Как рассчитать машинное время на ЧПУ-станке для производственного заказа

«Сколько займёт этот заказ на ЧПУ?» — вопрос, который определяет три вещи сразу: цену для клиента, дату отгрузки и можно ли вообще принять параллельный заказ на ту же неделю. И если ответ — «ну, два дня где-то», то с большой вероятностью что-то из трёх окажется неправдой: либо клиент платит наугад, либо станок будет ждать наладчика, либо новый заказ влезть не сможет, потому что старый ещё не закончен.

Машинное время на ЧПУ — это не «прикинуть на глаз». Это нормативная цифра, которая складывается из основного времени резания, вспомогательных операций и накладного времени на наладку. Если её посчитать один раз для типовых деталей — она становится опорной точкой и для прайса, и для плана загрузки. Если не посчитать — заказ живёт в режиме «когда сделаем, тогда сделаем».

🔩 В Zolotenkov MRP маршрутная карта операции хранит норматив T_о, T_в и T_пз вместе с режимом резания и стоимостью станко-часа — расчёт длительности заказа на ЧПУ собирается автоматически по списку деталей. Ранний доступ — бесплатно.

В этой статье разберём: из чего на самом деле складывается машинное время на ЧПУ, как считать его по формуле и пример на конкретной детали, как заложить смену инструмента и установку, как из этих цифр получается прайс, и как нормативы кормят план загрузки станка на неделю вперёд.

Машинное время — это не только резание

Когда металлообработчик говорит «машинное время», он обычно имеет в виду одно из трёх и сам не всегда уточняет какое:

• Основное время (T_о) — пока инструмент реально снимает стружку с заготовки. Шпиндель крутится, фреза идёт по контуру, материал режется. Это и есть то время, которое раньше всех учились считать по справочникам.
• Штучное время (T_шт) — основное плюс вспомогательное (установка, снятие, замер) плюс время на обслуживание рабочего места и отдых оператора. То, что реально занимает один экземпляр детали в производстве.
• Подготовительно-заключительное (T_пз) — время на наладку станка для конкретной партии: установка приспособления, привязка нулей, обкатка управляющей программы. Тратится один раз на партию независимо от того, 5 деталей в заказе или 500.

Полная норма времени на партию из n деталей считается так:

T_партии = T_пз + T_шт × n

Если ваш мастер называет одну цифру в часах — спросите, какая именно. Различие между «1 час на деталь» и «1 час на партию плюс 12 минут на деталь» при заказе в 40 деталей даёт разницу в 8 рабочих часов. Это разница между «успеваем сегодня» и «отгрузка завтра».

Формула основного времени

Основное время для каждой операции (фрезерование плоскости, сверление отверстия, нарезание резьбы) считается одинаково:

Где L — полная длина прохода в миллиметрах: путь врезания плюс длина обрабатываемой поверхности плюс выход инструмента. Врезание и выход часто забывают — а они добавляют 2–10 мм на каждый проход, что на 60 проходах превращается в полминуты, которые не учли в смете.

F — это подача на оборот (мм/об), которую вы берёте из паспорта инструмента или из справочника по режимам резания для конкретной пары «инструмент + материал». Для твердосплавной фрезы Ø80 по стали Ст3 это типично 0.2–0.3 мм/зуб × число зубьев. Не путайте с минутной подачей F_м — она уже учитывает n и измеряется в мм/мин (F_м = F · n).

n — частота вращения шпинделя в оборотах в минуту, считается через скорость резания: n = 1000 · v / (π · D), где v в м/мин (для Ст3 твердосплавом — 150–200 м/мин), D — диаметр инструмента в мм.

i — число проходов. Если припуск под чистовую обработку 4 мм, а максимальная глубина резания за один проход 1.5 мм — нужно 3 прохода, не 1. Это вторая частая ошибка: считают как один проход, по факту получают втрое больше.

Сколько отнимают вспомогательные операции

Основное время — обычно 50–60% от штучного. Остальное — вспомогательное (T_в). Игнорировать его — значит занижать норматив на четверть и потом удивляться, почему мастер «не успевает».

