CNC 加工における生産サイクルタイム

CNC加工

CNC加工におけるサイクルタイムとは、1つまたは複数の加工工程を完了するのに必要な時間を指します。あらゆるCNC加工プロジェクトにおいて、サイクルタイムはリードタイムを分析し、特定の部品や最終製品のコストを最小限に抑える上で非常に重要です。

これは、CNC 加工プロジェクトの全体的なコストや、材料の種類、複雑さ、精度などのその他の要素に影響します。サイクル タイムの計算には、フライス加工、旋削、穴あけなどの操作の数学的関係を解くことが含まれます。

この記事では簡単に概要を説明します さまざまな CNC 加工操作のサイクル タイムの計算、生産サイクル タイムの影響とその短縮アプローチ。

 

生産サイクルタイムの計算

制御盤でのサイクルタイムの見積り

加工時間は他の時間と同様で、工具の移動距離と速度の比率は同じです。フライス加工、旋削加工、フェーシング加工、その他多くの加工を含むすべての加工の一般的な加工時間は、次のように数学的に表すことができます (Unit 5 加工時間の計算、2012)。

ここで、

L=ワークの加工長さ(mm)

N= ワークピースの XNUMX 分あたりの回転数 (rpm)

= 1000*切断速度(V)/π*直径(D)

f= 送り速度 (mm/min)

f=0.1回転あたりの送り=20刃あたりの送り×刃数=2×XNUMX=XNUMXmm、

 

この数式は、加工時間と特定のワークピースの加工に必要な時間を簡単に示します。加工サイクル タイムの計算の詳しい説明については、以下のビデオもご覧ください。また、ご自由にダウンロードしてください サイクルタイム計算スプレッドシート あなた自身のプロジェクトのために。

Excelでサイクルタイムを計算する方法

 

さまざまな操作のサイクル タイム

1.CNCフライス盤

すでに説明したように、一般式は T=L/f*N すべての CNC 加工プロセスのサイクル タイムを計算するために使用されます。 ただし、変数を計算するアプローチはケースごとに異なる場合があります。

フライス加工、送り速度は 1 刃あたりの送り速度で計算されます。工具には多くの歯、切れ刃、または溝が必要です。

送り速度 (f) = XNUMX 刃当たりの送り * 刃数

長さ = ジョブの長さ + ツールのオーバートラベル x パス数 + ツールのアプローチ長さ。

CNCフライス加工作業

次に例を示します。、切込み深さ 4mm、ワークピース長さ 200mm、カッター直径 200mm、工具アプローチおよびオーバートラベル距離 4mm、0.2 刃当たりの送り速度 30mm、切削速度 30m/ のフライス加工の加工長さ最小&XNUMX歯は L= 200mm + 4mm ※パス数 + 4mm。

パス数を取得するには、スロット サイズまたはその他のフィーチャを切込み深さ (工具がどの程度深く切削できるか) で 20 回割る必要があります。スロットのサイズ 20mm*20mm を考えてみましょう。今回の場合、工具はワークピース上を XNUMX 回通過して XNUMXmm を切断します。

したがって、L= 200 mm + 4 mm * 5 + 4 mm = 224 mm

2.CNCターニング

CNC旋削部品

CNC旋盤 シングルポイントツールを使用して回転部品を作成することを指します。 旋削加工のサイクル タイムの計算は、フライス加工の場合と変わりません。 長さも次の式に基づいています。

L= ジョブの長さ + ツールのオーバートラベル x パス数 + ツールのアプローチ長さ と平均 RPM (N) = 1000*切削速度/π*平均直径。

上記のフライス加工操作で行ったのと同じ例を使用して、旋削操作の XNUMX 回転あたりの送り (f) と RPM (N) を計算してみましょう。

刃当たりの送りは既知の変数であるため、回転当たりの送り (f) を次のように計算します。 歯当たりの送りに歯数を掛けます。

f= 0.1 * 30 = 3mm/回転

N= ワークピースの XNUMX 分あたりの回転数 (rpm)

= 1000*切断速度(V)/π*直径(D)

= 1000*30/3.14*200

= 47.77rpm

総生産サイクル時間は次のようになります。 (T) = L* パス数/f*N = 224*5/ (3*47.77) = 7.81 分

3.CNC穴あけ

CNC ドリリングでは、回転ツールを使用して静止したワークピースに丸い穴を作成します。 穴あけのサイクル タイムとは、XNUMX つまたは複数の穴を作成する時間を指します。これは、加工ツール、送り速度、主軸速度によって異なります。

ここで、

i= 穴の数

I_d= 穴あけ深さ (mm)

v= 主軸速度 (/min)

f= 送り速度 (mm/rev)

 

追加の計算方法

CNC 加工における生産サイクル タイムを見積もる簡単な方法がもう XNUMX つあります。 投資した時間を生産された部品または製品の総数で割ることで計算できます。 (ヴェルマ、2022).

