进入特殊产品与制造（SPM）的车间，你会看到一系列的切割技术，但自动化技术脱颖而出，尤其是AMADA的四种自动冲床/激光组合。这家总部位于德克萨斯州罗克沃尔的合同金属制造商在十多年前购买了它的第一个组合，程序员和操作员在那段时间里学到了很多东西。
通过观察托盘上的零件、报废的骨架和仍在进行手动震荡操作的板材，可以收集到很多东西。在短短几天内，SPM 可以处理数百个不同的订单，所有订单都按规格和等级战略性地分组，以充分利用材料和机械。
自动冲床/激光组合有别于其他冲裁技术。这些机器可以冲孔、成型、攻丝和激光切割，但它们也为零件、段塞和内部切口移除提供了多种选择。吸力夹持器可提升和堆叠分离的毛坯，但成品和内部切口也可以送入溜槽。将其与自动化系统相结合，这些系统可以监控使用情况，并从携带数十甚至数百种工具的弹匣或转盘中更换冲头和模具，您将获得瑞士军刀的空白。
关于稳定性和可重复性
SPM 既有自动光纤激光切割，也有自动冲床/激光组合，那么哪些零件可以去哪里呢？“通过冲床/激光组合，你可以运行任何你在拳头上运行的东西，也可以运行你在激光上运行的任何东西。但是，如果你不同时利用激光和冲床的这种能力，你可能会很快耗尽容量。
这就是 SPM 的工程经理 Bo Carroll，自 2009 年制造商安装第一台机器以来，他一直在编程和完善冲床/激光组合工作。多年来，他优化了程序，并与 SPM 人员合作，甚至直接与客户合作，研究如何设计零件并充分利用该技术。
他致力于确保炮塔有足够的间隙来容纳公司的许多成型工具。他们在每次击球后都会全力以赴，这是有充分理由的。是的，程序员可以将冲头悬停在非常靠近板材表面的地方。这对于冲压效率非常有用，直到机器因高规格刀具而崩溃。（SPM的最新机床可以接受提供更大间隙的成型工具，以及更大的刀塔之间成型的整体间隙。
这项工作导致了产品组合的差异很大，但在大多数情况下，冲床/激光组合在生产工作中首当其冲，整天运行，无人看管到深夜。
火的审判
卡罗尔花了数年时间使这一过程尽可能灵活、稳定和无错误。魔鬼当然在细节中。例如，该公司充分利用了机器的在线攻丝站，该工位具有集成的吹气装置，可清洁丝锥螺纹和周围的金属。
这比老式的炮塔内攻丝工具要好得多，后者可能会在金属表面留下小水坑或油滴。
“在组合中，您需要小心不要将攻丝油留在坯料上。当您开始激光切割时，桌子可能会着火。早些时候，我实际上写了一个关于如何安全地运行攻丝工具的详细程序，没有火灾风险。幸运的是，有了最新的连击技术，我们就不需要再处理这个问题了。
从字面上看，谈论火的审判。
组合的嵌套和刀具路径
在过去的十年中，SPM 的程序员一直致力于优化他们的组合程序，其中大部分是用于生产工作的静态嵌套。他们已经学会了突破技术的极限，同时保持过程足够稳定，以便在熄灯操作时保持足够稳定。
考虑连击的潜在切割顺序：打孔内部特征;根据需要激光切割内部特征（切口从滑槽中抽出）;创建形状（压花、百叶窗、短法兰），激光切割轮廓，然后移除零件。在可能的情况下，SPM 的程序员总是尽可能晚地在切割程序中形成。
“这里的顺序与传统冲床不同，”卡罗尔解释说，“不仅仅是你的切割顺序，还有你在哪里进行切割。在手动冲床上，您最后将 X 切口 [平行于夹具] 最靠近夹具。但是，通过自动零件拆卸，您希望 Y 方向 [垂直于夹具] 最远的激光切割是型材上的最后一个切割。在 Y 形切割允许毛坯停止移动，并为夹持器移入和取回零件提供最佳间隙。
当然，例外比比皆是，就像精密钣金中的其他任何东西一样。例如，如果内部轮廓需要非常接近形状的激光切割，该怎么办？在这种情况下，冲头可能会完成一些内部特征，然后是激光，然后由冲头成型，然后回到激光切割轮廓。
“我们的机器还具有高度感应功能，”卡罗尔说，“所以我们实际上已经在表格顶部进行了激光切割。但是您确实需要优化顺序，并且进给速度需要足够慢，以便传感器有时间检测板材并抬起切割头。但这是可能的。
同样，特定的编程策略可能会根据嵌套以及特定组合机模型的属性而变化。正如卡罗尔所解释的那样，最好的学习方法是观察机器的运行情况，看看夹具如何移动板材，以及工作如何与冲头和激光相互作用。
关于骨骼完整性
