Калькулятор раскроя листа:
карта раскроя листового металла

Раскрой листа — раскладка деталей на листе металла перед резкой так, чтобы на заказ ушло меньше листов, а отход был меньше. Калькулятор раскроя листа раскладывает прямоугольные детали на листе выбранного формата с учётом зазора и отступа от края, строит карту раскроя каждого листа, считает число листов, коэффициент использования металла, отход и массу и выдаёт файл DXF. Ниже — как читать карту раскроя, какой зазор задавать для разных способов резки, форматы и масса листов, сколько деталей выйдет из листа и как уменьшить отход.

Как пользоваться калькулятором раскроя листа

1. Выберите формат листа. В списке — ходовые размеры листового металла; если лист другой, например деловой остаток, выберите «Свой размер» и введите длину и ширину.
2. Укажите способ резки. Для лазера, плазмы и гидроабразива калькулятор раскладывает детали в любом порядке. Для гильотинных ножниц — только так, чтобы каждый рез проходил через лист насквозь.
3. Задайте зазор между деталями и отступ от края. Зазор — расстояние между соседними деталями, в него входит ширина реза. Отступ — полоса по краю листа, которую не используют.
4. Введите толщину и материал — по ним считается масса деталей, листов и отхода.
5. Заполните список деталей: длина, ширина и количество каждой позиции. Кнопка «Добавить деталь» добавляет строку, крестик убирает. Поворот деталей на 90° по умолчанию разрешён; флажок «Поворот» снимают, если деталь поворачивать нельзя.
6. Посмотрите карту раскроя и скачайте DXF. Результат пересчитывается сразу при вводе. В файле DXF — контуры всех листов и деталей в масштабе 1:1.

Пример в окне в начале страницы — 26 деталей четырёх размеров из стали толщиной 3 мм на листах 3000 × 1500 мм: от двух крупных деталей 1400 × 800 мм до двенадцати квадратов 250 × 250 мм. Калькулятор раскладывает их на двух листах и использует 70,6 % металла.

Карта раскроя: как читать результат

Карта раскроя — чертёж листа, на котором показано, где лежит каждая деталь. Калькулятор строит карту раскроя для каждого листа отдельно: прямоугольник листа, пунктиром — граница рабочего поля за вычетом отступа от края, внутри — детали, окрашенные по позициям, с номером позиции из списка. Светлое поле листа без деталей — отход.

• Число листов — сколько листов выбранного формата уходит на весь список деталей.
• Использование металла — доля площади листов, которая уходит в детали; под каждой картой — тот же показатель для отдельного листа.
• Отход — площадь и масса металла, который не вошёл в детали: обрезь, перемычки между деталями и свободная часть последнего листа.
• Таблица «Раскладка по позициям» — сколько деталей каждой позиции нужно, сколько разложено и сколько таких деталей вышло бы из одного листа, если резать только их.

На последнем листе свободное место обычно остаётся одним куском у правого края: калькулятор сдвигает детали к началу листа. Такой кусок отрезают и хранят как деловой остаток — его размеры видны по карте, и для следующего заказа его вводят как «Свой размер».

Деталь, которая не помещается в рабочее поле листа ни в одном положении, калькулятор не раскладывает и пишет об этом над картами. Для неё нужен лист большего формата или деление детали на части со сварным швом.

Коэффициент использования металла и отход

Главный показатель раскроя — коэффициент использования металла, КИМ: отношение площади деталей к площади израсходованных листов.

КИМ = S деталей / (n × L × B) × 100 %

• S деталей — суммарная площадь всех деталей, м²;
• n — число листов;
• L × B — длина и ширина листа, м.

Отход — разница площади листов и деталей. Масса отхода — площадь отхода, умноженная на толщину листа и плотность металла:

m = S × s × ρ

Пример. Детали из примера в начале страницы занимают 6,35 м², два листа 3000 × 1500 мм — 9 м². КИМ = 6,35 / 9 × 100 = 70,6 %, отход 2,65 м². При толщине 3 мм и плотности стали 7,85 г/см³ это 2,65 × 3 × 7,85 = 62,4 кг металла. Если добавить в заказ ещё десяток мелких деталей из того же металла, число листов не изменится, а КИМ вырастет: металл оплачивают листами, и без этих деталей пустое поле второго листа уходит в отход.

По КИМ сравнивают варианты раскладки, форматы листа и разные заказы. Для прямоугольных деталей разного размера хорошая раскладка даёт 80–90 %; для деталей сложной формы с отверстиями и вырезами КИМ ниже, потому что металл внутри контура тоже уходит в отход.

Зазор между деталями и ширина реза

Зазор в калькуляторе — расстояние между краями соседних деталей на карте раскроя. В нём должны поместиться ширина реза и перемычка металла, которая держит лист жёстким до конца резки. Слишком узкая перемычка перегревается и коробится, деталь может сместиться или упасть между ламелями стола.

В примере в начале страницы зазор — 5 мм: это расчёт для лазерной резки стали 3 мм с запасом. При выборе гильотинных ножниц зазор можно ставить нулевым: ножницы не снимают металл, и соседние детали отрезают одним резом.

На станке с программой раскроя соседние прямоугольные детали иногда режут общим резом — по одной линии для двух деталей. Это экономит металл и время, но требует настройки программы под конкретный металл и толщину, поэтому калькулятор считает раскладку с зазором, а общий рез назначает технолог.

