در مورد خيلي از قطعات و اجزاء، فرآيند توليد شامل آميزه اي از اين گزينه ها بوده و در مورد قالبها بايد پرداخت کاري دستي -که زمان بر است- را نيز اضافه نمود. در نتيجه، هزينه هاي توليد بالا رفته و زمان تدارک (Lead time) بيش از اندازه طولاني خواهد شد.
يکي از اهداف و مقاصد صنايع قالب سازي اين بوده و هست که نياز به پوليش زدن دستي را کاهش داده و يا حذف نمايند و متعاقباً کيفيت را بهبود بخشيده و هزينه هاي توليد و زمان تدارک را کاهش دهند.
پس زمينه تاريخي:
عبارت ماشين کاري سريع (HSM)، عموماً به فرزکاري انگشتي با سرعت دوراني بالا و پيشروي سريع بر مي گردد؛ به عنوان نمونه، پاکت تراشي در بدنه آلومينيومي هواپيماهابا نرخ براده برداري بالا. در طي 60 سال گذشته، ماشين کاري سريع در مورد گستره وسيعي از توليد قطعات فلزي و غير فلزي با وضعيت سطحي خاص در ماشين کاري مواد با سختي 50 HRC و بالاتر اعمال گرديده است.
براي بيشتر قطعات فولادي که تا حدود 32-42 HRC سخت شده اند، گزينه هاي ماشين کاري عبارتند از:
1. ماشين کاري خشن و نيمه پرداختي در شرايطي که هنوز سخت نشده اند (آنيل)
2. عمليات حرارتي براي دست يابي به سختي نهايي (در حدود 63 HRC)
3. ماشين کاري الکترودها و اسپارک قطعات خاص قالبها (خصوصاً گوشه ها با شعاعهاي کوچک و حفره هاي عميق با دسترسي محدود براي ابزارهاي برشي)
پرداخت و فوق پرداخت سطوح استوانه- اي، تخت و حفره ها توسط کاربيد سمانته مناسب، Cermet (نوعي آلياژ سراميک و فلز)، کاربيد سراميک مخلوط شده يا نيتريد بورون مکعبي چند کريستالي (PCBN).
در مورد خيلي از قطعات و اجزاء، فرآيند توليد شامل آميزه اي از اين گزينه ها بوده و در مورد قالبها بايد پرداخت کاري دستي -که زمان بر است- را نيز اضافه نمود. در نتيجه، هزينه هاي توليد بالا رفته و زمان تدارک (Lead time) بيش از اندازه طولاني خواهد شد.
يکي از اهداف و مقاصد صنايع قالب سازي اين بوده و هست که نياز به پوليش زدن دستي را کاهش داده و يا حذف نمايند و متعاقباً کيفيت را بهبود بخشيده و هزينه هاي توليد و زمان تدارک را کاهش دهند.
فاکتورهاي اقتصادي و فني اصلي براي پيشرفت ماشين کاري سريع:
بقا – هميشه افزايش رقابت در بازارهاي فروش کالا با تهيه استانداردهاي جديد همراه است. نياز به بهره وري در زمان و هزينه روز به روز بيشتر و بيشتر مي شود. اين موضوع سبب مي شود تا پروسه ها و فناوريهاي توليدي نويني شکل بگيرد. ماشين کاري سريع، اميد بخش و ارائه دهنده راه حلهاي جديد است... .
مواد - پيشرفت مواد جديدي که ماشين کاري آنها مشکل است، بر نياز به يافتن راه حلهاي جديد ماشين کاري تأکيد مي نمايد. صنايع فضايي، آلياژهاي فولادي ضد زنگ و مقاوم به حرارت مخصوص به خود را داراست. صنايع اتومبيل سازي، کامپوزيتهاي دو فلزي، آهن فريتي و حجم رو به رشد آلومينيوم را داراست. صنعت قالبسازي اساساً با مشکل ماشين کاري فولادهاي ابزاري سخت شده از مرحله خشن کاري تا پرداخت کاري روبه روست.
کيفيت - نياز به قطعات و اجزاء محصولاتي با کيفيت بالاتر، نتيجه رقابتهاي رو به افزايش است. چنانچه ماشين کاري سريع درست به کار گرفته شود، راه حلهاي زيادي در اين زمينه ارائه مي دهد. يک نمونه جايگزين کردن پرداخت کاري دستي با ماشين کاري سريع است که خصوصاً در قالبها و يا قطعات با هندسه سه بعدي پيچيده از اهميت بالايي برخوردار است.
فرايندها – نياز به زمان بازده کوتاهتر از طريق کاهش تعداد باز و بست کردنها و روشهاي ساده تر، در خيلي از موارد مي تواند توسط ماشين کاري سريع برآورده شود. يک هدف نوعي در صنعت قالب سازي اين است که ابزارهاي سخت شده کوچک در يک set-up ماشين کاري شوند. فرايندهاي پر هزينه و زمان بر EDM را نيز مي توان توسط ماشين کاري سريع کاهش داده و يا حذف نمود.
طراحي و پيشرفت - امروزه يکي از ابزارهاي اصلي براي رقابت، فروش محصولات تازه و نوظهور مي باشد. در حال حاضر عمر متوسط قطعات خودروها در حدود 4 سال، قطعات کامپيوترها و خدمات جانبي آن 1.5 سال، و عمر گوشيهاي تلفن، 3 ماه و ... است. يکي از شرايط لازم براي چنين پيشرفت در تغيير سريع طرحها و محصولات و کاهش زمان عرضه آنها استفاده از تکنيکهاي ماشين کاري سريع است.