サイクルタイム (T) = 合計時間/生産された部品または製品の数

次に例を示します。、CNC 機械加工セットアップが 12 時間で 5 個の同一の部品を作成した場合、XNUMX つの部品のサイクル タイムは XNUMX 分です。

サイクルタイム = 1 時間/12 部品 = 60 分/12 部品 = 5 分/部品

 

サイクルタイムの短縮

生産サイクル時間はリードタイムと全体的な CNC加工のコスト プロジェクトにおいては、市場で競争力を維持するために、部品と最終製品の全体的なコストを最適化するためにサイクルタイムを短縮する必要がある。 (A. ヴェトリベル、2018)。 CNC 加工プロセスが安定した状態に達しても、サイクル タイムに影響を与えるいくつかの要因が依然として存在する可能性があります。 したがって、CNC 加工操作の変動を制御することは、プロセスを高速化するために不可欠です。

サイクルタイムを短縮することでコストとリードタイムが削減されるのは事実ですが、状況によっては、設備や運用の制約によりサイクルタイムを短縮することが合理的でない場合もあります。 さらに、サイクル タイムを望ましくない限界値以下に下げると、部品の機能にも影響します。 生産サイクル時間を短縮するためのいくつかの賢明な提案を詳しく見てみましょう。

1. 作業場レイアウトの最適化

パソコン上での機械レイアウトシミュレーション

CNC 加工の複雑なレイアウトは、不必要な待ち時間や移動時間により加工時間の増加につながります。 生産セルが近い場合、サイクル タイムが短縮され、ある操作から別の操作への移行が容易になります。 わずか数秒でも生産時間を短縮し、加工の生産性を向上させることができます。

そのため、スペースや原材料の状態、加工内容などに応じてレイアウトを変更する必要があります。 さらに、コンピュータ シミュレーションのオプションがあり、可能な限り最適なレイアウトを見つけることができるため、ワークフローが改善され、生産時間が最小限に抑えられます。

2. 経験豊富なオペレーター

CNC 加工の生産性は、オペレーターのスキルにも左右されます。熟練したオペレーターは、操作中に発生する問題に簡単に対処し、継続的な改善プロセスを探します。生産に熟練した人材を活用すると、サイクル タイムの短縮につながります。

したがって、CNC 加工プロジェクトのサイクル タイムを最小限に抑えるには、分析能力を持つ経験豊富なオペレーターが必要です。

3. 3Dモデルの最適化

CNC 加工では、複雑な形状を高い寸法精度で作成できます。 ただし、複雑さによりサイクル時間が増加します。 デザイナーが必要な機能を邪魔せずにできるだけシンプルなデザインを作成すると、時間は大幅に短縮されます。 複雑な設計では、作業を完了するために複雑かつ頻繁なツールのセットアップが必要です。

したがって、設計から不必要な複雑さを取り除き、サイクル タイムを短縮するために最適な加工シーケンスを修正することが最善です。 さらに、開発者と緊密に連携して理想的な設計を修正し、最速の生産サイクルタイムを実現します。

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4.生産の自動化

自動化されたプロセスは、手動による作業よりも常に効果的かつ迅速です。 人間の作業を可能な限り排除できます。 高速CNCマシンとソリッドCAMなどの高度なカムソフトウェアを使用することでサイクルタイムの短縮が可能 (A. ヴェトリベル、2018)

自動化プロセスはより予測可能であり、継続的な改善により正しいサイクルタイムを取得するのに役立ちます。 製造プロセスを自動化すると、機械は静止したままになり、各 CNC 加工操作のサイクル タイムが最適化されます。 ただし、自動化プロセスには多額の初期投資が必要ですが、長期的には有益となる可能性があります。

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5. 機械のパフォーマンスを最適化する

過度の加熱、振動、および固有の制限は、CNC マシンやその他の製造機械の制約の一部です。これらの変数は生産パフォーマンスを低下させ、サイクル タイムを長くする原因となります。これらの問題を回避するために、CNC 加工メーカーは頻繁な検査、定期的なメンテナンス、補充、キャリブレーション、およびその他のアクションを優先する必要があります。

 

CNC マシンのサイクル タイムを短縮するための技術的なヒント

いいえ	ヒント
1	切削パラメータの最適化: これには、工具の摩耗を最小限に抑えながら材料の除去を最大化するための正しい切削速度、送り速度、切込み深さの選択が含まれます。
2	セットアップ時間の短縮: これは、クイックチェンジツール、治具、ワーク保持システムを使用することで実現できます。
3	マシンの効率の向上: これは、マシンを定期的にメンテナンスし、最高のパフォーマンスで稼働していることを確認することで実現できます。
4	非切断時間の削減: これは、ロボットによるロードおよびアンロード システムを使用するなど、可能な限り多くのプロセスを自動化することで実現できます。
5	操作の数を減らす: これは、多機能ツールを使用するか、複数の操作を XNUMX つに組み合わせることで実現できます。
6	切削パスの効率の向上: 最新の CAM ソフトウェアを使用して効率的な切削パスを生成し、不必要な動きを最小限に抑え、工具寿命を最適化することができます。
7	高速加工技術の利用: これは、高速スピンドル、高性能切削工具、高速切削戦略を使用することで実現できます。