与传统的冲床一样，组合在整个切割周期中夹紧和移动材料。刀具路径顺序必须确保骨架完整性，以便机床永远不会失去其原点位置。
正如 Mate Precision Technologies 的应用技术员 John Ripka 所解释的那样，“由于激光切割的宽度比典型的分型或分切工具窄，因此零件可以嵌套得更紧密。然而，他补充说，由于组合像标准冲床一样移动纸张，程序员需要考虑骨骼完整性。
Wilson Tool International 的应用工程师 Glen Shuldes 对此表示赞同。“你需要相当多的完整性，这样板材在成型过程中就不会移动，”他说，并补充说，这可能意味着在成型和切割之间来回跳跃，使用冲孔或激光，这取决于零件的几何形状和可用的工具。
在 SPM 中，如果零件在成型特征附近有许多内部切口，程序员可以选择激光切割或冲孔一些内部切口，然后立即成型（当板材完整性最佳时），冲孔或激光切割剩余的内部组件，然后在夹持器移除工件之前激光切割零件周边。由于段塞和内部切口被抽空，并且零件周边没有留下微片，因此零件可以跳过去毛刺，可以直接进行成型、焊接或组装。
“你肯定会遇到骨架完整性问题，”舒尔德斯说。“当夹具移动板材并突然停止开始切割时，板材想要继续移动。”惯性抬起了它丑陋的头，剩下的纸张最终略微偏离了它应该在的位置。
脆弱或扭曲的骨架会严重破坏工艺稳定性。避免这种情况的一种方法是根本没有网络部分。这就是共线切割发挥作用的地方。正如 SPM 的工厂经理 Jason Grand-Liinard 所描述的那样，组合式机器中的零件拆卸自动化有时非常适合沿公共生产线冲压直线零件周边。对于某些零件几何形状，如果没有自动零件拆卸，共线切割可能不切实际。只要零件在拆分后立即取出，该过程就会保持稳定。
然而，卡罗尔补充说，SPM的常见切割通常会产生带有大窗户的骨架 - 有些看起来像大相框。窗口显示了共线切割区域，而框架提供了足够的刚度，因此夹具可以将再采矿骨架移动到卸载区域，而不会卷曲和卡在刷台上。
此外，SPM 的共线切割是冲孔的，而不是激光切割的，因为 SPM 产生的激光切割边缘通常指定为非常接近的公差。当涉及复杂的折弯机工作时尤其如此。
零件拆卸选项
零件移除在一些机器上的工作方式增加了另一层工艺稳定性。在最终的激光切割过程中，夹持器通常悬停在零件上，然后在切割轮廓后立即抓住它。但有时，程序员会指示夹持器在激光切割零件周边时握住零件。这样可以保持零件稳定，并减轻毛坯从骨架上释放时的任何弯曲或变形影响。
SPM 主要使用其组合上的滑槽来进行激光切割内部特征，但只要零件划伤的可能性不是问题，它也可以用于零件抽真空。正如 Wilson Tool 的 Shuldes 所描述的那样，类似的切割和成型顺序可以应用：在成型操作之前尽可能多地切割（通过冲头或激光），但不要太多，以免造成板材完整性问题。进行成型，任何剩余的切割，“然后打开活板门并进行最后一次切割，”舒尔德斯说，“这样零件就会干净利落地落到溜槽上。
Grand-Lienard补充说，刀具路径序列策略因每张纸而异，最佳方法是根据操作员的观察结果构建的。剩下的骨架会保持稳定吗？是否有任何证据表明剩余的网络部分变形或卷曲？内部切口是否可靠地移除？抓手在将碎片从巢中取出时是否遇到任何障碍？提出这些问题和其他问题有助于制定一种策略，使连击在整个轮班期间保持生产，并且一直无人看管到深夜。
关于蛞蝓
观察SPM的机器运行情况，你会看到冲头创建内部零件轮廓，所有切口都被送到溜槽上。Grand-Lienard 解释说，没有板条是冲床/激光组合的最大好处之一。
最近，该公司的一台自动光纤激光器的操作员指出，一个内部切口的零件一直挂在板条上。板条没有用炉渣堆积，工厂总体上保持定期的板条清洁计划。该零件的切口恰好具有容易倾倒的形状。程序员本可以采用蛞蝓破坏顺序，将内部切口切成容易掉落在板条之间的碎片，但这增加了切割周期时间，无论如何，它并不能完全降低倾倒的风险。因此，在一段时间内，该商店将这些内部特征缩放在适当的位置，供震荡站的人去除毛刺。
通过使用冲头/激光组合来摆脱板条被证明是一种更强大的解决方案。今天，仅使用激光在组合上切割该部件，然后自动取出并堆叠，为下一次操作做好准备。
