Przycinanie CNC jest ogólnie lepiej dostosowane do złożonych geometrii, mniejszych wielkości produkcji, prototypów i części SMC, które mogą nadal wymagać zmian inżynieryjnych. Dedykowana prasa do przycinania staje się coraz bardziej atrakcyjna, gdy konstrukcja komponentu jest stabilna, wielkość produkcji jest duża i wymagany jest krótki czas taktu.
Jednak w przypadku wielu komponentów SMC do samochodów osobowych i ciężarówek najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem niekoniecznie jest jeden lub drugi proces. Hybrydowa komórka produkcyjna może wykorzystywać prasę do przycinania do szybkiego usuwania obwodu i otworów, zachowując jednocześnie obróbkę CNC w przypadku krytycznych otworów lub złożonych elementów.
Części SMC często wychodzą z procesu formowania tłocznego z wypływką lub elementami, które nadal wymagają otworów, okienek, wykończenia krawędzi lub korekty wymiarów. Wybór procesu wtórnego przycinania wpływa zatem nie tylko na jakość krawędzi, ale także na inwestycje w oprzyrządowanie, zapotrzebowanie na siłę roboczą, moce produkcyjne, automatyzację i całkowity koszt gotowego elementu.
Ten przewodnik z Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. porównuje prasy CNC do przycinania i przycinania z punktu widzenia inżynierii i produkcji.
1. Przycinanie CNC a prasa do przycinania: jak działają te dwa procesy
Podczas przycinania CNC uformowany komponent SMC jest umieszczany na dedykowanym uchwycie, podczas gdy router, wrzeciono lub zrobotyzowany system cięcia podąża zaprogramowaną ścieżką. Na tej samej stacji można przyciąć profil zewnętrzny, wykonać szczeliny, wykonać otwory i usunąć lokalny materiał z trudnych miejsc.
Główną zaletą jest elastyczność. W przypadku zmiany geometrii krawędzi producenci często mogą modyfikować program CNC i, w razie potrzeby, osprzęt, zamiast budować zupełnie nową matrycę do przycinania. To sprawia, że CNC jest szczególnie przydatne podczas produkcji prototypów, wprowadzania produktu na rynek, produkcji nisko- i średnioseryjnej oraz produkcji wielu modeli.
Niemniej jednak obróbka SMC wiąże się ze specyficznymi wyzwaniami. Ponieważ utwardzony materiał zwykle zawiera włókna wzmacniające, nóż pracuje zarówno przez matrycę polimerową, jak i wzmocnienie ścierne. W miarę pogarszania się stanu narzędzia producenci mogą zauważyć odsłonięte włókna, wybrzuszenia, wyciąganie włókien, odpryski na krawędziach, lokalne uszkodzenia matrycy lub rosnące siły skrawania.
Prasa do przycinania przyjmuje inne podejście. Uformowany element znajduje się wewnątrz dedykowanego oprzyrządowania do przycinania, a prasa przykłada siłę wymaganą do usunięcia wypływki, wycięcia obwodu lub wybicia otworów. Podczas jednego cyklu prasowania często można przetwarzać kilka funkcji.
| Czynnik procesu | Przycinanie CNC | Przycinanie Naciśnij |
| Elastyczność produkcji | Wysoka | Opuść po ukończeniu matrycy |
| Zmiany inżynieryjne | Zwykle łatwiej się zmieścić | Może wymagać modyfikacji matrycy |
| Złożone kontury 3D | Dobrze nadaje się do zrobotyzowanego lub wieloosiowego CNC | Możliwe, ale oprzyrządowanie staje się bardziej złożone |
| Czas cyklu | Zależy od całkowitej ścieżki cięcia | Potencjalnie bardzo krótki dla stabilnej geometrii |
| Wstępne dedykowane oprzyrządowanie | Generalnie niższe | Generalnie wyższy |
| Wysoka-volume unit cost | Można ograniczyć czasem obróbki | Może spaść po amortyzacji oprzyrządowania |
W przypadku zewnętrznych paneli nadwozia, komponentów ciężarówek, pokryw konstrukcyjnych, obudów akumulatorów i innych dużych komponentów SMC należy również wziąć pod uwagę geometrię. Cienka, niepodparta krawędź może wibrować podczas obróbki CNC, natomiast niewłaściwie podparta część może pęknąć lub wyłamać się podczas przycinania w prasie.