محصولات پيچيده - استفاده از سطوح چند کاره (multi-functionalsurfaces) بر روي قطعات در حال افزايش هستند، همچون طرحهاي جديد پره هاي توربين که قابليت ها و تواناييهاي جديد و بهينه اي بدست مي دهد. طرحهاي قبلي اجازه مي دانند که پره ها را توسط دست يا با روبات پوليش زني نمود، اما پره هاي جديدي که بسيار پيچيده تر شده اند، مي بايستي از طريق ماشين کاري و ترجيحاً ماشين کاري سريع، پرداخت شوند. در اين مورد نمونه هاي خيلي بيشتري از قطعات با ديواره نازک که مي بايستي ماشين کاري شوند، موجود است. (تجهيزات پزشکي، الکترونيک، محصولات دفاعي و اجزاء کامپيوترها)
اولين تعريف از ماشين کاري سريع:
در تئوري Salomon، ماشين کاري با سرعت برشي بالا... فرض مي شود که در سرعتهاي برشي خاص (5 تا 10 مرتبه بزرگتر نسبت به ماشين کاري معمولي)، دماي براده برداري در لبه برشي شروع به کاهش مي نمايد... .
در نتيجه ... به نظر مي رسد که شانسي براي بهبود توليد در ماشين کاري با ابزارهاي معمولي در سرعتهاي برشي بالا بدست دهد... .
تحقيقات نوين، متأسفانه نتوانسته است اين تئوري را به طور امل تأييد نمايد. کاهش نسبي دما در لبه برنده براي مواد مختلف، در سرعتهاي برشي خاص رخ مي دهد. اين کاهش دما براي فولاد و چدن کوچک بوده و براي آلومينيوم و ديگر فلزات غير فرو بزرگتر مي باشد.
به عنوان يک تعريف منطقي از ماشين کاري سريع مي توان گفت:
ماشين کاري در سرعتهاي به طور مشخص بالاتر نسبت به سرعتهاي معمول مورد استفاده در کارگاهها. اين سرعت به عوامل زير بستگي دارد:
1. ماده اي که مي بايستي ماشين کاري شود – به عنوان مثال: آلياژهاي آلومينيوم، سوپر آلياژهاي نيکل، فولادها، آلياژهاي تيتانيوم، چدن يا کامپوزيتها
2. نوع فرايند ماشين کاري – براي مثال: تراشکاري، فرزکاري يا سوراخکاري
3. ماشين ابزار مورد استفاده – براي مثال: قابليت هاي تواني، سرعت، پيشروي ماشين؛ ديگر مشخصات ماشين ابزار همچون پايداري استاتيکي و ديناميکي
4. ابزار برشي مورد استفاده – به عنوان نمونه: فولاد تند بر، ابزار کاربيدي، سراميکي يا الماسه
5. ملزومات قطعه کار – شکل، سايز، هندسه، سفتي، دقت و پرداخت
6. ملاحظات ديگر – دسترسي به براده، ايمني و اقتصاد
تعريفهاي عملي از ماشين کاري سريع:
• ماشين کاري با سرعت بالا در حقيقت تنها سرعت برشي بالا نيست. اين موضوع را مي بايستي به عنوان فرايندي که در آن عمليات با روشهاي بسيار خاص و با تجهيزات توليدي بسيار دقيق انجام مي گيرد، در نظر گرفت.
• ماشين کاري با سرعت بالا، لزوماً ماشين کاري با اسپيدلهاي با سرعت بالا نمي باشد. خيلي از کاربردهاي ماشين کاري سريع با اسپيندلهايي با سرعتهاي متوسط و با ابزارهاي بزرگ انجام مي گيرد.
• ماشين کاري سريع در پرداخت کاري فولادهاي سخت شده در سرعتها و پيشرويهاي بالا، اغلب 4-6 برابر سريعتر نسبت به ماشين کاري معمولي انجام مي پذيرد.
مزاياي استفاده از ماشين کاري سريع:
• حداقل فرسايش ابزار حتي در سرعتهاي بالا
• فرايندي با قابليت توليد بالا براي قطعات کوچک
• کاهش تعداد مراحل فرايند
در اين نوع ماشين کاري دماي قطعه کار و ابزار پايين نگه داشته مي شود که باعث مي شود در خيلي از موارد عمر ابزار طولاني تر شود. از طرف ديگر در ماشين کاري سريع، عمق ماشين کاري کم بوده و زمان درگيري براي لبه برنده بسيار کوتاه است. (در تصوير زير به وضوح تفاوت ميان ماشين کاري معمولي و ماشين کاري سريع از لحاط حرارت ايجاد شده و منطقه حرارت ديده ابزار در هر دو روش آشکار است.) بنابراين مي توان گفت که سرعت پيشروي به اندازه کافي بالا هست که حرارت نتواند گسترش پيدا کند. نيروي برشي کوچک باعث تغيير شکلهاي جزئي در ابزار مي شود. از آن جايي که نوعاً در اين نوع ماشين کاري، عمق برش کم است، نيروهاي برشي شعاعي بر روي ابزار و اسپيندل کوچک است. لذا ياتاقانهاي اسپيندل، ريلهاي راهنما و ballscrewها حفظ مي شوند.
برخي معايب استفاده از ماشين کاري سريع:
• نرخ سريغ افزايش و کاهش سرعت و توقف هاي مکرر اسپيندل باعث مي شود که راهنماها، ياتاقانهاي اسپيندل و ballscrewها سريعتر فرسوده شوند.
• نياز به دانش خاص فرايند، تجهيزات برنامه نويسي و رابطي براي انتقال سريع داده ها
• توقف اورژانسي عملاً لازم نيست. خطاهاي انساني، خطاهاي سخت افزاري يا نرم افزاري، پيامدهاي بزرگي به همراه خواهد داشت.
• نياز به طراحي خوب فرايند.
ابزارها :
در بيشتر کاربردها ابزارهاي کاربيدي مورد نياز است. خمواره بايد در اين نوع ماشين کاري از گريدي از ابزارهاي کاربيدي استفاده کرد که علاوه بر سختي (مقاومت در برابر سايش)، داراي چقرمگي (مقاومت در برابر شوک و ضربه) نيز باشد؛ چرا که ماشين کاري سريع اغلب با شوکهاي زيادي همراه است. ضربه، ارتعاشات و تغييرات دمايي، همگي در سرعتهاي بالاتر، شرايط بحراني تري دارند. در مورد ابزارهاي با چقرمگي بالاتر، احتمال لب پر شدن يا ترک خوردن به علت اين شوکها کمتر مي باشد. بهترين حالت از نظر سختي و چقرمگي، در ابزارهاب کاربيدي با دانه بندي ريز بدست مي آيد. بسياري از کاربيدهاي ريزدانه اي که امروزه موجود هستند، چقرمگي بهتر، و تغييرات سختي کمتري نسبت به گريدهاي درشت تر از خود نشان مي دهند.
