Cálculo del tiempo de mecanizado: Su guía para el cálculo del funcionamiento de máquinas CNC

Este artículo le enseña a calcular el tiempo de mecanizado de cualquier trabajo en una máquina CNC. Conocer el tiempo de mecanizado le ayudará a fijar los precios de los trabajos y a programarlos. Lea esto para aprender fórmulas fáciles para tener una idea aproximada del tiempo de cualquier operación de mecanizado en su máquina. Esta guía es útil para cualquier persona en un taller de máquinas que estime tiempos de trabajo o maneje una máquina.

¿Por qué es tan importante calcular el tiempo de mecanizado?

Conocer el tiempo de mecanizado de una operación es realmente importante. Es lo primero que hay que hacer para calcular el coste de fabricación de una pieza. Si su estimación del tiempo no es correcta, puede perder dinero. Un buen cálculo del tiempo de mecanizado le ayuda a fijar un precio justo para su trabajo. También le ayuda a programar los trabajos para cada máquina del taller. Este tipo de planificación le ayuda a trabajar más rápido y mejor.

Un buen cálculo también ayuda a encontrar formas de hacer el trabajo más rápido. Tal vez una herramienta de corte diferente o una máquina más rápida podrían hacer el trabajo en menos tiempo. Esto ayuda a toda su empresa a ganar más dinero. Cada máquina tiene un coste por cada hora que funciona. El tiempo de mecanizado le indica cuánto de ese coste se destina a fabricar una pieza. Esta es una pieza muy importante del proceso de fabricación. Saber esto sobre su máquina es imprescindible.

¿Qué factores básicos afectan al tiempo de corte de una máquina?

Hay muchos factores que pueden influir en la duración de un trabajo de corte. Antes de calcular el tiempo, hay que tener en cuenta estos factores. El factor más importante es el tipo de máquina que se utiliza. No es lo mismo una fresadora que un torno. El tipo de material a cortar también es importante. Cortar acero es un proceso más lento que cortar aluminio. La máquina tiene que trabajar con más fuerza.

También debe conocer la herramienta de corte. ¿De qué material está hecha? ¿Cuántos filos tiene? El plano de la pieza, o dibujo, le muestra el tamaño y la forma que debe crear. Esto significa que debe conocer la longitud del corte, el diámetro de la pieza y la profundidad del corte. Por último, los ajustes de la máquina son importantes. Estos ajustes son la velocidad de corte y el avance. Una buena persona que maneja la máquina sabe cómo elegir los mejores ajustes para esa máquina y herramienta de corte.

¿Cómo se calculan las RPM de cualquier máquina?

RPM significa revoluciones por minuto. Indica cuántas veces gira el husillo de la máquina en un minuto. El husillo es la pieza que sujeta la pieza en una máquina de torno o la herramienta de corte en una fresadora. Averiguar las RPM correctas es el primer paso en cualquier cálculo de tiempo de mecanizado. Se utiliza una fórmula para encontrar las RPM. La fórmula es un poco diferente si se utilizan unidades métricas (mm) o unidades imperiales (pulgadas).

La fórmula de las RPM utiliza la velocidad superficial (SFM) del material. La velocidad superficial es una medida de la rapidez con la que la herramienta se desplaza sobre la superficie del material. Puede encontrar las velocidades sugeridas para cada material en un manual especial. El otro dato que necesitas para la fórmula es el diámetro de la pieza que vas a cortar o el diámetro de la herramienta.

Aquí están las fórmulas para encontrar RPM:

Para realizar un buen trabajo, es muy importante ajustar las RPM. Una máquina que funciona demasiado rápido puede romper una herramienta. Una máquina que funciona demasiado despacio es una pérdida de tiempo. Esta sencilla fórmula es el principio de cualquier buena suposición sobre el tiempo que llevará. La máquina tiene que funcionar al número correcto de revoluciones por minuto.

¿Cuál es la fórmula del tiempo de mecanizado para una operación de torneado?

El torneado es una operación de mecanizado que se realiza en una máquina de torno. La pieza gira y una herramienta de corte con una sola punta se desplaza junto a ella para cortar el material. Para averiguar el tiempo de mecanizado de un viaje de la herramienta de corte, hay que utilizar una fórmula sencilla. Este cálculo se utiliza para trabajos como el refrentado o la reducción del diámetro de una pieza.

La fórmula básica de giro es:

Tiempo de mecanizado (T) = Longitud (L) / (Avance (f) * RPM (N))

En esta fórmula, L es la distancia total que recorre la herramienta, en pulgadas o mm. Esto incluye la longitud de la pieza y un poco de espacio extra para que la herramienta llegue a la pieza y se aleje de ella. N son las RPM, o revoluciones por minuto, que hemos calculado antes. f es el avance. El avance es la distancia que recorre la herramienta por cada vuelta completa de la pieza. A menudo se escribe como pulgadas por revolución (IPR) o mm por revolución. El avance correcto a utilizar depende de la herramienta, del material y de si se trata de un corte de desbaste o de acabado. Un corte de desbaste utilizará un avance más rápido.

