Công nghệ cắt laser 3D trên ống đã uốn

Máy cắt laser được nối khớp hoàn toàn cung cấp các vị trí ,tính năng chính xác, giảm bớt lo ngại về thiết bị gá đặt

Mặc dù cắt kim loại bằng laser không có gì mới, nhưng phương pháp này vẫn tiếp tục phát triển giúp ngành công nghiệp sản xuất đạt được năng suất cao hơn bao giờ hết. Hệ thống được trang bị phần mềm do đó trở nên dễ sử dụng hơn, bộ tải và bộ dỡ tải di chuyển vật liệu ra vào một cách nhanh chóng, và thiết bị phân hưu ích trong việc tách các chi tiết.Chúng giúp các nhà sản xuất làm việc hiệu quả hơn và đóng góp vào vai trò gia tăng sản xuất.

Trong chế tạo ống thì phần lớn máy cắt laser đươc sử dụng để cắt ống thẳng. Môt máy cắt ống bằng laser bao gồm một hệ thống tải tự động, thiết bị cố định hai đầu ống, và phần mềm tối ưu hóa đường cắt. Loại máy này rất hiệu quả, tuy nhiên một số ứng dụng ống đòi hỏi một loại máy khác, một trong số máy cắt đó đặt chi tiết lên giá đỡ. Thường thì loại này không xử lý các chi tiết nhanh vì hai lý do: đầu tiên, sản phẩm được tải lên xuống bằng tay. Thứ hai, vì ống không được đặt trong thiết bị cố định, nên nó không thể xoay. Nghĩa là việc đục lỗ, cắt rãnh và cắt ngấn xung quanh bộ chu vi ống phải thông qua vài thao tác phụ, sau đó mới định vị lại ống để hoàn thành nó.

Mặc dù chúng cực kỳ thích hợp cho việc cắt ống, nhưng lại không được sử dụng phổ biến.

“Đa số máy đều ở khu vực Detroit”, chuyên gia chế tạo lâu năm Lisa Wertzbaugher, giám đốc bán hàng của Superior Tube Products Inc., Davenport, Iowa. “Chúng đã được sử dụng quá nhiều cho việc gia công tạo hình” Davenport không ở gần Detroit, cấp trên không có kinh doanh máy tự động, và nó không được việc trong lĩnh vực tạo hình, nhưng công ty có ba máy laser như vậy. Công ty cần chúng vì nhiều lý do, và chắc chắn sẽ phát triển trong tương lai.

Kích thước và tính đối xứng

“Chúng tôi cắt hàng chục sản phẩm độc đáo bằng các tia laser này”. Nathan Tindall nói , khả năng của máy cắt 3D dựa vào việc chỉ dẫn người đánh gia và người lập trình.

Hai chỉ tiêu chính chính là kích thước và đối xứng. Công ty đã hỗ trợ kinh doanh thiết bị nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác bằng cách chế tạo phôi có đường kính lên tới 0,6m và dài hơn 9m. Hai đường ống laser chất lượng cao có thể xử lý khá nhiều công việc, chế tạo các biên dạng tròn có đường kính lên tới 0,4m và hình vuông khoảng 0,3m², có chiều dài lên tới 9m. Tuy nhiên, vì các máy có công suất lớn không có vỏ bao quanh khu vực cắt, các chi tiết cơ bản là cái giá đỡ sản phẩm,nên họ có thể xử lý các ống có đường kính cực lớn với chiều dài cơ bản bất kỳ.

Đối xứng với đường tâm ống là một vấn đề khác. Công ty chế tạo các chi tiết làm từ ống hình chữ D và các biên dạng khác. Trên các máy laser được thiết kế để cắt ống thì các trục gá 2 đầu ống ổn định và xoay ống để tạo hình, chẳng hạn như hình tròn, hình vuông và hình chữ nhật. Vì vậy công ty phụ thuộc vào máy cắt 3D của mình để gia công các sản phẩm thành nhiều hình dạng mong muốn.

Chân đế sâu trong ống

Chế tạo chân đế đi sau vào trong ống . Mối quan tâm trong việc chế tạo ống là một lĩnh vực kinh doanh sinh lợi, đã khiến cha mẹ của Wertzbaugher, Larry và Gloria Dlouhy, thành lập công ty vào năm 1991.

“Đây là một công ty đóng dấu khi cha mẹ tôi mua nó”ông Wertzbaugher nói. Họ đã có một kế hoạch gồm hai bước: Thứ nhất, mua một công ty sản xuất; thứ hai, thay đổi mọi thứ về nó.

