Thời gian máy khi tiện, phay, khoan đều tính theo một ý: quãng dao phải đi chia cho tốc độ đi của dao, nhân số lần đi. Khi tiện và khoan, To = (L + l1 + l2) × i / (f × n); khi phay, To = (L + l1 + l2) × i / vf. Trong đó L là chiều dài bề mặt gia công, l1 và l2 là quãng ăn vào và thoát ra, i là số lát cắt. Thời gian từng chiếc còn cộng thêm thời gian phụ, thời gian phục vụ, nghỉ ngơi, và phần chia của thời gian chuẩn bị theo loạt.
Biết tính thời gian giúp người làm công nghệ so sánh phương án, xếp lịch máy, phát hiện nút thắt và đặt kỳ vọng thực tế cho ca làm. Bài này nêu công thức cho từng kiểu gia công, giải thích các thành phần của định mức và cách dùng AI lập bảng tính nhanh. Phần quy ra chi phí và báo giá không nằm trong phạm vi bài; ở đây chỉ dừng ở thời gian, thứ mà người làm nghề kiểm được bằng đồng hồ.
Công thức thời gian máy theo kiểu gia công
Các công thức dưới đây dùng đơn vị thống nhất: chiều dài mm, lượng chạy dao mm/vòng, số vòng quay vòng/phút, tốc độ chạy dao mm/phút, kết quả ra phút.
| Kiểu gia công | Công thức | Quãng ăn vào và thoát ra cần cộng |
|---|---|---|
| Tiện ngoài, tiện trong dọc trục | To = (L + l1 + l2) × i / (f × n) | Vài mm ăn vào để dao bắt đầu cắt ổn định, thoát ra nếu bề mặt thông suốt |
| Khoả mặt đầu | To = (D/2 + l1) × i / (f × n), với n trung bình nếu dùng vận tốc cắt không đổi | Quãng từ ngoài vào tâm cộng một chút vượt tâm |
| Khoan lỗ | To = (L + l1 + l2) / (f × n) | Chiều dài mũi côn, xấp xỉ 0,3 × D với góc mũi 118°, cộng quãng ăn vào; thoát ra nếu lỗ thông |
| Phay bằng dao phay ngón, phay hông | To = (L + l1 + l2) × i / vf | Ít nhất một bán kính dao ở đầu vào và đầu ra |
| Phay mặt phẳng bằng dao mặt đầu | To = (L + l1 + l2) × i / vf | Muốn mặt phay liền, dao phải đi hết qua phôi: cộng xấp xỉ đường kính dao |
| Taro máy, ren cứng | To = 2 × (L + l1) / (P × n) | Đi vào và đi ra cùng bước ren P, nên nhân đôi; tốc độ ra có thể khác vào |
Số lát cắt i tính bằng lượng dư chia chiều sâu cắt mỗi lát, làm tròn lên. Khi tiện có dùng chế độ vận tốc cắt không đổi, số vòng quay thay đổi theo đường kính; với mặt đầu, cách gần đúng là lấy số vòng quay ở đường kính trung bình, hoặc chia mặt thành vài dải và cộng lại.
Tính thời gian máy cho một bạc thép (ví dụ giả định)
Chi tiết giả định: bạc thép đường kính ngoài 60 mm, lỗ 30 mm, dài 40 mm, làm từ phôi thanh đặc trên máy tiện CNC. Các con số chế độ cắt chỉ để minh hoạ cách tính.
- Khoả mặt đầu từ đường kính 62 mm vào tâm, f = 0,2 mm/vòng, n trung bình khoảng 1.500 vòng/phút: To ≈ (31 + 2) / (0,2 × 1.500) ≈ 0,11 phút.
- Khoan lỗ bằng mũi 28 mm, xuyên qua: L = 40, l1 ≈ 0,3 × 28 + 2 ≈ 10,4, l2 = 2. Với f = 0,2 mm/vòng và n = 450 vòng/phút: To ≈ 52,4 / 90 ≈ 0,58 phút.
- Tiện ngoài thô từ 62 xuống 61 mm và tinh xuống 60 mm, mỗi lát dài 42 mm. Thô f = 0,3, n = 900; tinh f = 0,12, n = 1.100: To ≈ 42 / 270 + 42 / 132 ≈ 0,16 + 0,32 = 0,48 phút.
- Tiện trong lỗ từ 28 lên 30 mm, một lát thô một lát tinh, dài 42 mm, f lần lượt 0,2 và 0,1, n = 1.300: To ≈ 42 / 260 + 42 / 130 ≈ 0,16 + 0,32 = 0,48 phút.
