CNC-Bearbeitungszeit berechnen: Formel, Beispiel und Grenzen

Die CNC-Bearbeitungszeit lässt sich nicht zuverlässig aus Bauteilvolumen oder einer einzigen Formel ableiten. Für einen linearen Schnitt gilt zunächst t = L / v_f: t ist die Zeit in Minuten, L der wirksame Bearbeitungsweg in Millimetern und v_f die Vorschubgeschwindigkeit in Millimetern pro Minute. Beim Fräsen wird v_f häufig aus f_z · z · n bestimmt, also Zahnvorschub f_z in mm/Zahn, wirksamer Zähnezahl z und Drehzahl n in 1/min. Beim Drehen gilt entsprechend v_f = f · n mit dem Vorschub f in mm/Umdrehung.

Ein Beispiel zeigt die Größenordnung: Ein Fräser mit vier wirksamen Schneiden läuft bei n = 3.000 1/min und f_z = 0,08 mm. Daraus folgen v_f = 960 mm/min. Für einen wirksamen Weg von 480 mm beträgt die reine Schnittzeit 0,5 Minuten. Dieser Wert gilt nur für genau diesen Weg bei konstantem Vorschub. An- und Abfahrbewegungen, mehrere Zustellungen, Eckverlangsamung, Werkzeugwechsel, Antasten, Späneabfuhr und Messen fehlen noch. Bei kurzen Segmenten kann die Maschine den programmierten Vorschub wegen ihrer Dynamik gar nicht vollständig erreichen.

Für die Stückzeit werden deshalb die Bearbeitungsschritte einzeln aufgebaut. Fräsen, Bohren, Drehen oder Gewinden haben jeweils andere Weg- und Vorschubmodelle. Nebenzeiten umfassen Positionieren, Eilwege, Werkzeugwechsel, Werkstückhandling und prozessbegleitende Prüfungen. Die Rüstzeit fällt in der Regel einmal je Los an. Eine einfache Zusammenführung lautet t_Stück = Σt_h + Σt_n + t_r / N, wobei N die Losgröße ist. Bei 16 Minuten Hauptzeit, 5 Minuten Nebenzeit, 90 Minuten Rüstzeit und 30 Gutteilen ergeben sich beispielhaft 24 Minuten je Teil.

Die Grenzen der Rechnung liegen in den Eingangsdaten und in der geplanten Strategie. STEP-Geometrie beschreibt Form und Maße, aber nicht zuverlässig Werkstoff, Toleranzen, Oberfläche, Spannkonzept oder Prüfplan. Eine technische Zeichnung kann zusätzliche Schlichtgänge, Messungen oder Sonderwerkzeuge auslösen. Ebenso verändern Maschine, Steuerung, Werkzeugauskragung, Kühlung und Bedienkonzept die reale Zeit. Die Vorkalkulation liefert daher einen nachvollziehbaren Erwartungswert. Freigegeben wird sie erst, wenn Fachpersonal Arbeitsfolge, Parameter und offene Anforderungen geprüft hat; reale Ist-Zeiten dienen anschließend zur kontrollierten Kalibrierung im definierten Teilebereich.