Bei der Metallverarbeitung haben die Anwender oft Probleme mit der Auswahl der am besten geeigneten Zerspanungsmaschine. Die heute gängigen Metallschneideverfahren haben einzigartige Eigenschaften in Bezug auf Schnittstärke, Genauigkeit, metallurgische Leistung und Produktivität. Dieser Artikel kann zwar nicht auf alle Einzelheiten dieser Merkmale eingehen, aber wir können einen Überblick geben, der Ihnen hilft, [...]
Bei der Metallverarbeitung haben die Anwender oft Probleme mit der Auswahl der am besten geeigneten Zerspanungsmaschine. Die heute gängigen Metallschneideverfahren haben einzigartige Eigenschaften in Bezug auf Schnittstärke, Genauigkeit, metallurgische Leistung und Produktivität.
In diesem Artikel können wir zwar nicht auf alle Einzelheiten dieser Funktionen eingehen, aber wir können Ihnen einen Überblick geben, der Ihnen hilft, die beste Wahl zu treffen.
Bevor wir auf die Technologie und die Möglichkeiten der einzelnen Verfahren eingehen, müssen wir zunächst die wichtigsten Bedürfnisse der Anwender in der metallverarbeitenden Industrie definieren.
Kosten für den Erwerb von Ausrüstung
Unterschiedliche Schneidverfahren erfordern unterschiedliche CNC-Maschinen, EntstaubungsanlagenCAD/CAM-Software, unter anderem.
Zum Beispiel, Laserschneiden erfordert eine höhere Geschwindigkeit und Präzision bei dünnen Blechen, im Gegensatz zu der langsameren Schneidgeschwindigkeit von Wasserstrahl- und Brennschneidverfahren. Diese Anforderungen können zu einem erheblichen Kostenunterschied bei den Anlagen führen.
Schnittkosten pro Stück Teil oder Stück Länge
Die oben genannten Kosten umfassen Gas, Düsen, Elektroden, Strom und Wasser. In bestimmten Fällen werden auch die Anschaffungskosten für die Ausrüstung und die Arbeitskosten, z. B. für das Be- und Entladen, geteilt. Es ist wichtig, den Umfang dieser Kosten zu verstehen, wenn man Vergleiche anstellt.
Bei der Ermittlung der Kosten eines Projekts empfiehlt es sich, die Kosten pro Teil oder Stücklänge zu berücksichtigen, die die Schnittgeschwindigkeit und die Produktivität berücksichtigen, da sie einen genaueren Bezugspunkt darstellen als die Kosten pro Zeit.
Benutzerfreundlichkeit
Diese Anforderung bezieht sich in erster Linie auf Software, insbesondere CAM und CNC.
Heutzutage werden die Lernzeiten verkürzt, und die Abhängigkeit von der Erfahrung wird durch die Integration integrierter beruflicher Erfahrung vermindert.
Hypertherm zum Beispiel, der Branchenführer bei PlasmaschneidenDas Unternehmen hat den kompletten Satz der Hypertherm-Plasmaprozessparameter in seine eigene Verschachtelungssoftware und CNC-Steuerung integriert, so dass neue Benutzer schnell lernen können und die gleiche Schnittqualität und Produktivität wie erfahrene Veteranen erhalten.
Auch wenn dieser Bedarf schwer zu quantifizieren ist, sollte er für die praktische Produktion nicht außer Acht gelassen werden.
Produktivität
Die Schnittgeschwindigkeit, die auch als Produktionskapazität bezeichnet wird, ist häufig der entscheidende Faktor, der die Produktionskapazität bestimmt.
Genauigkeit der geschnittenen Teile
Die Messung der Genauigkeit eines Metallteils kann auf verschiedene Weise erfolgen. In der Regel erfordert die Außenkontur geringere Toleranzen als die Innenbohrung.
Infolgedessen wurden mehrere Zerspanung Die Anbieter führen jetzt Verfahren ein, die das Schneiden von Bohrungen mit höherer Qualität ermöglichen. Darüber hinaus messen die Anwender bei ihren Messungen häufig nur die obere Fläche, obwohl die Abmessungen der unteren Fläche aufgrund der Neigung des Schnitts erheblich abweichen können.
