現代の製造業では、CNC加工時間は生産コスト、納品リードタイム、工場全体の生産能力を決定する上で重要な役割を果たします。その用途が プロトタイプ または大量生産において、加工時間は見積もり、スケジューリング、競争力に直接影響する。CNC加工時間がどのように構成され、どのように最適化できるかを理解することは、メーカーとバイヤーの双方にとって不可欠です。
CNC加工時間とは？
CNC加工時間は、単一の単純な数値ではなく、製造工程全体にわたる複数の時間構成要素の組み合わせである。加工時間を理解し、管理するためには、まず加工時間に何が含まれるのか、なぜ加工時間が重要な製造指標なのかを明確に定義する必要があります。
切断時間と非切断時間の比較
CNC加工時間とは、工具が材料を切削している時間だけではない。工具交換、機械の移動、プロービング、位置決めなどの非切削時間も含まれます。多くの実際の生産事例では、非切削時間は総サイクル時間の20～40%を占めることがあります。
セットアップ時間と準備時間
セットアップ時間には、冶具の設置、部品のアライメント、ゼロ点の設定が含まれます。準備時間には、プログラムのロードとテスト運転が含まれます。これらは実際の加工には含まれませんが、特に小ロット生産の場合、総生産効率に強く影響します。
加工時間が製造の重要な指標である理由
加工時間は、機械の稼働率、生産計画、製造コストを直接決定する。社内の生産管理においても、社外の顧客の見積もりにおいても、最も重要なパラメータのひとつである。
CNC加工時間に影響する主な要因
多くの異なる技術的および組織的要因が、同時にCNC加工時間に影響を与える。これらの要因を体系的に理解することによってのみ、生産工程のどこに真の最適化の可能性があるかを特定することができる。
部品の形状と構造の複雑さ
深いポケット、狭いスロット、薄い壁、または3Dサーフェスを持つ複雑な部品は、通常、より多くの作業、より多くの工具交換、より遅い切削ストラテジーを必要とするため、加工時間が大幅に増加する。
素材 加工性
材料によって、切削時の挙動は大きく異なる。アルミニウムは高速加工が可能ですが、ステンレス鋼やチタンは、より遅く、より慎重な切削パラメータを必要とするため、サイクルタイムが非常に長くなります。
機械タイプと軸構成
3軸加工機では、複雑なパーツの場合、複数のセットアップが必要になることがあります。一方、4軸加工機や5軸加工機では、再位置決めやクランプを減らすことができるため、プログラミングが複雑になるにもかかわらず、総加工時間が短縮されることがよくあります。
CNC加工時間の計算方法
正確な加工時間の見積もりは、生産計画とコスト見積もりの基礎である。しかし、実際の加工工程は複雑であるため、生産段階によって適した見積もり方法が異なります。
理論式に基づく推定
理論的には、加工時間は切削長を送り速度で割ることで計算できるが、これは単純な作業に対してのみ有効で、工具交換や加速、切削以外の動作は含まれない。
CAMソフトウェア・シミュレーション
Mastercamのような最新のCAMシステムや フュージョン360 は、ツールパスをシミュレートし、各作業の加工時間を見積もることができる。これは現在、CNC工場で最も一般的に使用されている方法です。
実際の生産データとフィードバック
実際の加工時間は、機械力学、工具摩耗、およびオペレーターの行動により、シミュレーションとは異なることが多い。そのため、経験豊富な工場では、実際の生産データを使用して、推定モデルを継続的に最適化しています。
CNC加工時間を短縮するには？
CNC加工時間の短縮は、単一のトリックに頼るのではなく、設計、プログラミング、工具、設備から生産組織までの体系的な最適化に頼るべきである。以下のアプローチは、通常、最も重要で持続可能な改善をもたらします。
製造性のための設計最適化
内部のコーナーRを大きくし、不必要な深いキャビティを減らし、過密な公差を避けることで、機能性に影響を与えることなく、多くの部品をより速く加工することができます。
ツールパスと加工ストラテジーの最適化
高速加工、アダプティブクリアリング、最適化された進入/退出ストラテジーを使用することで、工具を一定の負荷に保ち、安定性を向上させながら材料除去率を大幅に向上させることができます。
工具と設備のアップグレード
高性能切削工具、高剛性工具ホルダー、高速スピンドル、高速ツールチェンジャーはすべて、切削時間と非切削時間の両方を非常に直接的な方法で短縮することができる。
なぜCNC加工時間が重要なのか？
加工時間は単なる技術的なパラメータではなく、コスト、納期、生産能力に直接影響する中核的なビジネス指標です。そのビジネスインパクトを理解することで、企業はより良い戦略的意思決定を行うことができます。
製造コストへの影響
機械代は通常、時間単価に加工時間を掛けて計算されるため、サイクルタイムが長いほど部品代が高くなる。
納期への影響
加工時間が長いと生産能力が低下し、特に機械がフル稼働している場合は納期が延びる。
工場生産能力への影響
サイクルタイムの短縮は、同じ設備でより多くの部品を生産することを可能にし、工場全体の効率と収益性を向上させる。
CNC加工時間と見積もり
ほとんどの場合 CNC工場加工時間は、見積システムの中核をなす変数である。その役割を正しく理解することは、サプライヤーと顧客の双方が、より合理的で持続可能な価格設定を実現するのに役立ちます。
コスト計算における加工時間の使われ方
ほとんどのCNC見積システムでは、加工時間は、材料費と間接費とともに、加工費を計算する際の中心的な変数である。
正確な時間見積もりが重要な理由
加工時間の過大見積もりは競争力を失い、過小見積もりは損失と生産圧力につながる。
最適化と価格競争力の関係
加工時間をコントロールし、最適化する工場は、より良い価格、より速い納期、あるいはその両方を提供することができ、強力な競争優位性を得ることができる。
結論
CNC加工時間は、部品設計品質、材料選択、加工戦略、工具レベル、設備能力、生産組織を反映する包括的な指標であり、これらすべての側面を体系的に最適化することで、メーカーは生産コストを大幅に削減し、リードタイムを短縮し、稼働率を向上させ、世界の機械加工市場でより強力な競争力を築くことができる。