Что в нём:

• Установка и снятие детали. Зажим в тиски, в патрон, в специальное приспособление. Привязка нуля заготовки (G54), проверка биения у токарных деталей. Норматив зависит от типа оснастки: пневмотиски — 30–60 сек, ручные тиски с выверкой — 2–3 мин, специальное приспособление под партию — 20–40 сек.
• Смена инструмента. На станках с автоматическим магазином (ATC) — 5–15 секунд за смену. На станках без ATC — оператор останавливает программу, ставит новый инструмент, делает привязку — 1–3 минуты. Считайте, сколько раз инструмент меняется в одной операции; за 4-5 смен набегает минута, на партии из 40 деталей — это 40 минут.
• Холостые ходы. Подвод инструмента к заготовке, отвод, позиционирование между обрабатываемыми поверхностями на быстрой подаче. CAM-симулятор показывает их явно; если без CAM — закладывайте 10–20% от T_о.
• Замеры детали. Контрольный штангенциркуль/микрометр после каждой 5–10 детали, особенно на длинной партии — нужно ловить износ инструмента до того, как он уйдёт за допуск. 30–60 секунд на замер плюс компенсация в коррекции, если поплыло.

И отдельно — подготовительно-заключительное время T_пз на партию: установка приспособления, обкатка УП в режиме «холостого хода», правка дублирующих программ, прогон первой детали под контролем. Для типового заказа на 3-осевом ОЦ — 20–40 минут. Для нового приспособления, которое варят впервые — может быть и 2-3 часа.

Пример: фланец Ст3 Ø160, партия 40 шт.

Чтобы числа стали осязаемыми, посчитаем типовой заказ: фланец из Ст3 диаметром 160, толщиной 20 мм, шесть отверстий М12 равномерно по диаметру. Партия — 40 штук на 3-осевом ОЦ с автосменой инструмента.

Торцевание (фреза Ø80, 4 зуба, твердосплав). v = 180 м/мин → n = 1000 · 180 / (π · 80) ≈ 716 → принимаем 800 об/мин. Подача на зуб F_z = 0.075 мм → F_м = 0.075 · 4 · 800 = 240 мм/мин. L = 200 мм (с врезанием и выходом по 20 мм). i = 1. T_о = 200 / 240 = 0.83 мин, ×1.25 на медленный проход у краёв = 1.04 мин.

Сверление 6 отверстий Ø10.2 под М12 (сверло из быстрорежущей стали). v = 30 м/мин → n ≈ 936 → 900 об/мин. Подача 0.2 мм/об → F_м = 180 мм/мин. L на одно отверстие = 25 мм (20 толщина + 5 врезание). На 6 отверстий: T_о = 6 · 25 / 180 = 0.83 мин.

Резьбонарезание М12 в 6 отверстиях (метчик 6 ниток на дюйм, шаг 1.75 мм). Скорость нарезания низкая, v = 8 м/мин → n ≈ 212 → 200 об/мин. Подача равна шагу — F_м = 1.75 · 200 = 350 мм/мин (с компенсатором). L туда-обратно = 40 мм на отверстие. T_о = 6 · 40 / 350 = 0.69 мин, плюс ходы реверса ≈ 2.06 мин.

Итого основное: 3.93 мин/деталь. Прибавляем:

• Смена инструмента: 3 раза по 15 сек автоматом = 0.75 мин/деталь
• Установка/снятие: пневмотиски, продувка, замер = 1.20 мин/деталь
• Холостые: 0.62 мин/деталь
• T_шт = 3.93 + 0.75 + 1.20 + 0.62 = 6.50 мин/деталь

На партию 40 шт.: T_шт × 40 = 260 мин = 4 ч 20 мин. Плюс наладка T_пз = 35 мин (привязка нулей, обкатка УП, прогон первой детали).

Итого на партию: 295 мин ≈ 5 ч. Это от первой стружки до последней снятой детали. Прибавляем оператора, который рядом — это всё ещё 5 часов его рабочего времени, не разбавляемых.