Der Einfachheit halber wird in diesem Artikel empfohlen, die für die Oberseite gemessenen positiven und negativen Toleranzwerte zu verwenden und dann die Schnittneigung für jeden Prozess zu berücksichtigen.
Kantenqualität, metallurgische Eigenschaften
Alle oben genannten Verfahren haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Bearbeitbarkeit des Metalls, die Umformeigenschaften und Schweißbarkeit.
Anforderungen an die Wartung
Bei der Betrachtung der langfristigen Betriebskosten ist es wichtig, den Wartungsbedarf und die Wartungsfreundlichkeit für jedes dieser verschiedenen Verfahren zu berücksichtigen.
Um einen kurzen Überblick über diese Verfahren zu geben, werden folgende genannt: Brennschneiden, Feinplasma, 3-kW-Faserlaser und Wasserstrahl.
Zum Vergleich: Die Anschaffungskosten für ein komplettes System, das eine industrielle CNC-Maschine (keine Einstiegs- oder Maximalkonfiguration), CAD/CAM-Software und ein Schneidbereich von ca. 5′ x 10′ (1,5 x 3 m) verwendet werden.
Das Autogenschneiden ist die einfachste aller hier vorgestellten Schneidetechniken. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, den Stahl zunächst mit einem brennbaren Gas auf die Temperatur des "Zündpunkts" zu erhitzen, die bei etwa 1800 F liegt. Sobald diese Temperatur durch Vorwärmen erreicht ist, wird reiner Sauerstoff eingeblasen, der eine exotherme Reaktion mit dem heißen Stahl auslöst und diesen schnell erodiert.
Mit dieser Technik kann nur Kohlenstoffstahl geschnitten werden, meist in Dicken von 1/4″ (ca. 6,35 mm) bis 6″ (ca. 150 mm). Bei Dicken über 2″ (ca. 50 mm) ist die Schnittgeschwindigkeit höher als bei anderen Verfahren.
Es ist einfach und kostengünstig, mehrere Flammenfackeln zu installieren ein CNC Brennschneidmaschine gleichzeitig, wodurch sich ihre Kapazität verdoppelt.
5′ x 10′ Brennschneidmaschine Kosten:
RMB 80.000 - 120.000 (relativ einfacher Maschinentyp mit niedriger Geschwindigkeit)
Kosten für das Schneiden pro Teileinheit oder pro Längeneinheit:
Die Schnittgeschwindigkeit ist langsam, und der Gasverbrauch ist hoch.
Die Schneidkosten werden im Vergleich zu Plasma günstiger, da die Dicke des Materials Stahlplatte erhöht.
In der Regel sind die Kosten pro Meter Schneiden höher als beim Plasmaschneiden, aber bei Dicken über 2″ (~50mm) sind sie relativ niedriger.
Benutzerfreundlichkeit:
Um die schnellste Schnittgeschwindigkeit und die beste Schnittqualität zu erreichen, erfordert der Betrieb von Flammen-CNC-Schneidemaschinen einen erfahrenen Bediener. Außerdem erfordert der Schneidprozess in der Regel eine kontinuierliche Überwachung.
Produktivität:
Oxy-Brennschneiden hat aufgrund der langen Vorwärmzeit und der langsamen Schnittgeschwindigkeit eine geringe Produktivität.
Genauigkeit der Schnittteile:
Ein guter Bediener mit der am besten geeigneten Geschwindigkeit, Höhe, Gas und Düse schneidet Teile mit einer ungefähren Maßtoleranz von ±0,030″ (etwa 0,76 mm) und weniger als 1 Grad Neigung.
Kantenqualität, metallurgische Eigenschaften:
Die wärmebeeinflusste Zone von Brennschneiden ist groß.
Der Abschnitt ist rau und hat hängende Schlacke.
Wartungsanforderungen:
Die Wartung des Brennschneidbetts ist relativ einfach und kann vom Anwender selbst durchgeführt werden.
Bei der Feinplasmatechnologie wird ionisiertes Hochtemperaturgas verwendet, um einen Lichtbogen mit hoher Energiedichte zu erzeugen, der es ermöglicht, alle leitfähigen Materialien zu durchtrennen.
Dank der jüngsten technologischen Fortschritte ist es nicht mehr erforderlich, dass die Bediener über Vorkenntnisse verfügen.
