4 Cách Tính Thời Gian Trong Gia Công Phay, Tiện CNC

Trong quá trình gia công CNC, người ta thường phải xác định thời gian hoàn thành một hoặc một số hoạt động gia công sẽ mất bao lâu, điều này liên quan đến chi phí gia công và thời gian giao hàng của sản phẩm. Hướng dẫn 4 cách tính thời gian gia công phay tiện CNC, công thức tính tốc độ cắt, lượng chạy dao, số lượt cắt và thời gian chu kỳ thực tế.

Cách Tính Thời Gian Trong Gia Công Phay Tiện CNC

Trong quá trình gia công CNC, người ta thường phải xác định thời gian hoàn thành một hoặc một số hoạt động gia công sẽ mất bao lâu, điều này liên quan đến chi phí gia công và thời gian giao hàng của sản phẩm.

 

Công thức tính thời gian chu kỳ gia công CNC thì dễ, nhưng tình huống trong thực tế phức tạp hơn nhiều, đặc biệt là trong các nguyên công khác nhau như tiện và phay CNC. Vì vậy, trong bài viết này, hãy cùng GBTECH tìm hiểu cách tính thời gian gia công CNC cho quá trình tiện, phay với ví dụ chi tiết, từ đó hiểu rõ hơn về công thức tính thời gian gia công tiện / phay.

 

Từ quy tắc cơ bản nhất, thời gian gia công CNC cũng tương tự như các thời gian khác, đó là khoảng cách hoặc chiều dài chia cho tốc độ. Tổng hợp các đặc điểm của quá trình gia công, công thức chung để tính toán thời gian gia công CNC của các nguyên công tiện, phay và nhiều nguyên công khác như dưới đây.

Thời gian gia công phay CNC là gì?

Phay CNC là một quá trình gia công có thể tạo ra các rãnh hoặc sườn của các phần khác nhau, bề mặt phẳng trong các mặt phẳng đứng, ngang và nghiêng, rãnh xoắn và hơn thế nữa. Đối với các nguyên công phay, tốc độ tiến dao có thể tính bằng răng, có nghĩa là bạn cần biết số lượng các cạnh cắt, răng hoặc rãnh trên dụng cụ. Sau đây chúng ta hãy xem một ví dụ về cách tính thời gian gia công phay.

 

Ví dụ tính toán thời gian gia công phay:

• Rãnh có kích thước 25 x 25mm được phay một phần có chiều dài 300mm bằng dao phay mặt bên và mặt có đường kính 100mm, rộng 25mm và 20 răng, chiều sâu cắt là 5mm, tiến dao mỗi răng là 0,1mm và tốc độ cắt là 35m / phút, khoảng cách chạy dao và khoảng cách di chuyển của mỗi dao là 5mm, yêu cầu thời gian gia công là bao lâu?
• Trong câu hỏi này, chúng ta cần tính toán thời gian máy của quá trình phay, công thức ban đầu là:

T = 60 x L / (f x N)

Giải nghĩa giá trị trong công thức

Với công thức tính chế độ cắt khi phay, tiện CNC trên, làm thế nào để lấy từng giá trị trong công thức?

1. L (Chiều dài)

– Thứ nhất, chiều sâu cắt là 5mm, tức là dao chỉ cắt được 5mm trong một lần, do đó để cắt 25mm, dao cần thực hiện 5 lần, khi đó số lần đi là 5. Công thức sẽ trở thành T = 60  L x Số lần thực hiện / (f x N)

 

– Thứ hai, chiều dài trong câu hỏi này rõ ràng không phải là 300mm, nó phải bao gồm cả khoảng cách tiếp cận dao và khoảng cách thoát dao, ngoài ra vì chiều sâu của vết cắt không bằng bán kính của dao phay và nó nhỏ hơn bán kính. Vì vậy, điểm tiếp xúc sẽ nằm dưới mức nằm ngang của tâm, nếu bạn muốn bắt đầu gia công sản phẩm này, bạn không thể bắt đầu trực tiếp từ phần dưới cùng vì bạn sẽ đưa dao cắt trước tiên chạm vào điểm trên cùng, toàn bộ chiều sâu sẽ ban đầu không bị dao cắt tham gia, việc bạn cần làm là đẩy dao cắt vào phôi lên một khoảng cách nhất định, sau đó, nó có thể ăn khớp hoàn toàn với độ sâu thì bắt đầu gia công.