Если станко-час у вас 1700 ₽ — заказ стоит ~8 400 ₽ только обработки. Плюс материал (40 заготовок Ø165×22 из круга — около 80 кг Ст3, ≈ 6 000 ₽ с поставкой), плюс покрытие (если красить или цинковать). Итого себестоимость заказа в районе 15 000 ₽, прайс — 22–25 тыс. Это и есть ответ клиенту на «сколько стоит партия 40 фланцев», основанный на цифрах, а не на «ну, тысяч 20, наверное».

Где брать нормативы, если CAM нет

CAM-системы (Mastercam, Fusion 360 CAM, SprutCAM, SolidCAM) считают T_о и приблизительные холостые сами — это побочный продукт постпроцессирования УП. Если у вас CAM — берите цифру оттуда, она точнее ручного расчёта.

Если CAM нет или операции на станке без УП (например, выходные на универсальном фрезерном или токарно-винторезном с ЧПУ-стойкой) — нормативы собираются из трёх источников:

• Паспорт инструмента. Производители твердосплавных фрез (Sandvik, Iscar, Mitsubishi, Pramet) публикуют рекомендованные режимы для каждого артикула фрезы по парам «материал заготовки + операция». Это самый точный источник для современных инструментов.
• Справочники по режимам резания. ГОСТ-овские нормативы 70–80-х (например, «Общемашиностроительные нормативы режимов резания», Москва, Машиностроение) — основа для расчёта в рамках конкретного материала. Цифры консервативные, но не подведут.
• Хронометраж по факту. Снимаете 5–10 деталей с секундомером по этапам — получаете живой норматив на свой парк, свой инструмент, своего оператора. Самый точный способ для уникальных операций, которых нет в справочниках.

Чем больше у вас типовых деталей, тем выгоднее раз в год прогнать хронометраж по 10-15 типовым операциям и складывать норматив в систему — потом для каждого нового заказа собирать смету не в Excel «прикинул», а из готовых строк маршрутной карты.

Цена станко-часа: почему её нужно знать

Машинное время в минутах само по себе ничего не стоит — пока не умножишь на стоимость станко-часа. И вот здесь у многих небольших цехов начинаются проблемы: «1500 ₽/час — это много или нет?» вопрос риторический, если ты не считал, сколько твой станок реально стоит.

Грубая раскладка для 3-осевого ОЦ среднего класса (5 млн ₽, 5 лет амортизации, 1900 ст-ч полезных в год):

• Амортизация станка — 420 ₽/ч (стоимость купить и обновить).
• Оператор с налогами — 560 ₽/ч (ФОТ 90 тыс. + страховые ≈ 30%).
• Электричество — 180 ₽/ч (22 кВт×ч × 8 ₽).
• Инструмент и СОЖ — 240 ₽/ч (расходники, износ фрез, эмульсия).
• Накладные — 300 ₽/ч (аренда помещения, ТО, ремонт, сервис).

Себестоимость станко-часа ≈ 1 700 ₽/ч. Для прайса нужно добавить прибыль и резерв на простой (станок не работает 24/7 даже при идеальной загрузке) — выходит 2 200–2 800 ₽/ч, в зависимости от того, считаете ли наладку в часах работы клиента или отдельно. Если ваш конкурент по соседству продаёт станко-час за 1 200 — он либо работает в минус, либо считает не все строки в себестоимости.

Это число — самое важное, что должно быть в системе учёта производства. Из него растут все остальные расчёты: смета на заказ, рентабельность каждой партии, ответ на вопрос «брать ли этот срочный заказ при скидке 15%».

От норматива к плану загрузки

Нормативный T_шт на типовые детали — это вход в план загрузки станка. Без него планирование работы ЧПУ-парка вырождается в одну из двух крайностей:

• «Берём всё подряд». Заказчик звонит, мастер говорит «ну, давайте, на следующей неделе сделаем» — а потом оказывается, что станок уже занят прошлым заказом до пятницы. Дедлайны едут, клиент злится, цех работает на нервах.
• «На всякий случай говорим месяц». Чтобы точно успеть, в каждый заказ закладываем тройной буфер. В итоге клиенты, которым нужно за неделю, уходят к соседям, кто пообещал за неделю и сделал.

