CNC orezávanie je vo všeobecnosti vhodnejšie pre zložité geometrie, menšie objemy výroby, prototypy a diely SMC, ktoré si stále môžu vyžadovať technické zmeny. Špeciálny orezávací lis sa stáva čoraz atraktívnejším, keď je dizajn komponentov stabilný, objemy výroby sú vysoké a vyžaduje sa krátky čas takt.
Pre mnohé komponenty SMC pre automobilový a nákladný automobil však nie je najekonomickejším riešením nevyhnutne jeden alebo druhý proces. Hybridnýná výrobná bunka môže používať orezávací lis na vysokorýchlostné odstraňovanie obvodu a otvorov pri zachovaní CNC obrábania pre kritické otvory alebo zložité prvky.
Časti SMC často opúšťajú proces lisovania s bleskom alebo s funkciami, ktoré stále vyžadujú otvory, okná, konečnú úpravu hrán alebo rozmerovú korekciu. Výber procesu sekundárneho orezávania teda ovplyvňuje nielen kvalitu hrany, ale aj investície do nástrojov, požiadavky na pracovnú silu, výrobnú kapacitu, automatizáciu a celkové náklady na hotový komponent.
Tento návod od Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. porovnáva CNC orezávacie a orezávacie lisy z hľadiska strojárstva a výroby.
1. CNC orezávanie vs Trim Press: Ako fungujú dva procesy
Pri CNC orezávaní sa lisovaný komponent SMC umiestni na vyhradený prípravok, zatiaľ čo frézka, vreteno alebo robotický rezací systém sleduje naprogramovanú dráhu. Tá istá stanica môže orezávať vonkajší profil, obrábať drážky, vytvárať otvory a odstraňovať miestny materiál z náročných oblastí.
Hlavnou výhodou je flexibilita. Ak sa zmení geometria hrany, výrobcovia môžu často upraviť CNC program a tam, kde je to potrebné, aj upínač namiesto toho, aby postavili úplne novú orezávaciu matricu. Vďaka tomu je CNC obzvlášť užitočné pri výrobe prototypov, uvádzaní produktov na trh, nízko a strednoobjemovej výrobe a výrobe viacerých modelov.
SMC obrábanie však predstavuje špecifické výzvy. Pretože vytvrdený materiál normálne obsahuje výstužné vlákna, fréza pracuje cez polymérnu matricu aj abrazívne vystuženie. Keď sa stav nástroja zhorší, výrobcovia môžu vidieť obnažené vlákna, chrumkavosť, vytrhávanie vlákien, odštiepené hrany, lokálne poškodenie matrice alebo zvyšujúce sa rezné sily.
Lis na orezávanie má iný prístup. Lisovaný komponent sa nachádza vo vyhradených nástrojoch na orezávanie a lis aplikuje potrebnú silu na odstránenie otrasov, prerezanie obvodu alebo prerazenie otvorov. Počas jedného lisovacieho cyklu možno často spracovať niekoľko funkcií.
| Procesný faktor | CNC Trimming | Trim Press |
| Flexibilita výroby | Vysoká | Znížte, keď je kocka dokončená |
| Inžinierske zmeny | Obyčajne je jednoduchšie ubytovať sa | Môže vyžadovať úpravu matrice |
| Komplexné 3D obrysy | Dobre sa hodí pre robotické alebo viacosové CNC | Možné, ale nástroje sú zložitejšie |
| Čas cyklu | Závisí od celkovej dráhy rezu | Potenciálne veľmi krátke pre stabilnú geometriu |
| Počiatočné špecializované nástroje | Vo všeobecnosti nižšie | Všeobecne vyššie |
| Vysoká-volume unit cost | Môže byť obmedzený časom obrábania | Po amortizácii nástrojov sa môže znížiť |
V prípade vonkajších panelov karosérie, komponentov nákladných vozidiel, krytov konštrukcie, krytov súvisiacich s batériou a iných veľkých komponentov SMC je potrebné zvážiť aj geometriu. Tenká nepodporovaná hrana môže počas CNC obrábania vibrovať, zatiaľ čo nedostatočne podopretá časť môže prasknúť alebo prasknúť počas orezávania lisu.
2. Požiadavky na presnosť, tolerancie a nástroje
Je lákavé povedať, že CNC je „vysoko presná“ možnosť a orezávací lis je „vysokorýchlostná“, ale skutočná výroba je komplikovanejšia.