 

Khoảng cách này là khoảng cách bắt buộc (c trong hình sau), cần được thêm vào chiều dài, khoảng cách bắt buộc² = 50² – (50 – 5) ², vì vậy khoảng cách bắt buộc = 21,79

 

Nên, lúc này công thức tính sẽ là:

L = chiều dài của nguyên công + khoảng cách tiếp cận dao + khoảng cách thoát dao + khoảng cách bắt buộc = 300 + 5 + 5 + 21,79 = 331,79 mm.

2. f (Bước tiến) và N (vòng / phút)

Tổng thời gian là tổng quãng đường đi được chia cho tốc độ đi nhân với số lần đi được. Vì vậy, điều tiếp theo chúng ta cần tìm ra là tốc độ tính bằng mm / phút, đó là RPM của bước tiến. 

Vì vậy 

f = tiến dao trên mỗi vòng quay = tiến dao trên mỗi răng x số răng = 0,1 x 20 = 2 mm,

RPM là 

N = 1000 x tốc độ cắt / (π x D) = 1000 x 35 / (3,14 x 100) = 111,46.

3. T (thời gian gia công phay CNC)

Cuối cùng, 

T = 60 x L x Số lần thực hiện / (f x N) = 60 x 331,79 x 5/ (2 x 111,46) = 99537 / 222,92 = 446,5 giây

Tính thời gian gia công tiện CNC

Tiện CNC là một quá trình gia công trong đó gia công các bộ phận tiện bằng một công cụ điểm duy nhất trên máy tiện. 

 

Dụng cụ cắt gọt được đưa thẳng theo hướng song song hoặc vuông góc với trục quay của phôi hoặc dọc theo một đường xác định để chế tạo các hình dạng quay phức tạp.

 

Chuyển động chính của cắt khi tiện là chuyển động quay của phôi và chuyển động cắt thứ cấp là chuyển động tiến dao.

 

Khi tính toán hoặc ước tính thời gian chu kỳ gia công CNC cho quá trình tiện công thức cũng dựa trên

T = 60 x L / (f x N)

L chiều dài = (Chiều dài nguyên công + khoảng cách tiếp cận + khoảng cách thoát dao) x Số lần thực hiện. 

 

Trong số các lần dao thực hiện, N đề cập đến RPM trung bình, bằng 1000 x tốc độ cắt / (π x đường kính trung bình).

Công thức tính thời gian gia công tiện CNC

• T = Thời gian gia công (giây)
• L = Chiều dài cắt tính bằng mm
• N = rpm (vòng quay của trục chính mỗi phút)
• Vc = tốc độ cắt tính bằng mpm (mét/phút)
• D = đường kính của sản phẩm (bằng mm)
• f = bước tiến tính bằng mm / vòng
• n = Số lần cắt
• D1 = Đường kính gia công 1
• D2 = Đường kính gia công 2
• D3 = Đường kính gia công 3

Tình huống tính thời gian gia công Tiện CNC

 

Công thức tính thời gian gia công tiên CNC

Công thức tính thời gian gia cắt đứt

Công thức tính thời gian gia công tiên ngoài

Công thức tính thời gian gia công tiên tiện ngoài n lần cắt

 Công thức tính thời gian gia công tiên vạt mặt n lần cắt

---

1. Thời gian gia công CNC là gì?

Thời gian gia công CNC là khoảng thời gian máy thực hiện các chuyển động cắt để loại bỏ vật liệu và tạo ra hình dạng yêu cầu của chi tiết.

Tuy nhiên, cần phân biệt giữa thời gian cắt và tổng thời gian sản xuất.

