Cálculo do tempo de usinagem CNC: estimativa separando distância de corte, avanço, movimentos rápidos e tempo sem corte
Usa um exemplo de torneamento externo em dois passes para explicar o cálculo tempo de corte = distância ÷ avanço por minuto, a conversão do avanço por rotação, o tempo sem corte —como movimentos rápidos e trocas de ferramenta— e por que o tempo simulado difere do tempo de ciclo real.
Fórmula básica de estimativa
O ponto de partida para calcular o tempo de usinagem é simples: tempo de corte (min) = distância de corte (mm) ÷ avanço por minuto (mm/min). Se o programa estiver escrito em avanço por rotação, primeiro converta-o por avanço por minuto = F (mm/rev) × S (rpm). Somando o tempo dos movimentos rápidos, trocas de ferramenta, aceleração do spindle e ações auxiliares como fluido refrigerante e portas, obtém-se o tempo de ciclo.
O que torna as estimativas incorretas geralmente não é a fórmula, mas os itens omitidos. Uma estimativa baseada apenas no tempo de corte costuma ser menor que a realidade e, quanto menor a peça, maior a parcela do tempo sem corte.
Programa de exemplo
Dois passes de torneamento de 62 mm cada em Ø50 e 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.
M30A figura acima é o resultado deste programa no CNC Path Analyzer (corte linear 3 segmentos, rápido 3 segmentos).
Cálculo manual do tempo de corte do exemplo
Observe que o percurso em X em um torno é metade da diferença entre os diâmetros. A penetração de X52 para X50 é de 2 mm no programa, mas a ferramenta se move apenas 1 mm. Além disso, como o corte começa em Z2, os 2 mm de corte no vazio à frente da face estão incluídos no tempo de corte. A folga de aproximação é necessária para a segurança, mas, em lotes de centenas de peças, esses poucos milímetros somam um tempo significativo.
| Trecho | Distância | Avanço por minuto | Tempo |
|---|---|---|---|
Penetração G01 X50. | 2 mm no diâmetro → 1 mm no raio | 0.25 × 1000 = 250 | Cerca de 0.24 s |
Z-60. passe 1 | 62 mm (Z2 → Z-60) | 250 | Cerca de 14.9 s |
G01 Z-60. passe 2 | 62 mm | 250 | Cerca de 14.9 s |
| Total | Cerca de 125 mm | - | Cerca de 30 s |
Tempo de avanço rápido
Os movimentos rápidos ocorrem na velocidade máxima da máquina, mas não levam zero segundo. Em um torno com avanço rápido de 20 m/min, os movimentos rápidos do exemplo somam pouco mais de 200 mm, portanto o tempo puro de percurso fica abaixo de um segundo. Porém, cada eixo tem fases de aceleração e desaceleração, de modo que muitos movimentos rápidos curtos levam, na prática, muito mais tempo do que o cálculo sugere. A diferença é especialmente grande em padrões de furação e ciclos pica-pau com muitos movimentos curtos.
Tempo frequentemente omitido das estimativas
- Trocas de ferramenta: uma indexação da torre ou um ciclo ATC costuma levar alguns segundos. Em um programa que troca de ferramenta dez vezes, só isso representa dezenas de segundos.
- Aceleração do spindle: há consumo de tempo sempre que a rotação do spindle muda muito, da parada para 3,000 rpm ou do sentido direto para o inverso, como em um ciclo de rosqueamento com macho.
- Mudanças de rotação do spindle com G96: com o controle de velocidade de corte constante, a rotação do spindle acompanha as mudanças no diâmetro, e a velocidade por minuto do avanço por rotação muda junto. O tempo de faceamento pode ficar menor ou maior do que sob a hipótese de rotação fixa.
- Desaceleração nos cantos: contornos formados por muitos blocos curtos, ou a saída do CAM, desaceleram em cada canto e não atingem a F programada.
- Carregamento e medição de peças: esse tempo fica fora do programa, mas determina a produção real por hora.
Como usar o tempo simulado
O CNC Path Analyzer calcula um tempo de usinagem de referência a partir da distância, do avanço e da rotação do spindle dos blocos compatíveis. A aceleração e o tempo de troca de ferramenta variam entre máquinas e não são incluídos. Portanto, esse valor deve ser considerado próximo do limite inferior do tempo de ciclo real.
Uma abordagem prática é determinar uma vez a relação entre o tempo de ciclo realmente medido em uma máquina e o valor calculado. Por exemplo, se uma peça semelhante calculou 3 minutos e mediu 3 minutos 40 segundos, pode-se multiplicar a próxima estimativa por um fator de correção de cerca de 1.22. Quanto mais semelhante for o tipo de peça (muitos movimentos curtos ou cortes longos), melhor esse fator se ajustará.
O que verificar primeiro para reduzir o tempo de usinagem
O cálculo mostra onde o tempo é gasto. Se o tempo de corte predomina, examine primeiro as condições de corte e o número de passes (como escolher entre G71 e G72); se o tempo sem corte for grande, examine primeiro a ordem das ferramentas, as folgas de aproximação e as trajetórias rápidas. Remover movimentos desnecessários costuma ser mais seguro e eficaz do que aumentar o avanço.