정밀 금속 절단: 공차, 공정 선택 및 절단 품질 가이드

벽 두께가 4mm인 스테인리스 튜브 부품 5,000개를 운영하는 작업장은 숫자 한 개로 일주일을 잃을 수 있습니다. 절단 끝이 0.15mm 창 밖으로 떨어지면 뒤에 있는 벤딩 스테이션이 틈을 메울 수 없으며 부품은 손으로 파일링을 위해 벤치로 다시 이동됩니다. 톱은 날카롭고 프로그램은 정확했으며 기계는 고작 2년밖에 되지 않았습니다. 손실은 절단, 모따기 및 디버링을 하나의 프로세스 체인이 아닌 세 가지 개별 결정으로 처리함으로써 발생했습니다.

정밀 금속 절단은 측정 가능한 4가지 출력, 즉 치수 공차, 절단폭, 버 높이, 열 입력으로 정의되면 관리하기가 더 쉽습니다. 모든 절단 공정에서는 이러한 숫자 중 일부는 쉽게 유지되고 나머지는 추가 처리를 통해서만 유지됩니다. 유용한 질문은 브로셔에서 어떤 기계가 가장 정밀해 보이는지가 아니라 어떤 프로세스가 다음 작업 없이는 생존할 수 없는 숫자를 보유하는지입니다.

정밀 금속 절단이 실제로 제어하는 것

4개의 출력은 절단이 충분한지 여부를 결정하며 각 출력은 사이클의 다른 지점에서 다른 장비로 측정됩니다.

• 치수 공차: 완성된 면이 인쇄 치수에서 얼마나 떨어져 있는지, 부품이 실온으로 냉각된 후 측정됩니다.
• 커프 폭: 절단으로 제거되는 재료로, 중첩 효율성을 설정하고 단일 패스로 부품을 크기에 맞게 마무리할 수 있는지 여부를 결정합니다.
• 버 높이: 출구 가장자리에 남아 있는 융기된 금속으로 미크론 단위로 측정되며 다음 스테이션이 디버링 기계인지 핸드 파일인지를 결정합니다.
• 열 입력: 열 영향 구역의 크기로, 국부적인 경도가 바뀌고 얇은 튜브 끝이 원형에서 빠질 수 있습니다.

아래 범위는 카탈로그 최대값이 아닌 일반적인 생산 결과이며 대부분의 견적에서 제시하는 것보다 더 많이 중복됩니다.

일반적으로 프로젝트를 결정하는 기둥은 공차가 아니라 열 영향부입니다. 치수가 완벽하더라도 경화된 절단면이 벤딩 다이에서 다르게 거동하기 때문입니다.

관용은 대부분의 프로젝트가 성공하거나 실패하는 지점입니다

3개의 공급업체에 동일한 스테인리스 튜브의 견적을 요청하면 공차 수치가 서류상으로 비슷하게 보일 것입니다. 하나의 저울에 놓으면 전혀 가깝지 않습니다.

그림 1. 카탈로그 최대값이 아닌 생산 시험에서 가져온 1mm ~ 6mm 연강 및 스테인리스강의 절단 공정을 통해 달성 가능한 공차 범위.

막대 그래프는 동일한 튜브에서 가장 조밀한 공정과 가장 느슨한 공정 사이의 차이가 대략 20:1임을 보여줍니다. 파이버 레이저 절단은 얇은 스테인리스에서 ±0.05mm 정도의 창을 유지하므로 일반적으로 중간 작업 없이 굽힘 또는 최종 성형 스테이션에 직접 공급됩니다. 정밀 냉간 톱질은 약 ± 0.10mm에 위치하며 열 입력 없이 해당 수치에 도달하므로 절단면은 야금학적으로 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 워터젯은 한 번에 쌓인 시트와 두꺼운 부분을 절단하는 기능을 추가하면서 공차에 따라 톱에 가깝게 착륙합니다. 4mm 재료에서 플러스 또는 마이너스 0.25mm 이상의 플라즈마는 구조 작업을 위한 생산적인 프로세스이며 두 번째 작업에서 절단을 수정해야 하는 경우 비용이 많이 듭니다. 실제 규칙은 다운스트림 작업이 허용할 수 있는 가장 엄격한 공차를 지정한 다음 수작업 없이 이를 유지하는 프로세스를 선택하는 것입니다.

벽 두께가 증가하면 절단 속도가 빠르게 떨어집니다.

속도는 구매자가 비교하는 첫 번째 숫자이며 재료 혼합이 변경되면 가장 빨리 노화되는 숫자입니다.

