Разкрой на ламарина: Оптимизиране на планове за металообработка
Нестингът на ламарина е практиката да подреждате детайлите върху метална плоча или лист така, че разрезите да оставят възможно най-малко отпадък. За дърводелец или мейкър, който реже правоъгълни детайли - скоби, планки, капаци, основни панели, усилващи елементи - математиката е същата задача за опаковане (bin-packing), която вече решавате върху шперплат: съберете детайлите, отчетете фугата, пребройте листовете. CutPlan се справя и с двете страни на тази задача: правоъгълните детайли минават през оптимизатор за панели, а начертаните или импортирани от SVG очертания се подреждат по реалната си форма. Това, което не прави, е CAM: дава ви оформлението и списъка за рязане, а не траектории на инструмента. Това ръководство очертава тази граница честно, дава ви специфичните за метала стойности, които да въведете, и показва работен пример, за да видите къде оптимизаторът си изкарва хляба и къде все още ви трябва специализиран CAM софтуер.
Ако никога не сте пускали оформление, започнете с пълното ръководство за оптимизация на списъци за рязане за основите, а после се върнете тук за специфичните за метала настройки.
Два вида нестинг - и кой от тях всъщност ви трябва
Думата „нестинг" покрива два много различни проблема и изборът на грешния инструмент хаби или пари, или материал.
Правоъгълният нестинг третира всеки детайл като неговия ограждащ правоъгълник и подрежда тези правоъгълници върху листа. Точно това прави оптимизаторът за разкрой на панели. Подходящ е за всеки детайл, чието очертание е правоъгълник, или чиято правоъгълна заготовка после ще пробивате, изрязвате или огъвате. Изненадващо голям дял от работата в металообработката е правоъгълен: панели за електрически табла, машинни предпазители, планки за рафтове, монтажни скоби, плочи за камини и плоските заготовки за огънати кутии - всички те започват живота си като правоъгълници.
Нестингът по реален контур (наричан още контурен или свободен нестинг) подрежда действителните очертания едно до друго под различни ъгли на въртене, като вмъква вдлъбнатия изрез на един детайл около издатината на друг. При задание, пълно с L-образни форми, дискове, триъгълници или органични скоби, нестингът по реален контур може да вдигне добива на материал с 10 до 25 процента спрямо правоъгълно оформление, защото цялото пространство, което ограждащият правоъгълник хаби, става използваемо. До неотдавна това изискваше CAD геометрия и платен CAM софтуер; CutPlan вече го прави за очертания, които начертаете или импортирате като SVG, докато импортът на DXF/DWG и траекториите на инструмента все още принадлежат на CAM.
Бърз тест: ако можете да запишете детайлите си като списък „ширина x височина x брой", правоъгълният нестинг ще ви свърши работа. Ако детайлите ви имат смисъл само като начертани очертания, начертайте ги в редактора на детайл или импортирайте SVG и CutPlan ги подрежда по реалната им форма, на стъпки от 90 градуса, до правоъгълниците. Извън инструмента остава страната на машината: импорт на DXF или DWG от CAD чертежи и траектории с входни преходи и мостчета. Това си остава работа на CAM, а останалата част от статията е за правоъгълната задача, където е по-голямата част от икономията при метала.
Какво се променя, когато материалът е метал, а не шперплат
На алгоритъма за опаковане му е все едно дали подрежда дъб или алуминий. Но четири практични входни стойности се променят и грешката в тях е това, което проваля едно оформление в цеха.
- Фугата зависи от процеса, не от острие. Трионът има една фуга. При рязането на метал диапазонът е широк според това как разделяте материала, а стойността, която въведете, директно преоразмерява всеки детайл. Гаданието тук е най-честата грешка - разгледана в таблицата по-долу и в нашето обяснение за фугата.
