Zastosowania maszyn do cięcia laserowego – przemysł maszynowy

Branża produkcji maszyn przechodzi obecnie znaczącą transformację: partie produktów maleją, struktury stają się bardziej złożone, a cykle dostaw ulegają skróceniu.

Na tym tle coraz bardziej widoczne stają się niedostatki tradycyjnych metod cięcia.

Na przykład, chociaż cięcie płomieniowe i cięcie plazmowe nadają się do materiałów o różnej grubości, mają one kilka wspólnych problemów:

Dokładność cięcia jest nierównomierna, dlatego w celu jej skorygowania konieczne jest późniejsze szlifowanie lub obróbka mechaniczna.

Procesy są rozdrobnione i wymagają dodatkowych operacji, takich jak wiercenie i przycinanie po wykrawaniu.

Duże uzależnienie od form i oprzyrządowania utrudnia produkcję wielu odmian produktu.

Problemy te rzadko występują w odosobnieniu; raczej narastają i wpływają na czas cyklu produkcyjnego, koordynację procesów i ostateczne harmonogramy dostaw.

Wartość cięcia laserowego polega na konsolidacji zadań obróbkowych — wcześniej rozłożonych na wiele etapów — w fazie „wykrawania”, co pozwala na ograniczenie liczby etapów pośrednich i poprawę ogólnej wydajności produkcji.

Jakie są zastosowania wycinarek laserowych CNC  w przemyśle maszynowym?

1. Obróbka blachy na obudowy obrabiarek i urządzeń (cienkie blachy)

Elementy blaszane, takie jak obudowy obrabiarek i pokrywy ochronne, z reguły wymagają dużej spójności wymiarowej i precyzji montażu.

Wyzwania związane z procesami tłoczenia obejmują:

Poleganie na matrycach, skutkujące długimi cyklami rozwoju;

Niezgodność z małymi partiami lub częstymi zmianami modeli;

Zalety cięcia laserowego obejmują:

Nie wymaga stosowania matryc, dzięki czemu nadaje się do produkcji o dużej różnorodności;

Wysoka dokładność pozycjonowania otworów, ułatwiająca późniejsze gięcie i montaż;

Stała jakość krawędzi cięcia, umożliwiająca bezpośrednie przejście do procesu malowania;

W rzeczywistej produkcji może to znacznie skrócić czas reakcji prac badawczo-rozwojowych.

2. Cięcie elementów przekładni i wsporników (części produkowane masowo)

Części te (takie jak płyty montażowe i łączniki) mają zazwyczaj niską wartość jednostkową, ale są produkowane w dużych ilościach, przy czym koszty materiałów i zaślepek stanowią znaczną część całkowitych wydatków.

Podejście do optymalizacji cięcia laserowego zwykle zaczyna się od wykorzystania materiału:

Poprawa wykorzystania arkuszy poprzez zagnieżdżanie i cięcie wspólną krawędzią.

Łączenie wielu części w jednym układzie pozwala ograniczyć straty materiału spowodowane skrawkami.

W odpowiednich warunkach, gdy średnica otworu odpowiada grubości blachy, cięcie laserowe umożliwia także wykonywanie małych otworów i skomplikowanych konturów, eliminując w ten sposób konieczność wiercenia i frezowania.

Poprawia to wykorzystanie materiałów i zmniejsza bezpośrednie straty materiałowe spowodowane złomowaniem. Usprawnienie procesu przetwarzania w połączeniu z automatycznym systemem załadunku/rozładunku umożliwia jednemu operatorowi nadzorowanie wielu maszyn i osiągnięcie ciągłości produkcji.

Stabilna wielkość zamówień pozwala na lepsze wykorzystanie sprzętu i przekłada się na bardziej spójną produkcję w jednostce czasu.

3. Obróbka elementów konstrukcyjnych maszyn budowlanych (płyty średniej i dużej grubości)

Elementy konstrukcyjne maszyn budowlanych są zazwyczaj wykonane ze stali węglowej o grubości 10–25 mm, charakteryzują się licznymi otworami montażowymi i nieregularnymi konturami.

Przy stosowaniu tradycyjnego cięcia gazowego należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

Niedostateczna dokładność pozycjonowania otworu, wymagająca wiercenia wtórnego;

Nierówne krawędzie cięcia, wymagające szlifowania przed spawaniem;

Ulepszenia, jakie oferuje cięcie laserowe w tym scenariuszu, są szczególnie widoczne w wynikach obróbki:

W przypadku płyt o średniej i cienkiej grubości możliwe jest uzyskanie dużej spójności położenia otworów.

Jakość krawędzi cięcia jest bardziej stabilna, co zmniejsza potrzebę szlifowania i wykańczania przed spawaniem.

Złożone kontury i wzory otworów można formować w jednym przejściu, co zmniejsza liczbę kolejnych etapów obróbki.

Ze względu na mniejszą liczbę etapów obróbki końcowej, całkowity czas cyklu obróbki jest zazwyczaj krótszy niż w przypadku tradycyjnego cięcia płomieniowego lub plazmowego.

4. Wykrawanie grubych płyt i dużych elementów obrabianych w ciężkich maszynach

W branżach takich jak produkcja konstrukcji stalowych i maszyn górniczych obróbka grubych płyt i dużych elementów obrabianych jest krytycznym etapem.

