In der modernen Fertigung spielt die CNC-Bearbeitungszeit eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Produktionskosten, der Lieferfristen und der Gesamtkapazität der Fabrik. Ob für Prototypen oder Massenproduktion wirkt sich die Bearbeitungszeit direkt auf das Angebot, die Terminplanung und die Wettbewerbsfähigkeit aus. Sowohl für Hersteller als auch für Einkäufer ist es wichtig zu verstehen, wie sich die CNC-Bearbeitungszeit zusammensetzt und wie sie optimiert werden kann.
Was ist CNC-Bearbeitungszeit?
Die CNC-Bearbeitungszeit ist nicht eine einzige, einfache Zahl, sondern eine Kombination aus mehreren Zeitkomponenten über den gesamten Produktionsprozess hinweg. Um sie zu verstehen und zu kontrollieren, müssen wir zunächst klar definieren, was in der Bearbeitungszeit enthalten ist und warum sie eine so wichtige Fertigungskennzahl ist.
Schneidzeit vs. Nicht-Schneidzeit
Die CNC-Bearbeitungszeit ist nicht nur die Zeit, in der das Werkzeug das Material schneidet. Sie umfasst auch die spanlose Zeit, z. B. Werkzeugwechsel, Maschinenbewegungen, Antasten und Positionieren. In vielen realen Produktionsfällen kann die spanlose Zeit 20-40% der gesamten Zykluszeit ausmachen.
Einrichtungszeit und Vorbereitungszeit
Die Einrichtungszeit umfasst die Installation der Spannvorrichtung, die Ausrichtung der Teile und die Nullpunkteinstellung. Die Vorbereitungszeit umfasst das Laden von Programmen und Testläufe. Obwohl diese nicht Teil der eigentlichen Bearbeitung sind, wirken sie sich stark auf die Gesamteffizienz der Produktion aus, insbesondere bei der Kleinserienfertigung.
Warum die Bearbeitungszeit eine wichtige Fertigungskennzahl ist
Die Bearbeitungszeit bestimmt direkt die Maschinenauslastung, die Produktionsplanung und die Herstellungskosten. Sie ist einer der wichtigsten Parameter sowohl für das interne Produktionsmanagement als auch für externe Kundenangebote.
Hauptfaktoren, die die CNC-Bearbeitungszeit beeinflussen
Viele verschiedene technische und organisatorische Faktoren beeinflussen gleichzeitig die CNC-Bearbeitungszeit. Nur wenn man diese Faktoren systematisch versteht, kann man erkennen, wo das eigentliche Optimierungspotenzial in einem Produktionsprozess liegt.
Teilegeometrie und strukturelle Komplexität
Komplexe Teile mit tiefen Taschen, schmalen Schlitzen, dünnen Wänden oder 3D-Oberflächen erfordern in der Regel mehr Arbeitsgänge, mehr Werkzeugwechsel und langsamere Zerspanungsstrategien, was die Bearbeitungszeit erheblich verlängert.
Material Bearbeitbarkeit
Verschiedene Werkstoffe verhalten sich beim Schneiden sehr unterschiedlich. Aluminium erlaubt eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, während Edelstahl und Titan langsamere, vorsichtigere Schnittparameter erfordern, was zu wesentlich längeren Zykluszeiten führt.
Maschinentyp und Achsenkonfiguration
3-Achsen-Maschinen können bei komplexen Teilen mehrere Aufspannungen erfordern, während 4-Achsen- und 5-Achsen-Maschinen das Umpositionieren und Aufspannen reduzieren können, wodurch sich die Gesamtbearbeitungszeit trotz höherer Programmierkomplexität oft verringert.
Wie berechnet man die CNC-Bearbeitungszeit?
Eine genaue Schätzung der Bearbeitungszeit ist die Grundlage der Produktionsplanung und der Kostenkalkulation. Da reale Bearbeitungsprozesse jedoch komplex sind, eignen sich unterschiedliche Schätzmethoden für verschiedene Produktionsstufen.
Theoretische formelbasierte Schätzung
Theoretisch lässt sich die Bearbeitungszeit berechnen, indem man die Schnittlänge durch die Vorschubgeschwindigkeit dividiert, aber das funktioniert nur für einfache Bearbeitungen und schließt Werkzeugwechsel, Beschleunigung oder spanlose Bewegungen nicht ein.
CAM-Software-Simulation
Moderne CAM-Systeme wie Mastercam und Fusion 360 kann Werkzeugwege simulieren und die Bearbeitungszeit für jeden Arbeitsgang abschätzen. Dies ist derzeit die am häufigsten verwendete Methode in CNC-Fabriken.
