Lāzergriešanai tiek izmantots fokusēts stars, lai grieztu lokšņu metālu ar pielaidēm ±0,05 mm, savukārt metāla štancēšanai izmanto rūdītas presformas, lai veidotu un grieztu detaļas ar pielaidēm līdz ±0,01 mm. Pareizā izvēle ir atkarīga no ražošanas apjoma, detaļu sarežģītības, materiāla biezuma un katras daļas izmaksu mērķiem. Šajā rokasgrāmatā ir salīdzināti abi procesi visos faktoros, kas ir svarīgi iepirkumu un inženieru komandām.
Izvēle starp lāzergriešanu un štancēšanu ir viens no visizplatītākajiem lēmumiem metāla ražošanā. Katrai metodei ir skaidras stiprās puses, un nepareizās metodes izvēle var izmaksāt tūkstošiem atkārtotas apstrādes, rīku komplektēšanas vai zaudēta caurlaidspēja. Tālāk mēs iedalām pielaides, ātrumu, izmaksu struktūru, materiālu saderību un apjoma pārejas punktu, kurā viens process apsteidz otru.
Kā katrs process darbojas
Lāzergriešana
Ar CNC kontrolēts lāzers (šķiedras, CO₂ vai Nd:YAG) virza augstas enerģijas staru uz apstrādājamo priekšmetu. Stars kūst vai iztvaiko materiālu pa ieprogrammētu ceļu, ko palīdz gāzes strūkla, kas izpūš izkusušos gružus. Nav fiziska kontakta ar loksni, kas nozīmē, ka nav instrumentu nodiluma un gandrīz tūlītējas konstrukcijas izmaiņas. Mūsdienu šķiedru lāzeri griež vieglo tēraudu līdz 25 mm biezumā un nerūsējošo tēraudu līdz 20 mm.
Metāla štancēšana
Štancēšana presē plakanu sagatavi presēšanas komplektā vai caur to, izmantojot tonnāžu no 20 līdz 2000+. Darbības ietver iztukšošanu, caurduršanu, locīšanu, kalšanu un formēšanu. Progresīvā štancēšana savieno vairākas stacijas vienā piegājienā, lielā ātrumā ražojot sarežģītas detaļas. Dziļākām ģeometrijām dziļvilkšanas štancēšana pārveido plakanu loksni bezšuvju krūzēs, korpusos un korpusos.
Galvenās atšķirības īsumā
| Faktors | Lāzergriešana | Metāla štancēšana |
|---|---|---|
| Izmēru pielaide | ±0,05 mm tipisks | ±0,01 mm sasniedzams |
| Malu kvalitāte | Gluda, minimāla urbuma; nedaudz karstuma ietekmētā zona | Tīra bīde; var būt nepieciešams atstarpju noņemšana uz bieza materiāla |
| Maksimālais materiāla biezums | 25 mm (viegls tērauds, šķiedru lāzers) | 12 mm+ atkarībā no preses tonnāžas |
| Uzstādīšanas laiks | Minūtes (programmas slodze) | Stundas, līdz dienai (izmēģināšana) |
| Instrumentu izmaksas | Nav | $5000–150000+ USD par stanga komplektu |
| Cikla laiks vienai daļai | 10–60 sekundes (atkarībā no ģeometrijas) | 0,5–5 sekundes (ātrdarbīga nospiešana) |
| Labākais skaļuma diapazons | 1–5000 vienību | –10000,0000+0 |
| Dizaina maiņas ātrums | Tajā pašā dienā (rediģēt DXF) | Nedēļas (pārveidojiet vai nomainiet matricu) |
Izmaksu salīdzinājums: štancēšana un lāzergriešana
Katras metodes izmaksu struktūra ir būtiski atšķirīga. Lāzergriešanai ir gandrīz nulles fiksētās izmaksas, bet lielākas mainīgās izmaksas par daļu. Apzīmogošana ir saistīta ar smagiem sākotnējiem instrumentiem, taču katras daļas izmaksas ievērojami samazinās.
Instrumentu un uzstādīšanas izmaksas
Lāzera griešanas darbam ir nepieciešams tikai CAD fails un mašīnas programmēšana — instrumentu izmaksas faktiski ir $0. Turpretim viena progresīvā presforma metāla štancēšanas detaļas var maksāt no 15 000 līdz 80 000 USD, un sarežģīts daudzpakāpju instruments pasūtījuma metāla štancēšana var pārsniegt 150 000 USD. Šīs sākotnējās investīcijas tiek amortizētas ražošanas cikla laikā.
