Tăierea de precizie a metalelor: toleranțe, alegerea procesului și ghidul de calitate a tăierii

Un magazin care are 5.000 de piese din tub inoxidabil la o grosime de perete de 4 mm poate pierde o săptămână la un număr. Dacă capătul tăiat aterizează în afara unei ferestre de 0,15 mm, stația de îndoire din spatele ei nu poate închide golul, iar piesele se deplasează înapoi la o bancă pentru pilirea manuală. Ferăstrăul era ascuțit, programul corect și mașina avea doar doi ani. Pierderea a venit din tratarea tăierii, teșirii și debavurării ca trei decizii separate în loc de un lanț de proces.

Tăierea de precizie a metalelor este mai ușor de gestionat atunci când este definită ca patru rezultate măsurabile: toleranță dimensională, lățimea tăieturii, înălțimea bavurilor și aportul de căldură. Fiecare proces de tăiere reține unele dintre aceste numere cu ușurință, iar altele doar cu o manipulare suplimentară. Întrebarea utilă nu este care aparat pare cel mai precis într-o broșură, ci care proces conține numerele fără care următoarea ta operație nu poate supraviețui.

Ce controlează de fapt tăierea de precizie a metalelor

Patru ieșiri decid dacă o tăietură este suficient de bună și fiecare este măsurată cu un instrument diferit la un punct diferit al ciclului.

• Toleranță dimensională: cât de departe poate sta fața finită față de dimensiunea de imprimare, măsurată după ce piesa s-a răcit la temperatura camerei.
• Lățimea tăieturii: materialul pe care tăierea îl îndepărtează, care stabilește eficiența cuibării și decide dacă o singură trecere poate finisa piesa la dimensiune.
• Înălțimea bavurilor: metalul înălțat rămas pe marginea de ieșire, măsurat în microni, care determină dacă următoarea stație este o mașină de debavurat sau o pilă manuală.
• Aport de căldură: dimensiunea zonei afectate de căldură, care modifică duritatea locală și poate scoate din rotund un capăt subțire al tubului.

Intervalele de mai jos sunt rezultate tipice de producție, mai degrabă decât valorile maxime de catalog și se suprapun mai mult decât sugerează majoritatea citatelor.

Coloana care decide de obicei un proiect nu este toleranța, ci zona afectată de căldură, deoarece o față tăiată întărită se comportă diferit la matrița de îndoire chiar și atunci când dimensiunea este perfectă.

Toleranța este locul în care majoritatea proiectelor sunt câștigate sau pierdute

Cereți trei furnizori să citeze același tub din inox și numerele de toleranță vor arăta aproape pe hârtie. Așezați pe o singură scară, nu sunt aproape deloc.

Figura 1. Benzi de toleranță realizabile prin procesul de tăiere pe oțel moale și inoxidabil de 1 mm până la 6 mm, luate din testele de producție mai degrabă decât din maximele de catalog.

Diagrama cu bare arată că diferența dintre procesul cel mai strâns și cel mai slab pe același tub este de aproximativ douăzeci la unu. Tăierea cu laser cu fibre menține o fereastră aproape de plus sau minus 0,05 mm pe inox subțire, motiv pentru care de obicei se alimentează direct într-o stație de îndoire sau de formare a capătului fără o operație intermediară. Ferăstrăul de precizie la rece se află la aproximativ plus sau minus 0,10 mm și atinge această cifră fără aport de căldură, astfel încât suprafața tăiată rămâne neschimbată din punct de vedere metalurgic. Jetul de apă aterizează aproape de ferăstrău pe toleranță, adăugând în același timp capacitatea de a tăia foi stivuite și secțiuni groase într-o singură trecere. Plasma, la plus sau minus 0,25 mm și mai lat pe material de 4 mm, este un proces productiv pentru lucrări structurale și unul costisitor atunci când o a doua operație trebuie să corecteze tăierea. Regula practică este să specificați toleranța pe care o poate accepta cea mai strânsă operațiune din aval, apoi alegeți procesul care o ține fără lucru manual.

Viteza de tăiere scade rapid pe măsură ce grosimea peretelui crește

Viteza este primul număr comparat de cumpărători și cel care îmbătrânește cel mai repede odată ce amestecul de materiale se schimbă.

Figura 2. Viteza tipică de tăiere pentru trei procese pe măsură ce grosimea peretelui crește pe oțel inoxidabil, fiecare linie prezentând aceeași calitate a materialului menținut constant.