ماشين کاري سريع اغلب ماشين کاري در درجه حرارت بالا نيز هست. انتخاب ابزار نه تنها بر اساس مقاومت سايشي، بلکه مي بايستي بر اساس قابليت حفظ مقاومت سايشي در دماهاي بالا نيز انجام پذيرد.
معمولا در ماشين کاري سريع از ابزارهاي کاربيدي با پوشش TiAlN استفاده مي شود؛ چرا که اين پوشش با ايجاد يک سد حرارتي از ابزار محافظت مي کند. اين پوشش در حدود 35% نسبت به TiN به لحاظ حرارتي مقاومتر است. خاصيت ديگر TiAlN مقاومت سايشي است که سبب شده در ماشين کاري قطعات ريخته گري شده مؤثر باشد. از آنجايي که اين پوشش در ماشين کاري در دماي بالا مؤثر است، اغلب به منظور کاهش شوک از خنک کار استفاده نمي شود. به منظور جايگزيني خاصيت روانکاري خنک کار، لايه اي از پوشش روانکار بر روي TiAlN استفاده مي شود. در مقايسه با کاربيدها موادي که در جدول زير ليست شده اند، مقاومت سايشي بالاتري در سرعتهاي برشي بالاتر از خود نشان مي دهند، اما در برابر شوکها ضعيف تر مي باشند. در يک فرايند پايدار، استفاده از يکي از موارد زير مي تواند طول عمر بيشتري نسبت به ابزاراهاي کاربيدي بدست دهد.
فلزات غير فرو فلزات فرو:
PCD CBN
Cermet سراميک
موضوعات مرتبط
در مورد ماشين کاري آلياژهايي با قابليت ماشين کاري پايين از جمله آلياژهاي تيتانيوم و سوپر آلياژهاي نيکل، ترجيح داده مي شود که به جاي ماشين کاري سريع از ماشين کاري با توان عملياتي بالا (High-Througput Machining) استفاده نمود چرا که به مدرت اين فلزات بتوانند در سرعتهاي بالاتر از 300 smm ماشين کاري شوند. عبارتي که اغلب براي پوشش دادن به هر دو مبحث HSM و HTM به کاري مي رود، ماشين کاري با راندمان بالا (High EfficiencyMachining) مي باشد. به عبارت ديگرHEM به معناي بار برداري با نرخي سريعتر نسبت به کاربردهاي معمولي مي باشد.
ماشين کاري پره هاي توربين:
ماشينكاري پره‌هاي توربين ساخت پره‌هاي توربين به دليل بارهاي مكانيكي و ديناميكي زيادي كه بر آنها وارد ميشود از اهميت زيادي برخوردار است. نواحي مختلف پره شامل شرود و مناطق آب بندي، ايرفويل، شاتك و سوراخهاي خنك كاري و ريشه ميشود. كه هر منطقه بسته به جنس پره و نوع استفاده پره (صنايع هوايي يا ساير صنايع، كمپرسور يا توربين) به روشهاي مختلف ساخته مي شود. در حالت كلي براي ساخت پره توربين يا كمپرسور ابتدا ماده خام را به يكي از روشهاي آهنگري يا ريخته‌گري دقيق به شكل اوليه موردنظر در مي‌آورند. سپس براي اينكه قسمتهاي مختلف پره را به اندازه نهايي برسانند از روشهاي مختلف ماشينكاري استفاده مي‌كنند. دقيق‌ترين قسمت پره به لحاظ ابعادي، قسمت ريشه آن مي‌باشد كه معمولاً از روش سنگ‌زني خزشي براي ماشينكاري آن استفاده ميشود. به طور كلي ساخت پره‌هاي متحرك موتورهاي توربين گازي با توجه به شكل پيچيده و شرايط كاري حاد از تكنولوژي بالايي برخوردار است. در اين ميان ريشه پره با توجه به نيروهايي كه به آن وارد ميشود نسبت به بقيه قسمتهاي پره داراي كيفيت سطح و دقت ابعادي بالايي مي‌باشد. تاكنون كيفيت سطح نامناسب مانع از بكارگيري روش تخليه الكتريكي (وايركات) براي ماشينكاري ريشه پره مي‌شد. اما اخيراً با توجه به پيشرفتهاي به وجود آمده در مولد ماشينهاي وايركات، استفاده از اين روش براي ماشين کاري ريشه پره مورد توجه قرار گرفته است. معمولاً براي ساخت ريشه پره توربين،از روش سنگ‌زني خزشي و قسمت كمپرسور از روش خانكشي استفاده ميشود اما اخيراً در خارج از كشور ساخت ريشه پره با روش تخليه الكتريكي مورد توجه قرار گرفته است. يكي از عواملي كه تاكنون مانع از استفاده اين روش براي ماشينكاري ريشه پره مي‌شد، كيفيت سطح نامناسب با توجه به حرارتي بودن اين روش است. اما اخيراً با توجه به پيشرفتهايي كه در مولد اين ماشينها بوجود آمده است استفاده از آن را براي ماشينكاري ريشه پره امكان‌پذير ساخته است. براي ماشينكاري ريشه پره كمپرسور كه از جنس فولاد زنگ نزن است معمولاً از روش خانكشي استفاده ميشود از مزاياي اين روش يك سرعت بالا، دقت فرمها و سطوح توليد شده به وسيله خانكشي در حد مطلوب و عمر ابزار طولاني و قابليت و سهولت در ايجاد پروفيلهاي نامنظم بدون نياز به اپراتور ماهر مي‌باشد.