¿Podemos ver un ejemplo de tiempo de mecanizado de torneado CNC?

Sí, veamos un ejemplo de un torneado cnc funcionamiento. Supongamos que necesita cortar el exterior de una varilla de aluminio a un tamaño determinado. La máquina que va a utilizar es un torno CNC normal. El dibujo de la pieza nos da los detalles que necesitamos.

Estos son los datos de nuestra operación de ejemplo:

• Workpiece Material: Aluminio
• Diámetro inicial: 2 pulgadas
• Longitud de corte: 5 pulgadas
• Velocidad de corte (SFM): 600 SFM (de un manual)
• Velocidad de avance (IPR): 0,015 pulgadas por revolución
• Eficiencia de la máquina: 0.85 (85%)

En primer lugar, utilizamos la fórmula de las RPM:

• RPM = (600 SFM * 3,82) / 2 pulgadas = 1146 RPM. La máquina funcionará a 1146 revoluciones por minuto.

A continuación, utilizamos la fórmula del tiempo de mecanizado de torneado:

• Tiempo de mecanizado = 5 pulgadas / (0,015 DPI * 1146 RPM)
• Tiempo de mecanizado = 5 / 17,19 = 0,2908 minutos.

Este cálculo es para un viaje de corte único y perfecto. Pero en el mundo real, una máquina no es perfecta. Utilizamos algo llamado factor de eficiencia. En este caso, ese factor es 0,85. Por lo tanto, el tiempo real es 0,2908 / 0,85 = 0,342 minutos. Este tiempo es para una sola pasada. Si un trabajo necesita que la herramienta vaya y vuelva muchas veces para llegar al diámetro final, debe multiplicar este tiempo por el número de pasadas necesarias. Por ejemplo, si la herramienta corta material en tres pasadas separadas, el tiempo total de corte para esta operación de la máquina es de 3 * 0,342 minutos. Esta es una forma muy útil de calcular el tiempo.

¿Cómo funciona un molino?

Una operación de fresado no es lo mismo que una operación de torneado. En las operaciones de fresado, la herramienta de corte gira, y la pieza sobre la que se está trabajando permanece en un lugar sobre la mesa de la máquina. A continuación, la mesa desplaza la pieza hacia la herramienta que está girando. Una herramienta de fresado puede tener muchos bordes afilados para cortar. A veces se denominan dientes o canales. Una fresadora puede hacer superficies planas, ranuras y cavidades.

Lo importante en una fresadora es conocer el avance por diente. Es la cantidad de material que cada filo, o diente, corta en cada vuelta. Esto no es como en un torno, que utiliza una herramienta con una punta y un avance en pulgadas por revolución (IPR). En una fresadora, el avance suele indicarse en pulgadas por minuto (IPM). Para calcular el IPM, es necesario conocer el avance por diente, el número de dientes de la herramienta y las RPM del husillo de la máquina. Esta es la mayor diferencia a la hora de calcular el tiempo.

¿Cómo se calcula el tiempo de mecanizado de una fresadora?

La fórmula para calcular el tiempo de mecanizado de una operación de fresado también es fácil de utilizar. Se parece mucho a la fórmula del torneado, pero utilizamos el avance de otra manera. La máquina debe configurarse de la forma correcta para asegurarse de que el cálculo del tiempo es correcto.

La fórmula para el tiempo de mecanizado de fresado es:

Tiempo de mecanizado (T) = Distancia (L) / Avance (IPM)

En esta fórmula, L es la distancia total de movimiento que recorre la herramienta sobre la pieza, en pulgadas o mm. El avance IPM se da en pulgadas por minuto. Pero a menudo hay que encontrar primero el IPM. Aquí está la fórmula para eso:

IPM = RPM Alimentación por diente Número de dientes

Imaginemos que una fresa de 4 dientes gira a 800 RPM. El avance por diente es de 0,005 pulgadas.

• MIP = 800 0.005 4 = 16 pulgadas por minuto. La mesa de la máquina moverá la pieza a una velocidad de 16 pulgadas por minuto. Ahora puede utilizar este número en la fórmula principal para hallar el tiempo de mecanizado.

¿Cómo calcular el tiempo necesario para perforar un agujero?

Taladrar un agujero es otra operación de mecanizado muy común. Una broca es un tipo de herramienta que tiene dos filos de corte, que se denominan canales. El cálculo del tiempo que se tarda en taladrar un agujero es muy parecido al del torneado. Hay que conocer la profundidad del agujero, las RPM de la broca y el avance de la herramienta de taladrado.