Echte Produktionsdaten und Feedback
Die tatsächliche Bearbeitungszeit weicht aufgrund von Maschinendynamik, Werkzeugverschleiß und Bedienerverhalten oft von der Simulation ab. Daher optimieren erfahrene Fabriken ihre Schätzungsmodelle kontinuierlich anhand realer Produktionsdaten.
Wie kann man die CNC-Bearbeitungszeit reduzieren?
Die Verringerung der CNC-Bearbeitungszeit sollte sich nicht auf einen einzigen Trick stützen, sondern auf eine systematische Optimierung von der Konstruktion, der Programmierung, den Werkzeugen und Anlagen bis hin zur Produktionsorganisation. Die folgenden Ansätze bringen in der Regel die bedeutendsten und nachhaltigsten Verbesserungen.
Design-Optimierung für Herstellbarkeit
Durch die Vergrößerung der inneren Eckenradien, die Reduzierung unnötig tiefer Kavitäten und die Vermeidung zu enger Toleranzen können viele Teile wesentlich schneller bearbeitet werden, ohne dass die Funktionalität darunter leidet.
Optimierung von Werkzeugwegen und Bearbeitungsstrategien
Durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, adaptivem Freischneiden und optimierten Ein- und Ausfahrstrategien kann das Werkzeug unter konstanter Belastung gehalten und die Abtragsleistung bei verbesserter Stabilität deutlich erhöht werden.
Aufrüstung von Werkzeugen und Ausrüstung
Hochleistungsschneidwerkzeuge, starre Werkzeughalter, schnellere Spindeln und schnellere Werkzeugwechsler können sowohl die Schnitt- als auch die Nebenzeiten auf sehr direkte Weise reduzieren.
Warum ist die CNC-Bearbeitungszeit so wichtig?
Die Bearbeitungszeit ist nicht nur ein technischer Parameter, sondern ein wichtiger Geschäftsindikator, der sich direkt auf Kosten, Lieferung und Kapazität auswirkt. Das Verständnis ihrer geschäftlichen Auswirkungen hilft Unternehmen, bessere strategische Entscheidungen zu treffen.
Auswirkungen auf die Herstellungskosten
Die Maschinenkosten werden in der Regel anhand des Stundensatzes multipliziert mit der Bearbeitungszeit berechnet, so dass eine längere Zykluszeit unmittelbar höhere Teilekosten bedeutet.
Einfluss auf die Lieferfristen
Längere Bearbeitungszeiten verringern die Produktionskapazität und verlängern die Lieferfristen, insbesondere wenn die Maschinen voll ausgelastet sind.
Auswirkungen auf die Produktionskapazität der Fabrik
Dank kürzerer Zykluszeiten können mehr Teile mit der gleichen Ausrüstung produziert werden, was die Gesamteffizienz und Rentabilität des Werks verbessert.
CNC-Bearbeitungszeit und Kostenvoranschlag
In den meisten CNC-FabrikenDie Bearbeitungszeit ist die zentrale Variable im Angebotssystem. Ein korrektes Verständnis ihrer Rolle hilft sowohl den Lieferanten als auch den Kunden, eine vernünftige und nachhaltige Preisgestaltung zu erreichen.
Wie die Bearbeitungszeit in die Kostenberechnung eingeht
In den meisten CNC-Kalkulationssystemen ist die Bearbeitungszeit zusammen mit den Materialkosten und den Gemeinkosten die wichtigste Variable bei der Berechnung der Bearbeitungskosten.
Warum eine genaue Zeiteinschätzung wichtig ist
Eine überschätzte Bearbeitungszeit macht Angebote nicht wettbewerbsfähig, während eine unterschätzte Zeit zu Verlusten und Produktionsdruck führt.
Die Beziehung zwischen Optimierung und preislicher Wettbewerbsfähigkeit
Fabriken, die die Bearbeitungszeit kontrollieren und optimieren, können bessere Preise, schnellere Lieferungen oder beides anbieten und sich so einen starken Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Schlussfolgerung
Die CNC-Bearbeitungszeit ist ein umfassender Indikator, der die Qualität des Teiledesigns, die Materialauswahl, die Bearbeitungsstrategie, das Werkzeugniveau, die Ausrüstungskapazität und die Produktionsorganisation widerspiegelt. Durch die systematische Optimierung all dieser Aspekte können die Hersteller die Produktionskosten erheblich senken, die Vorlaufzeit verkürzen, die Kapazitätsauslastung verbessern und eine stärkere Wettbewerbsposition auf dem globalen Bearbeitungsmarkt aufbauen.
