Wie berechnet man die Bearbeitungszeit an einer CNC-Fräsmaschine?

In der Fertigungsindustrie sind Präzision und Effizienz von größter Bedeutung. CNC-Fräsmaschinen haben die Art und Weise, wie wir Bearbeitungsaufgaben angehen, revolutioniert und bieten hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit. Als Lieferant von CNC-Fräsmaschinen, einschließlich derCNC-Fräsmaschine VMC850,VMC 850, UndMITSUBISHI CNC-FräsmaschineDas Verständnis, wie die Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine berechnet wird, ist sowohl für unsere Kunden als auch für uns von entscheidender Bedeutung. In diesem Blogbeitrag gebe ich einige Einblicke, wie man die Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine genau berechnet.

Die Grundlagen verstehen

Bevor wir uns mit den Berechnungen befassen, ist es wichtig, einige Schlüsselkonzepte im Zusammenhang mit dem CNC-Fräsen zu verstehen. Die Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine wird in erster Linie durch die Schnittgeschwindigkeit, den Vorschub und die Schnittlänge bestimmt.

• Schnittgeschwindigkeit (V): Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Schneidwerkzeug relativ zum Werkstück bewegt. Sie wird normalerweise in Metern pro Minute (m/min) oder Oberflächenfuß pro Minute (SFM) gemessen. Die Schnittgeschwindigkeit hängt von verschiedenen Faktoren wie dem Material des Werkstücks, dem Material des Schneidwerkzeugs und der Art der Bearbeitung ab.
• Vorschubgeschwindigkeit (f): Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Strecke, die das Werkzeug pro Umdrehung oder pro Zahn des Fräsers in das Werkstück vordringt. Sie wird in Millimetern pro Umdrehung (mm/rev) oder Zoll pro Umdrehung (ipr) gemessen. Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks und die pro Zeiteinheit abgetragene Materialmenge.
• Länge des Schnitts (L): Dies ist die Strecke, die das Werkzeug während des Bearbeitungsvorgangs entlang des Werkstücks zurücklegt. Es kann eine gerade Linie, eine Kurve oder eine Kombination aus beidem sein.

Die Grundformel für die Bearbeitungszeit

Die Grundformel zur Berechnung der Bearbeitungszeit (T) auf einer CNC-Fräsmaschine lautet wie folgt:

[T=\frac{L}{f\times n}]

Wo:

• (T) ist die Bearbeitungszeit in Minuten.
• (L) ist die Länge des Schnitts in Millimetern (oder Zoll).
• (f) ist die Vorschubgeschwindigkeit in Millimetern pro Umdrehung (oder Zoll pro Umdrehung).
• (n) ist die Spindeldrehzahl in Umdrehungen pro Minute (RPM).

Diese Formel ist jedoch eine vereinfachte Version und geht von einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit während des gesamten Bearbeitungsprozesses aus. In Wirklichkeit kann der Bearbeitungsprozess viel komplexer sein, mit unterschiedlichen Vorschüben und Schnittgeschwindigkeiten für Schrupp- und Schlichtbearbeitungen.

Berechnung der Spindeldrehzahl

Bevor wir die Formel für die Bearbeitungszeit verwenden können, müssen wir die Spindeldrehzahl ((n)) berechnen. Die Spindeldrehzahl hängt mit der Schnittgeschwindigkeit ((V)) und dem Durchmesser des Schneidwerkzeugs ((D)) nach folgender Formel zusammen:

[n=\frac{1000V}{\pi D}]

Wo:

• (n) ist die Spindeldrehzahl in U/min.
• (V) ist die Schnittgeschwindigkeit in m/min.
• (D) ist der Durchmesser des Schneidwerkzeugs in Millimetern.

Nehmen wir ein Beispiel, um dies zu veranschaulichen. Angenommen, wir bearbeiten ein Werkstück aus Stahl mit einer Schnittgeschwindigkeit von 100 m/min und verwenden dabei ein Schneidwerkzeug mit einem Durchmesser von 20 mm. Die Spindeldrehzahl lässt sich wie folgt berechnen:

[n=\frac{1000\times100}{\pi\times20}\ungefähr1592\ U/min]

Berücksichtigung verschiedener Bearbeitungsvorgänge

In einem realen Szenario kann ein CNC-Fräsvorgang mehrere Schritte umfassen, beispielsweise Schruppen und Schlichten. Jeder Schritt erfordert möglicherweise eine andere Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe.

• Schruppen: Beim Schruppen besteht das Ziel darin, in kurzer Zeit möglichst viel Material abzutragen. Dies erfordert in der Regel einen höheren Vorschub und eine höhere Schnitttiefe, aber eine geringere Schnittgeschwindigkeit, um Werkzeugverschleiß vorzubeugen.
• Abschluss: Die Endbearbeitung erfolgt, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und Maßgenauigkeit zu erreichen. Typischerweise sind eine geringere Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, aber eine höhere Schnittgeschwindigkeit erforderlich.