La fórmula para el tiempo de perforación de un agujero es:

Tiempo de perforación (T) = Profundidad de perforación (L) / (Avance (IPR) * RPM)

En esta fórmula, L es la profundidad del agujero que quieres taladrar. La gente suele añadir un poco más a la profundidad para que la punta de la broca pueda salir por el otro lado del material. La velocidad de avance es, una vez más, en pulgadas por revolución (IPR). Las RPM son las revoluciones por minuto de la herramienta de perforación en el husillo de la máquina. Por ejemplo, si debe taladrar un agujero de 2 pulgadas de profundidad con una herramienta a 1000 RPM y un avance de 0,005 IPR, el cálculo no es difícil. El tiempo sería 2 / (0,005 * 1000) = 0,4 minutos. Para un agujero de un diámetro determinado, hay que utilizar la herramienta de perforación adecuada. Puede ser necesaria una operación de perforación para que el agujero sea más preciso. Esa operación también necesita su propio cálculo de tiempo.

¿Qué otros factores afectan al tiempo final de mecanizado CNC?

El tiempo de corte es sólo una parte del tiempo total de mecanizado. Un programa completo de mecanizado cnc se compone de muchos pasos. El tiempo total para fabricar una pieza es mucho mayor que el tiempo que la herramienta está ocupada cortando. Hay que recordar incluir el tiempo para todo lo demás que hace la máquina.

Aquí tienes otras cosas que añadir a tu conjetura sobre el tiempo:

• Tiempo de preparación: El tiempo que tarda la persona que maneja la máquina en colocar el nuevo material y sujetarlo.
• Tiempo de cambio de herramienta: Una máquina cnc suele utilizar muchas herramientas diferentes para una misma pieza. La máquina tarda tiempo en cambiar de una herramienta a otra. Puede ser de unos segundos para cada herramienta.
• Tiempo de movimiento rápido: La herramienta se mueve rápidamente entre cortes. Esto se denomina movimiento rápido. También hay que contar este tiempo.
• Carga del programa: El tiempo que se tarda en introducir las instrucciones en el ordenador de la máquina.
• Manipulación de piezas: El tiempo que se tarda en retirar la pieza acabada y colocar una nueva.

Una buena persona que estime el tiempo sabe que debe sumar estos tiempos al tiempo de corte para hallar el tiempo total real de la operación. Por ejemplo, una sola operación de corte puede durar 0,12143 minutos, pero el tiempo total, incluido el cambio de herramienta, puede ser mucho mayor. Esto hace que su estimación de tiempo final sea más correcta.

¿Existe una forma sencilla de obtener un tiempo de mecanizado exacto?

Sí, hay formas más sencillas de hacerse una idea de la hora. Muchas empresas utilizan programas informáticos especiales. Este software puede ver el dibujo de una pieza y calcular el tiempo de mecanizado. Ya tiene la información sobre la máquina, la herramienta y el material. Construye un programa completo de mecanizado cnc y le da un tiempo muy correcto. Es mucho más rápido que calcularlo usted mismo con una calculadora.

Otra herramienta útil es una calculadora del tiempo de mecanizado. Puede ser un pequeño programa o un archivo de hoja de cálculo. Se introducen los números, como el diámetro, la longitud, las RPM y el avance, y la calculadora proporciona el tiempo. Es una buena forma de calcular rápidamente el tiempo. Pero hacer el cálculo a mano te ayuda a aprender cómo funciona todo. Te ayuda a ver cómo cada número diferente afecta al tiempo total y al coste. Entender la fórmula es una gran habilidad para cualquier persona en el mundo del mecanizado cnc. La persona que maneja la máquina a menudo tiene una buena idea de cuánto tiempo debe tomar un trabajo sólo por experiencia.

Aspectos clave

He aquí una breve lista de los aspectos más importantes para calcular el tiempo de mecanizado:

• Empieza con RPM: En primer lugar, calcule siempre las revoluciones por minuto (RPM) adecuadas para el material y el diámetro de la herramienta.
• Utilice la fórmula adecuada: Cada tipo de trabajo (torneado, fresado, taladrado) tiene su propia fórmula fácil. Asegúrese de utilizar la correcta.
• Conozca sus fuentes y velocidades: La velocidad de corte (SFM) y el avance (IPR o avance por diente) son muy importantes para realizar el cálculo correctamente. Puedes consultarlos en un manual especial.
• Un pase cada vez: Las fórmulas le indican el tiempo para un solo corte. Si el trabajo necesita muchos cortes, hay que multiplicar el tiempo.
• Recuerda algo más que el tiempo de corte: El tiempo total de mecanizado de un trabajo es algo más que el corte. No olvide añadir a su cálculo final el tiempo necesario para el cambio de herramientas, la preparación y la manipulación de las piezas.
• Eficiencia de la máquina: Ninguna máquina funciona siempre a la perfección. Utilice un número como 0,85 para obtener un tiempo más cercano a la realidad de su operación.