Calcul du temps d'usinage : votre guide pour le calcul des opérations sur les machines CNC

Cet article vous apprend à calculer le temps d'usinage pour n'importe quel travail sur une machine CNC. Lorsque vous connaissez le temps d'usinage, cela vous aide à fixer les prix des travaux et à planifier votre travail. Lisez cet article pour apprendre des formules simples qui vous permettront d'avoir une idée précise de la durée de n'importe quelle opération d'usinage sur votre machine. Ce guide est utile à tous ceux qui, dans un atelier d'usinage, estiment les temps de travail ou font fonctionner une machine.

Pourquoi le calcul du temps d'usinage est-il si important ?

Il est très important de connaître le temps d'usinage d'une opération. C'est la première chose à faire pour calculer le coût de fabrication d'une pièce. Si votre estimation du temps n'est pas correcte, vous risquez de perdre de l'argent. Un bon calcul du temps d'usinage vous aide à fixer un prix juste pour votre travail. Il vous aide également à planifier les tâches pour chaque machine de l'atelier. Ce type de planification vous permet de travailler plus vite et mieux.

Un bon calcul vous aide également à trouver des moyens d'effectuer le travail plus rapidement. Peut-être qu'un outil de coupe différent ou une machine plus rapide permettrait d'effectuer le travail en moins de temps. Cela permet à l'ensemble de l'entreprise de gagner plus d'argent. Chaque machine a un coût pour chaque heure de fonctionnement. Le temps d'usinage vous indique la part de ce coût qui entre dans la fabrication d'une pièce. Il s'agit d'un élément très important du processus de fabrication. Il est indispensable de connaître ces informations sur votre machine.

Quels sont les facteurs de base qui influencent le temps de coupe d'une machine ?

De nombreux éléments peuvent influer sur la durée d'un travail de coupe. Avant de calculer la durée, vous devez connaître ces éléments. Le facteur le plus important est le type de machine que vous utilisez. Une fraiseuse n'est pas la même chose qu'un tour. Le type de matériau que vous découpez joue également un rôle important. La découpe de l'acier est plus lente que celle de l'aluminium. La machine doit travailler avec plus de force.

Vous devez également connaître l'outil de coupe. De quoi est-il fait ? Combien d'arêtes de coupe a-t-il ? Le plan de la pièce, ou dessin, vous indique la taille et la forme que vous devez créer. Cela signifie que vous devez connaître la longueur de la coupe, le diamètre de la pièce et la profondeur de la coupe. Enfin, les réglages de la machine sont importants. Il s'agit de la vitesse de coupe et de la vitesse d'avance. Une bonne personne qui utilise la machine sait comment choisir les meilleurs réglages pour cette machine et cet outil de coupe.

Comment calculer la vitesse de rotation d'une machine ?

RPM est l'abréviation de "tours par minute". Il indique combien de fois la broche de la machine tourne en une minute. La broche est la partie qui maintient la pièce à usiner sur un tour ou l'outil de coupe sur une fraiseuse. La détermination de la vitesse de rotation correcte est la première étape du calcul du temps d'usinage. Vous utilisez une formule pour trouver la vitesse de rotation. La formule est légèrement différente selon que l'on utilise des unités métriques (mm) ou impériales (pouces).

La formule de calcul de la vitesse de rotation utilise la vitesse de surface (SFM) du matériau. La vitesse de surface est une mesure de la vitesse à laquelle l'outil se déplace sur la surface du matériau. Vous trouverez les vitesses suggérées pour chaque matériau dans un manuel spécial. L'autre information dont vous avez besoin pour la formule est le diamètre de la pièce à découper ou le diamètre de l'outil.

Voici les formules pour trouver le RPM :

Il est très important d'obtenir une bonne vitesse de rotation pour réaliser un bon travail. Une machine qui tourne trop vite risque de casser un outil. Une machine qui tourne trop lentement est une perte de temps. Cette simple formule est le point de départ d'une bonne estimation du temps nécessaire. La machine doit tourner au bon nombre de tours par minute.

Quelle est la formule de calcul du temps d'usinage pour une opération de tournage ?

Le tournage est une opération d'usinage réalisée sur un tour. La pièce tourne sur elle-même et un outil de coupe à pointe unique se déplace à côté d'elle pour découper la matière. Pour déterminer le temps d'usinage pour un déplacement de l'outil de coupe, vous devez utiliser une formule simple. Ce calcul est utilisé pour des travaux tels que le surfaçage ou la réduction du diamètre d'une pièce.

La formule de base du retournement est la suivante :

Temps d'usinage (T) = Longueur (L) / (Avance (f) * Vitesse (N))

Dans cette formule, L est la distance totale parcourue par l'outil, en pouces ou en mm. Cette distance comprend la longueur de la pièce et un peu d'espace supplémentaire pour permettre à l'outil d'atteindre la pièce et de s'en éloigner. N est le nombre de tours par minute (RPM) que nous avons calculé précédemment. f est la vitesse d'avance. La vitesse d'avance est la distance parcourue par l'outil pour chaque tour complet de la pièce. Elle est souvent exprimée en pouces par tour (IPR) ou en mm par tour. La vitesse d'avance à utiliser dépend de l'outil, du matériau et de la nature de la coupe (ébauche ou finition). Une coupe d'ébauche nécessitera une vitesse d'avance plus élevée.