Tăiere cu laser Taierea cu laser de mare viteză complet automată de la Hetai Machinery utilizează tehnologiile de bază cu laser 3D cu mai multe axe și mandrine modulare. pieptene... Vizualizare produs →

Diagrama cu linii arată că broșurile echipamentelor tind să se îngroape: tăierea cu laser își pierde rapid viteza pe măsură ce grosimea peretelui crește, deoarece fasciculul trebuie să îndepărteze un volum mai mare de material la fiecare trecere. La 1 mm linia laser începe cu mult deasupra celorlalte, iar cu 5 mm a scăzut la aproximativ un sfert din rata de perete subțire, plasma fiind aproape de a ajunge din urmă. Jetul de apă este jos și aproape plat, așa că dezavantajul său relativ este cel mai mic pe material gros, dur sau sensibil la căldură. Acel punct de trecere, mai degrabă decât viteza principală, decide ce mașină își câștigă spațiul. Când majoritatea lucrărilor se află sub peretele de 3 mm, laserul menține timpul de ciclu scurt; când amestecul rulează la 5 mm și mai mult în inoxidabil sau aluminiu, un ferăstrău sau un jet de apă termină adesea piesa mai devreme odată ce este luată în considerare manipularea a doua trecere. Pe o linie automatizată efectul se agravează, deoarece o primă stație lentă stabilește takt pentru fiecare stație din spatele ei.

Pentru lucrul cu tuburi și profil, muchia tăiată contează la fel de mult ca și timpul ciclului, deoarece o zonă îngustă afectată de căldură este cea care păstrează intactă o față formabilă la capăt. Mecanica din spatele acestei margini este acoperită în ghidul nostru ce efectuează tăierea cu laser muchiei tăiate .

Tăierea mecanică încă câștigă la capete pătrate și cost pe piesă

Un ferăstrău rece de precizie nu are nevoie de o grindă sau un flux de granat pentru a ține plus sau minus 0,10 mm pe tub, iar pentru multe piese această cifră este suficientă. De asemenea, produce un capăt pătrat, ușor de bavuri, pe care o stație de îndoire sau de formare a capătului îl poate accepta fără o a doua mașină.

• Selectarea lamei: lamele cu vârf din carbură păstrează dimensiunea tubului inoxidabil, în timp ce lamele de cermet sau acoperite se potrivesc aliajelor mai dure și volumelor de producție mai mari.
• Prindere: un tub care se deplasează cu 0,05 mm în timpul intrării lamei va produce o conicitate pe care nicio reglare în aval nu o poate elimina.
• Avans și viteză: alergarea prea rapidă arde marginea lamei și crește înălțimea bavurilor, astfel încât parametrii contează mai mult decât marca lamei.
• Oprire de lungime: un avans servocontrolat menține lungimea repetată mult mai bine decât o oprire manuală, în special la piesele de peste 1.500 mm.

Tăiere cu ferăstrău la rece de precizie Mașina de tăiat cu ferăstrău la rece de precizie este un ferăstrău la rece complet automat pentru bare metalice ultra-dure, proiectat pentru tăierea de mare viteză și precizie a materialelor de formă neregulată... Vizualizare produs →

Schimbul este kerf. Un ferăstrău îndepărtează doi până la trei milimetri de material per tăietură, ceea ce contează atunci când tubul brut este scump, astfel încât planificarea cuibării și a resturilor aparțin aceleiași conversații ca și alegerea mașinii.

Bavuri și căldură: costul ascuns al unei tăieturi rapide

O tăietură care respectă tipărirea poate eșua în continuare costul țintă dacă fiecare piesă necesită curățare manuală înainte de asamblare.

Figura 3. Randamentul la prima trecere măsurat ca ponderea pieselor tăiate care părăsesc stația de tăiere fără reprelucrare manuală, eșantionate pe o săptămână de producție completă.

Masina de debavurat Designul rampei cu plăci de nailon cu lanț asigură că fitingurile pentru țevi nu se frecă de fier în timpul debavurării, protejând eficient finisajul suprafeței. Br... Vizualizare produs →

Randamentul la prima trecere în diagramă numără numai părțile care părăsesc stația de tăiere fără reluare manuală. Tăierea cu laser conduce la 97 la sută, deoarece fasciculul îndepărtează materialul mai degrabă decât să-l forfecare, lăsând o bavură mică și consistentă pe partea de ieșire. Un ferăstrău rece de precizie bine fixat atinge aproximativ 94 la sută, iar majoritatea pierderilor sale se datorează mai degrabă uzurii lamei decât procesului în sine. Jetul de apă este aproape de 95 la sută, cu avertismentul că nisipul abraziv și conicitatea trebuie gestionate pe secțiuni groase. Plasma și oxi-combustibilul trec cu zece puncte sau mai mult, deoarece îndepărtarea zgurei și curățarea marginilor sunt de rutină mai degrabă decât ocazionale. Decalajul are greutate comercială: la 10.000 de părți pe an, o diferență de randament de trei puncte este de 300 de călătorii suplimentare la un banc de debavurare, iar forța de muncă apare rar în cotația mașinii.