Отступ от края листа

Край листа после прокатки и рубки на складе бывает неровным: с заусенцем, волной, отклонением от прямого угла. Поэтому детали раскладывают с отступом от края — по всему периметру листа. Калькулятор вычитает отступ с каждой стороны: на листе 3000 × 1500 мм с отступом 10 мм рабочее поле — 2980 × 1480 мм.

• Лазер и плазма — отступ 5–15 мм: головка начинает рез с врезки, и деталь не должна выходить на кромку листа.
• Гильотинные ножницы — первым резом торцуют лист под прямой угол, отступ — 5–10 мм.
• Деловой остаток с ровными резаными краями — отступ можно уменьшить до ширины реза.

Размеры листа металла и масса листа

Конструкционную сталь продают листами 1250 × 2500 и 1500 × 3000 мм, тонкий холоднокатаный и оцинкованный лист — также 1000 × 2000 мм, толстый горячекатаный — 1500 × 6000 мм и длиннее. Нержавеющую сталь и алюминий чаще берут листами 1000 × 2000, 1250 × 2500 и 1500 × 3000 мм. Выбирая формат, сравнивают в калькуляторе КИМ для двух-трёх размеров листа: крупные детали могут лучше лечь на длинный лист, а на коротком останется меньше пустого поля.

Масса листа m = L × B × s × ρ. Для стали плотностью 7,85 г/см³:

Для нержавеющей стали массу из таблицы умножают на 1,006, для алюминия — на 0,344. Массу деталей любой формы и профиля считает калькулятор веса металла.

Сколько деталей выйдет из листа

Для одинаковых прямоугольных деталей число с листа считают рядами. Рабочее поле листа делят на размеры детали с зазором и округляют вниз:

N = ⌊(L − 2e + g) / (a + g)⌋ × ⌊(B − 2e + g) / (b + g)⌋

• L, B — длина и ширина листа;
• e — отступ от края;
• g — зазор между деталями;
• a, b — длина и ширина детали.

Затем то же считают для детали, повёрнутой на 90°, — меняют местами a и b — и берут большее число. Калькулятор в начале страницы показывает это число для каждой позиции в столбце «С одного листа рядами». Раскладка смешанными рядами — часть деталей вдоль, часть поперёк — иногда даёт на одну-две детали больше: калькулятор при раскладке проверяет и такие варианты.

Как читать таблицу: деталь 500 × 500 мм делит лист 3000 × 1500 мм ровно на 18 частей, но выходит из него только 10 деталей. По ширине листа третий ряд не помещается: три детали с двумя зазорами занимают 1510 мм, а рабочее поле после отступов по 10 мм — 1480 мм. Уменьшите деталь до 490 × 490 мм — и деталей станет 18. Для крупных деталей формат листа подбирают под деталь: сравните в калькуляторе несколько форматов.

Гильотинный и фигурный раскрой листа

Гильотинные ножницы режут лист только прямым резом от края до края. Поэтому гильотинный раскрой строят полосами: лист режут на полосы, полосы — на детали, а каждый следующий рез снова проходит насквозь через кусок, который остался. Калькулятор в режиме «Гильотинные ножницы» раскладывает детали так, чтобы карту раскроя можно было разрезать только сквозными резами.

Лазер, плазма и гидроабразив режут по программе любой контур в любом месте листа. Детали можно ставить вплотную со сдвигом, заполнять промежутки мелкими деталями и вкладывать детали в вырезы крупных. Калькулятор в режиме фигурной резки перебирает несколько порядков раскладки и выбирает тот, где меньше листов, а на последнем листе свободное поле — одним куском.

На прямоугольных деталях одного-двух размеров обе раскладки часто дают одинаковое число листов. Разница появляется на длинном списке разных деталей: фигурная раскладка закрывает промежутки, которые гильотина оставляет в конце каждой полосы.

Как уменьшить отход при раскрое металла

• Объединять заказы. Мелкие детали другого заказа из того же металла и толщины заполняют свободное поле последнего листа.
• Подбирать формат листа. Сравните КИМ для листов 2500 × 1250 и 3000 × 1500 мм: разница на одном заказе бывает 10–15 %.
• Разрешать поворот. Флажок «Поворот» снимают только там, где направление проката, шлифовки или рисунка действительно важно.
• Хранить деловой остаток. Кусок последнего листа с ровными резаными краями идёт на следующий заказ: его вводят в калькулятор как «Свой размер».
• Размещать мелкие детали в вырезах крупных. При лазерной резке фланца или кольца из его середины можно вырезать шайбы и косынки. Калькулятор считает детали по габариту, такие вложения раскладывает технолог.

Раскрой и резка листового металла в технопарке

Детали из листа вырезают на двух комплексах лазерного раскроя с рабочим полем 3000 × 1500 мм: конструкционная сталь до 16 мм, нержавеющая сталь и алюминий до 10 мм, медь и латунь до 4 мм. Перед резкой технолог раскладывает детали на листе так, чтобы отход металла был минимальным, и готовит программу для станка. Детали произвольной формы раскладываются по контуру, а не по габаритному прямоугольнику, поэтому металла уходит меньше, чем в расчёте калькулятора.

Для расчёта пришлите чертежи деталей файлами DXF или DWG в масштабе 1:1, количество, марку и толщину металла. Подробнее — на странице «Лазерная резка металла на заказ», требования к файлу — в статье о чертеже для лазерной резки. Металл толще 16 мм, а также камень, стекло и резину режут на гидроабразивной резке.