بررسي اثر پودرهاي مختلف افزوده شده به دي الكتريك بر روي پارامترهاي ماشين كاري تخليه الكتريكي (EDM)در ماشينكاري تخليه الکتريکي يكي از مشكلات موجود افزايش زبري سطح ماشينكاري شده با افزايش جريان و پائين بودن نرخ براده برداري(MRR) در مقايسه با ساير روشهاي ماشينكاري پيشرفته و سنتي مي باشد. يكي از روشهاي بهبود اين وضعيت افزودن پودر فلزات و اکسيد آنها به دي الكتريك است. در اين مقاله با افزودن پودرهاي مس (CU)، اكسيد آلومينيم (AL2O3) سيليسيم كاربايد(SiC) در مخزن طراحي شدة حاوي دي الكتريك به بررسي پارامترهاي MRR ، صافي سطح، فاصله گپ پرداخته و دو حالت بدون پودر و با پودر با يكديگر مقايسه شده است. نتايج تحقيق نشان ميدهد که افزودن پودرها به دي الکتريک سبب بهبود صافي سطح ميگردد و ميتوان با جريانهاي الکتريکي بالاتر که سبب افزايش نرخ براده برداري ميگردند صافي سطح را در حد مورد نظر نگه داشت که در حالت بدون پودر امکان پذير نميباشد.
سيستم تراشکاري Valenite سه اينسرت با هندسه جديد اضافه مي نمايد.
شرکت Valeniteبار ديگر سيستم تراشکاري ValTURNTM خود را با اضافه کردن 3 هندسهجديد به خط اينسرتهاي تراشکاري خود گسترش داده است. هندسه هاي جديد با گريدهاي ابزاري پوشش يافته موجود MTCVD يعني: VP5515 و VP5525 ترکيبب شده است، تا گستره کاربردهاي 3 ابزار ValTURN را که به طور خاص براي بارهاي برشي متوسط و برش پيوسته و منقطع، براي کاربردهاي خشن تراشي با بار زياد، و براي فرايند پرداخت کاري با عمق کم در فولادهاي کم کربن و مواد نرم طراحي شده اند، گسترش دهد. تستهاي آزمايشگاهي نشان داده است که ترکيب هندسه ها و گريدها، کنترل براده و عملکرد برشي عالي براي ماشين کاري مواد آهني فراهم مي نمايد.
هر سه هندسه جديد ار نوع منفي ANSI (ANSI Negative type geometry) بوده و اينسرتها دو طرفه مي باشند. آرايه انتخاب با اشکال، ضخامتها، دايره هاي محاطي، شعاع گوشه و ... مختلف اينسرت بيشتر افزايش يافته که منجر به 98 نمونه جديد و 98 گزينه عملکردي خاص براي گستره وسيعي از فرايندها شده است. هندسه اي جديد عبارتند از:
طرح M8- اين هندسه داراي عرش (land) خنثايي است تا لبه برنده بسيار مقاومي در کاربردهاي ماشين کاري متوسط ايجاد نمايد. اينسرتهاي با اين هندسه مي توانند هم در برشهاي پيوسته و هم در برشهاي منقطع به کار گرفته شوند و براي فولادها، فولادهاي ضد زنگ و چدنها مناسب مي باشند.
طرح R4- اين هندسه در اينسرتهاي مخصوص کار سنگين با عرش خنثاي وسيع به کار گرفته شده تا لبه برنده بسيار مقاومي براي کاربردهاي خشن تراشي فولادها و چدنها فراهم نمايد. اين طرح براي برشهاي پيوسته يا منقطع مناسب بوده و براي گستره وسيعي از کاربردها ايده آل است.
طرح C2- داراي هندسه خاصي است که شامل عرش مثبتي است که کنترل براده در عمق برشي کم را قطعي مي سازد. هندسه C2 براي فولادهاي کم کربن و مواد نرم، ايده آل بوده و کنترل عالي روي پرداخت سطح بدست مي دهد.
نام گذاري الفبايي-عددي فهرست اصطلاحات هندسه منفي ANSI شرکت Valenite نشانگر نوع فرايند است، به عبارت ديگر؛ F نشانگر پرداخت کاري، Mنشانگر ماشين کاري در سطح متوسط، R نشان دهنده خشن کاري و C نشانگر تکميلي (complementary) مي باشد. ارقام از 1 تا 9 مقاومت نسبي لبه برنده را تعيين مي کند، که رقم 9 نشان دهنده بالاترين مقاومت و بيشترين نرخ پيشروي مي باشد.
گريدهاي ابزاري VP5515 و VP5525 ، هر دو کاربيدهاي پوشش يافته پروسه MTCVD با TiCN/Al2O3/TiN ميباشند. زمينه اصلي از کبالت غني شده تا در مقابل کند شده لبه مقاوم بوده و اينسرتداراي لبه اي برنده سنگ خورده اي است که از ايجاد لبه انباشته جلوگيري مي کند.
مجموعه سيستم تراشکاري ValTURN شامل آرايه وسيعي از اينسرتها براي فولاد، فولاد ضد زنگ، چدن، آلياژهاي دمابالا، آلومينيوم و آلياژهاي غير آهني، و کاربردهاي تراشکاري قطعات سخت، به اضافه ابزارگيرهاي ValTURN ProGRIP™ مي باشد که پايداري، دقت و قابليت تطبيق پذيري با فرمتهاي استفاده آسان را فراهم مي نمايد.
شرکت Valenite فعاليتهاي خود را ادامه مي دهد تا در سال 2005 گريدها و هندسه هاي جديدي ارائه نمايد تا پوشش بازاري خود را به بيش از 90% از کاربردها گسترش دهد.
همانند تمامي محصولات Valenite ، ابزارهاي سيستم تراشکاري Valenite با سرويس سطح بالاي ValPro™ براي مشتريان به منظور سفارش دادن، قيمت گيري و زمان بندي تحويل حمايت مي شود. علاوه بر آن يک هيئت فني به طور مستمر محصولات به روز شده و اطلاعات کاربردي، و پيشنهاد براي بهينه سازي بهره وري برش فلزات را ارائه مي نمايد.
اشعه مادون قرمز مشكلات اتصال پلاستيك ها را حل كرده استماشين هاي جديد جوش مادون قرمز Tamworth-based CPR Automation اكنون براي جوشكاري پلاستيك ها آماده اند .