- Въртенето обикновено е безплатно. Дървото има влакна, затова панелите често са заключени в една ориентация. Повечето метали нямат посочна структура, така че можете да оставите оптимизатора да върти детайлите на 90 градуса на воля, което обикновено носи 5 до 12 процента по-плътно подреждане. Изключение са четканите, зърнестите или посочно шарените покрития при неръждаема стомана и анодиран алуминий: третирайте ги точно като дървесни влакна и дръжте ориентацията фиксирана.
- Топлината има нужда от въздух. Плазменото и лазерното рязане изсипват топлина в листа. При тънка ламарина (под 3 мм) натъпкани един до друг детайли могат да се изкривят или вторият разрез да деформира първия. Добавянето на 1 до 3 мм разстояние между детайлите отвъд фугата държи зоната на термично влияние на единия ръб далеч от съседа му. Водната струя реже на студено и не се нуждае от термична междина.
- Зоната на захващане е забранена територия. Каквото и да държи листа по време на рязане, под него не може да има детайли. При CNC легло това често е 10 до 25 мм по захванатите ръбове. Въведете го като обрязване на ръба, за да не постави оптимизаторът детайл там, където машината не може да стигне.
Фуга по метод на рязане (въведете това, не гадайте)
Фугата е ширината материал, която разрезът премахва. Задайте я твърде малка и готовите детайли излизат надразмерени и си пречат едни на други; задайте я твърде голяма и хабите материал, а може и да сметнете грешно колко листа са ви нужни. Това са типични работни диапазони - винаги ги потвърждавайте спрямо собствената си машина и пробен разрез.
| Метод | Типична фуга | Термично разстояние | Бележки |
|---|---|---|---|
| Фибер лазер | 0,2 - 0,5 мм | 1 - 2 мм | Най-тясната фуга; отличен при тънка стомана и алуминий |
| CO2 лазер | 0,3 - 0,8 мм | 1 - 2 мм | По-широка при по-дебела плоча; добро качество на ръба |
| Водна струя | 1,0 - 2,0 мм | 0 мм (студен разрез) | Без термична деформация; фугата расте с износването на абразивната дюза |
| Плазма | 2,0 - 4,0 мм | 2 - 3 мм | Най-широката фуга; нужен е просвет в ъглите, за да завие горелката |
| Студен циркуляр / лентов трион | 1,5 - 3,0 мм | 0 мм | За пръти и профили, не за листове; държи се като фуга на дърводелски трион |
Два нюанса, които таблицата не може да улови. Първо, фугата обикновено се разширява с дебелината на материала, така че плазмена фуга от 2 мм върху стомана 3 мм може да се отвори до 3,5 мм върху плоча 20 мм. Второ, термичната фуга не е симетрична спрямо линията на рязане, но за целите на правоъгълното оформление въвеждането на общата ширина на фугата е достатъчно точно. Ако софтуерът на машината ви вече компенсира траекторията, въведете фуга нула в оптимизатора и оставете машината да я владее, иначе ще я отчетете двойно.
Стандартни размери метални листове, които да зададете като наличност
Преди да подреждате каквото и да е, дефинирайте наличния си материал точно. Поръчката на правилния размер лист често е по-голям лост от самото подреждане - точно както при дървото; вижте пълното ръководство за стандартните размери на листовете.
- Черна стомана: 2440 x 1220 мм (листът 4x8 фута) е световният стандарт по подразбиране. 3000 x 1500 мм е също толкова разпространен в Европа и Азия и побира по-големи детайли по-ефективно.
- Алуминий: 2440 x 1220 мм и 2500 x 1250 мм са основните размери, като има и по-широки специални листове.
- Неръждаема стомана: повтаря черната стомана с 2440 x 1220 мм и 3000 x 1500 мм. Тъй като неръждаемата струва 3 до 5 пъти повече от черната стомана, всеки процент добив тежи повече.
- Дебелина: всичко от лист 0,5 мм до плоча 25 мм и нагоре. По-дебелата плоча е по-скъпа и по-бавна за рязане, така че ползата от плътния нестинг расте с дебелината.