그림 2. 스테인리스강의 벽 두께가 증가함에 따라 세 가지 공정의 일반적인 절단 속도. 각 라인은 동일한 재료 등급을 일정하게 유지합니다.

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꺾은선형 차트는 장비 브로셔에 묻어나는 경향이 있는 점을 보여줍니다. 레이저 절단은 벽 두께가 증가함에 따라 속도가 빠르게 느려집니다. 왜냐하면 빔이 매 패스에서 더 많은 양의 재료를 제거해야 하기 때문입니다. 1mm에서 레이저 라인은 다른 라인보다 훨씬 앞서 시작하고 5mm에서는 얇은 벽 속도의 약 1/4로 떨어지며 플라즈마가 거의 따라잡습니다. 워터젯은 낮고 거의 평평하므로 두껍고 단단하거나 열에 민감한 재료에서는 상대적인 단점이 가장 작습니다. 헤드라인 속도보다는 교차점이 어떤 기계가 바닥 공간을 확보하는지 결정합니다. 대부분의 작업이 3mm 벽 아래에 있을 때 레이저는 사이클 시간을 짧게 유지합니다. 스테인리스나 알루미늄에서 혼합물이 5mm 이상으로 작동할 때 톱이나 워터젯을 사용하면 두 번째 패스 처리를 계산한 후 부품을 더 빨리 완성하는 경우가 많습니다. 자동화된 라인에서는 느린 첫 번째 스테이션이 그 뒤의 모든 스테이션에 대한 택트를 설정하기 때문에 효과가 복합됩니다.

튜브 및 프로파일 작업의 경우 절단 모서리는 사이클 시간만큼 중요합니다. 열 영향을 받는 좁은 부분이 최종 성형 가능한 면을 그대로 유지하기 때문입니다. 그 가장자리 뒤에 있는 메커니즘은 다음 가이드에서 다룹니다. 레이저 절단이 절단 가장자리에 미치는 영향 .

사각 끝부분과 부품당 비용 측면에서는 기계 절단이 여전히 유리합니다.

정밀 콜드 톱에는 튜브에 ±0.10mm를 유지하기 위해 빔이나 가넷 스트림이 필요하지 않으며 많은 부품의 경우 이 수치로 충분합니다. 또한 굽힘 또는 엔드 성형 스테이션에서 두 번째 기계 없이 수용할 수 있는 정사각형의 가벼운 엔드를 생산합니다.

• 블레이드 선택: 카바이드 팁 블레이드는 스테인레스 튜브의 크기를 유지하는 반면, 서멧 또는 코팅 블레이드는 더 단단한 합금과 더 높은 생산량에 적합합니다.
• 클램핑: 블레이드 진입 중에 0.05mm 이동하는 튜브는 하류 조정으로 제거할 수 없는 테이퍼를 생성합니다.
• 이송 및 속도: 너무 빠르게 달리면 블레이드 가장자리가 타버리고 버 높이가 증가하므로 블레이드 브랜드보다 매개변수가 더 중요합니다.
• 길이 정지: 서보 제어 피드는 특히 1,500mm가 넘는 부품에서 수동 정지보다 반복 길이를 훨씬 더 잘 유지합니다.

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절충안은 커프입니다. 톱은 절단당 2~3mm의 재료를 제거하는데, 이는 원시 튜브가 비싼 경우 중요하므로 네스팅 및 잔여 계획은 기계 선택과 동일한 대화에 속합니다.

버와 열: 빠른 절단의 숨겨진 비용

모든 부품을 조립하기 전에 수동으로 청소해야 하는 경우 인쇄에 맞는 컷이라도 여전히 비용 목표를 달성하지 못할 수 있습니다.

그림 3. 전체 생산 주간에 걸쳐 샘플링하여 수동 재작업 없이 절단 스테이션을 떠나는 절단 부품의 비율로 측정된 1차 통과 수율.

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차트의 1차 수율은 수동 재작업 없이 절단 스테이션을 떠나는 부품만 계산합니다. 레이저 절단은 빔이 재료를 절단하는 대신 재료를 제거하여 출구 측에 작고 일관된 버(burr)를 남기기 때문에 97%로 앞선다. 잘 설정된 정밀 냉간 톱은 약 94%에 이르며 손실의 대부분은 공정 자체보다는 블레이드 마모로 인해 발생합니다. 워터젯은 95%로 그 뒤를 바짝 뒤쫓고 있으며, 두꺼운 부분에서는 연마 입자와 테이퍼를 관리해야 한다는 주의 사항이 있습니다. 찌꺼기 제거 및 가장자리 청소가 가끔이 아닌 일상적이기 때문에 플라즈마 및 순산소 흔적이 10포인트 이상 증가합니다. 이 격차는 상업적인 비중을 수반합니다. 연간 10,000개의 부품에서 3포인트 수율 차이는 디버링 벤치로 300번의 추가 이동이며, 그 노동력은 기계 견적에 거의 나타나지 않습니다.