2. Precyzja, tolerancje i wymagania dotyczące narzędzi
Kuszące jest stwierdzenie, że CNC to opcja „wysoka precyzja”, a prasa do przycinania to opcja „duża prędkość”, ale prawdziwa produkcja jest bardziej skomplikowana.
Dokładność CNC zależy od całego łańcucha procesu: zmienność wymiarów wypraski, wypaczenie, wybór punktu odniesienia, sztywność mocowania, stan wrzeciona, ugięcie frezu, parametry skrawania i zużycie narzędzia mają wpływ na końcowy wymiar.
Producent może na przykład określić węższą tolerancję położenia otworów montażowych niż w przypadku niefunkcjonalnego obwodu zewnętrznego. W takiej sytuacji CNC można zachować dla elementów montażowych, nawet jeśli główny obwód jest obrabiany za pomocą prasy do przycinania.
Ważne: Dokładności pozycjonowania maszyny nie należy mylić z tolerancją gotowej części SMC. Maszyna CNC może pozycjonować znacznie dokładniej, niż sam formowany element jest w stanie wielokrotnie zlokalizować w uchwycie.
Narzędzia skrawające do SMC należy dobierać w zależności od rodzaju zbrojenia, zawartości włókna szklanego, grubości ścianki, wymaganej jakości krawędzi i wielkości produkcji. Narzędzia węglikowe są powszechne w obróbce kompozytów, natomiast rozwiązania powlekane lub na bazie diamentu można ocenić, gdy zużycie ścierne staje się głównym czynnikiem kosztowym.
Zamiast określać, że nóż należy zawsze wymieniać po określonej liczbie komponentów, bardziej niezawodną strategią produkcji jest monitorowanie:
- jakość wykończona;
- dryf wymiarowy;
- obciążenie wrzeciona;
- siły skrawania;
- wibracje narzędzia;
- skumulowany dystans cięcia.
Jak oszacować siłę docisku przycinania
Prasy do przycinania nie należy wybierać po prostu na podstawie rzutowanej powierzchni komponentu SMC. Obwód cięcia, grubość ścianki, zachowanie materiału, ilość otworów, rozmieszczenie matryc oraz to, czy elementy są przycinane jednocześnie, wpływają na wymagane obciążenie.
Koncepcyjna siła skrawania ≈ Efektywny obwód cięcia × Grubość materiału × Efektywna odporność na ścinanie × Współczynnik bezpieczeństwa procesuDobór prasy powinien dodatkowo uwzględniać wymiary matrycy, światło dzienne, skok, rozmiar podpory, obciążenie niecentryczne, prędkość zbliżania, prędkość powrotu, przestrzeń automatyzacji i wymagany takt produkcyjny.
Zamawiając sprzęt, producent powinien zatem podać klasę SMC, rysunek części lub model 3D, grubość, pełny obwód wykończenia, wymiary otworów i otworów, docelową tolerancję, roczną ilość i docelowy czas cyklu.
3. Czas cyklu, przepustowość i zwrot z inwestycji
Najsilniejszą zaletą ekonomiczną CNC jest zwykle stosunkowo niskie zaangażowanie w dedykowane oprzyrządowanie. Największą zaletą ekonomiczną przycinania przy użyciu prasy jest możliwość szybkiego przetwarzania stabilnej geometrii po opracowaniu matrycy.
Rozważmy dwa hipotetyczne komponenty SMC. Część A jest produkowana w ilości 4000 sztuk rocznie i co kilka miesięcy podlega zmianom konstrukcyjnym. Część B to panel samochodowy produkowany w ilości 100 000 sztuk rocznie, o stabilnej konstrukcji i ścisłym takcie liniowym.
Nawet jeśli oba składniki można technicznie przetworzyć dowolną metodą, ich wymagania ekonomiczne są bardzo różne.
| Stan produkcyjny | Proces, który zwykle warto najpierw ocenić |
| Części prototypowe | CNC |
| Częste rewizje CAD | CNC |
| Kilka wariantów w jednej linii | CNC |
| Złożony kontur wieloosiowy | Przycinanie CNC/zrobotyzowane |
| Stabilna produkcja masowa | Prasa do przycinania |
| Bardzo krótki czas taktu | Prasa do przycinania |
| Wysoka volume with several critical machined features | Prasa hybrydowa CNC |
Oblicz próg rentowności zamiast zgadywać
Nie ma uniwersalnej rocznej ilości, przy której każdy producent powinien przejść z prasy CNC na prasę przycinającą. Decyzję należy przeliczyć na podstawie rzeczywistego składnika.
