής βελτιώνοντας τη ροή εργασίας.

2.  Έμπειροι χειριστές

Η παραγωγικότητα της κατεργασίας CNC εξαρτάται επίσης από την ικανότητα του χειριστή.Οι έμπειροι χειριστές μπορούν εύκολα να αντιμετωπίσουν τα προβλήματα που προκύπτουν κατά τη λειτουργία και θα αναζητήσουν διαδικασίες συνεχούς βελτίωσης.Η χρήση ικανών ανθρώπινων πόρων στην παραγωγή θα συμβάλει στη μείωση του χρόνου του κύκλου.

Επομένως, η ελαχιστοποίηση του χρόνου κύκλου σε οποιοδήποτε έργο κατεργασίας CNC απαιτεί έμπειρους χειριστές με αναλυτικές ικανότητες.

3.  Βελτιστοποίηση τρισδιάστατου μοντέλου

Η κατεργασία CNC μπορεί να δημιουργήσει σύνθετες γεωμετρίες με υψηλό βαθμό ακρίβειας διαστάσεων.Ωστόσο, η πολυπλοκότητα αυξάνει τον χρόνο του κύκλου.Εάν ο σχεδιαστής δημιουργήσει ένα σχέδιο όσο το δυνατόν πιο απλό χωρίς να διαταράξει τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά και λειτουργικότητα, ο χρόνος θα μειωθεί σημαντικά.Ο σύνθετος σχεδιασμός απαιτεί μια περίπλοκη και συχνή ρύθμιση εργαλείων για την ολοκλήρωση της εργασίας.

Επομένως, είναι καλύτερο να αφαιρέσετε την περιττή πολυπλοκότητα από το σχέδιο και να διορθώσετε την καλύτερη σειρά κατεργασίας για μικρότερο χρόνο κύκλου.Επιπλέον, συνεργαζόμαστε στενά με τους προγραμματιστές για να φτιάξουμε τον ιδανικό σχεδιασμό για να πετύχουμε τον ταχύτερο χρόνο κύκλου παραγωγής.

4.  Αυτοματοποίηση παραγωγής

Η αυτοματοποιημένη διαδικασία είναι πάντα πιο αποτελεσματική και ταχύτερη από τη μη αυτόματη προσπάθεια.Μπορείτε να εξαλείψετε όσο το δυνατόν περισσότερη ανθρώπινη εργασία.Η μείωση του χρόνου κύκλου είναι δυνατή με τη χρήση μηχανημάτων CNC υψηλής ταχύτητας και προηγμένου λογισμικού έκκεντρου όπως το στερεό CAM(A. Vetrivel, 2018)

Οι διαδικασίες αυτοματισμού είναι πιο προβλέψιμες και βοηθούν στη λήψη σωστών χρόνων κύκλου με συνεχή βελτίωση.Όταν αυτοματοποιείτε τη διαδικασία κατασκευής, το μηχάνημα παραμένει ακίνητο και βελτιστοποιεί τον χρόνο κύκλου κάθε λειτουργίας κατεργασίας CNC.Ωστόσο, η διαδικασία αυτοματισμού απαιτεί μια σημαντική αρχική επένδυση, αλλά μπορεί να είναι επωφελής μακροπρόθεσμα.

5.  Βελτιστοποιήστε την απόδοση του μηχανήματος

Η υπερβολική θέρμανση, οι κραδασμοί και οι εγγενείς περιορισμοί είναι ορισμένοι περιορισμοί των μηχανών CNC και άλλων μηχανημάτων κατασκευής.Αυτές οι μεταβλητές μειώνουν την απόδοση παραγωγής και συμβάλλουν σε μεγαλύτερο χρόνο κύκλου.

Για να αποφευχθούν αυτές οι ανησυχίες, οι κατασκευαστές θα πρέπει να δώσουν προτεραιότητα στη συχνή επιθεώρηση, την περιοδική συντήρηση, την ανανέωση αποθεμάτων, τη βαθμονόμηση και άλλες ενέργειες.