一般来说，切口或段塞是工艺可靠性的重要考虑因素。在SPM的案例中，组合上的激光切割蛞蝓会从滑道中掉落，但这种滴落的可靠性始终受到严格审查。通常，液滴不会发生任何问题，但来自激光的辅助气体会引起湍流，从而使轻质材料（如薄铝）上的蛞蝓表现得不可预测。程序员最不希望看到的就是那个蛞蝓最终出现在材料之上。因此，对于某些部件，蛞蝓被微标到位。是的，它们需要手动归档，但是在振荡站进行一些额外的体力劳动，比使本应不间断运行的自动化机器崩溃的成本要低得多。
减轻失真
与独立的激光切割和冲孔一样，SPM 的程序员对程序进行排序，以减轻失真的影响。Grand-Lienard 指出了一个程序，该程序使用一系列金刚石簇，这些簇在巢中每个部分的一部分上形成穿孔。如果程序员将这些簇打孔命中排序为从工作表的一端到另一端，则失真将随之而来，并且其他特征和零件周边的位置最终会略微偏离它们应有的位置。更糟糕的是，工件会卷曲，并在短时间内给自动零件拆卸带来问题。
因此，对于这项工作，程序员使用这些簇形冲头将菱形穿孔放置在纸张的交替象限中，类似于独立冲头的编程方式。展开这些穿孔可以最大限度地减少变形，并使所有东西都对齐，以便随后冲孔和成型的特征以及激光切割的零件周边。
成型和零件拆卸的间隙
冲床/激光组合上的刷台与自动零件移除相结合，允许进行一些创造性的编程，包括创建负片形式的能力。在SPM，这些包括某些浅浮雕。在这些情况下，刷台提供了足够的间隙，激光可以在零件拆卸自动机夹持并移除坯料之前干净地切割轮廓。同样，如果坯料在成型后没有立即去除，这种成型可能不会那么可靠和可重复。
然而，卡罗尔补充说，在组合机上以负方向成型必须考虑另一个因素：刷台中间的不锈钢辊道部分，用于容纳激光。我们可以说，直接在刷台上激光切割是一种点燃的体验。
“如果你在X方向上激光切割，板材拖过不锈钢辊子并撞到向下形成的压花，板材可能会跳起来撞到喷嘴，”卡罗尔说，“你可能会失去切割。在这些情况下，我们将激光切割几乎整个零件周边，然后形成向下的压花或桥式喷枪。然后，我们放慢机器的速度，进行最后的切割。
Grand-Lienard再次强调，这在很大程度上是例外而不是规则。事实上，制造商与客户合作是为了便于制造，所以如果 SPM 可以避免组合上的向下形式，它就会这样做。绝大多数形式（包括百叶窗、挤压件和法兰）都是向上形成的，通常在程序的最后阶段，在坯料被分离和移除之前。
在间隙方面，已成为一种规则，而不是例外，是坯料的某些狭窄部分所需的空间，这些部分像半岛一样突出到骨架网部分。“这些对于零件拆卸来说可能是有问题的，”Grand-Lienard说。“我们已经学会了在这些区域周围增加一个拳头，给它空间。例如，我们可以添加一个 0.25 x 1 英寸。在那些有问题的几何部分打孔，只是为了让毛坯形状在零件拆卸自动化中得到一些缓解。
手动拆卸零件的地方
观察 SPM 的组合系统堆叠的零件，您会看到扁平的零件穿插着一些带有浮雕和百叶窗的成型零件。尽管如此，并非每项工作都会进行自动零件拆卸，这通常与零件的堆叠方式有关。
例如，SPM制造了许多带有螺纹挤压孔的零件，其放置方式使稳定、可靠的堆叠变得不可能。用不了多久，堆叠的零件就会相互滑落。因此，您会看到这些零件和类似零件被发送到手动振荡站。
SPM仍然将这些作业交给冲床/激光组合，主要是因为过程中的挤出和攻丝远远超过二次手动操作，即使它们需要在振荡站手动移除零件。在这些情况下，程序员将微标签放置在关键位置，通常靠近角落，以便于振荡，并且（如果可能）消除边缘去毛刺的需要。它们还确保剩余的微卡不会干扰折弯机的任何后挡料要求。
特定的冲压工具可以帮助简化脱巢过程，在某些情况下，还可以与自动零件拆卸结合使用。想象一下，您的零件太小，零件拆卸夹具无法抓握。程序员也许能够用一条共同的线将它们嵌套在一起（在一个“迷你嵌套”中），并使用一个冲孔工具从上方和下方在纸张上切出一个凹槽。“而且它经常非常干净地折断，”Wilson Tool的Shuldes说，“因为你最终会得到一个倒角的顶部和底部边缘。
这些部件保持连接并足够稳定，以便抓手移除。一旦被送到下游，工人就可以在有意义的时候将零件折断，即使在折弯后，如果坯料碰巧共用一条折弯线。