Ilość progowa = dodatkowa inwestycja w oprzyrządowanie do przycinania ÷ (koszt CNC na część - koszt przycinania na część)Tylko przykład ilustrujący:
Pewna firma szacuje, że dedykowane oprzyrządowanie do przycinania wymaga początkowej inwestycji o 70 000 USD więcej niż oprzyrządowanie CNC. Obliczony koszt przycinania CNC wynosi 6,00 USD za element, podczas gdy automatyczne przycinanie na prasie szacuje się na 2,50 USD za element.
Oszczędność na części = 3,50 USD
Prosta ilość progu rentowności = 70 000 USD ÷ 3,50 USD = 20 000 komponentów .
Nie oznacza to, że 20 000 części jest regułą branżową. Zmień koszt oprzyrządowania, tempo pracy, zużycie frezów, wykorzystanie maszyny, ilość złomu, żywotność produktu lub wymagania dotyczące taktu, a wynik zmieni się natychmiast.
Prawidłowe obliczenie ROI powinno obejmować amortyzację sprzętu, osprzęt lub matryce, bezpośrednią robociznę, materiały eksploatacyjne, odsysanie pyłu, inspekcję, złom, konserwację, przestoje, automatyzację i przewidywaną liczbę lat, przez które komponent pozostanie w produkcji.
4. Kwestie automatyzacji, konserwacji i bezpieczeństwa
Zarówno komórki produkcyjne sterowane numerycznie, jak i prasy przycinające mogą współpracować z robotycznym załadunkiem i rozładunkiem, ale ich konstrukcja gniazd jest inna.
Cela przycinająca CNC może obejmować sześcioosiowego robota lub wieloosiowe centrum obróbkowe, identyfikację osprzętu, pozycjonowanie wspomagane laserowo lub wizyjnie, automatyczną wymianę narzędzi, monitorowanie obciążenia wrzeciona, wykrywanie pęknięć narzędzi, zamkniętą osłonę i system odsysania pyłu.
Podczas obróbki SMC wzmocnionego włóknem szklanym na szczególną uwagę zasługuje kwestia usuwania pyłu. Zamknięta komora i odpowiedni system odsysania mogą pomóc w kontrolowaniu unoszących się w powietrzu zanieczyszczeń powstałych podczas obróbki, jednocześnie zmniejszając zanieczyszczenie prowadnic, osprzętu, czujników i innego sprzętu produkcyjnego.
Komórka do prasowania przycinającego może obejmować:
- zrobotyzowany transfer ze stanowiska formierskiego;
- orientacja części lub stacja chłodzenia;
- matryca przycinająca i prasa hydrauliczna;
- separacja złomu;
- kontrola gotowych części;
- automatyczne odrzucanie komponentów niezgodnych.
Konserwacja wpływa również na rzeczywistą przepustowość. Systemy CNC wymagają kontroli frezów, konserwacji wrzeciona, kontroli osprzętu, konserwacji systemu odciągowego i monitorowania powierzchni ustalających. Prasy do przycinania wymagają kontroli krawędzi tnących, prowadnic, układów hydraulicznych, czujników, smarowania, wyrównania matryc i systemów ochronnych.
W przypadku instalacji w USA rozmieszczenie sprzętu powinno uwzględniać obowiązujące wymagania dotyczące ochrony maszyn i procedury kontroli energii niebezpiecznej. Procedury blokowania/oznaczania stają się szczególnie ważne podczas konserwacji, wymiany narzędzi, serwisowania matrycy, rozwiązywania problemów lub innych prac, w których zmagazynowana energia hydrauliczna, elektryczna, pneumatyczna lub mechaniczna może stanowić zagrożenie.
5. Kiedy strategia hybrydowej prasy przycinającej CNC ma sens
Producenci nie zawsze muszą wybierać wyłącznie jedną technologię. W wielu programach SMC podejście hybrydowe zapewnia lepszą równowagę między czasem cyklu a elastycznością.
Strategia 1: Najpierw naciśnij przycinanie, a następnie wykończenie CNC
Prasa do przycinania usuwa stabilny obwód, duże otwory i duże wypływki w krótkim cyklu. Następnie CNC obrabia tylko precyzyjne otwory montażowe, zlokalizowane kontury lub elementy, których nie można łatwo włączyć do matrycy przycinającej.
Skraca to zajęcie maszyny CNC, unikając jednocześnie niepotrzebnie skomplikowanej matrycy.