- Cắt đứt: vì lỗ đã thông nên dao chỉ cần đi từ đường kính 61 vào tới lỗ 30 mm cộng một chút vượt, hành trình khoảng 17 mm, f = 0,08, n = 800: To ≈ 17 / 64 ≈ 0,27 phút.
- Cộng thời gian máy: khoảng 1,9 phút. Cộng thêm thời gian thay dao, chạy nhanh giữa các bước, mà trên máy CNC có thể chiếm thêm vài chục phần trăm tuỳ máy và chương trình.
Phép tính này cho thấy một điều thường bị bỏ qua: hai bước tinh và bước cắt đứt chiếm gần một nửa thời gian máy dù bóc rất ít vật liệu. Muốn rút ngắn chu kỳ, nhìn vào các bước chạy dao chậm trước khi nghĩ đến tăng tốc độ thô.
Các thành phần của định mức thời gian từng chiếc
Thời gian cơ bản (thời gian máy) To. Thời gian dao thực sự cắt, tính bằng các công thức ở trên. Đây là phần duy nhất tính được thuần bằng công thức.
Thời gian phụ Tp. Thời gian gá và tháo phôi, bật tắt máy, đưa dao vào vị trí, đo kiểm giữa các bước. Ở máy vạn năng, phần này có khi lớn ngang thời gian máy; ở máy CNC có đồ gá tốt, nó nhỏ hơn nhiều. Cách đáng tin nhất là bấm giờ thực tế vài lần rồi lấy trung bình.
Thời gian phục vụ Tpv. Gồm phục vụ kỹ thuật như thay dao mòn, chỉnh bù dao, dọn phoi, và phục vụ tổ chức như nhận phôi, giao chi tiết, vệ sinh chỗ làm cuối ca. Thường được tính bằng một tỷ lệ phần trăm của thời gian tác nghiệp theo bảng định mức của doanh nghiệp.
Thời gian nghỉ ngơi và nhu cầu tự nhiên Ttn. Cũng tính theo tỷ lệ phần trăm. Bỏ phần này đi để định mức "đẹp" là cách nhanh nhất làm kế hoạch sản xuất trễ.
Thời gian chuẩn bị kết thúc Tcb. Đọc bản vẽ, chuẩn bị đồ gá, lắp dao, đặt gốc phôi, chạy thử chiếc đầu, tháo dọn sau loạt. Tính một lần cho cả loạt, rồi chia cho số chiếc: thời gian tính toán mỗi chiếc Ttk = Ttc + Tcb / số chiếc. Ví dụ giả định: Ttc = 6 phút, Tcb = 60 phút, loạt 50 chiếc thì Ttk = 6 + 1,2 = 7,2 phút; loạt 5 chiếc thì Ttk = 6 + 12 = 18 phút.
Dùng phép tính thời gian để chọn giữa hai phương án
Giá trị lớn nhất của việc tính thời gian không nằm ở con số tuyệt đối mà ở phép so sánh. Ví dụ giả định: một chi tiết dạng tấm cần phay hai mặt và khoan bốn lỗ. Phương án một gá từng chiếc trên êtô, mỗi chiếc hai lần gá. Phương án hai làm một đồ gá đơn giản gá được bốn chiếc cùng lúc, mỗi lần gá dài hơn nhưng chia cho bốn. Thời gian máy của hai phương án gần như bằng nhau; khác biệt nằm ở thời gian phụ và số lần mở cửa máy, và với loạt vài trăm chiếc, khác biệt đó có thể là nhiều ca làm.
Tương tự, khi phân vân giữa tập trung nguyên công trên máy CNC và đẩy bước thô sang máy vạn năng, hãy tính thời gian của từng máy riêng. Máy nào có tổng thời gian lớn nhất trong một ngày là nút thắt quyết định sản lượng; rút ngắn ở máy khác không làm xưởng ra thêm chi tiết nào. Bảng tính đơn giản theo nguyên công, theo máy, giúp bạn nhìn ra điều này trong vài phút.
Khi so sánh, giữ nguyên cách tính cho cả hai phương án, cùng giả định về hệ số phục vụ, nghỉ ngơi, chuẩn bị. Thay đổi giả định giữa hai phương án là cách vô tình làm phương án mình thích trông tốt hơn.
Vì sao thời gian ước lượng hay lệch với đồng hồ
Công thức giả định máy đạt ngay tốc độ chạy dao đã đặt. Thực tế máy cần thời gian tăng tốc và giảm tốc, nhất là ở các đoạn chạy dao ngắn, góc lượn liên tục, chương trình có hàng nghìn câu lệnh nhỏ do phần mềm CAM sinh ra. Trên những chương trình như vậy, máy có thể không bao giờ đạt tốc độ chạy dao danh định, và thời gian thật dài hơn thời gian tính đáng kể.