Potrivirea procesului la piesa

Majoritatea magazinelor nu au nevoie de un proces perfect. Au nevoie de cel mai mic set de procese care să acopere fiecare parte pe care o citează.

Figura 4. Comparația radar a trei procese de tăiere notate de la 0 la 100 pe criteriile pe care cumpărătorii le cântăresc cel mai des atunci când este specificată o nouă mașină.

Vizualizarea radar prezintă trei opțiuni comune față de cinci atribute pe care cumpărătorii le cântăresc de fapt. Tăierea cu laser are cel mai mare punctaj la toleranță și finisarea muchiei, în timp ce scorul său la aportul de căldură este cel mai slab dintre cele trei, deoarece fiecare tăietură lasă o zonă afectată de căldură. Ferăstrăul de precizie la rece produce cea mai echilibrată formă de pe diagramă: puternică în ceea ce privește toleranța, viteza și costul pe piesă și efectiv neutru la căldură. Jetul de apă se potrivește cu fierăstrăul în ceea ce privește căldura și calitatea muchiei, dar scade brusc la viteza de tăiere, care este comerțul pe care îl face pentru tăierea aproape oricărui material fără deteriorare termică. Niciun proces nu umple întregul pentagon, motiv pentru care magazinele mixte păstrează de obicei mai mult de o metodă de tăiere pe podea. Modelul potrivit este cel care acoperă atributele pe care propriile rapoarte de inspecție le măsoară în fiecare săptămână.

Specificarea unei mașini de tăiat fără regret

O mașină de tăiat este cumpărată pentru următorii cinci ani de piese, nu pentru piesa de demonstrație din showroom. Cinci întrebări separă o achiziție durabilă de o lecție costisitoare.

1. Ce toleranță are mașina la cea mai obișnuită grosime a peretelui și materialul dvs., măsurate pe o tură completă, nu pe o singură probă?
2. Ce procese rămân interne și care sunt subcontractate? Prelucrarea, sudarea și asamblarea efectuate intern înseamnă de obicei o iterație mai rapidă atunci când un dispozitiv sau un program trebuie să se schimbe.
3. Cât costă schimbarea în timp și câte minute trec până la prima parte bună după încărcarea unui nou program?
4. Ce include testul de acceptare și cine semnează raportul de măsurare înainte de expediere?
5. Care este fereastra de livrare cotată și ce angajament de servicii urmează instalării?

Gipfel Precision Machinery construiește echipamente de tăiere, teșire, îndoire și formare a capetelor în Nantong, China, și menține dezvoltarea de software, prelucrarea de precizie, sudarea, asamblarea și testarea FAT și SAT în interiorul propriei sale unități, în loc să le externalizeze. Compania citează o fereastră de livrare stabilă de 90 până la 120 de zile, lucrează dintr-o echipă de cercetare cu peste 50 de brevete naționale de proiectare și sprijină mașinile pe toată durata de viață a acestora. Dacă capetele tăiate se introduc direct într-o linie de îndoire sau de formare a capătului, un test de fezabilitate pe propriul material valorează mai mult decât orice cifră de catalog: trimiteți-ne fereastra de desen și toleranță și vă vom spune ce proces îl deține și care nu.

Tăierea este cel mai ieftin loc pentru a rezolva o problemă de toleranță și cel mai scump loc pentru a descoperi una. Fiecare operațiune din aval moștenește orice produce stația de tăiere, astfel încât o decizie care economisește câteva secunde pe piesă la ferăstrău sau la laser poate adăuga minute la bancul de debavurare și ore la inspecția finală.

Începeți cu cele patru numere, nu cu mașina. Confirmați-le pe propriul material, la grosimea dvs. de perete, cu propriul dispozitiv de fixare. Procesul care îi ține pe toți patru fără lucru manual este cel care merită cumpărat, chiar și atunci când un concurent deține o cifră mai bună pe hârtie.