Strategia 2: CNC podczas uruchamiania, przycinanie po zamrożeniu projektu
Podczas produkcji prototypowej i pilotażowej CNC zajmuje się całą operacją przycinania. Producent może zmodyfikować program cięcia, gdy inżynierowie dokonają przeglądu modelu CAD.
Po przejściu kwalifikacji elementu i ustabilizowaniu się jego geometrii, można wprowadzić dedykowaną matrycę do produkcji masowej.
Strategia ta pomaga uniknąć znacznych inwestycji w narzędzia, gdy podzespół wciąż się zmienia.
Ilustracyjny scenariusz panelu samochodowego
Rozważmy panel zewnętrzny ciężarówki SMC wymagający przycięcia po obwodzie, czterech dużych otworów wentylacyjnych i sześciu otworów montażowych.
Podczas produkcji pilotażowej CNC może ukończyć wszystkie funkcje, ponieważ roczna wielkość produkcji jest niska i oczekuje się kilku poprawek rysunków. Gdy produkcja wzrośnie, otwory obwodowe i wentylacyjne można przenieść do prasy przycinającej, pozostawiając CNC dla otworów montażowych.
Rezultatem niekoniecznie jest maszyna o najniższej inwestycji, ale potencjalnie lepszy całkowity system produkcyjny: krótszy czas obróbki CNC, większa dostępna wydajność CNC, kontrolowane wymiary krytyczne i szybsze przycinanie dużych serii.
6. Jak wybrać pomiędzy przycinaniem CNC a prasą do przycinania
Przed wyborem sprzętu producenci powinni odpowiedzieć na następujące pytania:
| Czynnik decyzyjny | Pytanie inżynierskie |
| Ilość roczna | Ile kwalifikowanych części należy wyprodukować każdego roku? |
| Żywotność programu | Ile lat komponent będzie produkowany? |
| Dojrzałość projektowa | Czy geometria jest zamrożona, czy nadal oczekuje się poprawek? |
| Geometria części | Czy ścieżka przycinania jest płaska, zakrzywiona czy w pełni trójwymiarowa? |
| Ilość funkcji | Ile otworów, szczelin, okien i wycięć jest potrzebnych? |
| Tolerancja | Które wymiary faktycznie kontrolują montaż lub kwalifikację? |
| Poświęć czas | Ile sekund jest dostępnych na przycinanie? |
| Jakość powierzchni | Czy obcięta krawędź będzie widoczna, klejona, pomalowana, uszczelniona czy ukryta? |
| Warianty | Czy komórka wytworzy jedną część, czy wiele powiązanych części? |
| Automatyzacja | Czy obsługa będzie ręczna, półautomatyczna czy w pełni zautomatyzowana? |
CNC Najlepiej rozważyć, gdy dominuje elastyczność, złożona geometria i zmiany inżynieryjne.
Przytnij Naciśnij Najlepiej to rozważyć, gdy geometria jest stabilna, a krótki czas taktu ma kluczowe znaczenie w produkcji masowej.
Hybrydowy Warto to ocenić, gdy duża wielkość produkcji musi być połączona z kilkoma złożonymi lub precyzyjnymi cechami wtórnymi.
Często zadawane pytania: Przycinanie CNC a prasa do przycinania części SMC
Omów wymagania dotyczące przycinania SMC z PengdaHZ
Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. dostarcza rozwiązania w zakresie pras hydraulicznych i sprzętu produkcyjnego do zastosowań produkcyjnych SMC.
Jeśli oceniasz prasę do przycinania istniejącego komponentu SMC lub porównujesz przycinanie prasy z obróbką CNC, decyzję o sprzęcie należy rozpocząć od części, a nie od samego tonażu prasy.
W celu wstępnej oceny technicznej przygotuj następujące informacje:
- Rysunek 2D lub model części 3D;
- Specyfikacja materiału SMC;
- nominalna i maksymalna grubość ścianki;
- wymagany obwód, otwory i otwory;
- krytyczne tolerancje wymiarowe;
- roczna wielkość produkcji;
- docelowy czas cyklu;
- planowana obsługa ręczna lub zrobotyzowana.
W oparciu o te parametry PengdaHZ może omówić odpowiednią wydajność prasy, koncepcje oprzyrządowania, konfigurację gniazda produkcyjnego, wymagania w zakresie automatyzacji oraz to, czy dedykowany sprzęt do prasy przycinającej może zapewnić korzyść ekonomiczną dla Twojego programu produkcyjnego SMC.
Skontaktuj się z PengdaHZ, aby poprosić o wstępną ocenę przycinania SMC i prasy hydraulicznej dla Twojego komponentu.