打孔、激光切割，还是两者兼而有之？
“答案将取决于一个产品有多少个工具站或铁路位置，”Mate的Ripka说。“另一个考虑因素是需要多少刀具永久加载到机器中。”
他描述了一种假设情况，即一家商店可能会选择打孔直径为 0.250 英寸。0.060 英寸的圆孔。软钢。任何小于此的孔，激光切割（尤其是使用光纤激光器）都可能更快;比这更大，打孔可能是要走的路。“直到孔尺寸超过您拥有的最大工具尺寸，”Ripka 说。“在这一点上，激光切割将是更好的选择。
他强调，这个例子只是说明了程序员可能会考虑的概念，但在现实世界中，他们需要考虑许多不同的因素：去除段塞、零件去除自动化的潜力、激光切割能力，以及可用的工具。
在 SPM，程序员可以打直截面，尤其是 12 ga. 及更厚的部分。在这种厚度下，冲头可以超过激光。对于更薄的原料，4 kW 光纤激光器每次都能赢得速度竞赛。Carroll强调，冲压与激光切割的决定在很大程度上取决于零件要求、下游运营，尤其是车间的模具库。“据最新统计，我认为我们有 1,300 多种特殊的形状和形状工具，”卡罗尔说。
最重要的是，它的最新组合有一个能够容纳和自动更换数百种工具的弹匣。将其与机器的自动换刀功能和跟踪工具使用情况的二维码相结合，难怪制造商在其组合操作中严重依赖冲孔。
在大多数情况下，SPM 编程器会在工具可用时打孔，然后激光切割其余部分。他们很少求助于啃咬特殊的形状和轮廓。除了一些使用特殊半径工具的传统作业外，激光几乎可以处理所有弯曲的几何形状。
材料类型和厚度规格也是冲头与激光决定的因素。Mate 的 Ripka 描述了一些组合应用，这些应用更多地诉诸激光切割而不是冲压，尽管仅适用于某些可能对冲压工具具有磨蚀性的板材，例如高抗拉强度材料。“在更硬或磨蚀性更强的材料中使用冲压工具可能会比其他材料更快地影响工具磨损，”他说。“在这些情况下，在该材料上激光切割大量孔或形状可能更有益。
Shuldes描述了一个假设的例子，其中正在加工的材料处于机器厚度容量的上限。在这些情况下，冲头可能会很快磨损，但添加激光切割可以提供一些灵活性。例如，今天的一些成型工具可以在没有冲压功能的情况下进行设计。例如，当尝试在困难的材料中使用百叶窗工具时，这很有帮助。传统的百叶窗成型工具既可以进行切割，也可以进行成型。然而，在具有挑战性的材料中，激光可以进行切割，而成型工具可以创建百叶窗。
不再有锤击
SPM 的光纤激光器是小批量主力，全天处理自动生成的动态巢。当 SPM 收到足够产量的作业时，程序员会尽最大努力将它们发送到该公司的四个冲床/激光组合中的至少一个，尤其是最新的一个，其中 4 kW 光纤激光器有效地缩短了生产时间。
“我们的工作历来需要 14 个小时 [打孔/CO2激光连击]，“Grand-Lienard说。“现在，他们只需要七个，所以我们的熄灯产量翻了一番。”
该公司也致力于为这些大订单完善其静态套筒，并完成夹具重新定位，以充分利用每张板材。规划人员还战略性地将类似的工作放在一起，例如许多小批量工作都使用相同等级的 16-ga. 低碳钢。将所有这些工作有效地组合在一起，形成一个大批量的订单，并且通过自动零件分拣，所有工作都堆叠、有序，并在人们返回车间时准备就绪。没有一大堆成百上千的随机零件需要分类。
一些毛坯几何形状，如挤压和攻丝零件，无法可靠地堆叠，这就是为什么有些作业仍然要由手动脱巢台进行。同样，手动零件分拣是为下游的所有效率付出的很小的代价。
Grand-Lienard指着车间里人烟稀少的地方，这里曾经有大量的手动钻床。只剩下一个了。
“每次我们安装新的冲床/激光组合机时，这个部门都会变小。我们过去在这里进行的所有攻丝和锪孔加工以及类似的操作现在都可以在我们的组合机上完成。
例外总是存在的，这是任何合同制造商都无法改变的事实。某些丝锥或埋头孔可能需要在冲裁、弯曲或焊接后进行。有些巢穴不可避免地需要手动取出。但是人们摇晃出来的零件是针对该过程优化的。
对于无法自动分拣的零件，该组合的激光会在零件轮廓上留下微小的微标签，并且它们的位置可实现最佳的零件稳定性和易于拆卸。