Phần mềm CAM và bộ điều khiển thường hiện thời gian ước tính, nhưng cách tính của mỗi bên khác nhau và nhiều phần mềm không mô phỏng gia tốc thật của máy bạn. Coi con số đó là để so sánh giữa các phương án trên cùng một phần mềm, không phải để cam kết. Thời gian thay dao, đóng mở cửa, xả phoi, đo giữa chừng cũng hay bị bỏ ngoài phép tính.
Cách chắc nhất là đo chiếc đầu tiên bằng đồng hồ, tách riêng thời gian máy chạy và thời gian người thao tác, ghi lại cùng số phiên bản chương trình. Sau vài loạt, xưởng có một bộ số liệu thật để đối chiếu với công thức, và biết hệ số chênh lệch của từng máy. Đó là dữ liệu quý cho mọi lần lập kế hoạch sau.
Nhờ AI lập bảng tính thời gian và kiểm lại
Lập bảng thời gian cho một quy trình nhiều nguyên công, mỗi nguyên công nhiều bước là việc đúng sở trường của trợ lý AI và bảng tính. Cách làm gợi ý:
- Đưa cho AI danh sách bước với L, l1, l2, i, f, n hoặc vf mà bạn đã chọn; không để AI tự chọn chế độ cắt.
- Câu lệnh mẫu: "Lập bảng tính thời gian máy cho từng bước theo công thức To = (L + l1 + l2) × i / (f × n) với tiện và khoan, To = (L + l1 + l2) × i / vf với phay. Ghi công thức vào cột riêng, cộng tổng theo nguyên công. Sau đó viết công thức bảng tính tương ứng để mình dán vào tệp bảng tính."
- Kiểm ngẫu nhiên hai bước bằng máy tính bỏ túi; đặc biệt kiểm bước khoan xem đã cộng chiều dài mũi côn chưa.
- Nhờ AI chỉ ra bước nào chiếm tỷ lệ thời gian lớn nhất và gợi ý hướng rút ngắn, rồi tự đánh giá gợi ý có khả thi với máy và dao của xưởng không.
- Ghi số đo thực tế bên cạnh số tính để lần sau hiệu chỉnh hệ số.
Khi đưa dữ liệu vào chatbot, dùng mã nội bộ thay cho tên khách và mã hàng của khách. Thời gian gia công là thông tin cạnh tranh của xưởng; nếu công ty có quy định về dùng AI, tuân theo quy định đó.
Câu hỏi thường gặp
Thời gian máy CNC hiển thị sau khi chạy có phải là thời gian cơ bản không?
Thường không hoàn toàn. Bộ đếm của máy thường tính cả thời gian chạy nhanh, thay dao và các khoảng dừng trong chương trình. Thời gian cơ bản theo định nghĩa chỉ là thời gian dao cắt. Hãy xem sổ tay máy để biết bộ đếm tính những gì.
Thời gian phụ nên lấy bao nhiêu phần trăm thời gian máy?
Không có tỷ lệ chung đúng cho mọi trường hợp; nó phụ thuộc đồ gá, kích thước phôi, tay nghề và loại máy. Một số giáo trình và doanh nghiệp có bảng tham khảo, nhưng tốt nhất là bấm giờ thực tế ở xưởng mình cho các chi tiết điển hình.
Vì sao loạt nhỏ thì thời gian mỗi chiếc lại lớn hơn nhiều?
Vì thời gian chuẩn bị kết thúc, gồm gá đồ gá, lắp dao, đặt gốc, chạy thử, được chia cho ít chiếc hơn. Với loạt vài chiếc, phần chuẩn bị có thể lớn hơn cả thời gian gia công. Đây là lý do chuẩn hoá đồ gá và dao giúp xưởng nhận loạt nhỏ hiệu quả hơn.
Thời gian ước tính của phần mềm CAM có tin được không?
Dùng được để so các phương án chạy dao trên cùng phần mềm, nhưng thường lệch với thực tế vì không mô phỏng đủ gia tốc của máy, thời gian thay dao và thao tác người. Đo chiếc đầu tiên bằng đồng hồ để có con số đáng tin.
Làm sao rút ngắn thời gian gia công mà không tăng tốc độ cắt?
Giảm thời gian phụ bằng đồ gá nhanh, gá nhiều chi tiết một lần, gộp nguyên công để bớt lần gá, rút ngắn đường chạy không cắt trong chương trình, chọn dao cho phép lượng chạy dao lớn hơn ở bước tinh. Thường các khoản này lớn hơn mức lợi từ tăng vận tốc cắt.