Cálculo do tempo de maquinagem CNC: um guia simples

Este artigo ensina-o a calcular o tempo de maquinagem de qualquer trabalho numa máquina CNC. Quando se sabe o tempo de maquinação, isso ajuda-o a definir preços para os trabalhos e a programar o seu trabalho. Leia este artigo para aprender fórmulas fáceis para ter uma ideia aproximada do tempo de qualquer operação de maquinagem na sua máquina. Este guia é útil para qualquer pessoa numa loja de máquinas que estime os tempos de trabalho ou opere uma máquina.

Índice

Porque é que o cálculo do tempo de maquinagem é tão importante?

Conhecer o tempo de maquinação de uma operação é muito importante. É a primeira coisa a fazer para calcular o custo de fabrico de uma peça. Se o seu palpite sobre o tempo não for correto, pode perder dinheiro. Um bom cálculo do tempo de maquinagem ajuda-o a definir um preço justo para o seu trabalho. Também o ajuda a planear os trabalhos para cada máquina da oficina. Este tipo de planeamento ajuda-o a trabalhar mais rápido e melhor.

Um bom cálculo também o ajuda a encontrar formas de fazer o trabalho mais rapidamente. Talvez uma ferramenta de corte diferente ou uma máquina mais rápida possa fazer o trabalho em menos tempo. Isto ajuda toda a sua empresa a ganhar mais dinheiro. Cada máquina tem um custo por cada hora de funcionamento. O tempo de maquinação indica-lhe quanto desse custo é gasto na produção de uma peça. Esta é uma parte muito importante do processo de fabrico. Saber isto sobre a sua máquina é uma obrigação.

Que factores básicos afectam o tempo de corte de uma máquina?

Muitos factores podem afetar a duração de um trabalho de corte. Antes de calcular o tempo, é necessário conhecer estes factores. O fator mais importante é o tipo de máquina que está a utilizar. Uma fresadora não é o mesmo que um torno mecânico. O tipo de material que se está a cortar também é um fator importante. O corte de aço é um processo mais lento do que o corte de alumínio. A máquina tem de trabalhar com mais força.

Também é necessário conhecer a ferramenta de corte. De que é feita a ferramenta? Quantas arestas de corte tem? O plano da peça, ou desenho, mostra-lhe o tamanho e a forma que deve criar. Isto significa que precisa de saber o comprimento do corte, o diâmetro da peça e a profundidade do corte. Por último, as definições da máquina são importantes. Estas definições são a velocidade de corte e a velocidade de avanço. Uma boa pessoa a operar a máquina sabe como escolher as melhores definições para essa máquina e ferramenta de corte.

Torno CNC que cria um acabamento espelhado

Como é que se calculam as RPM para qualquer operação de máquina?

RPM significa rotações por minuto. Indica quantas vezes o fuso da máquina gira num minuto. O fuso é a parte que segura a peça de trabalho numa máquina de torno ou a ferramenta de corte numa máquina de fresagem. Descobrir as RPM corretas é o primeiro passo em qualquer cálculo de tempo de maquinação. Utiliza-se uma fórmula para encontrar as RPM. A fórmula é um pouco diferente se estiver a utilizar unidades métricas (mm) ou unidades imperiais (polegadas).

A fórmula para as RPM utiliza a velocidade de superfície (SFM) do material. A velocidade de superfície é uma medida da rapidez com que a ferramenta se desloca sobre a superfície do material. Pode encontrar as velocidades sugeridas para cada material num manual especial. A outra informação de que necessita para a fórmula é o diâmetro da peça que está a cortar ou o diâmetro da ferramenta.