Cha tôi đã từng là một tổng giám đốc tại một công ty chế tạo tấm kim loại và đã gặp rất nhiều khó khăn trong việc mua ống , ông Wertzbaugher giải thích. Công ty không có vấn đề gì trong việc chế tạo các sản phẩm kim loại tấm, nhưng nó không có giám định hoặc thiết bị để gia công ống. Nếu một giá thầu lắp ráp gồm việc uốn cong ống, công ty sẽ thuê chỗ khác làm việc này.

Sau khi mua công ty, họ tập trung vào chế tạo ống bằng cách tích lũy kinh nghiệm và mua thêm máy. Mặc dù Dlouhys đã bán công ty và nghỉ hưu, nhưng vẫn cũng cố kinh nghiệm và mở rộng thị trường. Công ty mở rộng khả năng  uốn ống, uốn ép, gia công CNC ,khoan, hàn (cả thủ công và robot), và lắp ráp. Kèm thèo nhiều dụng cụ chuyện dụng, công ty kiểm soát thời gian và chất lượng sản phẩm của mình.

Sẽ rất khó để phát triển một nền tảng tốt cho một công ty đã xây dựng danh tiếng trước đó.

Nhiều chi tiết được chế tạo tại Superior Tube Products Inc. không cho mượn chúng để cắt trên đường ống laser của công ty. Các cấu hình và rãnh ở đầu ống có thể phù hợp với máy laser 3D.

Cắt laser trước khi uốn

Trong một số trường hợp nhiều ống được chế tạo tại Superior có số lượng lỗ lớn được sử dụng cho mục đích cụ thể .Việc tạo ra một số lượng lỗ, rãnh, khe và các đường bao dọc theo chiều dài ống là một công việc dễ dàng, nhưng việc uốn cong một ống có thể là một thử thách khó.

“Trong trường hợp uốn cong được trục gá, chúng tôi thậm chí còn không cố gắng uốn cong ống , bởi vì xỉ bên trong ống từ quá trình cắt laser sẽ cản trở trục gá”Tindall nói.

Tuy nhiên, uốn cong mà không có trục gá thì không tốt hơn. Mỗi ống sẽ được đưa vào máy uốn theo phương chính xác và nhất quán để định hướng các đường uốn vừa phải so với các lỗ, khe và rãnh được tạo ra. Nếu coi chu vi ống là một đồng hồ, vị trí 12 giờ sẽ phải vào buổi trưa để giữ cho mọi lỗ được định hướng chính xác. Chỉ cần một chút sai lệch sẽ khiến mọi cố gắng trở nên vô ích.

Với cùng một mã thông báo, ống sẽ cần một định hướng chính xác trong bước đầu tiên để vị trí mối hàn được nhất quán so với các lỗ. Bởi vì mối hàn cứng hơn vật liệu gốc, bất kỳ sự thay đổi nào về vị trí mối hàn sẽ có khả năng gây ra các biến đổi trong tính năng uốn, dẫn đến biến dạng kích thước.

Cuối cùng, ngay cả khi mọi thứ đều được đặt vào đúng vị trí, các lỗ trong khu vực uốn vẫn có khả năng sẽ bị biến dạng một chút. Nén dọc theo phía trong và kéo dọc theo phía ngoài trong quá trình uốn sẽ dẫn đến một loạt các thông số sai lệch.

Đối với hầu hết sản phẩm, tốt hơn là uốn cong nó trước và sau đó mới xử lý bằng tia laser.

Chi tiết cố định phù hợp

Một lý do khác liên quan đến ổn định máy cắt laser 3D. Trong nhiều trường hợp, một chi tiết của sản phẩm được đưa đến quy trình cưa hoặc đến bộ phận gia công để có thể thêm lỗ, rãnh và các đường bao khác. Nhiều sản phẩm yêu cầu độ bền cao, tùy chỉnh tính năng để giữ chặt chúng theo đúng hướng, để cưa hoặc gia công. Điều trở ngại là thời gian cần thiết để cải tiến chi tiết cố định, sự ăn mòn bề mặt của chi tiết và thời gian cần thiết để thay đổi chúng. Superior chế tạo vô số các bộ phận như vậy cần để tăng tính năng cắt.

Phạm vị hoạt động tia laser được cài đặt theo quy tắc khác nhau. Một tia laser thường thực hiện công việc nhanh hơn bởi vì cắt laser là một quá trình không tiếp xúc, nó không cần một vật cố định chắc chắn. Nó chỉ cần một bộ kẹp để bảo đảm cố định sản phẩm.