Peut-on voir un exemple de temps d'usinage par tournage CNC ?

Oui, regardons un exemple de tournage CNC fonctionnement. Supposons que vous deviez réduire l'extérieur d'une barre d'aluminium à une certaine taille. La machine que vous utiliserez est un tour CNC normal. Le dessin de la pièce nous donne les détails dont nous avons besoin.

Voici les informations pour notre exemple d'opération :

• Matériau de la pièce à usiner : Aluminium
• Diamètre de départ : 2 pouces
• Longueur de la coupe : 5 pouces
• Vitesse de coupe (SFM) : 600 SFM (à partir d'un manuel)
• Vitesse d'alimentation (IPR) : 0,015 pouce par tour
• Efficacité de la machine : 0.85 (85%)

Tout d'abord, nous utilisons la formule pour le RPM :

• RPM = (600 SFM * 3,82) / 2 pouces = 1146 RPM. La machine tournera à 1146 tours par minute.

Ensuite, nous utilisons la formule pour le temps d'usinage du tournage :

• Temps d'usinage = 5 pouces / (0,015 IPR * 1146 RPM)
• Temps d'usinage = 5 / 17,19 = 0,2908 minutes.

Ce calcul s'applique à un voyage de coupe unique et parfait. Mais dans la réalité, une machine n'est pas parfaite. Nous utilisons ce que l'on appelle un facteur d'efficacité. Dans ce cas, ce facteur est de 0,85. Le temps réel est donc de 0,2908 / 0,85 = 0,342 minute. Ce temps correspond à un seul passage. Si un travail nécessite que l'outil fasse plusieurs allers-retours pour atteindre le diamètre final, vous devez multiplier ce temps par le nombre de passes nécessaires. Par exemple, si l'outil enlève de la matière en trois passes distinctes, le temps de coupe total pour cette opération est de 3 * 0,342 minutes. Cette méthode est très utile pour calculer le temps.

Comment fonctionne un broyeur ?

Une opération de fraisage n'est pas la même chose qu'une opération de tournage. Dans les opérations de fraisage, l'outil de coupe tourne et la pièce sur laquelle vous travaillez reste à un endroit précis sur la table de la machine. La table déplace ensuite la pièce vers l'outil qui tourne. Un outil de fraisage peut comporter de nombreuses arêtes tranchantes. Ces arêtes sont parfois appelées dents ou cannelures. Une fraiseuse est capable de réaliser des surfaces planes, des rainures et des poches.

L'élément important à connaître pour un moulin est l'avance par dent. Il s'agit de la quantité de matière que chaque arête de coupe, ou dent, enlève à chaque rotation. Ce n'est pas comme un tour, qui utilise un outil avec une pointe et une vitesse d'avance en pouces par tour (IPR). Sur une fraiseuse, la vitesse d'avance est normalement indiquée en pouces par minute (IPM). Pour trouver l'IPM, vous devez connaître l'avance par dent, le nombre de dents de l'outil et la vitesse de rotation de la broche de la machine. C'est la plus grande différence lorsque vous calculez le temps.

Comment calculer le temps d'usinage d'un broyeur ?

La formule permettant de déterminer le temps d'usinage pour une opération de fraisage est également facile à utiliser. Elle ressemble beaucoup à la formule de tournage, mais nous utilisons la vitesse d'avance d'une autre manière. La machine doit être réglée de la bonne manière pour que le calcul du temps soit correct.

La formule pour calculer le temps d'usinage est la suivante :

Temps d'usinage (T) = Distance (L) / Vitesse d'avance (IPM)

Dans cette formule, L est la distance totale de déplacement de l'outil sur la pièce, en pouces ou en mm. La vitesse d'avance IPM est exprimée en pouces par minute. Mais il faut souvent commencer par trouver l'IPM. Voici la formule pour cela :

IPM = RPM Alimentation par dent Nombre de dents

Imaginons qu'un outil de fraisage à 4 dents tourne à 800 tr/min. L'avance par dent est de 0,005 pouce.

• IPM = 800 0.005 4 = 16 pouces par minute. La table de la machine déplacera la pièce à une vitesse de 16 pouces par minute. Vous pouvez maintenant utiliser ce nombre dans la formule principale pour calculer le temps d'usinage.

Comment déterminer le temps de perçage d'un trou ?

Le perçage d'un trou est une autre opération d'usinage très courante. Un foret est une sorte d'outil qui possède deux arêtes de coupe, appelées goujures. Le calcul du temps nécessaire pour percer un trou ressemble beaucoup au calcul pour le tournage. Vous devez connaître la profondeur du trou, la vitesse de rotation de la perceuse et la vitesse d'avance de l'outil de perçage.

