Ugnježđivanje lima: Optimizacija rasporeda za metalnu obradu

Nesting lima je praksa raspoređivanja dijelova na metalnu ploču ili lim tako da rezovi ostave što manje otpada. Za stolara ili majstora koji reže pravokutne dijelove - nosače, pločice, poklopce, donje panele, ukrute - matematika je isti problem pakiranja koji već rješavate na šperploči: smjestiti komade, poštovati širinu reza, prebrojati listove. CutPlan rješava obje strane tog problema: pravokutni dijelovi prolaze kroz optimizator za ploče, a nacrtani ili iz SVG-a uvezeni obrisi slažu se prema svom stvarnom obliku. Ono što ne radi jest CAM: daje vam raspored i krojnu listu, a ne putanje alata. Ovaj vodič tu granicu povlači pošteno, daje vam brojke specifične za metal koje treba unijeti i pokazuje razrađeni primjer, da vidite gdje optimizator zarađuje svoj kruh, a gdje vam i dalje treba namjenski CAM softver.

Ako nikada niste izradili raspored rezanja, počnite s potpunim vodičem za optimizaciju krojnih lista radi osnova, pa se vratite ovamo po prilagodbe specifične za metal.

Dvije vrste nestinga - i koju od njih zapravo imate

Riječ „nesting" pokriva dva vrlo različita problema, a odabir pogrešnog alata rasipa ili novac ili materijal.

Pravokutni nesting svaki dio tretira kao njegov opisani pravokutnik i te pravokutnike pakira na list. Upravo to radi optimizator za rezanje ploča. Odgovara svakom dijelu čiji je obris pravokutnik, ili čiji ćete pravokutni pripremak kasnije bušiti, urezivati ili savijati. Iznenađujuće velik dio poslova u obradi metala je pravokutan: paneli električnih ormara, zaštite strojeva, ploče polica, montažni nosači, ploče za ložišta i ravni pripremci za savijene kutije - svi počinju život kao pravokutnici.

Nesting stvarnog oblika (zvan i konturni ili slobodni nesting) pakira stvarne obrise zajedno pod nizom kutova rotacije, uvlačeći konkavni urez jednog dijela oko izbočine drugog. Na poslu punom L-oblika, diskova, trokuta ili organskih nosača, nesting stvarnog oblika može podići iskoristivost materijala za 10 do 25 posto u odnosu na pravokutni raspored, jer sav prostor koji opisani pravokutnik rasipa postaje upotrebljiv. Donedavno je za to trebala CAD geometrija i plaćeni CAM softver; CutPlan to sada radi za obrise koje nacrtate ili uvezete kao SVG, dok uvoz DXF-a/DWG-a i putanje alata i dalje pripadaju CAM-u.

Brzi test: ako svoje dijelove možete zapisati kao popis „širina x visina x količina", pravokutni nesting će vam poslužiti. Ako vaši dijelovi imaju smisla samo kao nacrtani obrisi, nacrtajte ih u uređivaču dijela ili uvezite SVG, a CutPlan će ih složiti prema stvarnom obliku, u koracima od 90 stupnjeva, uz pravokutnike. Izvan alata ostaje strana stroja: uvoz DXF-a ili DWG-a iz CAD crteža te putanje alata s ulaznim rezovima i mostićima. To i dalje pripada CAM-u, a ostatak ovog članka govori o pravokutnom poslu, gdje je najveći dio uštede na metalu.

Što se mijenja kad je materijal metal, a ne šperploča

Algoritmu pakiranja svejedno je raspoređuje li hrastovinu ili aluminij. No četiri praktična ulazna podatka se mijenjaju, i upravo pogreška u njima čini da raspored padne u radionici.

• Širina reza ovisi o procesu, ne o listu pile. Pila ima jednu širinu reza. Rezanje metala ima širok raspon ovisno o tome kako odvajate materijal, a vrijednost koju unesete izravno mijenja dimenzije svakog dijela. Nagađanje je ovdje najčešća pogreška - obrađeno u tablici u nastavku i u našem vodiču o širini reza.
• Rotacija je obično besplatna. Drvo ima vlakna, pa se ploče često zaključavaju u jednu orijentaciju. Većina metala nema usmjerenu strukturu, pa možete pustiti optimizator da po volji rotira dijelove za 90 stupnjeva, što obično donosi 5 do 12 posto gušće pakiranje. Iznimka su brušene, teksturirane ili usmjereno uzorkovane završne obrade na nehrđajućem čeliku i eloksiranom aluminiju: njih tretirajte točno kao smjer vlakana u drvu i držite orijentaciju fiksnom.
• Toplini treba prostora za disanje. Plazma i laser unose toplinu u lim. Na tankim limovima (ispod 3mm) zbijeni dijelovi mogu se izvitoperiti, ili drugi rez može izobličiti prvi. Dodavanje 1 do 3mm razmaka između dijelova povrh širine reza drži zonu utjecaja topline jednog ruba podalje od susjednog. Vodeni mlaz reže hladno i ne treba toplinski razmak.
• Zona stezanja je zabranjeno područje. Ono što drži lim tijekom rezanja ne smije imati dijelove ispod sebe. Na CNC stolu to je često 10 do 25mm uz stegnute rubove. Unesite to kao obrezivanje rubova, pa optimizator nikada neće smjestiti dio tamo gdje stroj ne može doseći.

Širina reza po metodi rezanja (unesite ovo, ne nagađajte)

Širina reza je širina materijala koju rez uklanja. Postavite je prenisko i gotovi dijelovi izlaze preveliki pa se međusobno zaglavljuju; postavite je previsoko i rasipate materijal, a možete i pogrešno procijeniti koliko vam listova treba. Ovo su tipični radni rasponi - uvijek ih potvrdite na vlastitom stroju i probnim rezom.