Aqui estão as fórmulas para encontrar as RPM:

Sistema de unidades	Fórmula RPM	Descrição dos termos
Imperial (polegadas)	RPM = (SFM * 3,82) / Diâmetro	SFM: Pés de superfície por minuto. Diâmetro: Diâmetro da peça de trabalho ou da ferramenta em polegadas.
Métrico (mm)	RPM = (Velocidade da superfície 1000) / (3.14 Diâmetro)	Velocidade de superfície: Velocidade de corte em metros por minuto. Diâmetro: Diâmetro da peça de trabalho ou da ferramenta em mm.

A obtenção de RPM corretas é muito importante para realizar um bom trabalho. Uma máquina que esteja a funcionar demasiado depressa pode partir uma ferramenta. Uma máquina que esteja a funcionar demasiado devagar é uma perda de tempo. Esta fórmula simples é o início de qualquer bom palpite sobre o tempo que vai demorar. A máquina precisa de funcionar com o número correto de rotações por minuto.

Qual é a fórmula do tempo de maquinagem para uma operação de torneamento?

O torneamento é uma operação de maquinagem efectuada num torno mecânico. A peça de trabalho gira e uma ferramenta de corte com uma única ponta desloca-se junto a ela para cortar o material. Para encontrar o tempo de maquinação para uma viagem da ferramenta de corte, é necessário utilizar uma fórmula simples. Este cálculo é utilizado para trabalhos como facear ou tornar um diâmetro mais pequeno numa peça.

A fórmula básica de viragem é:

Tempo de maquinagem (T) = Comprimento (L) / (Avanço (f) * RPM (N))

Nesta fórmula, L é a distância total percorrida pela ferramenta, em polegadas ou mm. Isto inclui o comprimento da peça e um pouco de espaço extra para a ferramenta chegar à peça e afastar-se dela. N é a RPM, ou rotações por minuto, que calculámos anteriormente. f é a velocidade de avanço. A velocidade de avanço é a distância que a ferramenta percorre por cada volta completa da peça. É frequentemente escrito como polegadas por rotação (IPR) ou mm por rotação. A taxa de avanço correta a utilizar depende da ferramenta, do material e se está a fazer um corte em bruto ou um corte de acabamento. Um corte em bruto utilizará uma taxa de avanço mais rápida.

Podemos ver um exemplo de tempo de maquinagem de torneamento CNC?

Sim, vamos ver um exemplo de um torneamento cnc operação. Digamos que precisa de cortar o exterior de uma barra de alumínio até um determinado tamanho. A máquina que vai utilizar é um torno CNC normal. O desenho da peça dá-nos os detalhes de que necessitamos.

Eis as informações relativas à nossa operação de exemplo:

Workpiece Material: Alumínio
Diâmetro inicial: 2 polegadas
Comprimento do corte: 5 polegadas
Velocidade de corte (SFM): 600 SFM (de um manual)
Taxa de alimentação (IPR): 0,015 polegadas por rotação
Eficiência da máquina: 0.85 (85%)

Em primeiro lugar, utilizamos a fórmula das RPM:

RPM = (600 SFM * 3,82) / 2 polegadas = 1146 RPM. A máquina funcionará a 1146 rotações por minuto.

Em seguida, utilizamos a fórmula para o tempo de maquinagem de torneamento:

Tempo de maquinagem = 5 polegadas / (0,015 IPR * 1146 RPM)
Tempo de maquinação = 5 / 17,19 = 0,2908 minutos.

Este cálculo é efectuado para uma viagem de corte única e perfeita. Mas no mundo real, uma máquina não é perfeita. Utilizamos algo chamado fator de eficiência. Neste caso, esse fator é 0,85. Assim, o tempo real é 0,2908 / 0,85 = 0,342 minutos. Este tempo é para uma única passagem. Se um trabalho necessitar que a ferramenta vá e volte muitas vezes para chegar ao diâmetro final, deve multiplicar este tempo por quantas passagens são necessárias. Por exemplo, se a ferramenta cortar o material em três passagens separadas, o tempo total de corte para esta operação da máquina é 3 * 0,342 minutos. Esta é uma forma muito útil de calcular o tempo.