Główne problemy związane z tradycyjnym cięciem gazowym obejmują: wysoką temperaturę doprowadzaną w procesie cięcia, która prowadzi do odkształceń, oraz słabą powtarzalność cięcia.

Dzięki rozwojowi laserów dużej mocy, zastąpiły one już tradycyjne cięcie płomieniowe w niektórych zastosowaniach obejmujących cięcie blach o średniej i dużej grubości.

W praktyce oznacza to:

Bardziej stabilny proces skrawania w przypadku skomplikowanych konturów lub obróbki ciągłej.

Mniejsza strefa wpływu ciepła, co zmniejsza potrzebę prostowania;

Większa spójność produkcji partiowej;

W przypadku dużych płyt (np. powyżej 6 metrów) sprzęt szerokoformatowy może ograniczyć potrzebę łączenia i wielokrotnego pozycjonowania, co przekłada się na poprawę ogólnej wydajności przetwarzania.

Jakie zalety oferują maszyny do cięcia laserem światłowodowym ?

1. Krótsze terminy realizacji

Cięcie laserowe ma nie tylko wpływ na prędkość, ale także na zmiany w organizacji produkcji.

Nie ma potrzeby rozwoju pleśni.

Szybka zmiana produktu;

Mniej procesów pośrednich;

W środowiskach, w których występuje bardzo zróżnicowana liczba zamówień, harmonogramy produkcji można łatwiej dostosować, a możliwość reagowania na pilne zamówienia ulega znacznej poprawie.

2. Obniżanie całkowitych kosztów produkcji

Korzyści finansowe wynikające z cięcia laserowego wynikają przede wszystkim z dwóch aspektów:

Wykorzystanie materiałów: dzięki optymalizacji zagnieżdżania i cięciu wspólną krawędzią poprawiono wykorzystanie blachy, co bezpośrednio wpływa na redukcję kosztów materiałów.

Koszty pracy i procesów: ograniczenie czynności związanych z obróbką końcową, takich jak szlifowanie i wiercenie; mniejsze zapotrzebowanie na wykwalifikowanych operatorów, co pozwala na większą elastyczność w doborze personelu; zautomatyzowane systemy minimalizują konieczność ręcznej ingerencji.

Połączenie tych czynników sprawia, że ogólne koszty produkcji stają się bardziej przystępne.

3. Poprawa jakości i spójności produktu

W produkcji masowej stabilność ma większe znaczenie niż precyzja pojedynczego cięcia.

Zalety cięcia laserowego obejmują:

Wysoka spójność wymiarowa, redukująca konieczność regulacji montażu;

Stabilna jakość cięcia ułatwiająca spawanie;

Wysoki poziom automatyzacji, redukujący błędy ludzkie;

W rezultacie mamy do czynienia z mniejszą liczbą przeróbek i lepszą kontrolą procesu produkcyjnego.

Rozwiązania w zakresie cięcia laserowego dla przemysłu maszynowego

Gdy w procesie obróbki zmienia się obszar od standardowej blachy do płyt średniej lub grubej blachy lub dużych elementów konstrukcyjnych, możliwości sprzętu stają się czynnikiem krytycznym.

Na przykład podczas obróbki maszyn budowlanych lub elementów konstrukcji stalowych do typowych wyzwań należą:

Płyty o dużych rozmiarach wymagające wielokrotnych operacji pozycjonowania 

Akumulacja stref wpływu ciepła podczas cięcia grubych blach

Wysokie wymagania dotyczące spójności produkcji wsadowej

W tych warunkach sprzęt musi jednocześnie zapewniać: wystarczającą powierzchnię roboczą, stabilne możliwości cięcia grubych blach oraz stabilność strukturalną umożliwiającą długotrwałą pracę. Biorąc za przykład sprzęt taki jak GR – zaprojektowany do obróbki wielkoformatowej i grubych blach – jego konstrukcja jest dostosowana do intensywnych scenariuszy produkcyjnych:

Przetwarzanie wielkoformatowe zmniejsza potrzebę łączenia paneli i wielokrotnego pozycjonowania 

Stabilność cięcia grubych płyt sprawia, że maszyna ta jest lepiej przystosowana do ciągłej produkcji

Modułowa struktura ułatwia przyszłą rozbudowę

W tego typu zastosowaniach wydajność obszaru roboczego i stabilność cięcia grubych płyt często mają bardziej bezpośredni wpływ na ogólną wydajność produkcji niż sama prędkość cięcia.

Cięcie laserowe zmienia nie tylko metodę cięcia, ale całą organizację procesu produkcyjnego.

W przypadku przedsiębiorstw zajmujących się produkcją mechaniczną transformacja ta ostatecznie doprowadzi do lepszej kontroli harmonogramów dostaw, większej spójności jakości produktów i bardziej przejrzystej struktury kosztów.

W zastosowaniach praktycznych zaleca się wybór rozwiązania przetwarzania, które najlepiej odpowiada potrzebom produkcyjnym, biorąc pod uwagę rzeczywiste warunki pracy oraz przeprowadzając testy prototypów i walidację danych.