Tiempo de ciclo de producción en mecanizado CNC
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Tabla de contenido
I Cálculo del Tiempo del Ciclo de Producción
II Tiempo de ciclo para diferentes operaciones (fresado, torneado y taladrado)
III Enfoque adicional de cálculo
IV Reducción del tiempo de ciclo
Conclusión V
VI Preguntas frecuentes
Mecanizado CNC
El tiempo de ciclo en el mecanizado CNC se refiere al tiempo requerido para completar una o más operaciones de mecanizado.Para cualquier proyecto de mecanizado CNC, el tiempo de ciclo es crucial para analizar el tiempo de entrega y minimizar el costo de piezas particulares o productos finales.
Influye en el costo total de los proyectos de mecanizado CNC junto con otros elementos como el tipo de material, la complejidad y la precisión.Calcular el tiempo de ciclo implica resolver relaciones matemáticas para operaciones como fresado, torneado, taladrado y muchas más.
Este artículo proporcionaráa breve descripción general del cálculo del tiempo de ciclo para varias operaciones de mecanizado CNC, los impactos del tiempo del ciclo de producción y sus enfoques de reducción.
Cálculo del tiempo del ciclo de producción
Estimación del tiempo de ciclo en el panel de control
, el tiempo de mecanizado es similar a los otros tiempos, y la relación entre la distancia recorrida por la herramienta y la velocidad.El tiempo general de mecanizado para todas las operaciones, incluido el fresado, el torneado, el refrentado y muchas otras, se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera(Unidad 5 Cálculo del tiempo de mecanizado, 2012).
T=L/（f*N）
O,
Tiempo de ciclo (T) = (L * número de pasadas)/(f*N)
Dónde,
L= longitud de mecanizado de una pieza (mm)
N= revolución de la pieza por minuto (rpm)
= 1000* velocidad de corte (V)/π*Diámetro (D)
f= Velocidad de avance (mm/min)
f=avance por revolución=avance por diente * número de dientes = 0,1 * 20 = 2 mm,
Esta expresión matemática da una idea simple sobre el tiempo de mecanizado y cuánto tiempo se requiere para mecanizar una pieza de trabajo en particular.
Tiempo de ciclo para diferentes operaciones
1. Fresado CNC
Como ya se explicó, la fórmula generalT=L/f*Nse utiliza para calcular el tiempo de ciclo de cada proceso de mecanizado CNC.Sin embargo, el enfoque de cada caso para calcular la variable puede diferir.
En la operación de fresado, la velocidad de avance se calcula en términos de velocidad de avance por diente.Requiere una cantidad de dientes, filos cortantes o canales en la herramienta.
Velocidad de avance (f) = avance por diente * número de dientes
Longitud = Longitud del trabajo + Herramienta sobre recorridos x Número de pasadas + Longitud de aproximación de la herramienta.
Operación de fresado CNC
Por ejemplo, la longitud de mecanizado para una operación de fresado con una profundidad de corte de 4 mm, una longitud de la pieza de trabajo de 200 mm, un diámetro de fresa de 200 mm, una distancia de aproximación y de recorrido de la herramienta de 4 mm, una velocidad de avance por diente de 0,2 mm, una velocidad de corte de 30 m/ min y 30 dientes seránL= 200 mm + 4 mm * Número de pasadas + 4 mm.
Para obtener el número de pasadas, el tamaño de la ranura o cualquier otra característica debe dividirse por la profundidad de corte (qué tan profundo puede cortar una herramienta) una vez).Consideremos el tamaño de la ranura de 20 mm * 20 mm en nuestro caso, la herramienta pasa 5 veces sobre la pieza de trabajo para cortar 20 mm.
Entonces, L= 200 mm + 4 mm * 5 + 4 mm = 224 mm
2. Torneado CNC
Piezas torneadas CNC
El torneado CNC se refiere a la creación de piezas torneadas utilizando la herramienta de un solo punto.El cálculo del tiempo de ciclo para la operación de torneado no es diferente al de la operación de fresado.La longitud también se basa en la fórmula deL= Longitud del trabajo + Herramienta sobre recorridos x Número de pasadas + Longitud de aproximación de la herramientay PromedioRPM (N) = 1000*velocidad de corte/π*diámetro medio.
Calculemos el avance por revolución (f) y RPM (N) de la operación de torneado tomando el mismo ejemplo que hicimos para la operación de fresado anterior.