Dvije nijanse koje tablica ne može uhvatiti. Prvo, širina reza obično raste s debljinom materijala, pa se plazma rez od 2mm na čeliku od 3mm može otvoriti na 3,5mm na ploči od 20mm. Drugo, toplinski rez nije simetričan oko putanje reza, ali za potrebe pravokutnog rasporeda unos ukupne širine reza dovoljno je blizu. Ako softver vašeg stroja već kompenzira putanju alata, u optimizator unesite širinu reza nula i prepustite je stroju - inače ćete je računati dvostruko.

Standardne dimenzije metalnih limova za zalihu

Prije bilo kakvog pakiranja, točno definirajte zalihu. Naručivanje prave dimenzije lima često je veća poluga od samog pakiranja, jednako kao kod drva - pogledajte potpuni vodič kroz standardne dimenzije ploča.

• Obični čelik: 2440 x 1220 mm (ploča od 4x8 stopa) globalni je standard. 3000 x 1500 mm jednako je čest u Europi i Aziji i učinkovitije smješta veće dijelove.
• Aluminij: 2440 x 1220 mm i 2500 x 1250 mm primarne su dimenzije, uz šire specijalne formate u ponudi.
• Nehrđajući čelik: prati obični čelik s 2440 x 1220 mm i 3000 x 1500 mm. Budući da nehrđajući stoji 3 do 5 puta više od običnog čelika, svaki postotak iskoristivosti vrijedi više.
• Debljina: sve od lima od 0,5 mm do ploče od 25 mm+. Deblja ploča je skuplja i sporija za rezanje, pa isplativost gustog nestinga raste s debljinom.

Razrađeni primjer: 40 nosača iz običnog čelika od 6 mm

Brojke čine kompromise konkretnima. Recimo da trebate 40 pravokutnih montažnih ploča u mješavini dimenzija, izrezanih iz običnog čelika od 6 mm na plazma stolu. Zaliha je 2440 x 1220 mm po otprilike $120 po listu. Vaša plazma širina reza je 2,5 mm, dodajete 2 mm toplinskog razmaka, a stol steže 20 mm uz dva ruba.

• Ručni raspored odoka: slažući dijelove rukom u uredne redove, bez rotacije, posao stane na 7 listova. To je $840 čelika, od čega otprilike 38 posto odlazi u otpad i kutiju s ostacima.
• Pravokutni optimizator, rotacija uključena: pustite li softver da rotira dijelove i miješa dimenzije po svakom listu, istih 40 dijelova stane na 5 listova. To je $600, oko 14 posto otpada i ušteda od $240 na jednom poslu.
• Ono što pravokutno pakiranje ne može vratiti: da te ploče imaju velike kutne izreze, crtanje kao oblika i prepuštanje optimizatoru da složi stvarne obrise moglo bi ih uklopiti na 4 lista. Taj posljednji list iskoristivosti postoji samo kad geometrija i cijena materijala opravdavaju dodatan posao crtanja.

Ponavljajte to tjedno i sama pravokutna optimizacija vrijedi preko $12,000 godišnje u običnom čeliku. Zamijenite ga nehrđajućim po $400+ po listu i ista odluka o rasporedu penje se bliže $40,000. Poanta nije u točnoj brojci, nego u tome da je najveća i najjeftinija pobjeda - prijelaz s redova odoka na pošten pravokutni raspored - dostupna besplatno, prije nego što nacrtate i jedan obris. Za širu usporedbu automatiziranog i ručnog rasporeda pogledajte CNC nesting nasuprot ručnoj krojnoj listi.

Postavljanje metala u optimizatoru, korak po korak

Evo točnog slijeda kojim posao s metalom prevodite u CutPlan:

• Najprije definirajte zalihu. Unesite stvarnu dimenziju lima i, ako čuvate ostatke, dodajte upotrebljive ostatke kao dodatnu zalihu — i označite „Preferiraj moje spremljene ostatke", jer optimizator inače ostatak vrednuje kao novi list i neće mu dati prednost.
• Zonu stezanja unesite kao obrezivanje rubova. Obrežite stegnute rubove (recimo 20 mm) da nijedan dio ne završi tamo gdje stroj drži lim.
• Unesite širinu reza iz tablice, ili nulu ako je stroj kompenzira. Ovo je vrijednost koja će vas najvjerojatnije ugristi, pa je potvrdite probnim rezom.
• Dodajte razmak između dijelova za toplinsko rezanje. Zasebno polje za razmak ne postoji, pa ga uračunajte u širinu reza: kod plazme i lasera unesite širinu reza plus 1 do 3 mm kao jedan broj; kod vodenog mlaza unesite samo širinu reza.
• Omogućite rotaciju, osim ako je završna obrada usmjerena. Isključite je samo za brušeni ili teksturirani materijal.
• Pregledajte, pa izvezite. Provjerite raspored zdravim razumom, pa ga pošaljite dalje. Za prijenos geometrije u upravljačku jedinicu, naš vodič za DXF izvoz na CNC vodi kroz pripremu datoteka.

Jedno pošteno ograničenje vrijedi reći otvoreno: optimizator daje plan pakiranja, krojnu listu i DXF rasporeda, a ne putanju alata spremnu za stroj s ulaznim rezovima, mostićima i točkama probijanja. Kaže vam koliko listova treba i gdje koji dio sjedi. Upravljačka jedinica ili CAM korak i dalje su vlasnici stvarne putanje alata. Ta podjela posla sasvim je u redu za većinu pravokutnih poslova, i zato je besplatni alat za ploče dovoljan da riješi broj listova i raspored, dok putanja alata ostaje tamo gdje pripada.

Često postavljana pitanja