Когда у вас есть норматив на каждую типовую операцию — план становится арифметикой, а не интуицией. Берёте заказ на 40 фланцев — система суммирует 295 мин на партию плюс наладку, ставит в первое свободное окно в графике станка, считает дату выпуска. Видите, что ОЦ №1 на эту неделю загружен на 78%, есть ещё 9 часов до полной загрузки — можно брать заказ на 100 деталей крепления, который оператор пытался впихнуть «как-нибудь».

Базовые KPI плана загрузки, которые имеет смысл мониторить:

• Загрузка станка в процентах от рабочего времени смены. Целевой коридор для серийного цеха — 75–85%. Ниже 60% — станок недозагружен, выше 90% — нет резерва на срочные заказы, любая авария ломает все сроки.
• Доля наладочного времени в общей загрузке. Если T_пз съедает больше 20% — значит, партии слишком мелкие, имеет смысл сводить однотипные заказы в один прогон или подбирать УП с минимальной переналадкой.
• Простой между заказами. Время, когда станок включён, оператор на месте, но обработка не идёт. Часто это «нет следующего наряда» или «материал ещё не выдан со склада» — и это уже не проблема ЧПУ, а проблема MRP-логики.

Как этот расчёт встроен в Zolotenkov MRP

Если описать в общих чертах подход, который мы реализуем для металлообработчиков 1–10 человек:

• Маршрутная карта детали хранит список операций с привязкой к конкретному станку (ЧПУ-центр, токарный с ЧПУ, ленточная пила). Для каждой операции — нормативы T_о, T_в, T_пз, режим резания (S, F, n) и применяемый инструмент.
• Технологические базы инструмента — справочник, общий для цеха: каждая фреза/резец имеет рекомендованные режимы под пары «материал × операция», берётся из паспорта или из хронометража.
• Расчёт длительности производственного заказа — система собирает суммарное время по всем операциям всех деталей в заказе, добавляет наладку, выдаёт дату «к какому числу будет готово» с учётом текущей загрузки парка.
• Стоимость станко-часа настраивается на каждый станок: при изменении амортизации (новый станок), ФОТ или цен на электричество — себестоимость заказа автоматически пересчитывается, прайс не разъезжается с реальностью.
• План загрузки ЧПУ-парка показывает на неделю/месяц вперёд, какие заказы во сколько идут на каждый станок, где «дырки» под срочные, где наладка пожирает слишком много.

Это формат «как мы это решаем»: фича целиком — не у нас в проде на сегодня, отдельные элементы (карточки деталей, базовая маршрутная карта, расчёт длительности по операциям) — есть, полный модуль расчёта станко-часа и графика загрузки готовится в ближайших итерациях. Тестировать на своих заказах в раннем доступе можно уже сейчас.

Что забрать из статьи

• Машинное время — это сумма основного, вспомогательного и наладочного. Считать одно T_о = занижать срок в 1.5–2 раза.
• Основное время на каждую операцию = L / (F · n · i). Не забывайте врезание, выход и число проходов.
• Вспомогательное время — 40–50% от штучного. Норматив зависит от оснастки и наличия ATC.
• T_пз закладывается один раз на партию. На мелких партиях это половина времени станка.
• Себестоимость станко-часа — пять строк: амортизация, ФОТ, электричество, инструмент, накладные. Без этой цифры прайс — догадка.
• Норматив T_шт на типовые детали → план загрузки станка → реалистичные сроки заказов → выручка без дыр от простоев и просрочек.

🔩 Если интересно увидеть, как мы реализуем расчёт длительности заказа и план загрузки на ваш парк ЧПУ — регистрируйтесь в ранний доступ или посмотрите страницу для металлообработки. Делаем под малосерийку 1–10 человек, не под завод.

Дополнительно по теме:

• Учёт металлопроката по плавкам — как связать заготовку, сертификат и готовую деталь.
• Нормирование расхода металла — норма расхода на деталь с учётом КИМ, обрези и концевых отходов.
• Как выбрать программу для производства — чек-лист, что должно быть в системе для металлообработки.