Kupując piłę tarczową do metalu, kupujący zwykle skupiają się na szybkości cięcia, dokładności, poziomie automatyzacji i cenie maszyny.

Jednakże w przypadku operacji cięcia metalu na dużą skalę inny czynnik może mieć znaczący wpływ na koszty produkcji:

Ile materiału pozostało na końcu każdego surowego pręta?

Różnica zaledwie kilkudziesięciu milimetrów może wydawać się nieistotna, patrząc na pojedynczą sztabkę. Kiedy jednak fabryka codziennie przetwarza setki prętów, skumulowane straty materiałowe mogą być znaczne.

Dlatego porównanie dwuosiowych i trójosiowych pił tarczowych do metalu nie powinno ograniczać się do konfiguracji maszyny lub ceny zakupu. Ważniejsze pytanie brzmi:

W jaki sposób konfiguracja maszyny wpływa na długość pozostałości, wykorzystanie materiału i długoterminowe koszty operacyjne?

W artykule porównano te dwa podejścia z punktu widzenia struktury zasilania, konfiguracji mocowania, kontroli pozostałości, wykorzystania materiału i zwrotu kosztów sprzętu.

1. Jaka jest różnica między maszynami dwuosiowymi i trójosiowymi?

Dokładna definicja „dwuosiowych” i „trójosiowych” może się różnić w zależności od producenta maszyny i architektury maszyny.

W przypadku automatycznych pił tarczowych do metalu główne funkcje obejmują zwykle:

• Podawanie materiału
• Podawanie piły
• Mocowanie materiału
• Automatyczna kontrola cyklu

Typowy automatyczny system podawania wykorzystuje mechanizm podający napędzany serwomechanizmem i zacisk materiału do przesuwania przedmiotu obrabianego w kierunku piły.

Jednakże w miarę jak surowiec staje się krótszy, zacisk podający w końcu osiąga punkt, w którym nie może już skutecznie chwytać pozostałego materiału.

Stwarza to praktyczne ograniczenie:

Maszyna może nadal mieć dostępny materiał nadający się do wykorzystania, ale pozostały pręt może być za krótki, aby standardowy system podawania mógł go kontynuować.

Konfiguracje trójosiowe mogą zawierać dodatkową funkcję kontrolowanego ruchu lub mocowania, w zależności od konstrukcji maszyny. W niektórych konfiguracjach trzeci zacisk lub mechanizm do obsługi resztek materiału umożliwia maszynie dalsze podawanie materiału, gdy standardowy zacisk podający nie jest już w stanie tego zrobić.

Zatem prawdziwym pytaniem nie jest po prostu:

„Czy maszyna ma trzy osie?”

To jest:

„Jaką dodatkową funkcję zapewnia trzecia oś i czy faktycznie redukuje bezużyteczne resztki materiału?”

2. Maszyny dwuosiowe: prosta struktura podawania i ograniczenia pozostałości

W konwencjonalnym automatycznym systemie podawania surowy pręt jest trzymany przez zacisk podający i przesuwany do przodu podczas każdego cyklu cięcia.

Proces można uprościć w następujący sposób:

Surowy pręt → Zacisk zasilający → Karmienie → Zaciskanie → Cięcie → Ponowne podawanie → Cięcie → Pozostałość końcowa

Problem pojawia się na ostatnim etapie.

Gdy pozostały pręt stanie się za krótki, zacisk podający potrzebuje określonej ilości materiału, aby utrzymać pewny chwyt.

Gdy pozostała długość spadnie poniżej tego praktycznego wymagania dotyczącego mocowania, maszyna może przestać podawać materiał.

Pozostała część staje się wówczas złomem lub pozostałością.

W zależności od konstrukcji maszyny opublikowane specyfikacje automatycznych pił tarczowych mogą wykazywać długości pozostałości w zakresie około 65–80 mm lub więcej. Wartości te nie są jednak uniwersalne i należy je zawsze sprawdzić w odniesieniu do konkretnej konfiguracji maszyny i warunków skrawania.

Oznacza to, że kupujący nie powinni porównywać maszyn wyłącznie na podstawie ogólnej liczby „długości ogona”.

3. Maszyny trójosiowe: wartość jest pod kontrolą pozostałości

Podstawową zaletą konfiguracji trójosiowej nie jest po prostu posiadanie jednej dodatkowej osi.

Jego wartość ekonomiczna wynika z tego, na co pozwala maszyna ten dodatkowy ruch lub mechanizm zaciskający.