Como funciona uma operação de moinho?

Uma operação de fresagem não é o mesmo que uma operação de torneamento. Nas operações de fresagem, a ferramenta de corte roda e a peça em que se está a trabalhar permanece num local na mesa da máquina. A mesa move então a peça para a ferramenta que está a girar. Uma ferramenta para uma fresa pode ter muitas arestas afiadas para cortar. Estas são por vezes designadas por dentes ou caneluras. Uma fresadora é capaz de fazer superfícies planas, ranhuras e cavidades.

O mais importante a saber sobre uma fresa é o avanço por dente. Esta é a quantidade de material que cada aresta de corte, ou dente, corta em cada rotação. Isto não é como num torno, que utiliza uma ferramenta com uma ponta e uma taxa de avanço em polegadas por rotação (IPR). Numa fresadora, a velocidade de avanço é normalmente indicada em polegadas por minuto (IPM). Para encontrar o IPM, é necessário saber o avanço por dente, quantos dentes tem a ferramenta e as RPM do eixo da máquina. Esta é a maior diferença quando se calcula o tempo.

Qual é o cálculo do tempo de maquinagem da fresa?

A fórmula para encontrar o tempo de maquinação para uma operação de fresagem também é fácil de utilizar. É muito parecida com a fórmula de torneamento, mas utilizamos o avanço de outra forma. A máquina deve ser configurada da forma correta para garantir que o cálculo do tempo está correto.

A fórmula para o tempo de maquinagem da fresa é:

Tempo de maquinagem (T) = Distância (L) / Avanço (IPM)

Nesta fórmula, L é a distância total que a ferramenta percorre sobre a peça, em polegadas ou mm. A velocidade de avanço IPM é dado em polegadas por minuto. Mas muitas vezes é necessário encontrar primeiro o IPM. Aqui está a fórmula para isso:

IPM = RPM Alimentação por dente Número de dentes

Imaginemos que uma ferramenta de fresagem com 4 dentes está a rodar a 800 RPM. O avanço por dente é de 0,005 polegadas.

IPM = 800 0.005 4 = 16 polegadas por minuto. A mesa da máquina deslocará a peça a uma velocidade de 16 polegadas por minuto. Agora é possível utilizar este número na fórmula principal para encontrar o tempo de maquinagem.

Como é que se calcula o tempo de perfuração de um furo?

A perfuração de um furo é outra operação de maquinagem muito comum. Um berbequim é um tipo de ferramenta que tem duas arestas de corte, designadas por canais. O cálculo para determinar o tempo necessário para efetuar um furo é muito semelhante ao cálculo para o torneamento. É necessário conhecer a profundidade do furo, as RPM da broca e a velocidade de avanço da ferramenta de perfuração.

A fórmula para o tempo de perfuração de um furo é:

Tempo de perfuração (T) = Profundidade do furo (L) / (Avanço (IPR) * RPM)

Nesta fórmula, L é a profundidade do furo que se pretende efetuar. As pessoas costumam acrescentar um pouco mais à profundidade para que a ponta da broca possa sair pelo outro lado do material. A velocidade de avanço é, mais uma vez, em polegadas por revolução (IPR). As RPM são as rotações por minuto da ferramenta de perfuração no eixo da máquina. Por exemplo, se tiver de fazer um furo com 2 polegadas de profundidade com uma ferramenta a 1000 RPM e um avanço de 0,005 IPR, o cálculo não é difícil. O tempo seria 2 / (0,005 * 1000) = 0,4 minutos. Para um furo de diâmetro de uma determinada dimensão, é necessário utilizar a ferramenta de perfuração correta. Poderá ser necessária uma operação de perfuração para tornar o furo mais preciso. Esta operação também necessita do seu próprio cálculo de tempo.

Grande plano de uma broca a cortar uma placa de aço

Que outros factores afectam o tempo final de maquinação CNC?