프로세스를 부품에 일치시키기

대부분의 상점에는 하나의 완벽한 프로세스가 필요하지 않습니다. 인용하는 모든 부분을 포괄하는 가장 작은 프로세스 세트가 필요합니다.

그림 4. 새 기계를 지정할 때 구매자가 가장 자주 고려하는 기준에 대해 0에서 100까지 점수를 매긴 세 가지 절단 공정의 레이더 비교.

레이더 보기는 구매자가 실제로 평가하는 5가지 속성에 대해 3가지 일반적인 선택을 표시합니다. 레이저 절단은 공차와 가장자리 마감에서 가장 높은 점수를 받았지만 열 입력에 대한 점수는 세 가지 중 가장 약했습니다. 왜냐하면 모든 절단이 열 영향 영역을 벗어나기 때문입니다. 정밀 냉간 톱질은 차트에서 가장 균형 잡힌 형태를 생성합니다. 공차, 속도 및 부품당 비용이 강하고 열에 효과적으로 중립적입니다. 워터젯은 열과 모서리 품질 면에서 톱과 비슷하지만 절단 속도에서는 급격하게 떨어집니다. 이는 열 손상 없이 거의 모든 재료를 절단할 수 있는 거래입니다. 단일 프로세스가 전체 오각형을 채우지 못하기 때문에 혼합 상점에서는 일반적으로 바닥에 두 가지 이상의 절단 방법을 유지합니다. 올바른 패턴은 자체 검사 보고서가 매주 측정하는 속성을 다루는 패턴입니다.

후회 없는 절단기 지정

절단기는 전시실의 시연 작품용이 아닌 향후 5년간의 부품용으로 구입하는 것입니다. 다섯 가지 질문은 내구성 있는 구매와 값비싼 교훈을 구분합니다.

1. 단일 샘플이 아닌 전체 근무조에 걸쳐 측정했을 때 가장 일반적인 벽 두께와 재료에서 기계의 허용 오차는 얼마나 됩니까?
2. 어떤 프로세스가 사내에 유지되고 어떤 프로세스가 하청 계약을 맺나요? 가공, 용접, 조립이 내부적으로 수행된다는 것은 일반적으로 설비나 프로그램을 변경해야 할 때 반복 작업이 더 빨라진다는 것을 의미합니다.
3. 시간에 따른 전환 비용은 얼마이며, 새 프로그램이 로드된 후 첫 번째 좋은 부품이 나올 때까지 몇 분이 소요됩니까?
4. 승인 테스트에는 무엇이 포함되며, 배송 전에 측정 보고서에 서명하는 사람은 누구입니까?
5. 견적된 배송 기간은 무엇이며, 설치 후 어떤 서비스 약정이 따르나요?

Gipfel Precision Machinery는 중국 난퉁에서 튜브 절단, 모따기, 굽힘 및 최종 성형 장비를 제작하고 소프트웨어 개발, 정밀 가공, 용접, 조립, FAT 및 SAT 테스트를 아웃소싱하는 대신 자체 시설 내에서 유지합니다. 이 회사는 90~120일의 안정적인 배송 기간을 제시하고 50개 이상의 국가 디자인 특허를 보유한 연구팀으로 구성되어 있으며 전체 서비스 수명 동안 기계를 지원합니다. 절단 끝부분이 굽힘 또는 최종 성형 라인에 직선으로 공급되는 경우 자체 재료에 대한 타당성 테스트는 어떤 카탈로그 수치보다 더 가치가 있습니다. 도면과 공차 창을 보내주세요. 어떤 프로세스가 이를 보유하고 어떤 프로세스가 보유하지 않는지 알려드리겠습니다.

컷은 공차 문제를 해결하는 데 가장 저렴한 곳이자 이를 발견하는 데 가장 비싼 곳입니다. 모든 다운스트림 작업은 절단 스테이션에서 생산되는 모든 것을 상속하므로 톱이나 레이저에서 부품당 몇 초를 절약하기로 결정하면 디버링 벤치에서는 몇 분, 최종 검사에서는 몇 시간을 추가할 수 있습니다.

기계가 아닌 4개의 숫자로 시작하세요. 자신만의 재료, 벽 두께, 고정 장치를 사용하여 이를 확인하세요. 수작업 없이 네 가지를 모두 유지하는 공정은 경쟁사가 서류상으로 더 나은 수치를 보유하더라도 구매할 가치가 있는 공정입니다.