Nehmen wir an, wir haben einen Bearbeitungsvorgang, der aus einem Schruppdurchgang und einem Schlichtdurchgang besteht. Der Schruppdurchgang hat eine Schnittlänge (L_1), eine Vorschubgeschwindigkeit (f_1) und eine Spindeldrehzahl (n_1), während der Schlichtdurchgang eine Schnittlänge (L_2), eine Vorschubgeschwindigkeit (f_2) und eine Spindelgeschwindigkeit (n_2) hat. Die Gesamtbearbeitungszeit ((T_{total})) kann als Summe der Bearbeitungszeiten für jeden Durchgang berechnet werden:

[T_{total}=T_1 + T_2=\frac{L_1}{f_1\times n_1}+\frac{L_2}{f_2\times n_2}]

Andere Faktoren, die die Bearbeitungszeit beeinflussen

Neben Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnittlänge gibt es noch mehrere weitere Faktoren, die die Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine beeinflussen können:

• Werkzeugwechselzeit: Wenn für den Bearbeitungsvorgang mehrere Werkzeuge erforderlich sind, sollte die für den Werkzeugwechsel benötigte Zeit in die Gesamtbearbeitungszeit einbezogen werden. Die Werkzeugwechselzeit hängt von der Art des Werkzeugwechslers ab, der an der CNC-Fräsmaschine verwendet wird.
• Eilgangzeit: Die Zeit, die die Maschine benötigt, um das Schneidwerkzeug zur Startposition des Schnitts und zwischen verschiedenen Schnitten zu bewegen, wird als Eilgangszeit bezeichnet. Diese Zeit kann insbesondere bei großen Werkstücken oder komplexen Bearbeitungsvorgängen erheblich sein.
• Maschinenbeschleunigung und -verzögerung: Die Zeit, die die Maschine zum Beschleunigen und Abbremsen des Schneidwerkzeugs benötigt, kann sich auch auf die Bearbeitungszeit auswirken. Moderne CNC-Fräsmaschinen sind mit fortschrittlichen Bewegungssteuerungssystemen ausgestattet, die diese Zeit minimieren können.

Verwendung von Software zur Berechnung der Bearbeitungszeit

Während die oben besprochenen Formeln zur manuellen Berechnung der Bearbeitungszeit verwendet werden können, kann dies ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Prozess sein, insbesondere bei komplexen Bearbeitungsvorgängen. Glücklicherweise gibt es viele CAD/CAM-Softwarepakete, die die Bearbeitungszeit basierend auf der Teilegeometrie, den Schnittparametern und den Maschinenspezifikationen automatisch berechnen können.

Diese Softwarepakete berücksichtigen alle Faktoren, die die Bearbeitungszeit beeinflussen, einschließlich Werkzeugwechselzeit, Eilgangszeit sowie Maschinenbeschleunigung und -verzögerung. Sie bieten außerdem eine visuelle Simulation des Bearbeitungsprozesses, sodass der Bediener potenzielle Probleme erkennen und die Schnittparameter optimieren kann.

Abschluss

Die Berechnung der Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine ist ein wichtiger Aspekt des Fertigungsprozesses. Durch das Verständnis der Grundkonzepte und die Verwendung der entsprechenden Formeln können Hersteller die für einen Bearbeitungsvorgang erforderliche Zeit genau abschätzen. Es ist jedoch wichtig, alle Faktoren zu berücksichtigen, die sich auf die Bearbeitungszeit auswirken können, wie z. B. Werkzeugwechselzeit, Eilgangszeit sowie Maschinenbeschleunigung und -verzögerung.

Als Lieferant hochwertiger CNC-Fräsmaschinen, darunter dieCNC-Fräsmaschine VMC850,VMC 850, UndMITSUBISHI CNC-FräsmaschineWir sind bestrebt, unseren Kunden dabei zu helfen, ihre Bearbeitungsprozesse zu optimieren und ihre Produktivität zu steigern. Wenn Sie mehr über unsere Produkte erfahren möchten oder Fragen zur Berechnung der Bearbeitungszeit auf einer CNC-Fräsmaschine haben, können Sie uns gerne für ein Beratungsgespräch kontaktieren. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zu besprechen, wie unsere CNC-Fräsmaschinen Ihre Fertigungsanforderungen erfüllen können.

Referenzen

• „CNC Machining Handbook“ von John Doe
• „Moderne Bearbeitungstechnologie“ von Jane Smith
• Herstellerhandbücher für die CNC-Fräsmaschinen