Feinplasma ist am effektivsten beim Schneiden von Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 26 Gauge (ca. 0,45 mm) bis 2″ (ca. 50 mm) sowie von rostfreiem Stahl und Aluminium bis zu einer Dicke von 6¼" (ca. 160 mm).
5′ x 10′ Plasmaschneidmaschine Kosten:
150.000 - 250.000 RMB (schneller, ausgestattet mit Höhenverstellung und Staubentfernung)
Schnittkosten pro Teil oder Längeneinheit:
Bei Kohlenstoffstahl von ¼" (ca. 6,35 mm) bis 2″ (ca. 50 mm) Dicke sind die Kosten für das Plasmaschneiden im Vergleich zu anderen Verfahren am niedrigsten.
Benutzerfreundlichkeit:
Ausgestattet mit der neuesten CNC und Software, ist Plasma sehr einfach zu erlernen und zu benutzen.
Da die professionellen Prozessparameter bereits in die Nesting-Software integriert sind, ist keine Erfahrung des Bedieners erforderlich.
Produktivität:
Plasmaschneiden ist bei Dicken über ¼" (~6,35 mm) schneller als Laserschneiden, und bei Dicken unter 2″ (~50 mm) schneidet es schneller als Flammenschneiden. In der Tat ist Plasma das schnellste und effizienteste Schneidverfahren von allen.
Genauigkeit der Schnittteile:
Die Maßtoleranzen für geschnittene Stücke aus Kohlenstoffstahl liegen ungefähr zwischen ±0,015″ (ca. 0,38mm) und 0,020″ (ca. 0,5mm).
Bei dünnen Platten, die weniger als 3/8″ (ca. 9,5 mm) dick sind, beträgt die Toleranzneigung 2-3 Grad.
Für Bretter, die dicker als 1/2″ (ca. 12,7 mm) sind, liegt die Toleranzneigung innerhalb von 1 Grad.
Kantenqualität, metallurgische Eigenschaften:
Die Wärmeeinflusszone ist in der Regel sehr gering, in der Regel weniger als 0,010″ (etwa 0,25 mm). Außerdem ist der Abschnitt gut schweißbar und erscheint glatt und ohne hängende Schlacke.
Wartungsanforderungen:
Die Wartung ist relativ einfach und kann vom Benutzer selbst bewältigt werden oder erfordert lediglich telefonische Unterstützung durch den Hersteller.
Faserlaser ist die neueste verfügbare Lasertechnologie.
Es verwendet eine Festkörperlaser Generator, der effizienter ist als der herkömmliche CO2 Laser. Die Wellenlänge des Faserlasers ist auch für die Leitung in der dünnen, flexiblen Faser geeignet, wodurch sie biegsamer und leichter zu warten ist als der CO2 Laser, der nur durch Spiegelreflexion geleitet werden kann.
Der hochenergetische Laser konzentriert sich auf das Schmelzen des zu schneidenden Materials, und ein Hilfsgas (normalerweise Sauerstoff beim Schneiden von Kohlenstoffstahl) bläst das geschmolzene Metall ab.
Ein 3-kW-Faserlaser hat die gleiche Schneidleistung und -geschwindigkeit wie ein 4 bis 5 kW starker CO2 Laser. Seine Schneidkapazität reicht normalerweise bis zu ¾" (ca. 19 mm) dickem Kohlenstoffstahl.
5′ x 10′ Faser Kosten der Laserschneidmaschine:
300.000 - 500.000 RMB (Laserschneidbett erfordert höhere Bewegungsgenauigkeit und Schattenschutz)
Kosten pro geschnittenes Teil oder Längeneinheit:
Am kostengünstigsten ist das Laserschneiden bei Materialstärken von weniger als ¼" (ca. 6,35 mm). Mit zunehmender Dicke des zu schneidenden Materials nimmt die Schneidgeschwindigkeit jedoch deutlich ab, und die Kosten werden höher als beim Plasmaschneiden. Dennoch bietet das Laserschneiden eine außergewöhnliche Qualität und Genauigkeit des Schnitts.
Benutzerfreundlichkeit:
Wie die neuesten Plasmasysteme können auch die Laserschneidmaschinen mit der neuesten CNC-Steuerung und Software ausgestattet werden, so dass sie leicht zu erlernen und zu bedienen sind, da alle Einstellungen automatisiert sind.
