现代切割技术的发展和应用

jihaijun0608

　　摘要：现代切割技术有别于传统手工切割技术，她是基于现代计算机信息技术，针对不同的切割下料设备，对传统切割技术加以改进提高，发展成为以优化套料技术，钣金展开技术和数据库管理技术为代表的计算机辅助切割生产和管理软件，以有效提高钢材综合利用率，提高切割效率和切割质量，加强切割生产管理。
　　关键词：现代切割技术；套料；切割；钢材利用率
1 x  r. k7 h' u4 M　　前言
* [9 u/ M% S3 x2 S　　根据世界银行钢铁统计年鉴资料的介绍，中国、印度等发展中国家由于缺乏钢材套料技术和切割焊接经验，企业在钢材切割焊接过程中比美国、日本等发达国家的企业多浪费10%的钢材，也就是说中国企业的钢材加工成本要比西方发达国家企业高出10%。中国去年的钢产量和消费量是2.4亿吨，其中钢带比是40%，也就是说需要切割的板材有1亿吨，今年中国预计钢产量和消费量将是3亿吨，需要切割的钢材将是1.2亿吨。这就意味着在钢材切割焊接过程中国要比西方国家多浪费的钢材至少超过1千万吨。
　　以一个大中型企业为例，假如一年切割钢材的数量为1万吨，多浪费10%的钢材，一年就多浪费1千吨。每吨钢材平均按照5000元计算，一年浪费的钢材就是5百万元。
　　随着全球资源短缺的加剧，钢材价格的不断上涨，导致愈来愈多的企业陷入经营亏损，越来越多的企业认识到提高钢材利用率的重要性，但是面对钢材切割过程的低利用率和堆积如山的剩余钢材却束手无策。许多企业为降低生产成本，扭亏为盈，采取限制各种开支甚至减少职工福利等办法，但是收效甚微。一些大中型企业花费巨资引入ERP管理软件，希望提高钢材利用率，解决钢材浪费问题，却普遍事与愿违，造成投资浪费。
* S( \$ I2 d3 O4 o+ {- ~0 m　　如何能够在钢材切割下料过程节省钢材？那么只提高2%的钢材利用率，大中型企业一年就可节省上百万元。
　　下面我们就详细分析一下钢材切割下料生产过程，找到钢材浪费的源头，给出解决问题的方法。
. O3 |* ~3 a% k- i* {　　钢材切割下料生产过程分析
　　钢材浪费主要发生在切割下料生产过程。目前，钢材切割下料过程一般在企业下料车间或下料中心进行，而钢材剩余钢材堆积浪费的现场切割下料设备和下料生产环节主要分为：
　　(1)锯床下料；
+ S) t" _7 W& a8 b+ q　　(2)剪板机下料；
& P# e# u1 B$ B　　(3)钣金气割下料；
7 v  n+ U. x# _5 v1 a% H　　(4)数控切割机下料；
  o; {+ v) u, I" I* Y+ m　　(5)剩余钢材的管理与重复利用。
6 N! d6 L) [/ R% Q" {0 R! K　　首先，锯床下料，历史最悠久，设备保有量最多，是大量切割各种型材、管材、棒材、铝合金等的主要下料设备。剪板机下料，同样历史悠久，设备保有量大，是切割矩形薄板的主要下料设备。
　　这二种下料设备，其下料方式相同，都是由工人简单地按照零件尺寸和数量顺序下料。几十年如一日，从来没有改变过。
　　这种传统的手工下料生产方式看似好像没有问题，大家已经习以为常。但是，我们要指出这种传统的下料生产方式由于没有套料计算，没有采购预算，没有生产的优化和管理，单凭工人简单地按照尺寸和数量顺序切割，不仅造成边角余料的产生，导致了企业钢材浪费，而且造成了企业钢材的盲目积压，资金占用严重。
1 F4 _! u" O2 C/ O* d* Y* Q; d　　其次，钣金气割下料。这是一个传统的手工下料过程，主要依靠熟练的放样工人和放样经验，采用纸板、油毡、木型等放样工具，进行人工放样和手工切割。许多大中型企业具有专门的大型钣金放样车间，拥有几十甚至上百位的钣金放样工人。但是，手工放样毕竟效率低，准确性差，再加上缺乏熟练的放样工人，企业经常发生放样错误，导致返工，窝工，以至延误工期，造成被罚款。同时，手工气割，切割效率低，钢材套料利用率更低，从而导致钢材浪费严重，严重制约了企业的发展，成为企业生产的瓶颈。
