Calcul du temps d'usinage CN : estimer en séparant distance de coupe, avance, rapides et temps improductifs
À partir d'un exemple de chariotage en deux passes sur tour, explique le calcul temps de coupe = distance ÷ avance par minute, la conversion depuis l'avance par tour, les temps improductifs comme les rapides et les changements d'outil, et pourquoi le temps simulé diffère du temps de cycle réel.
La formule de base de l'estimation
Le point de départ du calcul est simple : temps de coupe (min) = distance de coupe (mm) ÷ avance par minute (mm/min). Si le programme est écrit en avance par tour, on convertit d'abord avec avance par minute = F (mm/rev) × S (rpm). En ajoutant les temps de rapides, de changements d'outil, d'accélération de broche et des fonctions auxiliaires comme l'arrosage et les portes, on obtient le temps de cycle.
Ce qui fausse une estimation, ce n'est généralement pas la formule mais les postes oubliés. Une estimation fondée sur le seul temps de coupe est d'ordinaire plus courte que la réalité, et plus la pièce est petite, plus la part des temps improductifs est grande.
Programme de l'exemple
Deux passes de chariotage de 62 mm chacune à Ø50 et 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 figure ci-dessus est le résultat de l’analyse de ce programme par CNC Path Analyzer (coupe linéaire 3 segments, avance rapide 3 segments).
Calculer à la main le temps de coupe de l'exemple
Attention : sur un tour, le déplacement en X vaut la moitié de l'écart de diamètre. La prise de passe de X52 à X50 fait 2 mm dans le programme, mais l'outil ne se déplace que de 1 mm. De plus, la passe démarre à Z2, si bien que les 2 mm de coupe dans le vide devant la face sont comptés dans le temps de coupe. La garde d'approche est nécessaire à la sécurité, mais en série de plusieurs centaines de pièces, ces quelques millimètres s'additionnent en un temps notable.
| Section | Distance | Avance par minute | Temps |
|---|---|---|---|
Prise de passe G01 X50. | 2 mm au diamètre → 1 mm au rayon | 0.25 × 1000 = 250 | Environ 0.24 s |
Z-60. passe 1 | 62 mm (Z2 → Z-60) | 250 | Environ 14.9 s |
G01 Z-60. passe 2 | 62 mm | 250 | Environ 14.9 s |
| Total | Environ 125 mm | - | Environ 30 s |
Temps des déplacements rapides
Les rapides se déplacent à la vitesse maximale de la machine, mais ne durent pas zéro seconde. Sur un tour dont le rapide est de 20 m/min, les déplacements rapides de l'exemple totalisent un peu plus de 200 mm, soit un temps de déplacement pur inférieur à une seconde. Chaque axe a toutefois des phases d'accélération et de décélération, de sorte que de nombreux rapides courts prennent en réalité bien plus longtemps que le calcul. L'écart est particulièrement grand dans les grilles de perçage et les cycles de débourrage, riches en déplacements courts.
Temps souvent oubliés dans les estimations
- Changements d'outil : une indexation de tourelle ou un cycle d'ATC prend en général quelques secondes. Dans un programme qui change dix fois d'outil, cela fait à lui seul plusieurs dizaines de secondes.
- Accélération de la broche : chaque forte variation de vitesse coûte du temps, de l'arrêt à 3,000 rpm, ou de la rotation à droite à la rotation à gauche comme dans un cycle de taraudage.
- Variations de vitesse en G96 : avec la vitesse de coupe constante, la vitesse de broche suit le diamètre, et la vitesse par minute de l'avance par tour change avec elle. Le temps de dressage peut être plus court ou plus long que sous l'hypothèse d'une vitesse fixe.
- Ralentissement aux angles : les contours faits de nombreux blocs courts, ou les sorties de FAO, ralentissent à chaque angle et n'atteignent pas le F programmé.
- Chargement des pièces et mesure : ce temps est hors programme, mais il détermine la production horaire réelle.
Comment utiliser le temps simulé
CNC Path Analyzer calcule un temps d'usinage de référence à partir de la distance, de l'avance et de la vitesse de broche des blocs pris en charge. Les temps d'accélération et de changement d'outil varient d'une machine à l'autre et ne sont pas inclus. Cette valeur se rapproche donc plutôt de la borne inférieure du temps de cycle réel.
Une méthode pratique consiste à déterminer une fois le rapport entre le temps de cycle mesuré sur une machine et la valeur calculée. Par exemple, si une pièce similaire donnait 3 minutes au calcul et 3 minutes 40 secondes à la mesure, on peut essayer de multiplier la prochaine estimation par un facteur de correction d'environ 1.22. Plus le type de pièce est proche (beaucoup de déplacements courts ou de longues coupes), mieux ce facteur s'applique.
Que vérifier d’abord pour réduire le temps d’usinage
Le calcul montre où passe le temps. Si le temps de coupe domine, regardez d'abord les conditions de coupe et le nombre de passes (par exemple le choix entre G71 et G72) ; si les temps improductifs sont importants, regardez d'abord l'ordre des outils, les gardes d'approche et les trajets rapides. Supprimer les déplacements inutiles est souvent plus sûr et plus efficace que d'accélérer l'avance.