Na przykład maszyna wyposażona w dodatkowy zacisk resztek materiału może być w stanie uchwycić i podać krótszy pozostały odcinek surowego pręta.

Rozważ uproszczone porównanie:

Konwencjonalny system karmienia

Pozostałość: około 70 mm + α

System mocowania resztek materiału

Pozostałość: około 20 mm + α

Rzeczywiste wartości zależą od konstrukcji maszyny, rozmiaru materiału, długości cięcia i konfiguracji mocowania.

Ale zasada jest prosta:

Jeśli dodatkowy system mocowania pozwala na przekształcenie większej części surowego pręta w gotowy produkt, maszyna może zmniejszyć straty materiału.

W tym przypadku maszyna trójosiowa może wygenerować wartość przekraczającą wyższą początkową cenę zakupu.

4. Ile naprawdę oznacza różnica 50 mm w pozostałościach?

Użyjmy praktycznego przykładu.

Załóżmy, że fabryka tnie:

Tworzywo

Okrągły pręt stalowy: Ø60 mm

Długość surowca

6000 mm

Gotowa długość cięcia

500 mm

W tym uproszczonym przykładzie skupimy się tylko na różnicy w końcowej długości pozostałości i tymczasowo wykluczymy inne straty, takie jak rzaz piły i przycięcie końcówek.

Konfiguracja dwuosiowa

Załóżmy, że ostateczna pozostałość to:

70 mm

Teoretyczne wykorzystanie materiału związane z tą pozostałością wynosi:

*100%

≈98,83%

Konfiguracja trójosiowa

Załóżmy, że ostateczna pozostałość to:

20 mm

Odpowiednie wykorzystanie to:

*100%

≈99,67%

Różnica wynosi w przybliżeniu:

0,84 punktu procentowego.

To może wyglądać na małe.

Jednak wpływ ekonomiczny staje się znacznie wyraźniejszy, gdy resztę przeliczymy na kilogramy i roczne koszty materiałów.

5. Przeliczanie pozostałej długości na koszt materiału

Dla pręta stalowego Ø60 mm pole przekroju poprzecznego wynosi:

A=

Dlatego:

A=

≈2827 mm²

Stosując gęstość stali około:

7,85 g/cm3

teoretyczna waga pręta stalowego Ø60 mm wynosi w przybliżeniu:

22,2 kg/m

Pozostałość dwuosiowa

Dla pozostałości 70 mm:

22.2xx0,07

≈1,55 kg

Pozostałość Trójosiowa

Dla pozostałości 20 mm:

22.2X0,02

≈0,44 kg

Oszczędność materiału na surowy pręt

1,55-0,44

≈1,11 kg

Innymi słowy:

W tym przykładzie różnica między pozostałością o średnicy 70 mm i pozostałością o średnicy 20 mm odpowiada w przybliżeniu 1,11 kg stali na 6-metrowy pręt.

6. Co się dzieje, gdy fabryka przetwarza 100 batoników dziennie?

Załóżmy teraz procesy fabryczne:

100 surowych batonów dziennie

Teoretyczna oszczędność materiału wynosi:

1,11 x 100

≈111 kg/dzień

Zarozumiały:

22 dni robocze/miesiąc

miesięczna oszczędność wynosi:

111x22

≈2442 kg/miesiąc

lub w przybliżeniu:

2,44 tony/miesiąc

Ponad 12 miesięcy:

2442 x 12

≈29,3 ton/rok

Różnica w końcowej długości pozostałości wynosząca 50 mm wynosi teraz:

Około 29 ton teoretycznej oszczędności materiału rocznie.

To ilustruje, dlaczego kontrola pozostałości może stać się ważnym czynnikiem ekonomicznym w operacjach cięcia na dużą skalę.

7. Kiedy można odzyskać inwestycję w dodatkową maszynę?

To pytanie ma największe znaczenie dla menedżerów ds. zakupów i właścicieli fabryk.

Przypuszczać:

Maszyna dwuosiowa

40 000 dolarów

Maszyna trójosiowa

50 000 dolarów

Dodatkowa inwestycja:

10 000 dolarów

Załóżmy teraz, że koszt materiału stalowego wynosi:

800 USD/tonę

Bazując na poprzednim przykładzie:

Roczna oszczędność materiału ≈ 29,3 tony

Dlatego:

29,3 x 800

≈23 440 USD/rok

Teoretyczny okres zwrotu wynosi:
10000 ÷ 23440

≈0,43 roku

lub w przybliżeniu:

5 miesięcy

Przy tych założeniach same oszczędności materiałowe mogłyby teoretycznie pokryć inwestycję w dodatkowy sprzęt w ciągu około pięciu miesięcy.