توليد كنندگان كه به طور سنتي از صفحات داغ براي جوش دادن پلاستيك ها استفاده مي كردند اكنون با استفاده از جوش مادون قرمز به قابليت هاي جديد توليدي از قبيل جوش چند نقطه در يك مرحله جوشكاري ودرنتيجه افزايش ميزان توليد دست مي يابند. از اين روش در صنايعي مثل صنعت قالبگيري پلاستيكها ، توليدكنندگان مواد پر كننده پلاستيكي ، صنعت بسته بندي و حتي در دستگاههاي جوش خانگي استفاده نمود .
جوش مادون قرمز بسيار تميز است و با آن امكان جوش يك درز جوش طولاني را خواهيد داشت . از مزاياي ديگر سيستم هاي CPR نسبت به روش صفحات داغ ايجاد يك جوش يكنواخت به خاط توزيع يكنواخت حرارت در جوش است و همچنين شما مي توانيد به منظور محافظت از جوش از يك گاز محافظ نيز استفاده كنيد . كنترل پيشرفته CPR به شما اجازه كنترل و مونيتورينگ جوش مادون قرمز را ميدهد . سيستم مي تواند داده هاي بسيار زياد فرآيند مانند دما جوش ، شكل جوش و ... را نشان دهد و در خود ذخيره كند .همچنين سيستم مجهز به( AMC ( Automatic Mel Control براي كنترل دقيق دما و ذوب است
در پايان توجه شما را به چند نمونه اي که با تکنولوژي ماشين کاري سريع ساخته شده اند، جلب مي نماييم. به زمان ها و تفاوت هاي آنها توجه کنيد!
زمان ماشين کاري:
ماشين کاري معولي: 131 دقيقه
ماشين کاري سريع: 78 دقيقه
زمان ماشين کاري:
ماشين کاري معولي: 97 دقيقه
ماشين کاري سريع: 42 دقيقه
معرفي ماشين کاري با جت آب و مواد ساينده:
Abrasive and Water Jet Machining: Introduction
اگرچه سال‌هاست كه از استفاده از تكنولوژي جت مواد ساينده و جت آب مي‌گذرد و ليكن اخيراً اين دو فرآيند در زمينه بازار ماشني ابزار جايگاه مناسبي پيدا كرده است. اين موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادي از نوآورن قديمي با استفاده از جايگزيني و تكميل فرآيندهاي معمولي ماشينكاري خود با استفاده از اين دو فرآيند (ماشينكاري با جت‌آب و جت مواد ساينده) سود فراواني برده‌اند.
اخيراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan كه يك شركت بازاريابي كار مي‌كنند، اعلام نموده‌اند كه abrasive waterjet به نحو چشمگيري رشد و گسترش قابل ملاحظه‌اي پيدا كرده است. رشد 1/9 درصد در فاصله سال‌هاي 2002-1997 براي بازار واترجت و جت مواد آينده پيش‌بيني ميشود.
هم واترجت و هم ليزر قادرند فلزات و ديگر مواد را برش دهند. وليكن دستگاههاي واترجت ارزان‌تر از دستگاههاي ليزر ميباشند و عملاً دستگاههاي واترجت برتر از ماشينهاي برش معمولي ميباشند.
چرا تعداد زيادي از مردم به خريد دستگاههاي واترجت روي آورده‌اند، زيرا: چون مي‌توانند سريع برنامهريزي كرده و در مدت كوتاهي پول‌دار شده و سود زيادي عايدشان شود. همچنين مي‌توانند سريعاً دستگاه را تنظيم كرده و كل مجموعه تنظيمات دستگاه را تنظيم كرده و كل مجموعه تنظيمات دستگاه را چك كنند آنها از ابزار دستگاه خيلي تعريف مي‌كنند. چونكه ابزار، هم در ماشينكاري اوليه و هم در ماشينكاري ثانويه (نهايي) يكي است و نيازي به تغيير ابزار نمي‌شود. سرعت ساخت قطعات بسيار بالا و خارج از تصور مي‌باشد. اين روش باعث ايجاد اثرات حرارتي روي قطعه نمي‌شود. آنها مي‌توانند هزينه خريد دستگاه را در مدت كوتاهي تامين نمايند. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد ساينده را شنيده‌ايد، اين مهم است كه بدانيد جهت مواد ساينده همان واترجت نميباشد، اگرچه خيلي به هم شبيه هستند. تكنولوژي جت‌آب به حدود 20 سال پيش برمي‌گردد و جت مواد ساينده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. اساس هر دو روش مبتني بر افزايش فشار آب تا حد خيلي زياد و خروج آب از يك روزنه كوچك به خارج مي‌باشد. سيستم واترجت از يك باريكه آب استفاده مي‌كند كه از دهانه (orifice) خارج ميشود و مي‌تواند مواد نرمي از قبيل پارچه و مقوا را برش دهد و ليكن نمي‌تواند مواد سخت‌تري را برشكاري كند. آب در دهانه ورودي از 20 تا 55 هزار پوند بر اينچ مربع تحت فشار قرار مي‌گيرد، سپس از دهانه (jewel) كه قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اينچ مي‌باشد. با فشار خارج ميشود و در سيستم جت مواد ساينده، مواد ساينده به جت‌آب افزوده شده تا بتواند مواد سخت‌تر را نيز برش دهد. سرعت خيلي زياد جت آب باعث ايجاد خلاء شده و مواد ساينده را به داخل نازل مكش مي‌كند. اغلب مردم زماني كه منظورشان جت ساينده است، به غلط اصطلاح واترجت را به كار مي‌برند. يك مجموعه كامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000 دلار مي‌باشد در صورتي كه نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزينه در بر دارد. هزينه عملياتي جت مواد ساينده به خاطر سايش تيوپ مخلوط‌كننده مواد ساينده با آب و همچنين به خاطر مصرف مواد ساينده نسبت به واترجت خيلي زياد است.
