Лазерный мир

Лазерная технология доминирует в металлообрабатывающей промышленности, но штамповка никуда не денется

Хим Хестон• 9 января 2020 г.

Вырезанная деталь действительно не «закончена», пока следующая операция, например, гибка, не сможет что-то с ней сделать.  Изображения Gettty

FABRICATOR и лазерная резка росли вместе. Лазерное освещение публикаций восходит к 1974 году. «ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ » был заголовок майского номера на первой странице над зернистой фотографией 500-ваттного СО2-лазера, установленного на портале для кислородной резки. По сегодняшним меркам режущая головка ползла, но тогда в этом было что увидеть.

В последующие десятилетия лазер формировал бизнес по производству листового металла. В 1980-х и 1990-х годах одной лазерной резки было достаточно, чтобы выделиться в отдельное производство. Затем была автоматизация, затем автоматизация без выключения, затем переход от CO₂ к волоконному лазеру, затем более сложная автоматизация и автономная резка, в которой машина обучается и совершенствуется с течением времени.

Технологическое продвижение вперед не ослабевает, и производители машин манипулируют волоконным лазерным лучом для улучшения режущей кромки и устранения необходимости удаления грата. Изменение происходит так быстро, что оно может привести к тому, что у вас закружится голова.

Итак, в этот 50-й год работы FABRICATOR мы углубляемся и проводим серию по теме дазерной резки. Мы делаем шаг назад и смотрим на текущее состояние режущей кромки — или режем кромку  есть листового металла — через призму нескольких успешных производителей, каждый из которых обслуживает разных клиентов на разных рынках.

«Разные клиенты» — ключевая фраза. Хотя технология продвигает обработку металла вперед, это всего лишь двигатель. Не существует единого «правильного» способа управления отделом резки. За рулем — клиентская база мастерской. А поскольку состав потребителей так сильно различаются, каждый производитель движется по уникальной дороге.

Вырезать, Штамп, Готово

В течение многих лет многие сомневались в будущем пресса для штамповки, особенно после того, как волоконный лазер появился на сцене. Для многих применений лазерная головка превосходит пуансон, даже для интенсивных работ с отверстиями.

Но посетите Ometek, крупную фабрику по выполнению контрактов, расположенную за пределами Колумбуса, штат Огайо, и вы увидите, что штамповочный пресс жив и здоров не как отдельная операция, а как неотъемлемая часть комбинированного пресса / лазера. Комбо, включая две машины Amada с автоматической загрузкой, разгрузкой, а также снятием и укладкой деталей, теперь является центральным в стратегии резки Ometek.

Ручное начало

Так как же здесь оказался производитель работ по металлу? Его дорога началась в начале 1990-х годов в совершенно другом месте. «На нашем первом лазере головка двигалась только в направлении X, а стол перемещался в направлении Y», — сказал Том Маккесси, президент / главный исполнительный директор Ometek. «Он появился на нашем этаже, потому что в то время мы занимались аутсорсингом лазера, и были некоторые детали, которые были вырезаны лазером и обработаны. Машины позволили нам иметь такую возможность. Это позволило нам запускать прототипы, учитывая, что у них практически не было времени на установку. Мы могли бы также сделать более гибкое вложение в лазер, что улучшило бы наше использование материала для небольших деталей ».

Отсутствие настройки по сравнению с временем настройки перфоратора привело к тому, что в начале 2000-х годов Ometek углубился в CO₂-лазеры. Вместо того, чтобы заказывать несколько партий в больших количествах, заказчикам требовалось большее количество поставок в небольших количествах, а следовательно, ценность лазера состояла в его минимальной настройке и в гибком размещении деталей для бОльшего использования материала.

Обработка материалов до и после резки развивается и на базе Ometek. Сначала операторы загружали и выгружали детали вручную на первом станке, что не удивительно, учитывая, что машина не была предназначена для производства.

За прошедшие годы компания перешла от производства с помощью автономных штампов к более производительным лазерам на углекислом газе. Сегодня два таких лазера, каждый со своей  башней — вертикальной стойкой хранения и загрузки листового материала, остаются рабочими лошадками. Оба соединяются с 10-полочными стойками, и один лазер имеет поворотный вращатель для резки труб, если это необходимо.