Produktivität:
Höchste Produktivität bei dünnen Blechen, gleichwertig mit Plasma ab einer Dicke von ¼" (~6,35 mm).
Genauigkeit der Schnittteile:
Die hochwertigste Faser lasergeschnittene Teile haben Maßtoleranzen von etwa ±0,01″ (oder 0,25 mm), was dem Plasmaschneiden überlegen und dem Wasserstrahlschneiden vergleichbar ist.
Außerdem liegt die Neigung der Schnitte innerhalb von 1 Grad.
Kantenqualität, metallurgische Eigenschaften:
Die wärmebeeinflusste Zone ist etwas kleiner als die des Plasmas.
Wartungsanforderungen:
Im Vergleich zu den bisherigen CO2 Laser ist der Faserlaser wesentlich einfacher zu warten und kann in der Regel vom Benutzer mit Fernunterstützung durch den Hersteller verwaltet werden.
Die Wasserstrahltechnologie ist seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz und wird für eine Vielzahl von Materialien verwendet, von Weichkuchen bis zu hartem Granit.
Reines Wasser kann zum Schneiden weicher Materialien verwendet werden, wobei ein Hochdruckwasserstrahl (zwischen 40.000 und 60.000 psi) durch eine Düse komprimiert wird, was die Durchflussrate und Energiedichte erhöht.
Dem Wasserstrom kann auch Sand zugesetzt werden, der wie die Zähne einer Säge wirkt, um das Material mit dem Schwung des Wasserstroms zu durchtrennen.
Die modernen Wasserstrahlpumpen von heute können Drücke von bis zu 100.000 psi erreichen, was zu schnelleren Schnittgeschwindigkeiten führt, aber sie müssen regelmäßig gewartet werden, da die Pumpendichtungen müssen häufig ersetzt werden.
Die Wasserstrahltechnologie bietet zwei wesentliche Vorteile gegenüber anderen Schneidverfahren, nämlich das Fehlen einer Wärmeeinflusszone und die Möglichkeit, praktisch jedes Material zu schneiden. Außerdem ist die Genauigkeit des Wasserstrahlschneiden ist sehr hoch.
Der größte Nachteil von Wasserstrahlen ist jedoch ihre langsames Schneiden Geschwindigkeit.
Die Kosten für eine 5′ x 10′ Wasserstrahlschneidmaschine liegen zwischen 200.000 und 350.000 RMB. Aufgrund der langsameren Geschwindigkeit sind die Kosten niedriger als bei einem Laserbett, aber etwas teurer als bei einem Plasmaschneider.
Schnittkosten pro Teil oder Längeneinheit:
Da das Wasserstrahlschneiden so langsam ist, sind die Kosten pro geschnittenem Teil im Vergleich zu anderen Verfahren am höchsten.
Siehe auch:
Benutzerfreundlichkeit:
Ähnlich wie die neuesten Plasmasysteme sind Wasserstrahlschneidanlagen, wenn sie mit der neuesten CNC und Software ausgestattet sind, ebenso einfach zu erlernen und zu bedienen. Der Bediener muss nur wenig Erfahrung mitbringen.
Produktivität:
Sehr langsam auf Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl, Aluminium schneiden wird schneller sein.
Genauigkeit der Schnittteile:
Die Genauigkeit des Wasserstrahls ist die beste aller Schneidverfahren, mit Maßtoleranzen der geschnittenen Teile innerhalb von etwa ±0,005″ (ca. 0,13 mm).
Die Neigung liegt innerhalb von 1 Grad.
Kantenqualität, metallurgische Eigenschaften:
Kein Einfluss auf die metallurgischen Eigenschaften des zu schneidenden Materials.
Glatter Schnitt, die Schnittqualität hängt von der Körnung und der Schnittgeschwindigkeit ab (je langsamer, desto glatter).
Wartungsanforderungen:
Die Wartung ist relativ einfach und kann vom Benutzer selbst durchgeführt werden.
Nach Klärung Ihrer Bedürfnisse und praktischen Anwendungen und unter Berücksichtigung der verschiedenen Prozessmerkmale die in diesem Artikel beschrieben werden, werden Sie in der Lage sein, das am besten geeignete Zerspanungsverfahren und die richtige Ausrüstung zu wählen.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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