促使管材切割赢利的新技术
自动化三维激光加工能够实现管材元件的快速切割。
1985年，在中西部农业萧条的低谷时，Bill Duy开创了Production Cutting Services-PCS公司（伊利诺伊州东莫林市），当时在两千平方英尺的场所中有两名雇员。此时正值农业原始设备生产大户从大规模生产向小型化，及时（JIT）生产。也许当时Duy尚缺乏经验，因为他认为能够为这些公司提供切割的管状组件。
“开始时，我们只采用锯床切割操作”公司所有人兼董事长Duy解释说，“公司开始业务不久后，我们做出了这样的决定，为了生存我们必须在加工的材料上附加更多的价值。我们开始钻孔，并对外形进行机械加工。”这也是PCS开始面对进行管道机械加工的现实。
管子是很难加工的，因为考虑到在切割过程中，材料或者工具变形和振动会带来工具磨损。过早的工具磨损和破裂会显著的提高生产成本。此外，“管材加工行业，特别是结构管材加工行业，建立了很松散的指导方针”， Duy说，“因此有形（正方形，矩形）管材对边宽度的尺寸会有很多不同数值，甚至角半径从一个生产商到另一个也会有差异。这就带来了很多问题。”
此外，加工管材时操作的固定也是一个主要问题。一般来说，用工具钻孔或研磨时，管子用钳子或者夹具来固定。这些夹具中每个需要装配的部件，价钱非常昂贵。现在，装配时间大约1.5到3个小时。“这与客户的要求是相矛盾的，” Duy指出，“我们的生产大规模时约200到300件；通常的数量是30到40件。把这三小时的装配时间摊到30到40件部件中，就构成了部件成本的一大部分。”
Duy关注着激光切割技术的发展。“三维性能是我们寻找已久的目标，” Duy说。“我们已经有相对便宜的等离子切割器械，但是它是二维的机器，而且还不够接近我们要求的自动化级别。”他向Mazak公司求购能够进行真正的三维切割和具有处理大型管材能力的系统。
Mazak公司提供了FabriGear 300，所得到的生产性能使得4000W 3D带旋转装置的激光器能与30马力的立式铣床相抗衡（如表格所示）。根据Mazak激光公司（伊利诺伊州，Schaumburg，www.mazaklaser.com）高级副董Glenn Berkhahn，许多客户仅仅比较切割时间和/或机器成本。这种比较没有考虑到整个工作在车间中进行的时间以及用来完成工作的总花费。总的时间对于保证交付时间和获取与工作相关的支持性成本来说是至关重要的。例如，铣削过程要求购置工具，把工具磨快，且加载到机器上，还有准备夹具的成本和准备时间。
30马力的铣床是一个不算贵的选择。但是价格优势被它缓慢的切割时间抵消了。为了实现和激光切割一样的速度，就需要一个较大也更昂贵的铣床。“有多少机械加工车间有这样的机器，又有谁会愿意用这样的机器来加工如同碳钢一样有0.5英寸厚的管材呢，” Berkhahn问道，“这样的机器在更为复杂的铣削应用中价值更大。”
使用该公司新的六轴三维激
光切割机，即使很长的管材
也能被轻松加工。客户可以
进行零件设计，这使得管材
的连接更为经济。
使用激光根据图片来制造管材部件具有许多优点。其中不可忽视的一点是总体加工时间缩短。也就是说，在更短的时间内可以加工更多的工件。公司可以雇佣更多的人，购买更多的软件和机器，装配更多的设备，即使这不是他们所想要的。然而他们不能买到更多的时间。这就是PCS目前面对的问题。公司利用激光设备根据客户给出的图片来制造零件，从而缩短了交付时间，也就是说，可以有更多的时间进行其他工作。根据Duy介绍，FabriGear的设置作业包括了简单的将不同的管材放置在输入支架上，改变程序，整个过程他估计只需要10分钟。
“我在下一年度左右的计划包括了把我们目前在大的立式铣床中心加工的零件转移到激光器上来，” Duy解释说，“目前我有两个班次的工作，都属于这一类型，这样做可以把立式铣床中心空出来进行更适合用它们来进行的工作。这将使我能够在FabriGear上进行另一个/几个班次的工作，这样今后设计师可能设计的由激光切割的新元件所需工作量就减半了。”
此外，和PCS类似的车间发现，如果愿意的话，可以在加工零件以外进行增加了标记价值的管材机械加工。通过在零件上加入更多的特征，包括狭缝和标签，吊钩和金属环，45度单管切口，他们可以把零件放在自动固定的流水线中，或者把两个零件组合成一个。这正是如PCS一样的车间想要实现的目标，也就是能与客户密切合作，在连续生产的基础上加工具有更多附加价值的零件。
虽然Duy承认获得该激光器系统所需要的金钱投资比较多，但是他同时指出，不投资的话将具有一定风险。“海外有许多竞争者，而且在国内，业务上不利用自动化装置或者没有提高生产力的人们很有可能被抛在背后。你必须使自己从竞争者中脱颖而出，以吸引你的客户。”
Duy的方法似乎已得到回报。公司目前有56个员工，最近增加了8000平方英尺的面积，设备总的占83,000平方英尺。目前有四名员工受过训练来操作FabriGear，他的目标是有六名受过训练的员工能进行三个班次的工作，这样就能从早到晚进行生产。有趣的是，激光器在员工中间产生了激发效果，Duy报道说，“从士气的角度来说，人们对于在六轴的激光加工设备边上工作感到有趣。他们觉得自己处于技术前沿。在公司内部也激发起了一些竞争，大家争着做操作机器的人。”
PCS继续计划着以后的发展。它的下一步目标可能是能够在更轻的内壁、更小的直径上集中加工的更快速的小型机器。“我认为激光器是加工管材的最优方式。” Duy说。
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