La formule pour calculer le temps de forage d'un trou est la suivante :

Temps de perçage (T) = Profondeur du trou (L) / (Vitesse d'avance (IPR) * RPM)

Dans cette formule, L est la profondeur du trou que vous souhaitez percer. On ajoute souvent un peu plus à la profondeur pour que la pointe du foret puisse ressortir de l'autre côté du matériau. La vitesse d'avance est à nouveau exprimée en pouces par révolution (IPR). La vitesse de rotation est le nombre de tours par minute de l'outil de perçage dans la broche de la machine. Par exemple, si vous devez percer un trou de 2 pouces de profondeur avec un outil à 1000 tours/minute et une avance de 0,005 IPR, le calcul n'est pas difficile. Le temps serait de 2 / (0,005 * 1000) = 0,4 minute. Pour un trou d'un certain diamètre, il faut utiliser le bon outil de perçage. Une opération d'alésage peut être nécessaire pour rendre le trou encore plus précis. Cette opération nécessite également son propre calcul de temps.

Quels sont les autres facteurs qui influencent la durée finale de l'usinage CNC ?

Le temps de coupe n'est qu'une partie du temps total d'usinage. Un programme complet d'usinage à commande numérique se compose de nombreuses étapes. Le temps total de fabrication d'une pièce est bien plus long que le simple temps de coupe de l'outil. Il ne faut pas oublier d'inclure le temps nécessaire à toutes les autres activités de la machine.

Voici d'autres éléments à ajouter à votre estimation du temps :

• Temps de préparation : Le temps nécessaire à la personne qui fait fonctionner la machine pour introduire le nouveau matériau et le serrer.
• Temps de changement d'outil : Une machine à commande numérique utilise souvent un grand nombre d'outils différents pour une même pièce. La machine met du temps à passer d'un outil à l'autre. Il peut s'agir de quelques secondes pour chaque outil.
• Mouvement rapide Temps : L'outil se déplace rapidement entre les coupes. C'est ce qu'on appelle un mouvement rapide. Ce temps doit également être compté.
• Chargement du programme : Le temps nécessaire pour introduire les instructions dans l'ordinateur de la machine.
• Manipulation des pièces : Le temps nécessaire pour enlever la pièce finie et en mettre une nouvelle.

Une bonne personne qui estime le temps sait qu'il faut ajouter ces temps au temps de coupe pour obtenir le temps total réel de l'opération. Par exemple, une seule opération de coupe peut prendre 0,12143 minute, mais le temps total, y compris le changement d'outil, peut être beaucoup plus long. Cela rend votre estimation du temps final plus correcte.

Existe-t-il un moyen simple d'obtenir un temps d'usinage précis ?

Oui, il existe des moyens plus simples d'avoir une bonne idée du temps. De nombreuses entreprises utilisent des logiciels spéciaux. Ce logiciel peut examiner le dessin d'une pièce et calculer le temps d'usinage pour vous. Il dispose déjà des informations relatives à la machine, à l'outil et au matériau. Il construit un programme d'usinage CNC complet et vous donne un temps très correct. C'est beaucoup plus rapide que de le calculer soi-même à l'aide d'une calculatrice.

Un autre outil utile est un calculateur de temps d'usinage. Il peut s'agir d'un petit programme ou d'une feuille de calcul. Vous entrez les chiffres, tels que le diamètre, la longueur, la vitesse de rotation et la vitesse d'avance, et la calculatrice vous donne le temps. C'est un excellent moyen de calculer rapidement la durée. Mais faire le calcul à la main vous permet d'apprendre comment tout fonctionne. Cela vous permet de voir comment chaque chiffre influe sur le temps et le coût totaux. Comprendre la formule est une compétence importante pour toute personne travaillant dans le monde de l'usinage à commande numérique. La personne qui fait fonctionner la machine a souvent une bonne idée de la durée d'un travail grâce à son expérience.

Ce qu'il faut retenir

Voici une courte liste des éléments les plus importants pour calculer le temps d'usinage :

• Commencez par le RPM : Tout d'abord, il faut toujours déterminer le nombre de tours par minute (RPM) adapté au matériau et au diamètre de l'outil.
• Utiliser la bonne formule : Chaque type de travail (tournage, fraisage, perçage) a sa propre formule facile. Veillez à utiliser la bonne.
• Connaître les flux et les vitesses : La vitesse de coupe (SFM) et l'avance (IPR ou avance par dent) sont très importantes pour obtenir un calcul correct. Vous pouvez les consulter dans un manuel spécial.
• Une passe à la fois : Les formules indiquent le temps nécessaire pour une seule coupe. Si le travail nécessite plusieurs coupes, vous devez multiplier le temps.
• N'oubliez pas qu'il ne s'agit pas seulement de couper du temps : Le temps total d'usinage d'une tâche ne se limite pas à la coupe. N'oubliez pas d'ajouter à votre estimation finale le temps nécessaire aux changements d'outils, aux réglages et à la manipulation des pièces.
• Efficacité de la machine : Aucune machine ne fonctionne parfaitement tout le temps. Utilisez un chiffre comme 0,85 pour obtenir un temps plus proche de la réalité pour votre opération.