Thời gian cắt

Là khoảng thời gian dao thực sự tham gia vào quá trình cắt.

Thời gian chu kỳ

Là thời gian cần thiết để hoàn thành một chi tiết hoặc một chu kỳ gia công, có thể bao gồm:

• Thời gian cắt.
• Di chuyển nhanh.
• Thay dao.
• Đo kiểm.
• Kẹp/tháo phôi.
• Các thao tác phụ.

Do đó:

Tổng thời gian sản xuất > thời gian cắt.

Khi lập báo giá hoặc kế hoạch sản xuất, doanh nghiệp cần xác định mình đang cần tính loại thời gian nào.

2. Những yếu tố ảnh hưởng đến thời gian gia công CNC

Trước khi tìm hiểu các công thức, cần xác định những thông số chính ảnh hưởng đến thời gian.

Đối với phay CNC

Các yếu tố quan trọng gồm:

• Chiều dài đường chạy dao.
• Tốc độ trục chính.
• Số me dao.
• Lượng chạy dao trên mỗi răng.
• Chiều sâu cắt.
• Chiều rộng cắt.
• Số lần chạy dao.
• Khoảng cách di chuyển nhanh.

Đối với tiện CNC

Các yếu tố gồm:

• Đường kính gia công.
• Chiều dài tiện.
• Tốc độ cắt.
• Tốc độ trục chính.
• Lượng chạy dao/vòng.
• Số lần cắt.
• Lượng dư cần bóc.

Các thông số này được kết hợp để xác định thời gian cần thiết cho từng nguyên công.

3. Cách 1: Tính thời gian phay CNC theo chiều dài đường chạy dao

Đây là cách tính cơ bản và dễ áp dụng nhất.

Công thức:

T = L / F

Trong đó:

• T: thời gian gia công, tính bằng phút.
• L: tổng chiều dài đường chạy dao, tính bằng mm.
• F: lượng chạy dao, tính bằng mm/phút.

Ví dụ

Giả sử dao phay CNC có tổng chiều dài đường chạy dao:

L = 1.200 mm

Lượng chạy dao:

F = 600 mm/phút

Thời gian cắt:

T = 1.200 / 600 = 2 phút

Như vậy, thời gian dao thực hiện đường chạy cắt là khoảng 2 phút.

Tuy nhiên, đây mới chỉ là thời gian cắt lý thuyết. Thực tế có thể phát sinh thêm thời gian:

• Dao chạy vào.
• Dao chạy ra.
• Di chuyển nhanh.
• Thay dao.
• Thay đổi độ cao Z.
• Đo kiểm.

Do đó, thời gian chu kỳ thực tế có thể lớn hơn.

4. Tính lượng chạy dao trong phay CNC

Để sử dụng công thức trên, cần xác định được lượng chạy dao F.

Công thức:

F = N × Z × Fz

Trong đó:

• F: lượng chạy dao, mm/phút.
• N: tốc độ trục chính, vòng/phút.
• Z: số me cắt.
• Fz: lượng chạy dao trên mỗi răng, mm/răng.

Ví dụ

Dao phay có:

• Tốc độ trục chính: 8.000 vòng/phút.
• Số me: 4.
• Fz = 0,03 mm/răng.

Ta có:

F = 8.000 × 4 × 0,03

F = 960 mm/phút

Nếu tổng chiều dài đường chạy dao là 2.400 mm:

T = 2.400 / 960 = 2,5 phút

Đây là thời gian cắt lý thuyết.

5. Cách 2: Tính thời gian tiện CNC theo tốc độ cắt

Đối với tiện CNC, một trong những cách phổ biến là tính tốc độ trục chính dựa trên tốc độ cắt.

Công thức:

N = (1000 × Vc) / (π × D)

Trong đó:

• N: tốc độ trục chính, vòng/phút.
• Vc: tốc độ cắt, m/phút.
• D: đường kính gia công, mm.