　　再次，是数控切割机，包括火焰、等离子、激光和水射流数控切割机，主要用于不规则零件的切割，是近几年迅速普及的大批量高效率的切割下料生产设备，已经成为企业最主要的切割下料设备。但是，目前许多企业不是没有套料软件，就是没有使用好套料软件，或是继续沿用传统的CAD画图和手动排料，手工编程，进行单个零件或是局部切割，不能对整板和余料板进行套料切割，钢材利用率低，剩余钢材堆积浪费严重，不能发挥数控切割机大批量高效率的生产特性，使得数控切割设备成为钢材浪费的主要源头，切的越多，浪费越多。
# v3 n0 D+ U: W& l/ }0 V; S- P) ]" x　　最后，剩余钢材的管理与重复利用。这个问题最为严重，至关重要。许多企业剩余钢材堆积如山，锈蚀流失不计其数，而企业却束手无策，许多企业只能眼睁睁地把剩余钢材当作废钢变卖。每卖掉一吨“废钢”，企业就损失2000多元。企业每年在“废钢”上的损失都超过几十万甚至上百万。
　　现代切割技术在钢材切割生产过程中的应用
2 `. S  [7 n4 ^4 R　　上面详细分析了主要切割下料设备和下料生产环节存在的问题，以及导致钢材浪费的原因，下面将详细介绍现代切割技术如何运用于各种切割下料设备和下料方式，改变传统的切割下料方式，达到减少钢材浪费，提高钢材利用率，加强企业的切割生产管理。
　　现代切割技术有别于传统的手工切割技术，她是基于现代计算机信息技术，针对不同的切割下料设备，对传统切割技术加以改进提升，发展成为以优化套料技术，钣金展开技术，以及余料数据库管理为核心的计算机辅助切割生产和管理软件，以有效提高钢材综合利用率，提高切割效率和切割质量，强化企业的切割生产管理。然而，现代切割技术又是简单实用的适用技术，投资少，见效快。下面就逐一予以介绍。
9 I6 l6 {/ v) L: M. G/ _5 E　　1、锯床和剪床下料
　　前面已经详细分析了锯床和剪板机传统的手工下料方式，由于没有计算机套料计算，导致大量边角料的产生，钢材浪费，以及钢材积压和资金占用。
　　我们看到在国外发达国家的下料中心，则是普遍使用FastCUT套料软件，对锯床和剪板机切割下料进行套料计算和全面的生产管理。FastCUT套料软件的核心技术是计算机优化套料计算，她的切割技术是锯床和剪板机的切割特性和要求，主要功能：首先是采购预算，避免了企业盲目采购和资金占用的问题。其次是套料切割，工人是按照计算机的套料计算结果进行切割，改变了传统的简单按顺序切割的下料方式，有效减少了边角余料，提高了钢材利用率。最后是生产管理，企业各生产和管理部门依据计算机的套料切割图，有序地进行采购，取料，切割，以及余料管理，提高了企业的管理水平。
# L! t4 \& D8 g/ E6 @- a  F& t- f　　2、钣金气割下料
　　前面详细分析了手工钣金放样和气割下料方式，由于生产效率低，再加上经验和准确性不够，经常造成返工，窝工现象，导致钢材浪费严重，制约企业发展。
! J) z9 o! i: y5 K5 }* ^　　然而，在国外的下料中心，则是普遍使用FastSHAPES钣金展开软件，使上述问题得到了有效解决。FastSHAPES钣金展开软件的核心技术是把美国、欧洲、澳洲等国家的焊接标准和多种切割焊接方式写入钣金展开软件，把几何的空间展开与切割焊接工艺相结合，使钣金展开不再是简单的几何展开，而是根据焊接标准和切割焊接工艺计算展开，使没有钣金展开经验的年轻工人都可以从事复杂的钣金展开工作，而且效率极高，几分钟就可完成各种复杂形状的放样展开。软件的主要功能是输出DXF文件或是打印出展开图直接铺在钢板上用于手工气割，或是输出CAM或NC文件直接用于切割机的数控切割，完全避免了费时费力制作木型或纸样的工作。FastSHAPES钣金软件的突出优点就是集成了国外先进的焊接标准和切割焊接工艺，软件效率和精确度极高，不论有经验的放样工人还是没有经验的学徒工人都可以方便的使用这个软件。其缺点是该软件效率太高，会造成一些放样工人的失业，因为，一套FastSHAPES钣金展开软件可以替代十几个甚至几十个工人的工作。