Dado que el avance por diente es la variable conocida, calculamos el avance por revolución (f) pormultiplicando el avance por diente por el Número de dientes.
f= 0,1 * 30 = 3 mm/revolución
N= revolución de la pieza por minuto (rpm)
= 1000* velocidad de corte (V)/π*Diámetro (D)
= 1000*30/ 3,14* 200
= 47,77 rpm
El tiempo total del ciclo de producción será(T) = L* número de pases/f*N = 224*5/ (3*47,77) = 7,81 minutos
3. Perforación CNC
El taladrado CNC implica la creación de agujeros redondos en la pieza de trabajo estacionaria con una herramienta giratoria.El tiempo de ciclo de taladrado se refiere al tiempo para crear uno o más agujeros, que depende de la herramienta de mecanizado, la velocidad de avance y la velocidad del husillo.
Tiempo de ciclo de perforación (T) = (Id*i)/f*v
Dónde,
i= Número de agujeros
Id= Profundidad de perforación (mm)
v= Velocidad del husillo (/min)
f= Velocidad de avance (mm/rev)
Enfoque adicional de cálculo
Hay otra forma sencilla de estimar el tiempo del ciclo de producción en el mecanizado CNC.Se puede calcular dividiendo el tiempo invertido por el número total de piezas o productos producidos(Verma, 2022).
Tiempo de ciclo (T) = Tiempo total/número de piezas o productos producidos
Por ejemplo, si una configuración de mecanizado CNC fabricó 12 piezas idénticas en una hora, el tiempo de ciclo para una pieza es de 5 minutos.
Tiempo de ciclo = 1 hora/ 12 partes = 60 minutos/ 12 partes = 5 minutos/ parte
Reducción del tiempo de ciclo
Como el tiempo del ciclo de producción está asociado con el tiempo de entrega y el costo total de los proyectos de mecanizado CNC, se requiere reducir el tiempo del ciclo para optimizar el costo total de las piezas y los productos finales para competir en el mercado.(A. Vetrivel, 2018).Incluso cuando el proceso de mecanizado CNC ha alcanzado un estado de estabilidad, aún puede haber algunos factores que influyan en el tiempo del ciclo.Por lo tanto, controlar la Variabilidad de una operación de mecanizado CNC es fundamental para acelerar el proceso.
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Si bien es cierto que la reducción de los tiempos de ciclo reduce los costos y los plazos de entrega, puede haber algunas situaciones en las que impulsar los tiempos de ciclo no sea razonable debido a las limitaciones operativas y del equipo.Además, reducir el tiempo de ciclo por debajo del límite indeseable también afecta la funcionalidad de las piezas.Echemos un vistazo más de cerca a algunas sugerencias sensatas para reducir el tiempo del ciclo de producción.
1. Optimización del diseño del taller
Simulación del diseño de la máquina en una computadora
El diseño complicado del mecanizado CNC contribuye al tiempo de mecanizado debido a los tiempos de espera o tránsito innecesarios.Si las celdas de producción están cerca, reducirán el tiempo del ciclo y facilitarán la transición de una operación a otra.Incluso unos pocos segundos pueden acortar los tiempos de producción y aumentar la productividad del mecanizado.
Por lo tanto, debe corregir el diseño de acuerdo con el espacio disponible, la condición de las materias primas y las operaciones de mecanizado involucradas.Además, existe una opción de simulación por computadora para encontrar el mejor diseño posible, lo que minimiza el tiempo de producción al mejorar el flujo de trabajo.
2. Operadores experimentados
La productividad del mecanizado CNC también depende de la habilidad del operador.Los operadores expertos pueden abordar fácilmente los problemas que surgen durante la operación y buscarán procesos de mejora continua.El uso de recursos humanos calificados en la producción contribuirá a reducir el tiempo del ciclo.
Por lo tanto, minimizar el tiempo de ciclo en cualquier proyecto de mecanizado CNC requiere operadores experimentados con capacidad analítica.
3. Optimización del modelo 3D
El mecanizado CNC puede crear geometrías complejas con un alto grado de precisión dimensional.Sin embargo, la complejidad aumenta el tiempo de ciclo.Si el diseñador crea un diseño lo más simple posible sin perturbar las características y la funcionalidad requeridas, el tiempo se reducirá significativamente.El diseño complejo requiere una configuración de herramientas complicada y frecuente para completar el trabajo.
Por lo tanto, es mejor eliminar la complejidad innecesaria del diseño y fijar la mejor secuencia de mecanizado para un tiempo de ciclo más corto.Además, colaboramos estrechamente con los desarrolladores para fijar el diseño ideal para lograr el tiempo de ciclo de producción más rápido.