Sau khi xác định N, thời gian tiện có thể tính theo:

T = L / (f × N)

Trong đó:

• T: thời gian cắt, phút.
• L: chiều dài đường chạy dao, mm.
• f: lượng chạy dao, mm/vòng.
• N: tốc độ trục chính, vòng/phút.

Ví dụ

Giả sử:

• Đường kính gia công: D = 50 mm.
• Tốc độ cắt: Vc = 150 m/phút.
• Chiều dài tiện: L = 100 mm.
• Lượng chạy dao: f = 0,2 mm/vòng.

Tốc độ trục chính:

N = (1000 × 150) / (3,14 × 50)

≈ 955 vòng/phút

Thời gian tiện:

T = 100 / (0,2 × 955)

≈ 0,52 phút

Tức khoảng 31 giây cho một lượt cắt lý thuyết.

Nếu phải thực hiện nhiều lượt cắt, tổng thời gian sẽ được tính dựa trên số lượt và chiều dài đường chạy dao tương ứng.

6. Cách 3: Tính thời gian dựa trên số lần cắt

Trong nhiều trường hợp, chi tiết không thể gia công hoàn thành chỉ bằng một lần chạy dao.

Đặc biệt với:

• Phay thô.
• Tiện phá.
• Gia công vật liệu cứng.
• Bóc lượng dư lớn.
• Gia công hốc sâu.

Khi đó, cần xác định số lần cắt.

Công thức tổng quát:

Tổng thời gian cắt = Thời gian mỗi lượt × Số lượt cắt

Ví dụ phay

Một chi tiết cần phay với:

• Chiều dài mỗi lượt: 500 mm.
• Lượng chạy dao: 500 mm/phút.
• Số lượt chạy dao: 8.

Thời gian một lượt:

T = 500 / 500 = 1 phút

Tổng thời gian:

T = 1 × 8 = 8 phút

Nếu mỗi lượt có thêm thời gian chạy dao vào và ra, tổng thời gian thực tế sẽ cao hơn.

7. Tính số lần cắt khi phay

Số lần cắt phụ thuộc vào chiều sâu gia công và chiều sâu cắt mỗi lượt.

Công thức đơn giản:

Số lượt = Tổng chiều sâu / Chiều sâu cắt mỗi lượt

Ví dụ:

Chiều sâu cần gia công:

20 mm

Chiều sâu cắt mỗi lượt:

2 mm

Số lượt:

20 / 2 = 10 lượt

Nếu mỗi lượt có thời gian cắt là 45 giây:

Tổng thời gian = 10 × 45 = 450 giây

Tương đương:

7,5 phút.

Trong thực tế, số lượt cắt còn phụ thuộc vào chiến lược chạy dao, lượng dư, hình dạng chi tiết và khả năng của máy.

8. Cách 4: Tính tổng thời gian chu kỳ CNC

Đây là phương pháp phù hợp hơn khi cần báo giá hoặc lập kế hoạch sản xuất.

Không nên chỉ tính thời gian dao cắt.

Có thể xây dựng công thức:

Tchu kỳ = Tcắt + Tthay dao + Tdi chuyển + Tgá phôi + Tđo kiểm + Tphụ

Trong đó:

• Tcắt: thời gian dao thực hiện cắt.
• Tthay dao: thời gian thay dao.
• Tdi chuyển: thời gian chạy dao nhanh và di chuyển giữa các vị trí.
• Tgá phôi: thời gian kẹp/tháo phôi.
• Tđo kiểm: thời gian kiểm tra.
• Tphụ: các thao tác phụ khác.

Ví dụ

Một chi tiết có:

• Thời gian cắt: 5 phút.
• Thay dao: 1 phút.
• Di chuyển và chạy không tải: 0,5 phút.
• Đo kiểm: 1 phút.
• Thao tác phụ: 0,5 phút.

Tổng thời gian chu kỳ:

5 + 1 + 0,5 + 1 + 0,5 = 8 phút/chi tiết.

Nếu sản xuất 100 chi tiết:

8 × 100 = 800 phút

Tương đương:

13 giờ 20 phút.

