Cálculo del tiempo de mecanizado CNC: estimación separando distancia de corte, avance, desplazamientos rápidos y tiempo sin corte
Explica, con un ejemplo de torneado exterior en dos pasadas, el cálculo tiempo de corte = distancia ÷ avance por minuto, la conversión desde avance por revolución, el tiempo sin corte —como desplazamientos rápidos y cambios de herramienta— y por qué el tiempo simulado difiere del tiempo de ciclo real.
Fórmula básica de estimación
El punto de partida para calcular el tiempo de mecanizado es sencillo: tiempo de corte (min) = distancia de corte (mm) ÷ avance por minuto (mm/min). Si el programa está escrito en avance por revolución, primero conviértalo mediante avance por minuto = F (mm/rev) × S (rpm). Al sumar el tiempo de los desplazamientos rápidos, cambios de herramienta, aceleración del husillo y acciones auxiliares como el refrigerante y las puertas se obtiene el tiempo de ciclo.
Los errores de estimación suelen deberse no a la fórmula, sino a los elementos omitidos. Una estimación basada solo en el tiempo de corte suele ser menor que la realidad y, cuanto menor es la pieza, mayor es la proporción de tiempo sin corte.
Programa de ejemplo
Dos pasadas de torneado de 62 mm cada una a Ø50 y Ø46, S1000, F0.25
O3008
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G97 S1000 M03
G00 X52. Z2.
G01 X50. F0.25
Z-60.
G00 X54. Z2.
X46.
G01 Z-60. F0.25
G00 X100. Z100.
M30La figura anterior es el resultado de analizar este programa con CNC Path Analyzer (corte lineal 3 segmentos, rápido 3 segmentos).
Cálculo manual del tiempo de corte del ejemplo
Tenga en cuenta que el recorrido X en un torno es la mitad de la diferencia de diámetros. La penetración de X52 a X50 es de 2 mm en el programa, pero la herramienta solo se desplaza 1 mm. Además, como el corte comienza en Z2, los 2 mm de corte en vacío delante de la cara se incluyen en el tiempo de corte. La holgura de aproximación es necesaria por seguridad, pero en series de cientos de piezas esos pocos milímetros suman un tiempo considerable.
| Tramo | Distancia | Avance por minuto | Tiempo |
|---|---|---|---|
Penetración G01 X50. | 2 mm en diámetro → 1 mm en radio | 0.25 × 1000 = 250 | Aproximadamente 0.24 s |
Z-60. pasada 1 | 62 mm (Z2 → Z-60) | 250 | Aproximadamente 14.9 s |
G01 Z-60. pasada 2 | 62 mm | 250 | Aproximadamente 14.9 s |
| Total | Aproximadamente 125 mm | - | Aproximadamente 30 s |
Tiempo de desplazamiento rápido
Los desplazamientos rápidos se realizan a la velocidad máxima de la máquina, pero no tardan cero segundos. En un torno con un avance rápido de 20 m/min, los movimientos rápidos del ejemplo suman algo más de 200 mm, por lo que el tiempo de recorrido puro es inferior a un segundo. Sin embargo, cada eje tiene fases de aceleración y deceleración, de modo que muchos desplazamientos rápidos cortos tardan en realidad mucho más de lo que sugiere el cálculo. La diferencia es especialmente grande en patrones de taladrado y ciclos de picado con muchos movimientos cortos.
Tiempo que suele omitirse en las estimaciones
- Cambios de herramienta: una indexación de torreta o un ciclo ATC suele tardar varios segundos. En un programa que cambia de herramienta diez veces, esto por sí solo supone decenas de segundos.
- Aceleración del husillo: se consume tiempo siempre que la velocidad del husillo cambia mucho, desde parado hasta 3,000 rpm o de avance a retroceso, como en un ciclo de roscado con macho.
- Cambios de velocidad del husillo con G96: con el control de velocidad de corte constante, la velocidad del husillo sigue los cambios de diámetro y la velocidad por minuto del avance por revolución cambia con ella. El tiempo de refrentado puede resultar menor o mayor que con una velocidad fija supuesta.
- Deceleración en esquinas: los contornos formados por muchos bloques cortos, o la salida de CAM, reducen la velocidad en cada esquina y no alcanzan la F programada.
- Carga y medición de piezas: este tiempo queda fuera del programa, pero determina la producción real por hora.
Cómo utilizar el tiempo simulado
CNC Path Analyzer calcula un tiempo de mecanizado de referencia a partir de la distancia, el avance y la velocidad del husillo de los bloques compatibles. La aceleración y el tiempo de cambio de herramienta varían según la máquina y no se incluyen. Por tanto, conviene considerar este valor próximo al límite inferior del tiempo de ciclo real.
Un método práctico consiste en determinar una vez la relación entre el tiempo de ciclo medido realmente en una máquina y el valor calculado. Por ejemplo, si una pieza similar dio 3 minutos en el cálculo y 3 minutos 40 segundos en la medición, puede probarse a multiplicar la siguiente estimación por un factor de corrección de aproximadamente 1.22. Cuanto más parecido sea el tipo de pieza (muchos movimientos cortos o cortes largos), mejor se ajustará este factor.
Qué revisar primero para reducir el tiempo de mecanizado
El cálculo muestra dónde se consume el tiempo. Si domina el tiempo de corte, revise primero las condiciones de corte y el número de pasadas (como elegir entre G71 y G72); si el tiempo sin corte es elevado, revise primero el orden de las herramientas, las holguras de aproximación y las trayectorias rápidas. Eliminar movimientos innecesarios suele ser más seguro y eficaz que aumentar el avance.