O tempo de corte é apenas uma parte do tempo total de maquinação. Um programa completo de maquinação cnc é composto por muitos passos. O tempo total para fazer uma peça é muito maior do que apenas o tempo que a ferramenta está ocupada a cortar. Tem de se lembrar de incluir o tempo para tudo o resto que a máquina faz.

Aqui estão algumas outras coisas a acrescentar ao seu palpite de tempo:

Tempo de preparação: O tempo que o operador da máquina demora a colocar o novo material e a fixá-lo.
Tempo de mudança de ferramenta: Uma máquina cnc utiliza muitas vezes várias ferramentas diferentes para uma peça. A máquina demora algum tempo a mudar de uma ferramenta para a seguinte. Este tempo pode ser de alguns segundos para cada ferramenta.
Tempo de movimento rápido: A ferramenta desloca-se rapidamente entre cortes. A isto chama-se movimento rápido. Este tempo também tem de ser contado.
Carregamento do programa: O tempo que demora a introduzir as instruções no computador da máquina.
Manuseamento de peças: O tempo necessário para retirar a peça acabada e colocar uma nova.

Uma boa pessoa que calcula o tempo sabe que deve adicionar estes tempos ao tempo de corte para encontrar o tempo total real da operação. Por exemplo, uma única operação de corte pode demorar 0,12143 minutos, mas o tempo total, incluindo uma mudança de ferramenta, pode ser muito superior. Isto torna a estimativa do tempo final mais correta.

Existe uma forma fácil de obter um tempo de maquinação exato?

Sim, há formas mais simples de ter uma boa ideia do tempo. Muitas empresas utilizam software informático especial. Este software pode olhar para o desenho de uma peça e calcular o tempo de maquinação por si. Já tem a informação da máquina, da ferramenta e do material. Constrói um programa completo de maquinação cnc e dá-lhe um tempo muito correto. Isto é muito mais rápido do que calcular por si próprio com uma calculadora.

Outra ferramenta útil é uma calculadora de tempo de maquinagem. Pode ser um pequeno programa ou um ficheiro de folha de cálculo. Introduz os números, como diâmetro, comprimento, RPM e velocidade de avanço, e a calculadora dá-lhe o tempo. Esta é uma óptima forma de calcular rapidamente o tempo. Mas, fazer o cálculo à mão ajuda-o a aprender como tudo funciona. Ajuda-o a ver como cada número diferente afecta o tempo e o custo totais. Compreender a fórmula é uma grande competência para qualquer pessoa no mundo da maquinagem cnc. A pessoa que opera a máquina geralmente tem uma boa noção de quanto tempo um trabalho deve levar apenas pela experiência.

Aspectos fundamentais a ter em conta

Segue-se uma pequena lista dos aspectos mais importantes para calcular o tempo de maquinagem:

Comece com RPM: Primeiro, descubra sempre as rotações por minuto (RPM) corretas para o seu material e diâmetro da ferramenta.
Utilizar a fórmula correta: Cada tipo de trabalho (torneamento, fresagem, perfuração) tem a sua própria fórmula fácil. Certifique-se de que está a utilizar a fórmula correta.
Conheça os seus feeds e velocidades: A velocidade de corte (SFM) e a taxa de avanço (IPR ou avanço por dente) são muito importantes para obter o cálculo correto. Pode consultá-las num manual especial.
Um passe de cada vez: As fórmulas indicam-lhe o tempo para uma única viagem de corte. Se o trabalho necessitar de muitos cortes, é necessário multiplicar o tempo.
Lembre-se de mais do que apenas cortar o tempo: O tempo total de maquinação de um trabalho é mais do que apenas o corte. Não se esqueça de adicionar à sua estimativa final o tempo para mudanças de ferramentas, preparação e manuseamento de peças.
Eficiência da máquina: Nenhuma máquina funciona perfeitamente o tempo todo. Utilize um número como 0,85 para obter um tempo mais próximo da realidade para a sua operação.