Тем не менее, эти два лазера по-прежнему не обрабатывают большую часть ассортимента продукции производителя. Посмотрите на типичную деталь, изготовленную Ometek, и легко понять почему. Вырезанные заготовки имеют многочисленные люрексы, выступы, резьбовые отверстия и зенковки.

«К 2012 году мы обнаружили, что могли бы добиться лучшего использования и быстрее запускать детали, если бы использовали установку со стандартной  револьверной головкой с пуансонами для вырубки, а затем лазерной резкой делали бы отсутствующие в револьверной головке инструменты», — сказал Маккесси.

Поэтому вместо того, чтобы дополнять станции автоиндексирования нечасто используемыми инструментами, компания обнаружила, что она может вырезать около 80% своих деталей из стандартного набора инструментов на револьверной головке. Лазер мог справиться с остальными. Этот набор компонентов побудил компанию инвестировать в две комбинированные системы Amada для перфорации и лазерной резки, которые она имеет сегодня: одна с CO2-лазером, а другая с волоконным лазером.

О согласованности

Автоматизация, включающая  две комбинации штамп / лазер, намекает на общую стратегию раскроя компании: первичные операции резки требуют согласованности, и чем меньше раз приходится обрабатывать заготовки, тем лучше. Листы автоматически загружаются, режутся и формуются с помощью инструментов для штамповки по мере необходимости. Сборщик деталей вынимает детали из раскроя листа и складывает их в штабеля, помещая их на конвейер, который уносит детали из зоны автоматизированной ячейки резки.

Режущий отдел компании выбрал дорогу, которая не устраняла операцию штамповки, хотя у нее больше нет автономных револьверных машин. Независимо от того, насколько быстро лазер режет, он все равно не может образовывать люверсы, выступы, фланцы и резьбы. Комбо-машина может делать все это и даже больше.

У последней комбинированной машины компании есть магазин, в котором можно хранить несколько сотен штамповочных инструментов. Он автоматически отслеживает использование инструмента, читая QR-коды, выгравированные на штампе; знает, когда пришло время перезаряжать; и эффективно автоматизирует управление штампом. Вторичная «буферная» револьверная головка позволяет станку менять инструмент для перфорации во время резки лазером. После резки в системе разгрузки используются всасывающие устройства, которые могут достать и выбрать различные детали, в том числе с отверстиями и формами.

Программирование комбинированного штампа / лазера с подбором деталей описывается стандартной кривой обучения. Оптимизация раскроя (Nesting) в комбо не похожа на таковую  для  лазеров  компании с обычным 2-х координатным столом, которые оставляют в результате раскроя  лист ( скелет)  минимальным отходом. Компоновка  с оптимизацией раскроя в комбинированном режиме является динамичной, основанной на семействах деталей, чтобы удовлетворить производственному  графику и изменяющимся объемам заказов, и ориентированной на обеспечение надежного комплектования деталей.

Но, как объяснил Макесси, даже при наличии этих ограничений использование материала все еще остается очень высоким, даже с учетом области, где лист зажимается. Кроме того, любые потери в выходе материала незначительны по сравнению с экономией труда от автоматизации и встроенной функции формовки.

Сегодня два человека управляют всей операцией лазерной резки Ometek. Один человек управляет ячейкой с двумя лазерами, а другой управляет обеими комбинированными системами пресс / лазер. Двойная лазерная система работает без присмотра по ночам и выходным.

Компания генерирует так называемые «отчеты быстрого реагирования», которые отслеживают, сколько времени требуется заказу, чтобы пройти через рабочую ячейку, и не только рабочее время (резка, изгиб, сварка), но и полное время цикла с момента прибытия заказа в ячейку к ее отгрузке. Отчеты также отслеживают узкие места, чтобы перекрестно обученные операторы могли помочь их устранить. Конечно, эта система требует согласованности.

Эти отчеты дают менеджерам хорошие контрольные показатели, которые являются более значимыми, чем скорости резания и скорости быстрого хода. Для резки они измеряют скорость, с которой детали перемещаются от сырья до штабелирования и готовы к следующей операции далее по операциям. В конце концов, лазер может невероятно быстро резать деталь, но заготовка не будет готова до тех пор, пока с ней не поработает гибочный пресс (или другая операция).