Работен пример: 40 скоби от черна стомана 6 мм
Числата правят компромисите осезаеми. Да кажем, че ви трябват 40 правоъгълни монтажни планки в смес от размери, изрязани от черна стомана 6 мм на плазмена маса. Наличността е лист 2440 x 1220 мм на цена около $120 за лист. Плазмената ви фуга е 2,5 мм, добавяте 2 мм термично разстояние, а леглото захваща 20 мм по два от ръбовете.
- Ръчно оформление „на око": подреждайки детайлите на ръка в спретнати редове, без въртене, събирате заданието на 7 листа. Това са $840 стомана, от която около 38 процента отива в скрап и в коша за изрезки.
- Правоъгълен оптимизатор с включено въртене: оставяйки софтуера да върти детайли и да смесва размери на всеки лист, същите 40 детайла лягат на 5 листа. Това са $600, около 14 процента отпадък и $240 спестени от едно задание.
- Какво правоъгълното опаковане не може да върне: ако тези планки имаха големи ъглови изрези, чертаенето им като форми и оставянето на оптимизатора да подреди реалните очертания можеше да ги сглоби на 4 листа. Този последен лист добив съществува само когато геометрията и цената на материала оправдават допълнителната работа по чертане.
Правете това всяка седмица и само правоъгълната оптимизация надхвърля $12 000 годишно при черна стомана. Сложете неръждаема стомана на $400+ за лист и същият избор на оформление се приближава към $40 000. Смисълът не е в точната цифра, а в това, че най-голямата и най-евтина печалба - преминаването от редове „на око" към честно правоъгълно подреждане - е налична безплатно, преди да начертаете и едно очертание. За по-широкото сравнение между автоматизирано и ръчно оформление вижте CNC нестинг срещу ръчен списък за рязане.
Настройка на метал в оптимизатора, стъпка по стъпка
Ето точната последователност, с която превеждате метално задание в CutPlan:
- Първо дефинирайте наличността. Въведете реалния си размер лист и, ако пазите изрезки, добавете използваемите остатъци като допълнителна наличност — и отметнете „Предпочитай моите запазени остатъци", защото по подразбиране оптимизаторът оценява остатъка като нов лист и няма да го предпочете.
- Задайте зоната на захващане като обрязване на ръба. Обрежете захванатите ръбове (да кажем 20 мм), така че никой детайл да не попадне там, където машината държи листа.
- Въведете фугата от таблицата - или нула, ако машината компенсира. Това е стойността, която най-вероятно ще ви ухапе, затова я потвърдете с пробен разрез.
- Добавете разстояние между детайлите при термично рязане. Няма отделно поле за разстояние, затова го включете във фугата: при плазма и лазер въведете фугата плюс 1 до 3 мм като едно число; при водна струя въведете само фугата.
- Разрешете въртене, освен ако покритието не е посочно. Изключвайте го само при четкан или зърнест материал.
- Прегледайте, после експортирайте. Огледайте оформлението критично, после го предайте нататък. За вкарването на геометрията в контролер нашето ръководство за DXF експорт за CNC минава през подготовката на файла.
Едно честно ограничение, което си струва да се каже направо: оптимизаторът извежда план за подреждане, списък за рязане и DXF на оформлението, а не готова за машината траектория с входни преходи, мостчета и точки на пробиване. Той ви казва колко листа са нужни и къде стои всеки детайл. Контролерът или CAM стъпката продължава да владее самата траектория. Това разделение на труда е достатъчно за повечето правоъгълни задания и затова един безплатен инструмент за панели стига, за да уточните броя листове и оформлението, докато траекторията остава там, където ѝ е мястото.
Готови ли сте да оптимизирате списъка си за рязане?
Безплатно, в браузъра, без инсталация. Поставете детайлите си и получете оптимизирано оформление за секунди.
Отвори оптимизатора →Често задавани въпроси
Мога ли да използвам оптимизатор за дървени панели за ламарина?