Vienas daļas izmaksas pēc apjoma
Mazos apjomos lāzera griešana uzvar no kopējām izmaksām, jo nav instrumentu, kas atmaksātos. Lielāka apjoma gadījumā vienas daļas štancēšanas izmaksas samazinās zem lāzergriešanas, jo cikla laiki tiek mērīti sekundēs, nevis desmitos sekunžu.
| ražošanas apjoms | Lāzergriešana (vienai daļai) | Zīmogošana (vienai daļai) | Zemāku izmaksu opcija |
|---|---|---|---|
| 100 vienības | $4.50 | 152,00 USD (instrumenti amortizēti) | Lāzergriešana |
| 1000 vienības | $3.80 | $18.50 | Lāzergriešana |
| 5000 vienību | $3.20 | $5.10 | Lāzergriešana |
| 10 000 vienību | $3.00 | $3.00 | Šķērspunkts |
| 50 000 vienības | $2.80 | $1.20 | Apzīmogošana |
| 100 000 vienību | $2.70 | $0.85 | Apzīmogošana |
Piezīme. Izmaksas ir ilustratīvās vidējas sarežģītības kronšteinam no 1,5 mm mīksta tērauda. Faktiskie skaitļi atšķiras atkarībā no ģeometrijas, materiāla un piegādātāja.
The sējuma krustošanās punkts lielākajai daļai plakanu vai vidēji veidotu daļu, svārstās no 000051,0000051 Zem šī diapazona lāzergriešana ir ekonomiskāka. Turklāt štancēšana nodrošina zemākas izmaksas par detaļu un ātrāku caurlaidspēju.
Precizitāte un pielaides
Ja stingras pielaides nodrošina daļu funkciju, piemēram, automobiļu mezglos, kosmosa kronšteinos vai medicīnas ierīču korpusos, štancēšana ir spēcīgākā izvēle. Progresīvā štancēšanas štancēšana ±0,01 mm par kritiskajām funkcijām konsekventi lielos sērijās. Lāzergriešana sasniedz mm ±0,05 ideālos apstākļos, bet termiski kropļojumi uz plāniem vai atstarojošiem materiāliem var paplašināt šo joslu.
Detaļām, kurām nepieciešama gan stingra trīs metru pielaide, gan sarežģīta spriegojuma pielaide dziļvilkšanas štancēšana nodrošina formas, kuras lāzergriešana vienkārši nevar izveidot.
Ātrumu un caurlaidspēju
Lāzergriešana apstrādā pa vienai detaļai. Tipiskas plakanas daļas ar mērenu sarežģītību griešana prasa 15–45 sekundes. Ligzdošanas programmatūra optimizē lokšņu izmantošanu, taču caurlaidspēju ierobežo staru kūļa kustības ātrums.
Zīmogošana, kad tā ir apstrādāta, darbojas ar presēšanas ātrumu 60–1500 sitieni minūtē. Progresīvā prese, kas darbojas ar 200 SPM, ražo 12 000 detaļas stundā. Neviena lāzera sistēma nevar atbilst šim izvades ātrumam.
Tomēr ātrumam ir nozīme tikai tad, ja pastāv matrica. Ja projekts prasa ātru pāreju no projektēšanas līdz pirmajai daļai, lāzergriešana nodrošina prototipus dažu dienu laikā, savukārt štancēšanas instrumentu izgatavošana var aizņemt 6–12 nedēļas.
Materiālie apsvērumi
| Materiāls | Lāzergriešana | Apzīmogošana |
|---|---|---|
| Viegls tērauds | Lieliski — tīra griezuma līdz 25 mm | Lieliski — standarta štancēšanas materiāls |
| Nerūsējošais tērauds | Labi — šķiedru lāzera rokturi līdz 20 mm | Labi — nepieciešama lielāka tonnāža |
| Alumīnijs | Labi — atstarojošām virsmām nepieciešams šķiedru lāzers | Labs — mīkstāks sakausējums, viegli formējams |
| Varš/misiņš | Fair — ļoti atstarojošs; nepieciešama lieljaudas šķiedra | Labi — standarta štancēšanas materiāli |
| Titāns | Labi — nepieciešama inertās gāzes palīgierīce | Godīgi — atspere un instrumentu nodilums rada bažas |
| Bieza plāksne (>12 mm) | Labi — lāzera rokturi 25 mm+ uz viegla tērauda | Ierobežota — liela tonnāža, nepieciešams biezāks instruments |
Kad izmantot lāzergriešanu salīdzinājumā ar štancēšanu
Izvēlēties lāzergriešana kad:
- Ražošanas apjoms ir mazāks par 5000 vienībām
- Dizains joprojām attīstās vai tiek pārskatīts
- Izgatavošanas laikam līdz pirmajai daļai ir jābūt dienām, nevis nedēļām
- Detaļas ģeometrija ir plakana vai nepieciešama minimāla formēšana
- Materiāls ir bieza plāksne (12–25 mm), kas pārsniedz standarta štancēšanas iespējas
- Cietajiem instrumentiem nav budžeta
Izvēlēties štancēšana kad:
- Ražošanas apjoms pārsniedz 10,000 vienības gadā
- Detaļu izmaksas ir jāsamazina mērogā
- Pielaides ±0,01 mm ir nepieciešamas kritiskajiem elementiem
- Detaļai ir nepieciešamas formas, zīmētas vai izdomātas iezīmes
- Cikla laika piedziņas caurlaidspējas prasības
- Dizains ir stabils un, visticamāk, nemainīsies
Abu procesu apvienošana
Daudzi ražotāji kopā izmanto lāzergriešanu un štancēšanu. Izplatīta pieeja ir ar lāzeru griezti prototipi un īsas darbības apstiprināšanai, tad pāreja uz štancēšanu kad dizains ir iesaldēts un apjoms attaisno instrumentu ieguldījumus. Dažos veikalos tiek izgatavotas arī ar lāzeru grieztas sagataves, kuras pēc tam tiek ievadītas štancēšanas presē formēšanas operācijām, apvienojot lāzera elastību ar presformas formēšanas spēju.