Эндрю Маккесси, менеджер по работе с клиентами (и сын Тома), подытожил это следующим образом: «Чего мы хотим от нашей операции раскроя? Мы хотим согласованности во времени и высокого уровня использования материалов. И я могу вам сказать, что в течение последних нескольких лет мы опускались ниже нашего расчетного времени и очень близко к нашему предполагаемому выходу материала ».

Как будет выглядеть режущий отдел Ometek через три года? Возможно, даже более автоматизированным, чем он есть. Mackessys стремятся инвестировать в новую волоконно-лазерную систему Amada, которая может быть запрограммирована для резки в разных конфигурациях луча — не в разных режимах луча, а в разных манипуляциях с лучом, с колеблющимся фокусом, настроенным на конкретные потребности. Это включает создание более широкого реза для автоматизации выбора деталей. И, учитывая общую стратегию раскроя Ометек, это пробудило интерес Mackessys.

«Мы смотрим на интеграцию лазеров с роботизированными сборщиками деталей», — сказал Том с конечной целью — автоматизировать практически всю операцию раскроя. Имейте в виду, что это не означает, что в операции будет задействовано меньше людей. Несмотря на всю свою автоматизацию, сегодня в Ometek работает больше людей, чем это было 20 лет назад, когда операция была не такой автоматизированной.

«Сегодня у нас работает на 20% больше сотрудников, чем тогда», — сказал Эндрю, — «хотя наши доходы также выросли примерно на 60%».

В сущности, автоматизация увеличила потребность Ometek в талантах в мониторинге машин (один человек контролирует несколько машин) и, конечно, в программировании. В мастерской меньше нужны ручные погрузчики материалов и те, кто трясет и выламывает детали из листов — работы, которые, особенно в современной экономике, нелегко выполнить.

Ometek показывает, как одна операция раскроя может превратиться из полностью ручной в операцию, основанную на эффективности программирования. Эта операция также иллюстрирует, как будет действовать штамп в эпоху волоконного лазера, если заказчики мастерской потребуют детали с люрексами и другие формы, неэффективные для выполнения дополнительной операции.

Точка перехода

Принимая во внимание технологию резки на выставке FABTECH в ноябре, отрасль, возможно, находится на переходном этапе, когда дело доходит до резки, и большая ее часть может быть суммирована с помощью непритязательного инструмента, установленного на ударном прессе на стенде Wilson Tool. Это был инструмент для штамповки, модифицированный и установленный на гибочном прессе.

«За последние пять лет произошел огромный сдвиг в сторону лазеров», — сказал Стив Браун, менеджер по производству инструментов для гибочного пресса и аддитивного производства. «Я не могу сказать вам, сколько людей, с которыми я разговаривал на шоу, сказали, что у них нет ударных прессов, но им все еще нужна формовка». Однако вместо того, чтобы отрабатывать это, мастерская может использовать модифицированный инструмент для штамповки на прессе, что является хорошим вариантом для редко заказываемого задания с небольшим объемом.

Лазер может резать, но он все еще не может формовать.

Само существование продукта намекает на переход. Производители, которые отошли от штампа к лазеру, теперь снова смотрят на штамп. Учитывая гибкость лазера и возможности штамповки, а также доступную автоматизацию, комбинация штамп / лазер начинает приобретать смысл, по крайней мере, для некоторых мастерских.

Один из многих

 «Некоторые мастерские» — это рабочая фраза. Рассмотрим компанию Cupples J & J Co., контрактного производителя в Джексоне, штат Теннесси, с почти 20 станками для лазерной резки, включая некоторые из самых мощных систем на рынке.

Там сотрудники вручную поднимают отрезанные детали из раскроенного листа и сортируют их для дальнейшей обработки. Они работают не хаотично, а с высокой степенью хореографии, что позволило изготовителю с высоким ассортиментом увеличить производительность до 60 миллионов долларов, как сегодня.

Как этот производитель эволюционировал, чтобы стать настолько отличным от Ometek? Управляло этим процессом другой состав заказчиков. Как мы будем обсуждать в следующем месяце, это сочетание клиентов привело к тому, что работа компании Cupples J & J пошла по совершенно иному пути.

Источник: https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/lasercutting/cuttings-current-state-the-laserpunch-combo-in-metal-fabricating

Видео по теме: