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光纖雷射使拖車製造商的切割效率提高了一倍

DAVID LARCOMBE

位於英國蘭開夏郡博爾頓的拖車製造商Indespension工廠,在2016年12月用一台價值近80萬英鎊(約合130萬美元;圖1)的Bystronic ByStar Fiber 6520光纖雷射切割中心替換了原有的CO2雷射切割機後,鈑金切割效率翻了一番。這台4kW光纖雷射擁有6.5公尺×2公尺的加工尺寸,是迄今交付英國市場的最大型光纖切割機。

雷射切割

圖 1. 使用 ByStar Fiber 6520 光纖雷射系統時,對厚度達 5 毫米的材料採用氮氣作為切割氣體,對厚度超過 5 毫米的材料採用價格更低的氧氣;切割邊緣的品質幾乎沒有差別。

Indespension公司的採購總監史蒂夫·薩德勒評論道:「我們主要切割43A級和鍍鋅低碳鋼,以及一些鋁材,厚度從1毫米到12毫米不等。在3毫米以內,光纖雷射切割速度是二氧化碳雷射切割的三倍。它能快速切割1毫米厚的鋼材,每秒可切割10個孔。

這台光纖雷射是2009年用一台同等容量的Bystronic CO2雷射(Indespension公司提供)以舊換新購入的。 Sadler證實,儘管這台舊機器每天工作長達20小時,但仍然賣了個好價錢,這凸顯了保值是購買該製造商設備的優勢之一。

最初投資雷射切割的主要原因是為了更好地掌控拖車生產的內部流程,並節省外包鈑金加工的成本。另一個重要的考慮因素是簡化原型製作和設計流程,更快地將新產品推向市場。

「2009 年之前,在產品開發過程中,我們不得不採購一到三套原型鈑金零件,」薩德勒繼續說道。 「分包商不太願意生產這麼小批量的產品,所以價格往往很高,而且交付原型需要四到六週的時間。如果我們需要修改設計,再找分包商製作更多原型——哪怕只是一套新的擋泥板——那可能又要再花一個月左右的時間。現在,我們可以在幾天之內自行生產這些零件,將新的拖車交付到通常從七個月週期將從七個月後縮短的拖車。

薩德勒指出,十年前,很少有拖車採用雷射切割工藝,而如今這種工藝已被廣泛應用。事實上,產品設計正是圍繞著現代雷射切割機的強大功能展開的。其優點之一在於,加工精度極高,各個零件在組裝過程中能夠精確快速地契合,無需耗時的組裝。

另一個優點是加工速度非常快,尤其是在使用光纖雷射的情況下,因此可以透過在零件上添加大量孔和槽來經濟高效地減輕零件重量。如果採用手工操作,則過於耗費人力,因此不經濟。

雷射切割單元在夏季實施晝夜輪班制,並輔以熄燈措施,每天運行18至20小時,每週運行五天。在一年中的其他時間,則實行白班制,每天運行10至12小時並輔以熄燈措施。

由於Indespension公司加工的板材尺寸種類繁多,自動化裝載有許多問題,因此決定不安裝自動化設備。此外,零件的尺寸範圍也很廣,最小的超過5.8公尺。為了因應這種多樣性,必須安排操作員在場,所以板材搬運採用手動吸盤式升降系統(圖2)。

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圖 2. 在 Indespension,使用吸盤式升降裝置手動將紙張裝卸到 ByStar Fiber 6520 的穿梭台上。

然而,如果生產批次僅包含少量簡單零件,而這些零件是從薄板切割而成,那麼這就為公司帶來了一個問題。光纖雷射切割機的切割週期非常快,操作員甚至來不及在下一張加工好的板材準備就緒之前,將零件從前一個骨架上搖下來,或者將下一個毛坯裝載到穿梭台上。

因此,該公司正在考慮將微型標籤添加到一些鈑金切割程序中,以便異形零件能夠保持與骨架的連接,從而可以將整個加工好的板材轉移到離線工作站,由另一名員工協助拆卸組件。

在Indespension公司拖車所使用的雷射切割鈑金零件中,80%需要折彎。因此,在安裝第一台雷射切割機的同時,也從同一供應商訂購了一台雙聯折彎機(圖3)。

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圖 3. Indespension 的一款工廠拖車,名為 Digadoc,圖中顯示了其鈑金組件所需的大量雷射切割特徵和折疊。

從同一供應商購買雷射切割機和折彎機,可以顯著提高生產效率,因為它們都使用相同的 BySoft 7 軟體。當在 Indespension 的 SolidWorks CAD 系統中設計新零件並將其匯出至 Bystronic 控制軟體(該軟體本身就包含強大的 3D CAD/CAM 功能)時,模型會自動產生雷射切割程式和零件折彎順序,包括後擋料位置和刀具方案,從而最大限度地減少延遲和停機時間。

該軟體具備完整的模擬功能,負責從一張板材上嵌套盡可能多的零件,創建切割方案,並提供製造過程的概覽,包括對生產和機器資料的即時存取。

薩德勒總結道:“我們致力於在創新、品質和環保方面引領市場。收購百超光纖雷射有助於我們實現這些目標,同時也極大地提升了產能。此外,這也標誌著我們對英國製造業的承諾,而這正是我們公司理念的重要組成部分。”

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