Presnosť CNC závisí od celého procesného reťazca: odchýlka rozmerov lisovaného dielu, deformácia, výber základu, tuhosť upínadla, stav vretena, vychýlenie frézy, parametre rezu a opotrebovanie nástroja, to všetko ovplyvňuje hotový rozmer.
Výrobca môže napríklad špecifikovať užšiu toleranciu polohy pre montážne otvory ako pre nefunkčný vonkajší obvod. V takejto situácii môže byť CNC zachovaný pre montážne prvky, aj keď je hlavný obvod spracovaný orezávacím lisom.
Dôležité: presnosť polohovania stroja by sa nemala zamieňať s toleranciou hotovej časti SMC. CNC stroj môže polohovať oveľa presnejšie, ako môže samotný lisovaný komponent opakovane lokalizovať v prípravku.
Rezné nástroje pre SMC by sa mali vyberať podľa typu výstuže, obsahu sklenených vlákien, hrúbky steny, požadovanej kvality hrany a množstva výroby. Karbidové nástroje sú bežné pri obrábaní kompozitov, zatiaľ čo riešenia s povlakom alebo diamantom možno hodnotiť, keď sa abrazívne opotrebovanie stane hlavným faktorom nákladov.
Namiesto špecifikácie, že fréza sa musí vždy vymeniť po pevnom počte komponentov, spoľahlivejšou výrobnou stratégiou je monitorovanie:
- kvalita dokončeného okraja;
- rozmerový posun;
- zaťaženie vretena;
- rezné sily;
- vibrácie nástroja;
- akumulovaná vzdialenosť rezu.
Ako odhadnúť silu orezania
Lis na orezávanie by sa nemal vyberať jednoducho podľa projektovanej plochy komponentu SMC. Obvod rezu, hrúbka steny, správanie materiálu, množstvo otvorov, usporiadanie matrice a to, či sú prvky orezané súčasne, to všetko ovplyvňuje požadované zaťaženie.
Koncepčná rezná sila ≈ Efektívny obvod rezu × Hrúbka materiálu × Efektívna odolnosť v šmyku × Faktor bezpečnosti procesuVýber lisu by mal navyše zvážiť rozmery matrice, denné svetlo, zdvih, veľkosť kolísky, mimostredové zaťaženie, rýchlosť približovania, rýchlosť návratu, automatizačný priestor a požadované výrobné takt.
Pri požiadavke na vybavenie by preto mal výrobca poskytnúť triedu SMC, výkres dielu alebo 3D model, hrúbku, obvod kompletnej úpravy, rozmery otvoru a otvoru, cieľovú toleranciu, ročné množstvo a cieľový čas cyklu.
3. Čas cyklu, priepustnosť a ROI
Najsilnejšou ekonomickou výhodou CNC je zvyčajne jeho relatívne nízky záväzok k vyhradeným nástrojom. Najsilnejšou ekonomickou výhodou orezávania lisom je schopnosť rýchlo spracovať stabilnú geometriu po vyvinutí nástroja.
Zvážte dva hypotetické komponenty SMC. Časť A sa vyrába 4 000 kusov ročne a každých pár mesiacov prechádza dizajnovými zmenami. Časť B je automobilový panel vyrábaný v počte 100 000 kusov ročne so stabilným dizajnom a prísnou líniou takt.
Aj keď je možné obidva komponenty technicky spracovať ktoroukoľvek metódou, ich ekonomické požiadavky sú veľmi odlišné.
| Výrobný stav | Proces, ktorý sa zvyčajne oplatí najskôr vyhodnotiť |
| Prototypové diely | CNC |
| Časté revízie CAD | CNC |
| Niekoľko variantov na jednom riadku | CNC |
| Komplexný viacosový obrys | CNC / robotické orezávanie |
| Stabilná masová výroba | Trim press |
| Veľmi krátky čas takt | Trim press |
| Vysoká volume with several critical machined features | Hybridný lis CNC |
Vypočítajte si rovnovážny objem namiesto hádania
Neexistuje univerzálne ročné množstvo, pri ktorom by mal každý výrobca prejsť z CNC na orezávací lis. Rozhodnutie by sa malo vypočítať podľa skutočnej zložky.
Zlomové množstvo = dodatočné investície do orezávacích nástrojov ÷ (CNC náklady na diel – náklady na lisovanie na diel)Len ilustratívny príklad:
Spoločnosť odhaduje, že špecializované nástroje na orezávanie vyžadujú o 70 000 USD vyššiu počiatočnú investíciu ako ich CNC prípravok. Jeho vypočítaná cena CNC orezávania je 6,00 USD na komponent, zatiaľ čo automatické orezávanie lisom sa odhaduje na 2,50 USD na komponent.
Úspora na časť = 3,50 USD
Jednoduché rovnovážne množstvo = 70 000 USD ÷ 3,50 USD = 20 000 komponentov .
To neznamená, že 20 000 dielov je pravidlom odvetvia. Zmeňte náklady na nástroje, mieru práce, spotrebu frézy, využitie stroja, mieru šrotu, životnosť produktu alebo požiadavku takt a výsledok sa okamžite zmení.
Správny výpočet návratnosti investícií by mal zahŕňať odpisy zariadenia, prípravky alebo matrice, priamu prácu, spotrebný materiál, odsávanie prachu, kontrolu, šrot, údržbu, prestoje, automatizáciu a predpokladaný počet rokov, počas ktorých bude komponent zotrvávať vo výrobe.
4. Úvahy o automatizácii, údržbe a bezpečnosti
Výrobné bunky CNC a trim-press môžu pracovať s robotickým nakladaním a vykladaním, ale ich konštrukcie buniek sú odlišné.
CNC orezávacia bunka môže obsahovať šesťosový robot alebo viacosové obrábacie centrum, identifikáciu upínacieho prípravku, polohovanie pomocou lasera alebo videnia, automatickú výmenu nástrojov, monitorovanie zaťaženia vretena, detekciu zlomenia nástroja, uzavretú ochranu a systém odsávania prachu.
Pri obrábaní SMC vystužených sklenenými vláknami si zasluhuje mimoriadnu pozornosť manažment prachu. Uzavretá bunka a vhodný odsávací systém môžu pomôcť kontrolovať úlomky zo vzduchového obrábania a zároveň znížiť kontamináciu vodítok, upínacích prípravkov, snímačov a iných výrobných zariadení.
Trim-press bunka môže obsahovať:
- robotický prenos z formovacej stanice;
- orientácia dielov alebo chladiaca stanica;
- orezávacia matrica a hydraulický lis;
- separácia šrotu;
- kontrola hotových dielov;
- automatické odmietnutie nezhodných komponentov.
Údržba ovplyvňuje aj reálnu priepustnosť. CNC systémy vyžadujú kontrolu frézy, údržbu vretena, kontrolu upínacích prípravkov, údržbu odsávacieho systému a monitorovanie polohovacích plôch. Orezávacie lisy vyžadujú kontrolu rezných hrán, vodidiel, hydraulických systémov, snímačov, mazania, zarovnania lisovníc a ochranných systémov.
V prípade inštalácií v USA by usporiadanie zariadenia malo zohľadňovať príslušné požiadavky na ochranu strojov a postupy kontroly nebezpečnej energie. Postupy blokovania/označovania sa stávajú obzvlášť dôležitými počas údržby, výmeny nástrojov, servisu lisovníc, odstraňovania porúch alebo iných prác, pri ktorých môže akumulovaná hydraulická, elektrická, pneumatická alebo mechanická energia predstavovať nebezpečenstvo.
5. Keď má stratégia hybridného CNC orezávacieho lisu zmysel
Výrobcovia nemusia vždy vyberať výlučne jednu technológiu. V mnohých programoch SMC ponúka hybridný prístup lepšiu rovnováhu medzi časom cyklu a flexibilitou.
Stratégia 1: Najprv orezajte lis, ako druhé dokončite CNC
Lis na orezávanie odstráni stabilný obvod, veľké otvory a veľký záblesk v krátkom cykle. CNC potom obrába iba presné montážne otvory, lokalizované obrysy alebo prvky, ktoré sa nedajú ľahko začleniť do orezávacej matrice.
Tým sa skráti vyťaženosť CNC stroja a zároveň sa vyhne zbytočne komplikovanej matrici.