サイクル タイムを短縮するための具体的なアプローチは、特定のマシンやアプリケーションによって異なることに注意することが重要です。 経験豊富な CNC 機械技師またはプロセス エンジニアが、お客様の特定のニーズに最適な戦略を特定して実装するのをお手伝いします。

 

結論

CNC 加工作業における生産サイクル タイムは、加工長さ、送り速度、加工速度、その他の変数を含む簡単な式を使用して見積もることができます。フライス加工、旋削、穴あけなどの特定の CNC 操作に基づいてわずかに変更される場合があります。サイクル タイムは CNC 加工プロジェクトのコストとリード タイムに密接に関係しているため、サイクル タイムを最適化することで総コストの削減につながります。サイクル タイムを短縮するには、自動化、頻繁なメンテナンス、訓練を受けたオペレータなど、さまざまなアプローチがあります。サイクル タイムはいくつかの加工変数を使用して計算できますが、人の労力、振動、過剰な熱、およびその他の要因が正確な結果に影響を与えます。オペレーターの専門知識。

コスト削減のためにサイクルタイムを改善するには、いくつかの要素を考慮する必要があります。Boda は、お客様のニーズに最適な協力パートナーとなる可能性があります。 CNC加工プロジェクトプロフェッショナルな CNC機械加工サービス さまざまな用途に対応する50種類以上の材料オプションをご用意しています。当社の製造専門家は開発者と緊密に連携し、サイクルタイムを最適化して、より低いコストで優れた結果を実現します。お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ;当社のセールス エンジニアが数時間以内に見積もりを入手します。

 

よくある質問

CNC機械加工の生産サイクルタイムはどれくらいですか?

CNC 機械加工における生産サイクル タイムとは、初期セットアップから最終検査まで、機械加工部品が完成するまでに必要な合計時間を指します。 これには、工具の交換、部品のロードとアンロードにかかる時間、および実際の加工時間が含まれます。 正確なサイクル タイムの見積もりは、コスト見積もり、生産計画、全体的な効率にとって非常に重要です。

CNC 加工における生産サイクル タイムの重要性は何ですか?

XNUMX つ以上の CNC 加工タスクを完了するのに必要な時間は、生産サイクル タイムと呼ばれます。 時間の増加はコストの増加に等しいため、部品や最終製品の全体的なコストとリードタイムを削減することが重要です。

サイクルタイムを計算するために必要な変数は何ですか?

サイクルタイムは、加工長さ、速度、送り速度、毎分回転数などの要素を使用して計算されます。 ただし、必要な入力は加工操作ごとに異なる場合があります。

CNC旋削サイクルタイム計算式とは何ですか?

CNC 旋削サイクルタイムの計算式は次のとおりです。

サイクルタイム＝（切削時間＋工具交換時間＋早送り時間）／部品点数

切断時間を計算するには、次の式を使用します。

切削時間 = (ワーク長さ + アプローチ長さ + オーバートラベル長さ) / (送り速度 x 主軸回転速度)

CNC 加工のサイクル タイムの計算に Excel を使用できますか?

はい、Excel スプレッドシートを作成して、CNC 加工サイクル タイムの計算を実行できます。 切削速度、送り速度、切込み深さ、工具経路長などの必要なデータを入力し、適切な計算式を使用して切削時間、工具交換時間、早送り時間を計算します。 最後に、これらの値を合計して、合計サイクル時間を取得します。 ご自由にダウンロードしてください サイクルタイム計算スプレッドシート あなた自身のプロジェクトのために。

生産サイクルタイムを短縮するにはどうすればよいでしょうか?

3D モデルの最適化、加工ダウンタイムの削減、最適な加工レイアウト、自動化、専門オペレーター、定期的な機械メンテナンスはすべて、生産サイクル タイムの短縮に貢献します。

 

 

参考文献

1. ベトリベル、AA (2018)。 CNC 機械工場での製造時間とサイクルタイムの削減。 工学、科学、管理における研究の国際ジャーナル (IJRESM)、1-2。
2. ユニット 5 加工時間の計算。 （2012年）。 の プロセス計画とコスト見積り （2-3ページ）。 スリヴィディエング。
3. ヴェルマ、E. (2022)。 TAKT 時間とサイクル タイムとリード タイムの関係を理解し​​ます。comの。