Công Thức Tính Thời Gian Gia Công Cơ Bản Trên Máy CNC

Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, các dòng máy CNC đã trở thành một công cụ hỗ trợ đắc lực của ngành gia công cơ khí. Máy CNC có khả năng tối ưu hóa thời gian gia công, chính vì vậy chúng không chỉ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất mà còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Bài viết này, ATC Machinery sẽ cung cấp cho bạn công thức tính thời gian gia công cơ bản của các nguyên công trên máy CNC.

Thời Gian Gia Công Là Gì?

Thời gian gia công là khoảng thời gian cần thiết để hoàn thành một chu trình gia công trên máy CNC. Thời gian gia công cơ bản bao gồm thời gian cắt gọt vật liệu, thời gian thay dao, thời gian nạp lấy phôi và các thao tác phụ trợ khác. Việc tính toán chính xác thời gian gia công giúp doanh nghiệp có thể lập kế hoạch sản xuất hiệu quả, cũng như dự toán được thời gian hoàn thành đơn hàng và tối ưu quy trình sản xuất.

Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Thời Gian Gia Công Cơ Bản

Để tối ưu hóa quy trình sản xuất bằng cách tính toán chính xác thời gian gia công bạn cần phải nắm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến công thức tính thời gian gia công cơ bản sau đây:

Chiều dài đường chạy dao (L)

Chiều dài đường chạy dao là tổng quảng đường mà dao phay CNC hay dao tiện CNC di chuyển trên bề mặt phôi để hoàn thành một chi tiết. Chiều dài đường chạy dao càng dài thì thời gian gia công càng tăng và ngược lại. Do đó, việc tối ưu hóa lượng chạy dao là cần thiết để giảm thiểu các chuyển động thừa của dao từ đó có thể rút ngắn thời gian gia công.

Tốc độ cắt (f)

Tốc độ cắt là tốc độ di chuyển của dao cắt so với phôi, tốc độ cắt là yếu tố quan trọng quyết định đến thời gian gia công. Vì tốc độ cắt càng lớn thì thời gian gia công càng nhanh và ngược lại. Tuy nhiên, việc tăng tốc độ cắt sẽ dẫn đến nhiệt lượng giữa dao và bề mặt vật liệu lớn, dao nhanh mài mòn làm giảm độ bền của dao và chất lượng bề mặt gia công.

Chính vì vậy khi tính toán tốc độ cắt cho dao cần cân nhắc kỹ lưỡng đến các yếu tố như độ bền của dao, chất lượng bề mặt gia công và khả năng làm mát của máy gia công.

Lượng ăn dao

Lượng ăn dao là độ sâu của vết cắt mà dao cắt thực hiện được trong mỗi lần chạy dao. Lượng ăn dao ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cắt của dao. Lượng ăn dao càng lớn thì thời gian gia công càng giảm và ngược lại. Lượng ăn dao được điều chỉnh dựa trên độ cứng và tính chất của vật liệu gia công cơ khí cũng như là các thông số của dao cắt.

Số lần cắt (N)

Số lần cắt là số lần mà lưỡi dao chạy qua phôi để đạt được hình dạng và kích thước mong muốn, số lần cắt càng nhiều thì thời gian gia công càng kéo dài và ngược lại. Số lần cắt cần được tính toán và điều chỉnh dựa trên các yêu cầu về độ nhẵn và độ chính xác của bề mặt gia công.

Thời gian phụ (thay dao, kiểm tra)

Thời gian phụ bao gồm các thời gian gia công không trực tiếp tạo ra phôi như thời gian thay dao, kiểm tra, đo đạc, điều chỉnh máy móc. Thời gian phụ không ảnh hưởng trực tiếp đến công thức tính thời gian gia công cơ bản. Tuy nhiên, chúng cũng cần được tối ưu để không ảnh hưởng đến tiến độ và thời gian gia công tổng thể. Ngày nay dưới sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, việc áp dụng các công cụ và quy trình kiểm tra hiện đại có thể giúp làm giảm thiểu thời gian phụ này xuống mức tối đa.

Tham khảo: Khám Phá Cánh Tay Robot CNC: Tương Lai Của Ngành Cơ Khí

Công Thức Tính Thời Gian Gia Công Cơ Bản

Công thức tính thời gian gia công cơ bản cũng được tính tương tự như các công thức tính thời gian khác. Công thức tính thời gian gia công cơ bản được tính bằng thương số giữa độ dài vật liệu được gia công và tốc độ tiến dao (tính bằng đơn vị mm/phút hoặc inch/phút).

Công thức tính thời gian gia công cơ bản là:

T = 60 x [L / (f x N)]

hay T = 60 x L x số lần thực hiện / (f x N)

Trong đó:

• T: là thời gian gia công (phút)
• L: là chiều dài đường chạy dao (mm)
• f: là tốc độ chạy giao (mm/phút)
• N: là số lần chạy dao

Cách Tính Thời Gian Gia Công Phay CNC

Bài toàn về cách tính thời gian gia công phay CNC:

Hãy tính thời gian gia công phay rãnh CNC cho chi tiết có chiều dài 30 mm, kích thước mặt cắt là 25 x 25 mm bằng máy phay CNC. Biết quá trình phay CNC sử dụng dao phay mặt đầu 20 răng có đường kính 100 mm, rộng 25 mm, chiều sâu cắt 5 mm, tiến dao mỗi răng 0,1 mm, và tốc độ cắt 35 m/phút. Khoảng cách chạy dao và khoảng cách di chuyển của mỗi dao là 5 mm. Quá trình gia công diễn ra trong điều kiện lý tưởng.