Stratégia 2: CNC počas spustenia, orezanie stlačte po zmrazení dizajnu
Počas prototypovej a pilotnej výroby CNC riadi celú operáciu orezávania. Výrobca môže upraviť program rezania, keď inžinieri upravia model CAD.
Keď súčiastka prejde kvalifikáciou a jej geometria sa ustáli, môže byť pre sériovú výrobu zavedená špeciálna orezávacia matrica.
Táto stratégia pomáha vyhnúť sa značným investíciám do nástrojov, kým sa komponent stále mení.
Ilustratívny automobilový panelový scenár
Zvážte vonkajší panel nákladného vozidla SMC vyžadujúci obvodové orezanie, štyri veľké vetracie otvory a šesť montážnych otvorov.
Počas pilotnej výroby môže CNC dokončiť všetky funkcie, pretože ročný objem je nízky a očakáva sa niekoľko revízií výkresov. Akonáhle sa výroba zvýši, obvodové a vetracie otvory môžu byť prenesené do orezávacieho lisu, zatiaľ čo CNC je zachovaný pre montážne otvory.
Výsledkom nie je nevyhnutne stroj s najnižšou investíciou, ale potenciálne lepší celkový výrobný systém: kratší čas CNC obrábania, väčšia dostupná kapacita CNC, kontrolované kritické rozmery a rýchlejšie veľkoobjemové orezávanie.
6. Ako si vybrať medzi CNC orezávaním a orezávacím lisom
Pred výberom zariadenia by mali výrobcovia odpovedať na nasledujúce otázky:
| Faktor rozhodovania | Technická otázka |
| Ročné množstvo | Koľko kvalifikovaných dielov sa musí vyrobiť každý rok? |
| Životnosť programu | Koľko rokov zostane komponent vo výrobe? |
| Dizajnová zrelosť | Je geometria zamrznutá alebo sa stále očakávajú revízie? |
| Geometria dielu | Je dráha orezania rovinná, zakrivená alebo plne trojrozmerná? |
| Množstvo funkcií | Koľko otvorov, štrbín, okien a výrezov je potrebných? |
| Tolerancia | Ktoré rozmery vlastne kontrolujú montáž alebo kvalifikáciu? |
| Takt čas | Koľko sekúnd je k dispozícii na orezanie? |
| Kvalita povrchu | Bude rezná hrana viditeľná, zlepená, natretá, zapečatená alebo skrytá? |
| Varianty | Bude bunka produkovať jednu časť alebo veľa súvisiacich častí? |
| automatizácia | Bude manipulácia ručná, poloautomatická alebo plne robotická? |
CNC Najlepšie na zváženie, keď dominuje flexibilita, zložitá geometria a technické zmeny.
Trim Press Najlepšie je zvážiť, keď je geometria stabilná a krátky čas takt je rozhodujúci pre sériovú výrobu.
Hybrid Oplatí sa zhodnotiť, keď sa vysoký objem výroby musí kombinovať s niekoľkými zložitými alebo vysoko presnými sekundárnymi funkciami.
Časté otázky: CNC orezávanie verzus orezávací lis pre diely SMC
Diskutujte o svojich požiadavkách na orezávanie SMC s PengdaHZ
Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. poskytuje riešenia hydraulických lisov a výrobných zariadení pre výrobné aplikácie SMC.
Ak hodnotíte orezávací lis pre existujúci komponent SMC alebo porovnávate orezávanie lisu s CNC obrábaním, rozhodnutie o zariadení by malo začať skôr dielom ako samotnou tonážou lisu.
Na úvodné technické hodnotenie si pripravte nasledujúce informácie:
- 2D výkres alebo 3D model dielu;
- špecifikácia materiálu SMC;
- nominálna a maximálna hrúbka steny;
- požadovaný obvod, otvory a otvory;
- kritické rozmerové tolerancie;
- ročné množstvo produkcie;
- cieľový čas cyklu;
- plánovaná ručná alebo robotická manipulácia.
Na základe týchto parametrov môže PengdaHZ diskutovať o vhodnej kapacite lisu, koncepciách nástrojov, konfigurácii výrobnej bunky, požiadavkách na automatizáciu a o tom, či vyhradené zariadenie na orezávanie môže poskytnúť ekonomickú výhodu pre váš výrobný program SMC.
Kontaktujte PengdaHZ a požiadajte o predbežné hodnotenie SMC orezania a hydraulického lisu pre váš komponent.