　　3、数控切割
　　前面详细分析了火焰、等离子等数控切割机在使用中，由于没有套料软件或是没有使用好套料软件，造成切割机切得越多，钢材浪费越多的现象。而FastCAM套料软件提高钢材利用率和切割机的切割效率，真正使切割机“切得快，切得好，切得省”。
　　4、剩余钢材的管理与利用
　　面对每天产生的剩余钢材和过去大量堆积的剩余钢材，企业应该怎么办？是继续向过去一样按照废钢卖掉？还是积极地加以管理和利用？
　　FastTRACK余料数据库管理软件可对剩余钢材进行管理和重新套料利用。首先，FastTRACK余料数据库管理软件把剩余钢材以图形方式进行存储，便于统计和查询，其次，下料中心把剩余钢材按照品种和板厚进行分类编号，有序放置，并将存放位置存入FastTRACK余料数据库，最后，FastCAM套料软件从FastTRACK余料数据库中直接检索并提取余料进行套料，使剩余钢材得到有效的管理和充分利用。
* M+ ]' x# o! o% }, w* X4 t4 T5 y　　FastTRACK余料数据库管理软件是一个多用户管理软件，在下料中心一般是由多个部门协调管理和利用剩余钢材。该软件成功使用的关键是对钢材余料库进行合理的规划和管理，将剩余钢材有序地放置好，然后，把余料存入数据库，再通过FastCAM套料软件加以套料利用。
　　由此可见，余料管理方法简单，可操作性强，经济效益更为显著。因为，每回收利用一吨剩余钢材，就为企业节省2000多元。如果一个月把10吨剩余钢材装入FastTRACK数据库并加以套料利用，那么一个月节省的钢材成本就可收回FastTRACK数据库软件的投资。
! y( V1 `1 |7 X5 j) x. d　　总结
$ D* H- G4 k$ ]% v9 ]　　通过上面的分析，大家不难看出，下料车间的切割下料设备和生产流程非常简单，管理工作也不复杂。造成钢材浪费的主要原因是切割下料技术和下料方式过于陈旧落后，基本上还处于传统的手工切割生产方式。因此，要提高钢材切割利用率，提高切割生产效率，方法简单，潜力巨大，经济效益可观。
　　简而言之，在锯床和剪床切割下料生产过程，使用FastCUT套料软件，既可以提高钢材切割利用率，又可以有序地管理切割下料生产过程，而且一个月节省的钢材成本就可收回FastCUT套料软件的投资；在钣金放样手工气割下料生产过程，使用FastSHAPES钣金展开软件，即可以提高放样切割效率，节省钢材，又可以学习放样切割技术，弥补企业放样技术和技术人员的不足，而且一个月节省的人工成本就可收回FastSHAPES软件的投资；在数控切割机下料生产过程，使用FastCAM®数控切割套料软件，实现数控切割机大批量高效率的生产要求；在剩余钢材的管理和重复利用上，使用FastTRACK余料数据库管理软件，可以有效控制剩余钢材的流失浪费，同样也只需一个月时间就可收回FastTRACK数据库管理软件的投资。
- N5 M/ \( L0 [9 r$ c- y　　上面介绍的这四套软件，是典型的实用性、适用性的现代切割技术，作用是把每台切割下料设备和每个切割生产和管理环节分别管理好，并有序有机地相互联系起来。这些软件是下料车间或下料中心提高切割效率、提高切割质量、提高钢材综合利用率的核心关键技术，是企业实施ERP或企业信息化的基础和前提。
　　千里之行始于足下，企业要想节省钢材，提高切割生产的效率、质量和钢材利用率，就必须从每一台切割下料设备的管理入手，使用现代切割技术和管理软件改造传统的手工切割下料生产方式。希望广大工业企业，特别是下料车间或下料中心，学习这些简单实用的现代切割技术和管理软件。【MechNet】
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