CNC 加工时间计算:拆分切削距离、进给、快速移动和非切削时间进行估算
以车床外径两刀示例,说明切削时间 = 距离 ÷ 每分钟进给的计算、每转进给的换算、快速移动和换刀等非切削时间,以及仿真时间与实际循环时间不同的原因。
估算的基本公式
加工时间计算的起点很简单:切削时间(分钟) = 切削距离(mm) ÷ 每分钟进给(mm/min)。如果程序以每转进给书写,先用每分钟进给 = F(mm/rev) × S(rpm)换算。再加上快速移动、换刀、主轴加减速以及冷却液、防护门等辅助动作的时间,就是循环时间。
让估算出错的大多不是公式,而是遗漏的项目。只按切削时间估算,结果通常比实际短;零件越小,非切削时间所占比重越大。
示例程序
以 S1000、F0.25 分别车削 Ø50 和 Ø46 外径各 62 mm,共两刀
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.
M30上图是CNC Path Analyzer对该程序的解析结果 (直线切削 3 段, 快速移动 3 段).
亲手计算示例的切削时间
请注意,车床 X 方向的移动距离是直径差的一半。从 X52 到 X50 的切入在程序上是 2 mm,但刀具只移动 1 mm。另外,从 Z2 开始切削,端面前 2 mm 的空切也计入切削时间。接近余量是安全所必需的,但在批量生产几百件时,这几毫米累积起来就是可观的时间。
| 区段 | 距离 | 每分钟进给 | 时间 |
|---|---|---|---|
G01 X50. 切入 | 直径 2 mm → 半径 1 mm | 0.25 × 1000 = 250 | 约 0.24 秒 |
Z-60. 第 1 刀 | 62 mm(Z2 → Z-60) | 250 | 约 14.9 秒 |
G01 Z-60. 第 2 刀 | 62 mm | 250 | 约 14.9 秒 |
| 合计 | 约 125 mm | - | 约 30 秒 |
快速移动时间
快速移动以机床最高速度运动,但并不是 0 秒。在快速移动速度为每分钟 20 m 的车床上,示例中的快速移动距离合计 200 多毫米,纯移动时间不到 1 秒。但各轴都有加速和减速区段,多次短距离快速移动的实际时间会比计算长得多。在短移动较多的钻孔图形或啄钻循环中,差别尤其大。
估算中经常遗漏的时间
如何使用仿真时间
CNC Path Analyzer 利用所支持程序段的距离、进给和转速计算参考加工时间。加减速和换刀时间因机床而异,不计入其中。因此,这个值应视为接近实际循环时间的下限。
实际工作中有用的方法,是在同一台设备上求出一次实测循环时间与计算值的比值。例如类似零件计算为 3 分钟、实测为 3 分 40 秒,就可以在下一次估算时乘以约 1.22 的修正系数。零件类型(短移动多还是长切削多)越相似,这个系数就越准。
缩短加工时间前应先检查什么
计算之后就能看出时间花在了哪里。如果切削时间占大头,先看切削条件和刀数(例如 G71 与 G72 的选择);如果非切削时间较多,先看刀具顺序、接近余量和快速移动路径。与其提高进给,去掉不必要的移动往往更安全、效果也更大。