Да. Правоъгълните заготовки минават през същата математика на опаковането като шперплата; начертаните или импортирани от SVG очертания се подреждат по форма. Задайте фугата според метода си на рязане, а не според трионен диск, а при плазма или лазер включете термичното разстояние между детайлите в същото число за фугата, тъй като няма отделно поле за разстояние: въведете фугата плюс 1 до 3 мм като една стойност, а при водна струя въведете само фугата, защото студеният разрез не се нуждае от термична междина. Разрешете въртене, освен ако покритието не е посочно, защото повечето стомана и алуминий нямат влакна, които да се спазват. Въведете зоната на захващане като обрязване на ръба, така че никой детайл да не бъде поставен там, където машината държи листа. Извън инструмента остават импортът на DXF или DWG и траекториите на машината, които принадлежат на CAM. За задание от предимно правоъгълни заготовки инструментът за панели решава броя листове и оформлението.
Каква фуга да въведа за плазма, лазер или водна струя?
Тръгнете от типичните диапазони в таблицата на тази статия: фибер лазер 0.2 до 0.5 мм, CO2 лазер 0.3 до 0.8 мм, водна струя 1.0 до 2.0 мм и плазма 2.0 до 4.0 мм. Две неща, които таблицата не може да улови. Първо, фугата се разширява с надебеляване на материала, така че плазмена фуга от 2mm при стомана 3mm може да се отвори до 3.5mm при плоча 20mm, а фугата на водната струя нараства с износването на абразивната дюза. Второ, термичното рязане се нуждае от пространство отвъд фугата, така че при плазма и лазер добавете 1 до 3 мм разстояние към числото, което въвеждате. Проверете с пробен разрез на собствената си машина и материал, преди да се доверите на каквато и да е публикувана стойност при цяла серия. Ако CNC софтуерът ви вече компенсира траекторията за фугата, въведете фуга нула в оптимизатора, за да не бъде ширината резервирана два пъти, веднъж в оформлението и веднъж в контролера.
Може ли оптимизаторът да върти метални детайли, за да пести материал?
За повечето метали да, и това обикновено носи 5 до 12 процента по-плътно подреждане, защото обикновената стомана и алуминият нямат посока на влакната. Дървото принуждава много детайли в една ориентация, за да върви фурнирът в правилната посока, което оставя пролуки, които оптимизаторът не може да запълни. Металът няма такава посочна структура, така че детайлът може да бъде завъртян на 90 градуса, за да се вмести в останала ивица, а по цял лист тези малки завъртания се събират в по-малко листове. Изключение са посочните покрития. Четканата или зърнеста неръждаема стомана и анодираният или шарен алуминий показват видима посока върху готовия детайл, така че трябва да заключите ориентацията при тях точно както при дървесните влакна и да приемете малко по-хлабавото подреждане, което идва с това. Обикновената черна стомана, която ще бъде боядисана или прахово покрита, няма причина да бъде заключена, така че оставете въртенето включено за всичко без видима посока на покритието.
Колко материал реално може да спести правоъгълният нестинг?
Преминаването от ръчно оформление на око към честно правоъгълно подреждане обикновено сваля броя листове, а спестяването се натрупва с всяко повторение на заданието. Ръчните оформления в спретнати редове пренебрегват въртенето и смесените размери, така че оставят ивици неизползвана плоча на всеки лист; оптимизаторът върти детайлите и смесва размерите по всеки лист, за да запълни тези ивици. В работния пример по-горе 40 монтажни планки, изрязани от черна стомана 6 мм, паднаха от 7 листа на 5 листа. Това е спестяване от $240 на едно задание, а цех, който изпълнява това задание всяка седмица, вижда само правоъгълната оптимизация да надхвърли $12,000 годишно при черна стомана, по-близо до $40,000 при неръждаема, защото цената на листа е толкова по-висока. При неправоъгълни детайли начертаването на очертанията и подреждането им по форма може да върне повече; правоъгълната печалба пак идва първа и не изисква чертане.