συμπέρασμα

Στις εργασίες κατεργασίας CNC, ο χρόνος του κύκλου παραγωγής μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο που περιλαμβάνει το μήκος μηχανικής κατεργασίας, τον ρυθμό τροφοδοσίας, την ταχύτητα κατεργασίας και άλλες μεταβλητές.Μπορεί να αλλάξει ελαφρώς με βάση τη συγκεκριμένη λειτουργία CNC, όπως φρεζάρισμα, τόρνευση και διάτρηση.Επειδή ο χρόνος κύκλου είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με το κόστος και το χρόνο παράδοσης οποιουδήποτε έργου κατεργασίας CNC, η βελτιστοποίηση του χρόνου κύκλου συμβάλλει στη μείωση του συνολικού κόστους.Υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις για τη μείωση του χρόνου κύκλου, όπως η αυτοματοποίηση, η συχνή συντήρηση, οι εκπαιδευμένοι χειριστές και πολλοί άλλοι.Αν και ο χρόνος κύκλου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας ορισμένες μεταβλητές μηχανικής κατεργασίας, άλλοι παράγοντες επηρεάζουν το ακριβές αποτέλεσμα, όπως η ανθρώπινη προσπάθεια, οι κραδασμοί, η υπερβολική θερμότητα και η τεχνογνωσία του χειριστή.

Πρέπει να ληφθούν υπόψη αρκετοί παράγοντες για τη βελτίωση του χρόνου κύκλου για μείωση του κόστους και το ProleanHub μπορεί να είναι ο τέλειος συνεργάτης για το έργο κατεργασίας CNC.Προσφέρουμε επαγγελματικές υπηρεσίες κατεργασίας CNC με 50+ επιλογές υλικών για διάφορες εργασίες.Οι ειδικοί μας στην κατασκευή συνεργάζονται στενά με προγραμματιστές για τη βελτιστοποίηση του χρόνου κύκλου για εξαιρετικά αποτελέσματα με μικρότερο κόστος.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια είναι η σημασία του χρόνου κύκλου παραγωγής στη μηχανική κατεργασία CNC;

Ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση μιας ή περισσότερων εργασιών κατεργασίας CNC αναφέρεται ως χρόνος κύκλου παραγωγής.Δεδομένου ότι περισσότερος χρόνος ισοδυναμεί με περισσότερο κόστος, είναι σημαντικό να μειωθεί ολόκληρο το κόστος και ο χρόνος παράδοσης των ανταλλακτικών ή του τελικού προϊόντος.

Ποιες είναι οι απαραίτητες μεταβλητές για τον υπολογισμό του χρόνου κύκλου;

Ο χρόνος κύκλου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το μήκος μηχανικής κατεργασίας, την ταχύτητα, τον ρυθμό τροφοδοσίας, τις στροφές ανά λεπτό και άλλους παράγοντες.Ωστόσο, η απαιτούμενη είσοδος μπορεί να διαφέρει από τη μία λειτουργία κατεργασίας στην άλλη.

Πώς μπορεί να μειωθεί ο χρόνος του κύκλου παραγωγής;

Η βελτιστοποίηση των τρισδιάστατων μοντέλων, η μείωση του χρόνου διακοπής της κατεργασίας, η βέλτιστη διάταξη μηχανικής κατεργασίας, ο αυτοματισμός, οι ειδικοί χειριστές και η τακτική συντήρηση μηχανημάτων συμβάλλουν στη μείωση του χρόνου του κύκλου παραγωγής.

Μπορώ να μειώσω το χρόνο του κύκλου τόσο πολύ;

Όχι, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στη μείωση του χρόνου κύκλου.Αυτές περιλαμβάνουν τις δυνατότητες των μηχανών, τις ιδιότητες των υλικών, την απαιτούμενη ποιότητα και την ανθρώπινη προσπάθεια.

Επιπλέον, η μείωση του χρόνου κύκλου κάτω από το επιθυμητό όριο επηρεάζει τα μηχανήματα που λειτουργούν και την ποιότητα των ανταλλακτικών ή των τελικών προϊόντων.

Βιβλιογραφία

1.     A. Vetrivel, AA (2018).Μείωση χρόνου κατασκευής και κύκλου χρόνου σε μηχανουργείο CNC.International Journal of Research in Engineering, Science and Management (IJRESM), 1-2.

2.     Ενότητα 5 Υπολογισμός χρόνου κατεργασίας.(2012).ΣεΣχεδιασμός Διαδικασιών & Εκτίμηση Κόστους(σελ. 2-3).srividyaegg.

3.     Βέρμα, Ε. (2022).Κατανόηση του χρόνου TAKT και του χρόνου κύκλου έναντι του χρόνου παράδοσης.Simplilearn.com.