4. Automatización de la producción
El proceso automatizado es siempre más efectivo y rápido que el esfuerzo manual.Puede eliminar tanto trabajo humano como sea posible.La reducción del tiempo de ciclo es posible utilizando máquinas CNC de alta velocidad y software de leva avanzado como CAM sólido(A. Vetrivel, 2018)
Los procesos de automatización son más predecibles y ayudan a obtener tiempos de ciclo correctos con mejora continua.Cuando automatiza el proceso de fabricación, la maquinaria permanece estacionaria y optimiza el tiempo de ciclo de cada operación de mecanizado CNC.Sin embargo, el proceso de automatización requiere una inversión inicial significativa, pero puede ser beneficioso a largo plazo.
5. Optimizar el rendimiento de la maquinaria
El calentamiento excesivo, la vibración y las restricciones intrínsecas son algunas de las limitaciones de las máquinas CNC y otra maquinaria de fabricación.Estas variables reducen el rendimiento de la producción y contribuyen a un tiempo de ciclo más prolongado.
Para evitar estas preocupaciones, los fabricantes deben priorizar la inspección frecuente, el mantenimiento periódico, el reabastecimiento, la calibración y otras acciones.
Conclusión
En las operaciones de mecanizado CNC, el tiempo del ciclo de producción se puede estimar utilizando una fórmula simple que involucra la longitud de mecanizado, la velocidad de avance, la velocidad de mecanizado y otras variables.Puede cambiar ligeramente según la operación CNC particular, como fresado, torneado y taladrado.Debido a que el tiempo de ciclo está inextricablemente vinculado al costo y al tiempo de entrega de cualquier proyecto de mecanizado CNC, la optimización del tiempo de ciclo se suma a la reducción total de costos.Existen varios enfoques para reducir el tiempo del ciclo, como la automatización, el mantenimiento frecuente, los operadores capacitados y muchos otros.Aunque el tiempo de ciclo se puede calcular utilizando algunas variables de mecanizado, otros factores afectan el resultado preciso, como el esfuerzo humano, la vibración, el calor excesivo y la experiencia del operador.
Se deben considerar varios factores para mejorar el tiempo de ciclo para la reducción de costos, y ProleanHub puede ser el socio colaborador perfecto para su proyecto de mecanizado CNC.Ofrecemos servicios profesionales de mecanizado CNC con más de 50 opciones de materiales para diversas tareas.Nuestros expertos en fabricación colaboran estrechamente con los desarrolladores para optimizar el tiempo del ciclo y obtener excelentes resultados a un costo menor.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la importancia del tiempo del ciclo de producción en el mecanizado CNC?
El tiempo requerido para completar una o más tareas de mecanizado CNC se conoce como el tiempo del ciclo de producción.Dado que más tiempo equivale a más costo, es fundamental reducir el costo total y el tiempo de entrega de las piezas o el producto final.
¿Cuáles son las variables necesarias para calcular el tiempo de ciclo?
El tiempo de ciclo se calcula utilizando la longitud de mecanizado, la velocidad, la velocidad de avance, las revoluciones por minuto y otros factores.Sin embargo, la entrada requerida puede diferir de una operación de mecanizado a la siguiente.
¿Cómo se puede reducir el tiempo del ciclo de producción?
La optimización de los modelos 3D, la reducción del tiempo de inactividad del mecanizado, el diseño óptimo del mecanizado, la automatización, los operadores expertos y el mantenimiento regular de la maquinaria contribuyen a reducir el tiempo del ciclo de producción.
¿Puedo reducir tanto el tiempo del ciclo?
No, existen ciertas limitaciones para reducir el tiempo del ciclo.Estos incluyen capacidades de la máquina, propiedades del material, calidad requerida y esfuerzo humano.
Además, reducir el tiempo del ciclo por debajo del límite deseable afecta la maquinaria en funcionamiento y la calidad de las piezas o los productos finales.
Bibliografía
1. A. Vetrivel, AA (2018).Reducción del tiempo de fabricación y del tiempo de ciclo en el taller de máquinas CNC.Revista Internacional de Investigación en Ingeniería, Ciencia y Gestión (IJRESM), 1-2.
2. Tema 5 Cálculo del Tiempo de Mecanizado.(2012).EnPlanificación de Procesos y Estimación de Costos(págs. 2-3).srividyaengg.
3. Verma, E. (2022).Comprender el tiempo TAKT y el tiempo de ciclo frente al tiempo de entrega.Simplilearn.com.
Hora de publicación: 09-dic-2022