• Các vài sản phẩm khó cố định để cưa hoặc gia công.
• Chiều dài kẹp thêm. Thường thì chiều dài nguyên liệu vượt quá chiều dài phần xử lý. Ví dụ, một số chi tiết cần kẹp dư độ dài gia công để máy uốn có thể thực hiện công việc của nó; chiều dài bổ dư ra sau đó bị cắt đi.
• Hình học phức tạp. Đối với các chi tiết phức tạp, chẳng hạn như các ống có ghép các ống uốn cong, sử dụng cưa để cắt các đầu sẽ là không thể nếu không có đồ gá tùy chỉnh.
• Hình học đơn giản. Một cái ống với một vài chỗ cong đơn giản- hãy nghĩ về những chiếc sừng đặc biệt trên gia súc Texas Longhorn- những góc cong đó có thể là khó khan đối với vật cố định. Với chiều dài vật được đặt trên trục X và chiều rộng theo trục Y, thì vật có xu hướng bị xoắn dưới áp lực được truyền bởi lưỡi cưa hoặc đầu công cụ gia công. Nếu đồ gá không đủ chiều dài thì không thể cố định được sản phẩm.

Một xem xét khác là một đoạn nhỏ được loại bỏ khỏi phôi. Trong hầu hết các trường hợp, đây chỉ là phế liệu, nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Thỉnh thoảng, vật liệu dư thừa được cắt từ sản phẩm có thể được sử dụng việc sản xuất khác. Mặc dù không có gì lạ khi một ống ngắn sẽ phù hợp để tái sử dụng, nhưng Superior có một số công việc dập khuôn để hoàn thiện khả năng của mình và phần thừa được cắt từ một sản phẩm được đóng dấu để thành nguyên liệu cho loại sản phẩm khác. Superior đã hợp tác với nhà sản xuất phụ tùng gốc(OEM) sửa đổi vật liệu thừa để tối ưu hóa việc gia công sản phẩm thứ hai, Tindall nói.

Hoàn thiện sản phẩm

Lắp ráp một cỗ máy với hàng ngàn chi tiết là một kỳ công không nhỏ. Tất cả các chi tiết hoạt động độc lập, ví dụ, giảm chấn trước và sau ô tô không tác động qua lại với nhau , nhưng trong một chừng mực nào đó mỗi chi tiết này có thể được đặt tương đối với nhau. Điều tương tự cũng xảy ra với mọi bộ phận trên mỗi sản phẩm ; mỗi cái có một vị trí cụ thể và phải được sản xuất theo kích thước chính xác để nó phù hợp và hoạt động theo cách nó được lập định.Ngay cả một chi tiết cơ bản không phức tạp thì cũng sẽ vận hành chính xác chức năng của nó.

“Về cơ bản, đã có trường hợp chúng tôi đã tạo ra sản phẩm mọi kích thước kỹ thuật đều chính xác nhưng khi lắp ráp lại không khớp với nhau”ông Tindall nói. “Tất cả các kích thước đều tốt, nhưng thợ hàn không thể đưa nó vào vị trí để hàn nó”.

Trong chuyến thăm OEM, các phương pháp đo đã cho thấy Superior cung cấp và lắp ráp các bộ phận được cho là phù hợp và thực hiện theo bản in tương ứng. Khi một chi tiết không phù hợp với việc lắp ráp thì sẽ xuất lệnh tìm lỗi gia công.

Trên một quy trình lắp ráp phức tạp, các phép đo, kích thước và định vị là những điều khó khăn. Ngay cả một thứ đơn giản như một cái ống trải qua uốn cong và đục vài lỗ có thể tốn thêm chi phí hoặc khó sản xuất nếu kỹ sư hoặc nhà thiết kế nhập kích thước hoặc dung sai không thực tế, chẳng hạn như ống có độ rụng bằng 0, vị trí uốn cong dựa trên tiếp tuyến với đoạn thẳng , nó có góc uốn cụ thể và vị trí kết thúc chính xác.

Khi số lượng lỗ, rãnh tăng lên gấp bội thì những khó khăn trong việc xác định vị trí thích hợp cũng nhân lên. Định vị một đường bao dọc theo một trung tâm dễ thực hiện, nhưng đường bao trùng với đường tâm là việc hiếm khi xảy ra. Nếu không có một điểm tham chiếu , việc định vị đường bao là một vấn đề phức tạp dễ bị lỗi.

“Hầu hết các chi tiết đều có rất nhiều điểm tham chiếu, vì vậy kỹ sư chỉ cần chọn một điểm”ông Wertzbaugher nói. Anh ta có thể chọn một đường bao gần một đường bao khác làm mốc, nhưng không có nghĩa là dễ sử dụng.. Một kích thước quá hẹp có thể làm hỏng quá trình lắp ráp.

Hóa ra là lỗi trên bản in được cung cấp cho Superior, vì vậy Superior đã thay đổi vị trí lỗ để sản phẩm đó phù hợp. Tất nhiên, giải pháp rất dễ thực hiện, đó chỉ là vấn đề cập nhật chương trình và nhấn khởi động máy laser.