Cách tính này gần với thực tế sản xuất hơn so với chỉ lấy chiều dài đường chạy dao chia cho lượng chạy dao.

9. Tính thời gian thay dao trong gia công CNC

Khi gia công nhiều nguyên công, thời gian thay dao cũng cần được tính.

Ví dụ một chương trình sử dụng:

10 lần thay dao

Thời gian trung bình cho mỗi lần thay dao:

8 giây

Tổng thời gian:

10 × 8 = 80 giây

≈ 1,33 phút.

Trong sản xuất hàng loạt, thời gian thay dao có thể ảnh hưởng đáng kể đến tổng thời gian chu kỳ.

Do đó, tối ưu số lượng dao và thứ tự nguyên công có thể giúp giảm thời gian không tạo ra giá trị gia công.

10. Thời gian chạy nhanh có cần tính không?

Có.

Trong chương trình CNC, không phải tất cả chuyển động của máy đều là chuyển động cắt.

Dao có thể di chuyển nhanh để:

• Tiếp cận phôi.
• Rút dao.
• Di chuyển giữa các hốc.
• Chuyển vị trí.
• Thay đổi cao độ.

Những chuyển động này không tạo ra phoi nhưng vẫn tiêu tốn thời gian máy.

Đối với một chi tiết có nhiều vị trí gia công, tổng thời gian chạy nhanh có thể trở nên đáng kể.

11. Cách tính thời gian gia công khuôn mẫu

Gia công khuôn thường phức tạp hơn gia công một chi tiết đơn giản.

Một bộ khuôn có thể bao gồm:

• Phay thô.
• Phay bán tinh.
• Phay tinh.
• Khoan.
• Doa.
• EDM.
• Mài.
• Đo kiểm.

Vì vậy, nên chia thời gian theo từng nguyên công.

Ví dụ:

Nguyên công	Thời gian
Phay thô	60 phút
Phay bán tinh	35 phút
Phay tinh	80 phút
Khoan	10 phút
Đo kiểm	15 phút
Thay dao & di chuyển	20 phút
Tổng	220 phút

Như vậy, thời gian dự kiến cho toàn bộ quy trình là khoảng 220 phút, chưa tính các công đoạn khác nếu có.

12. Thời gian gia công ảnh hưởng thế nào đến giá thành?

Một trong những lý do quan trọng để tính thời gian CNC là xác định giá gia công.

Có thể sử dụng công thức đơn giản:

Chi phí máy = Thời gian máy × Đơn giá giờ máy

Ví dụ:

• Thời gian gia công: 2 giờ.
• Đơn giá máy: 300.000 đồng/giờ.

Chi phí thời gian máy:

2 × 300.000 = 600.000 đồng.

Tuy nhiên, giá thành thực tế còn có thể bao gồm:

• Vật liệu.
• Dao cụ.
• Nhân công.
• Điện năng.
• Khấu hao.
• Đồ gá.
• Đo kiểm.
• Chi phí quản lý.
• Chi phí xử lý sau gia công.

Vì vậy, thời gian máy là một yếu tố quan trọng nhưng không phải yếu tố duy nhất quyết định giá sản phẩm.

13. Làm thế nào để giảm thời gian gia công CNC?

Có nhiều cách để tối ưu thời gian nhưng vẫn phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

Tối ưu đường chạy dao

Đường chạy dao hợp lý giúp giảm chuyển động không cần thiết.

Lựa chọn dao phù hợp

Dao có hình học phù hợp có thể giúp tăng năng suất trong điều kiện cho phép.

Tối ưu thông số cắt

Tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt cần được điều chỉnh theo khuyến nghị của nhà sản xuất dao.

Giảm số lần gá

Với chi tiết phù hợp, giảm số lần gá có thể tiết kiệm thời gian thiết lập.

Tối ưu thay dao

Sắp xếp chương trình hợp lý có thể giảm số lần thay dao không cần thiết.