تنها محدوديت جت‌آب نازل‌هاي آن مي‌باشد و jewel داراي سوراخ بسيار ريزي بوده كه آب با فشار از آن به بيرون پاشيده ميشود. Jewel ممكن است ترك برداشته و يا در اثر رسوب در آن مسدود شدن دهانه ياقوتي نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و كثافت در دهانه ورودي آب (inlet water) مي‌باشد و ميتوان براحتي و با استفاده از يك فيلتراسيون مناسب از بروز چنين مواردي جلوگيري نمود. رسوبات در اثر مواد معدني موجود در آب نيز ممكن است پديد آيد. Jewelها را ميتوان در مدت كوتاهي حدود 2 تا 10 دقيقه تعويض نمود. همچنين قيمت بالايي نداشته و حدود 5 تا 50 دلار مي‌باشد، البته نازل‌هاي الماسه نيز وجود دارند وليكن قيمت آنها حدود 200 دلار مي‌باشد و همچنين ساخت آنها نيز مشكل‌تر از نازل‌هاي ياقوتي مي‌باشد. ابعاد و شكل هندسي دهانه نازل در نحوه عملكرد آن تاثير بسيار مهمي داشته و در مورد نازل‌هاي الماسي تامين اين دقت و تلرانس كمي مشكل و هزينه‌بر مي‌باشد.
محدوديت‌هاي موجود در مورد نازل‌هاي مربوط به جت مواد ساينده:
نازل‌هاي جت مواد ساينده علاوه بر طرح ساده‌اي كه دارند گاهگاهي ايجاد مشكلاتي نيز مي‌كنند. طرحهاي گوناگوني ساخته شده‌اند ولي همگي در بروز يكسري مشكلات مشترك هستند.
تيوپ مخلوط‌كننده يك قطعه و مجموعه گران‌قيمت بوده و به علت سايش در اثر مواد ساينده داراي عمر كوتاهي نيز مي‌باشد. همانطوري كه گفته شد، جت مواد ساينده قادر است هر چيزي را برش دهد و اين توانايي بالايي فرسايش و در نتيچه آن برش مسير عبور و تيوپ مخلوط‌كننده را نيز تحت تاثير قرار ميدهد و همين مسئله در افزايش قيمت نهايي قطعه توليدي تاثير مي‌گذارد.
از ديگر مشكلات موجود در مورد دستگاههاي جت مواد ساينده اين است كه تيوپ مخلوط‌كننده به هميشه بلكه گاهگاهي مسدود ميشود. معمولاً علت اين امر در اثر مواد زايد و كثيف (dirt) و همچنين دانه‌هاي مواد ساينده كه از اندازه استاندارد بزرگتر باشند نيز حاصل ميشود.
مزاياي ماشينكاري با جت مواد ساينده:
برنامهريزي و تنظيم فوق‌العاده سريع:
در اين فرآيند نيازي به تغيير ابزار جهت كارهاي مختلف نميباشد، برعكس ديگر دستگاههاي ماشينكاري كه حتي براي تعويض ابزار نير بايد براي دستگاه برنامهريزي كرد. تنها برنامهريزي لازم براي انجام عمليات ارائه نقشه قطعه به دستگاه مي‌باشد و اگر مشتري نقشه قطعه كار را روي يك ديسكت به شما تحويل دهد، نصف كار انجام شده است و اين به اين معني است كه شما در توليدات كم و حتي تك‌سازي هم مي‌توانيد سود قابل توجهي ببريد.
براي اغلب كارها نياز به فيكسچر خيلي كمي نياز است:
براي مواد تخت ميتوان پس از قرار دادن آنها روي ميزكار با قراردادن دو وزنه 10 پوندي روي آن قطعه كار را فيكس نمود و براي قطعات كوچك مي‌تواند با استفاده از رويندهاي كوچك، كار را محكم نمود.
امكان ماشينكاري تقريباً هر قطعه (شكل) دو بعدي و برخي از قطعات (اشكال) سه بعدي
امكان ماشينكاري شعاع‌ها و گوشه‌هاي داخلي با شعاع كم، امكان ساخت فلانج كاربراتور با سوراخ‌ها و همه چيزهاي لازم آن. برخي از دستگاههاي فوق‌العاده پيشرفته قادر به ماشينكاري سه بعدي ميباشند. ماشينكاري سه بعدي نيازمند و مستلزم دقت زيادي مي‌باشد. به همين دليل ماشينكاري سه بعدي صرفاً جهت كاربردهاي خاص به كار مي‌رود.
به هر حال ماشينكاري جت مواد ساينده داراي توانمندي فوق‌العاده در توليد اشكال دو بعدي است و ليكن در مورد اشكال سه بعدي داراي محدوديت‌هايي مي‌باشد.
اعمال نيروي جانبي بسيار كم به قطعه حين ماشينكاري:
بدين معني كه شما مي‌توانيد با اطمينان قطعاتي كه ضخامت ديواره آنها به كوچكي 0025/0 اينچ باشد را به راحتي و بدون تركيدگي و يا حتي لب‌پريدگي، ماشينكاري كنيد. همچنين پايين بودن زياد ميزان نيروي جانبي برش اين امكان را فراهم مي‌كند تا بتوان اشكال لانه زنبوري و تو در تو توليد نموده و با اين كار را از متريال حداكثر استفاده را كرد.
اغلب هيچ گونه گرمايي روي قطعه كار ايجاد نمي‌شود:
شما مي‌توانيد قطعه كار را ماشينكاري كنيد. بدون ايجاد افزايش دما و سخت شدن قطعه كار و بدون توليد دودهاي سمي، بدون ايجاد پيچيدگي در قطعه كار، و بدون توليد دودهاي سمي، و بدون ايجاد پيچيدگي در قطعه كار.
شما مي‌توانيد قطعاتي را كه قبلاً سخت‌كاري شده‌اند و عمليات حرارتي بر روي آنها انجام شده است را به راحتي ماشينكاري كنيد. در ايجاد سوراخ بر روي فولاد به ضخامت 2 اينچ حداكثر دماي قطعه كار به 120 درجه فارنهايت مي‌رسد و ليكن ماشينكاري بر روي ديگر قطعات در دماي اتاق انجام ميشود.
نيازي به ايجاد سوراخ اوليه نمي‌شود:
بر خلاف ماشينكاري با وايركات كه نياز به ايجاد سوراخ اوليه مي‌باشد در اين روش نيازي به ايجاد سوراخ اوليه نميباشد.