Pielāgotām ģeometrijām, kurām nepieciešama gan griešana, gan formēšana, pasūtījuma metāla štancēšana pakalpojumi var izstrādāt integrētus instrumentus, kas vienā progresīvā stacijā apstrādā notīrīšanu, caurduršanu un formēšanu, savukārt lāzergriešanas funkcijas tiek pievienotas kā sekundāras darbības, ja nepieciešams.
Pareiza lēmuma pieņemšana jūsu projektam
Lēmums par lāzergriešanu un štancēšanu ir atkarīgs no četriem mainīgajiem: daļa kompleksa apjoma, pielaides un laika līnijas. Kartējiet savu projektu atbilstoši šiem kritērijiem:
- Apjoms zem 5000? Lāzergriešana gandrīz vienmēr ir pareizā atbilde.
- Apjoms virs 20 000? Zīmogošana nodrošina labāku ekonomiku.
- Nepieciešama ±0,01 mm pielaide? Vienīgā iespēja ir štancēšana ar precīzām presformām.
- Dizains nav pabeigts? Sāciet ar lāzergriešanu; pāriet uz apzīmogošanu vēlāk.
- Nepieciešamas veidotas vai zīmētas pazīmes? Nepieciešama štancēšana (vai dziļā vilkšana).
- Biezs materiāls (15+ mm)? Lāzergriešana tiek galā ar to; zīmogošana nedrīkst.
Projektiem, kas ietilpst diapazonā no 5000 līdz 15000, pieprasiet cenas abiem procesiem. Ģeometrija, materiāls un pielaides kopums noteiks, kura metode ir rentablāka. Kvalificēts metāla štancēšanas detaļas piegādātājs var palaist izmaksu modeli, kas ņem vērā instrumentu amortizāciju, cikla laiku, materiāla iznākumu un sekundārās darbības.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāds ir skaļuma pārejas punkts starp lāzergriešanu un štancēšanu?
Lielākajai daļai vidējas sarežģītības plakano detaļu krosovers atrodas starp 5000 un 15 000 vienību. Zem šī diapazona lāzergriešana ir lētāka, jo nav jāmaksā par instrumentiem. Virs tā štancēšanas izmaksas par katru daļu nokrītas zem lāzergriešanas, pateicoties ātrākam cikla laikam un instrumentu amortizācijai.
Kuram procesam ir stingrākas pielaides?
Metāla štancēšanai ir ±0,01 mm pielaides attiecībā uz kritiskajiem elementiem., salīdzinot ar ±0,05 mm lāzergriešanai. Zīmogošana ir labāka izvēle, ja izmēru precizitāte nodrošina daļu funkciju, piemēram, automobiļu vai kosmosa mezglos.
Vai lāzergriešana var pilnībā aizstāt štancēšanu?
Plakanām daļām un zemiem vai vidējiem apjomiem, jā. Bet lāzergriešanai nevar veidot, izvilkt vai montēt metālu tā, kā var apzīmogot. Detaļām, kurām nepieciešama trīsdimensiju ģeometrija, piemēram, krūzes, korpusi vai reljefa elementi, ir nepieciešams apzīmogojums vai dziļvilkšanas štancēšana.
Kā iestatīšanas laiks atšķiras starp lāzergriešanu un štancēšanu?
Lāzergriešanas iestatīšanai nepieciešams minūtes, ielādējiet programmu un dodieties. Lai veiktu štancēšanas iestatījumus, nepieciešams stundas līdz dienām , lai uzstādītu, izlīdzinātu un izmēģinātu. Tomēr pēc iestatīšanas štancēšana darbojas ar 60–1500 sitieniem minūtē, ievērojami pārsniedzot lāzera caurlaidspēju.
Vai labāk ir štancēt ar lāzeru vai bieziem materiāliem?
Lāzergriešanas rokturi ar biezākiem materiāliem— līdz 25 mm viegls tērauds ar šķiedru lāzeru. Zīmogošana parasti ir ierobežota līdz 12 mm vai mazāk, atkarībā no preses tonnāžas un presformas konstrukcijas. Biezām plāksnēm ar sarežģītiem griezumiem lāzers bieži vien ir vienīgā dzīvotspējīgā iespēja.
Vai vienai daļai varu izmantot gan lāzergriešanu, gan štancēšanu?
Jā. Daudzi ražotāji ar lāzeru izgrieztas sagataves vai sekundāras funkcijas un pēc tam zīmogu formēšanas darbības atsevišķā preses stacijā. Šī hibrīdā pieeja darbojas labi, ja detaļai ir gan sarežģīti izgriezumi, gan veidota ģeometrija. Apspriediet integrētās opcijas ar savu pasūtījuma metāla štancēšana piegādātājs, lai optimizētu izmaksas un izpildes laiku.