Tăng khả năng tự động hóa

Robot, pallet và hệ thống đo kiểm tự động có thể giúp giảm thời gian thao tác phụ trong sản xuất hàng loạt.

14. Những sai lầm khi tính thời gian CNC

Chỉ tính thời gian cắt

Đây là lỗi phổ biến khi lập báo giá.

Không tính thời gian thay dao

Với chương trình sử dụng nhiều dao, sai số có thể đáng kể.

Bỏ qua thời gian gá phôi

Đặc biệt quan trọng với sản xuất đơn chiếc hoặc sản phẩm phức tạp.

Không tính thời gian chạy nhanh

Có thể làm thời gian thực tế lớn hơn dự kiến.

Không tính số lần cắt

Đối với gia công thô, điều này có thể dẫn đến sai lệch lớn.

Không cập nhật thời gian thực tế

Sau khi sản xuất, nên so sánh thời gian dự kiến với thời gian thực tế để điều chỉnh cơ sở dữ liệu sản xuất.

15. Bảng công thức tính thời gian CNC cơ bản

Nội dung	Công thức
Thời gian phay	T = L / F
Lượng chạy dao phay	F = N × Z × Fz
Tốc độ trục chính khi tiện	N = 1000 × Vc / (π × D)
Thời gian tiện	T = L / (f × N)
Số lượt cắt	n = Tổng chiều sâu / ap
Tổng thời gian cắt	T = T1 × n
Thời gian chu kỳ	Tchu kỳ = Tcắt + thời gian phụ

Các công thức trên là công thức cơ bản. Khi áp dụng thực tế, cần tính đến đặc điểm máy, chương trình CNC và chiến lược gia công.

16. GBTECH – Dụng cụ hỗ trợ tối ưu gia công CNC

Để đạt thời gian gia công hợp lý, ngoài máy CNC và chương trình, dụng cụ cắt và hệ thống gá dao cũng đóng vai trò quan trọng.

GBTECH cung cấp các nhóm sản phẩm phục vụ gia công cơ khí như:

• Dao phay CNC.
• Dao phay ngón.
• Dao phay cầu.
• Dao phay gắn mảnh.
• Mảnh Insert.
• Bầu kẹp dao.
• Collet.
• Chìa mở.
• Cán nối.
• Chuôi rút.
• Ê tô máy phay CNC.
• Bàn từ.
• Các dụng cụ và phụ kiện hỗ trợ gá kẹp.

Lựa chọn đúng dụng cụ giúp doanh nghiệp có cơ sở tối ưu tốc độ cắt, lượng chạy dao, tuổi thọ dao và thời gian chu kỳ.

KẾT LUẬN

Tính thời gian gia công CNC là công việc cần thiết trong sản xuất cơ khí chính xác, đặc biệt khi doanh nghiệp cần lập kế hoạch sản xuất hoặc báo giá.

Bốn cách tính cơ bản có thể áp dụng gồm:

1. Tính thời gian phay theo chiều dài đường chạy dao và lượng chạy dao.

2. Tính thời gian tiện dựa trên tốc độ cắt, tốc độ trục chính và lượng chạy dao.

3. Tính thời gian dựa trên số lượt cắt khi gia công nhiều lớp hoặc nhiều lần chạy dao.

4. Tính tổng thời gian chu kỳ, bao gồm cả thời gian cắt và các thao tác phụ.

Trong thực tế, cách thứ tư thường phù hợp hơn khi doanh nghiệp cần tính năng suất và giá thành sản xuất, bởi tổng thời gian máy không chỉ bao gồm thời gian dao cắt vật liệu.

Để tối ưu thời gian CNC, cần kết hợp giữa máy CNC, dụng cụ cắt, bầu kẹp, đồ gá, chương trình CAM và thông số gia công. Việc ghi nhận thời gian thực tế sau mỗi đơn hàng cũng giúp doanh nghiệp xây dựng cơ sở dữ liệu để báo giá và lập kế hoạch sản xuất chính xác hơn.

 

---