موضوع ضخامت قطعه‌كار:
محدوديت مشخصي براي ضخامت معلوم نميباشد و ليكن سرعت برش تابعي از ضخامت قطعه كار مي‌باشد.
عدم آسيب‌رساني به محيط:
شما مي‌توانيد از مواد ساييده شده قرمز رنگ كه از garnet بجاي مانده است جهت تزئين باغچه استفاده كنيد حتي اگر شما مي‌خواهيد قطعات زيادي از جنس مواد خطرناك از قبيل سرب و … را ماشينكاري كنيد، اين مهم است كه مقدار خيلي كمي از ماده برداشته ميشود. اين خود در حفاظت محيط‌زيست موثر است.
باقي مانده مواد خام نيز قابل استفاده است
هنگام ماشينكاري قطعات گران‌قيمت از قبيل تييانيوم، باقي مانده ماده خام نيز ارزشمند است زير عرض برش اين فرآيند كوچك بوده و پس از توليد قطعه اصلي، ميتوان از مواد باقي مانده مجدداً قطعات ديگري توليد نمود.
تنها و تنها فقط به يك ابزار نياز است:
در اين روش نيازي به تغيير ابزار نميباشد و حتي نيازي به برنامهريزي جهت تغيير ابزار نميباشد. برنامهريزي و تنظيم دستگاه و تميز كردن نيز زمان زيادي نمي‌برد، از اين رو در اين روش سرعت توليد و بهره‌وري خيلي زياد است.
عمر نازل برشكاري
به اشتباه خيال ميشود كه عمر نازل خيلي مهم و حساس است و اين در حالي است كه عمر قسمت نازل دستگاه اهميت آن چناني ندارد و آنچه كه مهم است عمر تيوپ مخلوط‌كننده مواد ساينده با آب است.
Orifice يا jewelها ارزان هستند و اصلاً قابل قياس با تيوپ اختلاط نميباشد. Jewelها (قسمت نازل يا دهانه خروجي آب است كه از جنس لعل يا ياقوت مي‌باشد) تقريباً ارزان و حدود 15 تا 50 دلار ميباشند و اين در حالي است كه قيمت تيوپ مخلوط‌كننده 100 تا 200 دلار مي‌باشد. Jewelها نوعاً در اثر رسوبات معدني موجود در آب آسيب مي‌بينند كه البته اين رسوبات قابل برداشت ميباشند. Jewel از جنس ياقوت قرمز و آبي تقريباً يكسان هستند و تفاوتشان فقط در رنگشان است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالاي كرم موجود در آنها بوده و در مقابل sapphireها علت رنگ آبي، درصد بالاي آهن موجود در آنها است وليكن هر دو سنگ ياقوت معدني ميباشند. اما اگر هنوز عمر مفيد نازل براي شما خيلي مهم است مي‌توانيد بجاي نازل از جنس ياقوت قرمز يا آبي، از نازل الماسه استفاده كنيد ولي بهتر است فعلاً از يك سامانه مناسب فيلتراسيون آب استفاده كنيد.
مدت كاركرد مفيد تيوب مخلوط‌كننده چقدر است؟
براي روشن شدن موضوع بدانيد استفاده از يك تيوب مخلوط‌كننده كهنه و آسيب ديده در اثر كاركرد مانند بكارگيري يك تيغچه الماسه كند شده مي‌باشد. اين مشكل است كه بگوييم چه وقت يك تيوب كاملاً آسيب ديده و قابل كاربرد نميباشد. اما اين مهم است كه ساييدگي در تيوب باعث كاهش كارآيي ماشينكاري ميگردد. براي كارهاي دقيق بهتر است از يك تيوب جديد استفاده نمود.
عمر مفيد تيوب به پارامترهاي زيادي بستگي دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت مي‌تواند عمر مفيد متوسط فرض شود. البته با توجه به شرايط ممكن است از اين زمان سريعتر يا كندتر نيز سايش اتفاق بيفتد كه البته باز به شرايط كاري بستگي دارد.
پس هزينه اصلي عملياتي چه چيزي است؟
وقتي هزينه‌هايي از قبيل تيوب اختلاط و دهنه‌هاي نازل كه قطعات گران‌قيمت و فرسايشي هستند را مورد توجه قرار مي‌دهيد بايستي هزينه كل عميات را نيز در نظر گرفته و آن را با سودمندي و قدرت توليد دستگاه مقايسه كنيد وقتي شما چنين مقايسه‌اي را انجام دهيد خواهيد ديد كه دستگاه جت مواد ساينده شايد سودآورترين دستگاه در كارگاه شما باشد.
توجه داشته باشيد كه قيمت ساعت كار دستگاه بين 20 تا 35 دلار متغير است. البته كارگاه‌هايي نيز مشاهده شده‌اند كه به علت انجام كارهاي فوق‌العاده دقيق، ساعت كار دستگاهشان بين 500 تا 2000 دلار مي‌باشد. البته كمي غير عادي نيز مي‌باشد و همچنين گاهگاهي كارگاه‌هايي نيز ديده مي‌شوند كه كارهايي انجام مي‌دهند كه انجام آنها با ساير روش‌ها يا تقريباً غير ممكن و يا با استفاده از روش‌هايي كه بتواند جايگزين جت مواد ساينده شود، خيلي گران ميشود.
تلرانس‌ها و دقت‌هاي قابل دستيابي
جهت توليد قطعات دقيق نياز به دستگاه دقيق نيز مي‌باشد. البته پارامترهاي ديگري نيز وجود دارند كه مهم و قابل توجه ميباشند. يك ميزكار دقيق در دقت كار تاثير دارد. فاكتور اصلي در دقت و تلرانس، نرم‌افزار دستگاه است نه سخت‌افزار آن! تلرانس قابل دستيابي به مقدار زيادي به مهارت استفاده كننده بستگي دارد. اخيراً پيشرفتهاي مهمي در خصوص كنترل فرآيند جهت دستيابي به تلرانس‌هاي بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پيش داراي تلرانس كاري بين 060/0 تا 10/0 اينچ بوده است و ليكن امروزه دستگاه‌هايي توليد شده‌اند كه قادرند قطعاتي با تلرانس 002/0 اينچ توليد كنند.