8. Pięciomiesięczny okres zwrotu to tylko model

Ważne jest, aby nie traktować tego obliczenia jako wyniku uniwersalnego.

Rzeczywisty okres zwrotu inwestycji może się bardzo różnić w zależności od fabryki.

Należy wziąć pod uwagę kilka zmiennych.

1. Dzienna wielkość produkcji

Jeśli fabryka przetwarza tylko 10 sztabek dziennie, oszczędność materiału będzie stosunkowo niewielka.

Jeśli przetwarza 100–200 prętów dziennie, różnica w długości pozostałości może stać się znacznie większa.

2. Cena materiału

Im wyższy koszt materiału, tym większa wartość ekonomiczna redukcji pozostałości materiału.

Na przykład wpływ ekonomiczny może być szczególnie ważny w przypadku przetwarzania:

• Stal stopowa
• Stal nierdzewna
• Stal narzędziowa
• Stale specjalne o wysokiej wartości

3. Czy resztki można ponownie wykorzystać

Pozostałość 70 mm niekoniecznie jest w 100% odpadem.

Jeśli fabryka będzie w stanie zebrać krótkie pozostałości i wykorzystać je do produkcji mniejszych komponentów, ich straty ekonomiczne mogą być mniejsze.

Dlatego w realistycznych obliczeniach należy rozróżnić:

Nieużyteczna pozostałość

I

Pozostałość wielokrotnego użytku

4. Nacięcie piły i inne straty podczas cięcia

Wykorzystanie materiału nie zależy wyłącznie od długości pozostałości.

Pełne obliczenia powinny również uwzględniać:

• Widziałem nacięcie
• Cięcie głowy
• Zakończ przycinanie
• Wady materiałowe
• Naddatek na cięcie
• Długość gotowej części
• Straty konfiguracyjne

Dlatego:

Wykorzystanie materiału =x 100%

ma większe znaczenie niż zwykłe obliczenie:

1-

9. Dwie osie a trzy osie: który scenariusz produkcji ma znaczenie?

Nie ma uniwersalnej odpowiedzi opartej wyłącznie na liczbie osi.

Różne środowiska produkcyjne mają różne priorytety.

W przypadku operacji o niskim wolumenie zapłata znacznej premii za zmniejszenie kilkudziesięciu milimetrów pozostałości może skutkować stosunkowo długim okresem zwrotu.

Jednak w przypadku operacji masowych przetwarzających drogie materiały ta sama inwestycja może mieć zupełnie inny wpływ ekonomiczny.

10. Nie pytaj tylko o „długość pozostałości”

Prosząc o oferty od dostawców maszyn do pił tarczowych, kupujący powinni wykraczać poza jedną specyfikację.

Zamiast pytać tylko:

„Jaka jest długość pozostałości?”

zadaj dostawcy następujące pytania.

Jaka jest standardowa długość pozostałości?

Na przykład:

70 mm + α

Lub:

20 mm + α

W jakich warunkach osiągana jest ta wartość?

Zapytaj o warunki leżące u podstaw specyfikacji:

• Średnica materiału
• Długość surowca
• Długość cięcia
• Metoda karmienia
• Konfiguracja mocowania
• Czy używany jest trzeci zacisk

Czy trzeci zacisk jest standardowy czy opcjonalny?

Jest to szczególnie ważne.

Dostawca może podać bardzo małą długość pozostałości, ale odpowiedni zacisk do resztek materiału może być konfiguracją opcjonalną.

Dlatego kupujący powinni potwierdzić:

Czy podana długość pozostałej części dotyczy standardowej konfiguracji maszyny, czy też opcji dodatkowej?

Czy maszyna może automatycznie oddzielać resztki?

W przypadku zautomatyzowanej produkcji ważna jest również separacja materiałów.

W idealnym przypadku system powinien być w stanie rozróżnić:

Gotowe części → Pozostałości → Złom

Ogranicza to konieczność ręcznej interwencji i ułatwia zarządzanie ciągłą produkcją.

11. Bardziej przydatny wskaźnik: koszt gotowej części

Zamiast po prostu porównywać:

Dwie osie a trzy osie

fabryka powinna ocenić:

Ile surowca faktycznie zużywa się na wytworzenie jednej kwalifikowanej gotowej części?

