5 軸激光切割的成本分析

Kryton Engineered metals, 一家專注於同心部件製造的精密定製製造商，已經接受了激光技術。這家公司創立於1981 年，已穩步發展成為高科技合同製造商，服務於廣泛的工業，包括工業空氣處理、照明、醫療、通信、汽車、食品和化學設備。

Kryton 的新工廠有110,000 平方英尺，內含高科技的刀具，諸如數控機床金屬旋壓成形設備；3 軸，線性驅動器，激光切割機；機器人製造單元；以及壓製設備。最近購買的是Rofin-Sinar 公司的UW505 2,000W，用來切割三維部件的5軸光纖激光工作站。Kryton 的管理部門意識到，采用更先進的製造技術，能夠提高生產效率，降低成本，改進質量，還能夠使公司對客戶需求做出更迅速的反應。

在過去的幾年裏，Kryton 利用RofinDC035 CO2 激光供電的Cincinnati CL707來切割薄板和板材。當Rofin 就修改UW505 工作站向Kryton 谘詢時，Kryton利用這一機遇改進了三維部件的加工。

Kryton 工藝

Kryton 的絕大多數部件都是由金屬旋壓成形，衝壓，或者深拉得到的。且絕大多數都是內部製造，但是Kryton同樣為那些需要對三維部件進行二次加工的公司提供合同服務。

Kryton 在八台數控機床上完成金屬旋壓成形。金屬盤高速旋轉，同時成形刀具施加力量到金屬盤上。從中心開始，成型刀具緩慢地向金屬盤的四周移動。重複這一操作過程，金屬就會按照期望部件的確切形狀和尺寸加工成的芯軸成形。金屬旋壓成形過程中，金屬就會呈現出芯軸的形狀。這一過程類似於製陶工人旋盤上的黏土成形。

Kryton 還專門從事深衝成形和液壓成形，在這些過程中金屬在工具或模具裏麵受壓而成形。依賴於材料和厚度，以及模具的尺寸和形狀，需要有足夠的重量完成這一操作。

由於深衝成形需要對金屬進行額外的拉伸或者牽引，深衝模具包含了金屬成形的多個階段。這使得金屬可以分步成形，所以牽引過程是逐步完成的，這就防止了金屬的撕裂。絕大多數的牽引應用都需要二次加工來切割洞、窄縫和凸緣，因為把這些功能集成到深牽引模具中是非常困難的，也是不可能的。

部件的挑戰

另一個挑戰：Kryton 加工範圍廣泛的材料，包括鋼、不鏽鋼、鋁、銅、黃銅，以及其他特種合金。原材料厚度從0.010" 到0.500"，並且部件的直徑從3"到120"。絕大多數客戶的部件要求尺寸和孔的精度在±0.010" 或更甚。然而，一些工作需要超過50% 更嚴格的公差。批量通常從小到中量，因此需要更快的設置和轉換能力。

由於每個三維部件都意味著人力，物力和設備負荷率的昂貴投資，因此無變形地進行二次加工至關重要，因為變形會導致廢品。因此，對洞，窄縫和凸緣的切割，保持部件形狀完整性的同時，還要求精度和邊緣質量。

絕大多數Kryton 的代表性的部件是同心的，因為它們在金屬旋壓成形數控機床上生產，由衝壓模具成形，或者由拉伸模具製造。材料加工過程中，原先的材料厚度會顯著減小，因為金屬會被拉伸和成形。

Kryton 在加工不同三維部件時的挑戰：有效和精確地定位部件；然後在不損壞三維表麵輪廓的情況下，對薄壁金屬合金執行精確的，高品質的切割。

UW505 需要5 個小時來安裝到Kryton 的激光車間。

答案通常包含幾個複雜的步驟：

•製造一個符合部件幾何形狀的夾具；

•把部件縛在夾具上，以確保可重複的定位；

•根據三維部件的印記，精確地定位孔，切割區，凸緣；? 準備，並使用機床，模具，衝壓機，鑽孔機，鋸，或者手工工具加工部件；

•不變形地加工部件；

· 去毛邊或者返工保證高品質的邊緣條件和輪廓；

· 當客戶訂購更多部件時，重複加工過程；

· 當設計發生改變時，修改以前的步驟。