Trước tiên để áp dụng chính xác công thức tính thời gian gia công cơ bản vào cách tính thời gian gia công phay CNC chúng ta cần phân tích để xác định chính xác giá trị của các thông số trong công thức tính thời gian gia công cơ bản:

Chiều dài đường chạy dao (L)

Chiều dài đường chạy dao (L) = Chiều dài của nguyên công + khoảng cách tiếp cận dao + khoảng cách thoát dao + khoảng cách bắt buộc (1)

• Chiều dài của nguyên công là 300 mm
• Khoảng cách tiếp cận dao và thoát dao là 5 mm

Vì chiều sâu cắt của chi tiết là 5 mm nhỏ hơn bán kính của dao phay CNC. Vì vậy để gia công cho chi tiết này thì điểm tiếp xúc giữa dao phay và chi tiết gia công phải nằm dưới mức ngang của tâm. Dựa vào hình minh họa ở trên, áp dụng định lý pytago ta tính được khoảng cách bắt buộc: (c)² = R² – (50 – 5)², suy ra chiều dài c = 21,79 mm. Thay số vào công thức (1) ta được L = 300 + 5 + 5+ 21,79 = 331,79 mm

Bước tiến dao (f) và số vòng quay/phút (N)

• Bước tiến dao trên mỗi vòng quay:

f = tiến dao trên mỗi răng x số lượng răng

= 0,1 x 20 = 2 mm

• Số vòng quay N

N = RPM = 1000 x tốc độ cắt / (π x D)

= 1000 x 35 / (3,14 x 100) = 111,46

Vậy, thời gian gia công phay CNC rãnh cho chi tiết trên là:

T = 60 x L x số lần thực hiện / (f x N)

= 60 x 331,79 x 5/ (2 x 111,46)

= 446,5 giây

Cách Tính Thời Gian Gia Công Tiện CNC

Khi tiện CNC, dao tiện sẽ xoay quay theo chiều song song hoặc vuông góc với trục chính của chi tiết cần gia công chính vì vậy chiều dài của đường chạy dao khi tiện CNC được tính bằng công thức :

L = (chiều dài nguyên công + khoảng cách tiếp cận + khoảng cách thoát dao ) x số lần tiện

Công thức tính thời gian gia công cơ bản khi tiện CNC là:

Trong đó:

• T: là thời gian gia công (phút)
• L: là chiều dài đường chạy dao (mm)
• f: là tốc độ chạy giao (mm/phút)
• N (RPM) : là số lần chạy dao
• D: đường kính của chi tiết cần gia công (mm)

Các Lưu Ý Khi Tính Toán Thời Gian Gia Công

Việc tính toán thời gian gia công không chỉ đơn giản dừng lại ở việc áp dụng công thức, việc này còn đòi hỏi sự cẩn trọng và hiểu biết sâu sắc về quy trình gia công cơ khí chính xác. Dưới đây là những lưu ý quan trọng mà bạn không thể bỏ qua khi tính toán thời gian gia công:

Sai số trong tính toán

Sai số là một yếu tố luôn tồn tại trong mọi công thức và phép tính đặc biệt là công thức tính thời gian gia công cơ bản. Các yếu tố có thể gây ra sai số bạn nên cẩn trọng như: độ chính xác của dụng cụ đo, vật liệu gia công cơ khí, điều kiện gia công,… hãy luôn tính đến một khoảng sai số hợp lý để đảm bảo kế hoạch sản xuất tổng thể không thể ảnh hưởng.

Các yếu tố phát sinh

Trong quá trình gia công CNC, luôn có những yếu tố phát sinh bạn không thể lường trước được như độ mài mòn dao nhanh, sự cố máy móc, các thay đổi yêu cầu kỹ thuật. Bạn hãy bình tĩnh và chuẩn bị sẵn các phương án dự phòng và thời gian để xử lý với những tình huống bất ngờ.

Hiệu chỉnh thông số dao cắt

Thông số cắt gọt lý thuyết của dao không phải lúc nào cũng phù hợp với thực tế sản xuất. Hãy thường xuyên theo dõi, rút kinh nghiệm và hiệu chỉnh các thông số như tốc độ cắt, lượng ăn dao, số lần cắt để đạt được chất lượng gia công tốt nhất và tối ưu thời gian gia công.

Việc tính toán thời gian gia công cơ bản trên máy CNC không còn là bài toán nan giải khi bạn đã nắm vững những công thức tính thời gian gia công cơ bản và lưu ý quan trọng được chia sẻ trong bài viết này. Hãy áp dụng ngay những kiến thức này vào thực tế sẽ giúp bạn không chỉ tối ưu hóa được thời gian sản xuất, tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo lợi thế cạnh tranh vượt trội trên thị trường.