Na przykład obie maszyny mogą przetwarzać:

Ø60 * 500 mm

i wyprodukować taką samą liczbę gotowych części z 6-metrowego pręta.

Jeśli jednak jedna maszyna pozostawi resztkę 70 mm, a druga tylko 20 mm, obie maszyny mają różne zużycie materiału, nawet jeśli ich wydajność produkcyjna jest identyczna.

Oto dlaczego:

Koszt za gotowy element

może być bardziej użyteczny niż sama cena maszyny.

Celem nie jest po prostu zakup maszyny po najniższej cenie.

Celem jest wyprodukowanie wymaganej liczby kwalifikowanych części przy najniższych zrównoważonych kosztach całkowitych.

12. Prosty wzór wyceny inwestycji

Fabryki mogą zastosować następujący wzór do oszacowania, czy konfiguracja redukcji pozostałości jest ekonomicznie uzasadniona:

Zemsta =

Gdzie:

Roczne obniżki kosztów materiałów = Zmniejszona waga resztek materiału za każdą sztukę* Waga resztek materiału zmniejszona za każdą sztukę * Dni robocze * Cena jednostkowa materiału

Na przykład:

Dodatkowa inwestycja:10 000 dolarów

Oszczędność materiału:1,11 kg/bar

Dzienne spożycie:100 barów

Dni robocze:22 dni/miesiąc

Cena materiału:800 USD/tonę

Teoretyczna roczna oszczędność wynosi w przybliżeniu:

23 440 dolarów

Dlatego:

Zwrot ≈ 0,43 roku

lub w przybliżeniu:

5 miesięcy

Ponownie jest to kalkulacja poglądowa, a nie gwarantowany zwrot.

13. Prawdziwe pytanie nie brzmi: „Ile osi?”

Różnicy pomiędzy dwuosiowymi i trzyosiowymi pilarkami tarczowymi nie należy sprowadzać do prostego porównania numerów osi.

Bardziej znacząca ewaluacja przebiega według następującego łańcucha:

Metoda karmienia

↓

Konfiguracja mocowania

↓

Minimalna długość mocowania

↓

Ostateczna długość pozostałości

↓

Zużycie materiału na bar

↓

Dzienne zużycie materiału

↓

Roczny koszt materiału

↓

Okres zwrotu sprzętu

W przypadku zastosowań o małej objętości i stosunkowo niedrogich materiałów, początkowa inwestycja w maszynę może być bardziej znacząca.

W przypadku zastosowań o dużej objętości, obejmujących drogie materiały, redukcja pozostałości i wykorzystanie materiału mogą stać się ważnymi składnikami całkowitej wartości ekonomicznej maszyny.

Dlatego oceniając automatyczną piłę tarczową do metalu, nie pytaj tylko:

„Ile osi ma maszyna?”

Lepszym pytaniem jest:

„Przyjmując rozmiar materiału, długość cięcia, długość surowego pręta i wielkość produkcji, ile każdego surowego pręta można faktycznie przekształcić w gotowy produkt?”

Jest to liczba, która ostatecznie łączy konfigurację maszyny z ekonomiką produkcji.

Lista kontrolna kupującego: pytania, które należy zadać dostawcy pił tarczowych

Przed porównaniem ofert kupujący mogą poprosić o następujące informacje:

• Długość surowca
• Średnica materiału lub zakres rozmiarów
• Gotowa długość cięcia
• Standardowa długość pozostałości
• Minimalna osiągalna długość pozostałości
• Konfiguracja zacisku podającego
• Liczba zacisków
• Czy trzeci zacisk jest dołączony
• Czy trzeci zacisk jest opcjonalny
• Zobaczyłem nacięcie
• Automatyczna separacja resztek
• Oczekiwana zdolność produkcyjna
• Wykorzystanie materiału w rzeczywistych warunkach produkcji
• Różnica w cenie maszyny pomiędzy konfiguracją standardową i konfiguracją z redukcją pozostałości

Dzięki tym liczbom kupujący mogą wyjść poza zwykłe porównywanieceny maszyni zamiast tego oceń ważniejsze pytanie:

Jaki jest całkowity koszt wyprodukowania każdej gotowej części?

W przypadku operacji cięcia metalu na dużą skalę obliczenia te mogą zapewnić znacznie jaśniejszą podstawę przy wyborze sprzętu i planowaniu inwestycji.