如何计算精密加工产品的机加工时间

     CNC 人员通常需要确定执行加工操作需要多长时间。您可能正在尝试确定将使用两个或多个工序中的哪一个来加工工件 - 或者您可能只是想知道加工操作需要多长时间才能完成。

　　坦率地说，与计算加工时间有关的公式很容易理解和使用。事实上，许多制造人员已将它们合并到电子表格(如 Microsoft Excel)中 - 或者他们已经对计算器进行了编程以包含相关公式。这是最重要的公式：

　　• 时间(分钟)= 以英寸为单位的运动长度除以英寸/以分钟为单位的运动速率

　　只需将加工所需的运动长度(以英寸为单位)除以每分钟的进给速度。公制当量是：

　　• 时间(分钟)= 以毫米为单位的运动长度除以以毫米/分钟为单位的运动速率

　　在本文的其余讨论中，我们将使用英寸模式。

　　示例 1：

　　假设您必须钻一个直径为 1.0 英寸的孔。孔深度为 0.75，您打算使用 0.1 英寸的接近距离。预期的进给速度为每分钟 7.0 英寸。当我们将运动距离 (0.85) 除以进给率 (7.0) 时，我们发现钻这个孔所需的时间是 0.12143 分钟。

　　这是多少秒?我们显然需要能够将十进制分钟 (0.12143) 转换为秒。这是公式：

　　• 1 秒 = 0.01666 分钟

　　• 以秒为单位的时间 = 以分钟为单位的时间除以 0.01666

　　当我们将 0.12143 除以 0.01666 时，结果是 7.2887 秒(刚好超过 7-1/4 秒)。所以我们现在知道钻孔需要多长时间。

　　当然，为了使用该公式，您必须能够确定以英寸每分钟 (ipm) 为单位的进给率。然而，大多数加工数据手册以英寸/转 (ipr) 为单位提供进给率，这意味着您必须首先计算主轴转速，然后计算英寸/分钟进给率。但速度建议通常以每分钟表面英尺数 (sfm) 给出。该速度是一分钟内通过每个切削刃的工件材料量。这里还有两个公式，基于 sfm 中推荐的速度和 ipr 中的进给率。

　　• rpm = 3.82 乘以 sfm 除以直径(在我们的例子中是刀具直径)

　　• ipm = rpm 乘以 ipr

　　请注意，对于某些刀具，进给率的建议将采用“每齿”方式，这意味着您需要知道切削刀具上的切削刃(刀片、槽或齿)的数量。这通常是铣削操作的情况。所以我们需要再添加一个公式：

　　• ipr = ipt 乘以切削刃数

　　示例 2：

　　假设您需要确定粗铣一个直径为 0.75、四刃钴立铣刀的 3.0 英寸长槽需要多长时间。三英寸运动距离是总运动长度，包括进给距离和进给距离。根据您正在加工的材料和您将要执行的加工操作类型(粗铣)，立铣刀的制造商建议使用 90 sfm 的速度和 0.002 ipt 的进给率。

　　• 首先，确定转速(rpm)：3.82 乘以 90 除以 0.75 为 458 rpm。

　　• 接下来确定每转进给率的英寸数：0.002 的 4 倍等于 0.008 ipr。

　　• 接下来，确定每分钟的进给速度：458 乘以 0.008 等于 3.664 ipm。

　　• 最后，确定所需时间(以分钟为单位)：3 英寸运动除以 3.664 ipm 为 0.8187 分钟。

　　要确定秒数，请将 0.8187 除以 0.01666 - 结果为 49.141 秒。

　　• 固定直径加工与变直径加工

　　请注意，将这些公式应用于加工中心加工操作非常容易，因为切削刀具直径在加工操作期间不会改变。绝大多数切削操作都是这种情况，包括铣刀、钻头、丝锥、铰刀以及您在铣床或 CNC 加工中心中使用的任何工具。同样，被加工的直径在加工过程中不会改变。

　　但请注意，在某些操作过程中，正在加工的直径会在加工操作期间发生变化。例如，考虑在 CNC 车削中心上进行粗车削操作，需要进行多次走刀。称为恒定表面速度的特征将导致主轴转速(以 rpm 为单位)根据加工的直径而变化。对于粗车，这意味着您必须为每个粗车路径计算新的转速和英寸/分钟进给率。

　　• 示例 3：

　　假设您需要将 4.0 英寸长的直径从 1.0 英寸粗加工到 0.75 英寸，通过两次(每次 0.125 英寸)。其中一个通行证为 0.875，另一个通行证为 0.75。包括进场在内，每次通行证的长度为 4.1 英寸。对于正在加工的材料和正在执行的加工操作，刀具制造商建议使用 400 sfm 的速度和 0.011 ipr 的进给率。

　　再次，必须单独计算每个通道。对于第一遍：

　　• rpm = 3.82 乘以 400 除以 0.875，即 1,746 rpm

　　• ipm = 0.011 乘以 1,746，或 19.206 ipm

　　• 时间 = 4.1 除以 19.206，即 0.213 分钟(12.785 秒)

　　对于第二遍

　　• rpm = 3.82 乘以 400 除以 0.75，即 2,037 rpm

　　• ipm = 0.011 乘以 2,037，或 22.407 ipm

　　• 时间 = 4.1 除以 22.407，即 0.182 分钟(10.924 秒)

　　在 CNC 车削中心上完成的精车和镗孔操作的计算时间也更加复杂。为了完美地做到这一点，您必须分别处理正在加工的每个部分。出于这个原因，许多报价人会尝试提出一个“平均”直径，以作为转速计算的基础。这允许更快地得出一个相当准确的加工时间。

　　加工时直径变化

　　甚至有 CNC 车削中心操作，即使在刀具与工件接合时也需要改变直径。最常见的两种是端面和颈缩操作(包括切断操作)。如果使用恒定的表面速度(应该如此)，则以 rpm 为单位的速度将随着端面工具向工件中心移动而加速。同样，大多数估算者会尝试得出平均直径，以便快速确定大致的加工时间。