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I.板厚の一般的使用率と装置選択分析

板厚の使用状況を分析すると、50mm板の使用率は非常に低く、主にフレーム構造に限られている。50mm板の切断には600Aのプラズマ電源が必要で、440Aの代替品と比べるとかなりの割高になる（85万元対63万元）。

50mm板の使用率が低いこと、600Aと440Aプラズマ装置の価格差が大きいことを考慮すると、440Aプラズマ装置を選択することを推奨する。この決断は、作業場の実際の切断要件に合わせ、能力と費用対効果のバランスをとるものである。

現在の設備状況

1. CNCフレーム切断機（2005年8月稼動） - 現在は稼動していない。
2. CNCプラズマ／フレーム切断機（2013年12月稼動） - プラズマ切断トーチとデュアルフレーム切断トーチを装備。

機器のアップグレードオプション：

1. 2005年型フレーム切断機の改造：
   • デュアルフレーム切断トーチ付き440Aプラズマへのアップグレード
   • 見積もり費用：55万人民元
2. 新しい機材の購入：
   • シングルフレーム切断トーチ付き新型440Aプラズマシステム
   • 推定費用：63万人民元

8万人民元というわずかな価格差ではあるが、いくつかの理由から新しい設備への投資をお勧めする：

• 最新の切断システムの信頼性と性能の向上
• エネルギー効率の向上とメンテナンスコストの削減
• 最新のコントロール・ソフトウェアとカッティング・テクノロジーへのアクセス
• 切断作業の生産性と精度が向上する可能性

さらに、この新しい設備は、既存の2013年製CNCプラズマ／フレーム・カッターを補完するものであり、工場に冗長性と生産能力の向上をもたらす。この戦略的投資は、競争力のある製造能力を維持し、長期的な経営効率を確保するための業界のベストプラクティスに沿ったものである。

II.効率分析

金属加工工程における切断速度は板厚に反比例し、厚い材料ほど品質と精度を維持するために遅い切断速度が必要となります。この関係は、生産効率を最適化し、さまざまな厚さの材料で一貫した切断品質を確保するために非常に重要です。

異なる板厚における切断速度の総合的分析に基づき、以下の平均速度が決定された：

1.CNCフレーム切断：約320mm/分

• この速度は、オキシ燃料切断で加工される一般的な鋼材の厚さに対して、切断品質と生産性のバランスの取れた妥協点を示しています。
• フレーム切断は、厚い材料（25mm以上）の加工に優れており、その熱特性により重い板材の効率的な切断が可能である。

2.CNCプラズマ切断：約1800ミリメートル/分（440Aプラズマシステムの場合）

• この大幅な高速化は、薄物から中厚物（通常25mmまで）の加工におけるプラズマ切断の優位性を際立たせる。
• 440Aプラズマシステムは、ドロスを最小限に抑え、優れたエッジ品質で高品質のカットを保証しながら、この速度を維持することができる大容量の産業用セットアップです。

これらの速度は平均値であり、以下のような要因によって変化する可能性があることに注意することが重要である：

• 特定の材料特性（合金組成、硬度など）
• ご希望のカット品質と公差要件
• 機械の能力と状態
• 消耗品の品質と状態（プラズマ切断では特に重要）

最適な効率を得るためには、加工業者はこれらの平均速度をベンチマークとして考慮し、特定の作業要件に基づいてパラメータを調整し、ピーク性能を維持するために定期的に装置を較正する必要があります。

品質分析品質分析

CNCフレーム切断もプラズマ切断も、表面平滑性の要求を満たすことはできるが、寸法精度とエッジの質は異なる。

フレーム切断では通常、±2mmの寸法精度を達成するが、±1mmの公差を安定して達成することは難しい。カーフ（切断幅）は一般的にプラズマよりも広いが、切断端は最小限の開先または傾斜を示し、ほとんどの構造用鋼の加工要件を満たす。

一方、プラズマ切断は寸法精度に優れている。最大誤差は2mmに達するが、プロセスパラメーター（切断速度、アンペア数、トーチの高さなど）を微調整することで、±1mmの公差を比較的容易に達成することができる。この精度により、プラズマ切断はより厳しい公差を必要とする用途に有利となる。

しかし、プラズマ切断では、特に厚い材料では、切断端に顕著な開先角が生じる傾向がある。例えば、厚さ50mmの板を切断すると、エッジの傾きが精密加工の許容限度を超えることがよくあります。これとは対照的に、30mm厚の板は通常、傾斜角の要件を満たしており、プラズマ切断の品質が板厚に依存する性質があることを示しています。

これらの方法のどちらを選択するかは、具体的なプロジェクトの要件による：

1. エッジの直角度が重要な厚い材 料（30mm以上）の場合は、精度は落ちるが、フ レーム切断が好まれる場合がある。
2. より薄い材料（30mm未満）や、より高い精度が要求される場合、プラズマ切断は速度と精度の点で有利です。
3. 高精度と最小限の面取りの両方が必要な場合は、選択した切断方法にかかわらず、追加の後処理（機械加工など）が必要になる場合がある。

最終的には、全体的な製造効率と品質を最適化するために、材料の厚さ、要求される公差、生産量、下流の製造工程などの要素をバランスよく選択する必要がある。

IV.コスト分析

1.プラズマコスト

連続切断モードでの1時間当たりの使用料：

電気使用量55度60元＋主要消耗部品費120元＋その他消耗品使用費2.4元＋空気6立方メートル6元＋酸素5立方メートル18元＋除塵2.2度電気代2.42元＝1時間当たりの使用コスト209.42元。

2.CNCフレームカットのコスト

連続無停止切断モードでの1時間当たりのコスト：

プロパン30元＋酸素56元＋電気使用量3.3元＋消耗品3元＝92.3元。

注：プラズマ切断速度はフレーム切断の5.62倍、コストはフレームの2.27倍。

ほとんどのワークピースがCNCフレーム切断のデュアルトーチで切断できることを考えると、プラズマの効率はデュアルトーチのフレーム切断の2.81倍である。

フレーム・デュアルトーチ切断の1時間連続運転コストは184.6元、プラズマは209.42元である。

3.人件費

同社の標準労働時間枠によると、CNC切削工が1時間働き続けた場合の人件費は18元である。

4.設備減価償却費

5.トータルコスト

上の表から、1時間の連続運転にかかる総費用は、プラズマ・プロセスで239.74元、CNCフレーム・プロセスで115.5元と結論づけられる。

付録フレームワークのプラズマ切断とフレーム切断の時間とコストの比較。

シャシーとフレームの生産能力推定表

付録

プラズマ切断とフレーム切断の代表的な板厚の比較