جنس قطعه كار:
مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشكاري كمتر taper شده‌اند و اين مسئله در تعيين ميزان تلرانس قابل دستيابي، قابل توجه است.
ضخامت قطعه كار:
هنگامي كه ضخامت قطعه كار افزايش مي‌يابد، كنترل رفتار خروجي جت ساينده در محلي كه از قطعه كار خارج ميشود، مشكل ميگردد و هر چه ضخامت قطعه كار افزايش يابد، ميزان شيب‌دار شدن و احتمال لب‌پريدگي افزايش مي‌يابد.
دقت ميزكار:
واضح است است دقت بالاتر وقتي حاصل ميشود كه حركت ميز دقيق‌تر و قابل كنترل‌تر باشد.
استحكام و پايداري ميزكار
ارتعاشات بين سيستم حركتي و قطعه كار و ضعف در كنترل سرعت و تغيير ناگهاني در وضعيت دستگاه مي‌تواند باعث بروز عيب در قطعه كار گرديده كه اغلب witness marks ناميده ميشود (شكل 4)
كنترل جت مواد ساينده
چون اساساً ابزار برشي يك جرياني از آب پر فشار همراه با مواد ساينده است (طبق شكل 5) هنگام خروج از قطعه كار حالت اريبي شكل بوجود مي‌آيد، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بايستي اين عقب‌افتادگي با كنترل مناسب جبران گردد.
اين مسلئه عقب‌افتادگي (lag) مي‌تواند در موارد ذيل بروز اشكال نمايد:
1- در اطراف منحني‌ها
هنگامي كه جت مي‌خواهد از يك مسير منحني شكل عبور نمايد، lag باعث شيب‌دار شدن ميگردد، بنابراين براي جلوگيري از اين امر بايستي سرعت حركت خطي مسير برش را پايين آورد و اجازه داد كه قسمت انتهايي جت و قسمت ابتدايي آن كه اين دو مابين محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارد در يك راستا قرار گرفته و از شيب‌دار شدن آن جلوگيري گردد.
2- گوشه‌هاي داخلي
هنگامي كه جت وارد يك گوشه داخلي از مسير برش ميگردد بايستي سرعت پيشروي را پايين آورد تا عقب‌افتادگي قسمت انتهايي جت جبران شده و مسير برش صاف و بدون شيب‌دار شدن توليد شود در غير اين صورت احتمال افزايش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنين پس از اتمام ماشينكاري گوشه‌ها و رسيدن به خط مستقيم نبايستي سرعت پيشروي يكمرتبه افزايش يابد زيرا اين عمل باعث پس زدن ناگهاني جت و آسيب‌ديدگي قطعه كار ميگردد.
3- ميزان پيشروي
هنگامي كه سرعت پيشروي كاهش داده ميشود، عرض مسير برش قه مقدار اندكي افزايش مي‌يابد.
4- شتاب
هر گونه حركت ناگهاني از قبيل تغيير در ميزان پيشروي به طور ناگهاني باعث آسيب‌ديدگي قطعه كار ميگردد. لذا بايستي براي كارهاي فوق‌العاده دقيق، شتاب به خوبي كنترل گردد.
5- فاصله نازل تا قطعه كار
برخي از نازل‌ها نسبت به برخي ديگر باعث شيب‌دار شدن بيشتري در مسير برش مي‌گدرد. نازل‌هاي بلندتر معمولاً شيب كمتري ايجاد مي‌نمايند، كاهش فاصله نازل تا سطح قطعه كار باعث كمتر شدن شيب ميگردد.
6- عرض برش
عرض برش كه همان قطر يا عرض پرتو جت مي‌باشد، مشخص مي‌كند كه تا چه حد شما مي‌توانيد گوشه‌هايي تيز و با حداقل شعاع گوشه توليد نماييد. تقريباً كوچكترين قطر پرتو جت توليد عرض برشي به پهناي 030/0 اينچ مي‌نمايد. دستگاه‌هايي با قدرت عملياتي بالاتر نيازمند نازل‌هاي بزرگتري مي‌باشد زيرا حجم آب و مواد ساينده نيز بيشتر خواهد بود.
7- ثبات فشار پمپ
تغييرات در فشار پمپ واترجت مي‌تواند باعث ايجاد اثراتي بر روي قطعه نهايي گردد. بنابراين لازم است كه در حين انجام عمليات طوري برنامهريزي گردد كه تغييرات فشار پمپ به حداقل رسيده تا از ايجاد اثرات نامطلوب بر قطعه كار جلوگيري شود و اين موضوع بخصوص در مواردي كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اينچ باشد، رعايت اين مسئله الزامي است پمپ‌هاي قديمي‌تر اغلب بيشتر باعث بروز چنين مشكلاتي مي‌شدند وليكن پمپ‌هايي كه با استفاده از سيستم ميل‌لنگ كار مي‌كنند باعث توزيع فشار يكنواخت‌تر و منظم‌تر ميگردند.
8- تجربه اپراتور
با توجه به فاكتورهاي ذكر شده سيستم جت مواد ساينده قادر است قطعات را با تلرانسي از 020/0 اينچ تا 001/0 اينچ توليد نمايد. امتياز و برتري يك دستگاه جت مواد ساينده نسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستيابي به تلرانس‌هاي مذكور مي‌باشد در صورتي كه نازل بتواند در هر موقعيت لازم نسبت به محورهاي x و y با تلرانس 01/0 اينچ قرار گيرد، بنابراين شما مي‌توانيد قطعه‌اي با ضخامت 5/0 اينچ را با تلرانس 002/0 اينچ توليد نماييد. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نيز حائز اهميت مي‌باشد.
چند شرکت معتبر جهاني در زمينه ماشين کاري سريع:
•BIG Kaiser PrecisionTooling
•CGTech
•Carpenter Technology Corp.
•Cincinnati Machine, AUNOVA Company
•Delcam Inc.
•Fadal Machining Centers
•Gibbs andAssociates
•BIG Kaiser Precision Tooling
•CGTech
•CarpenterTechnology Corp.
•Cincinnati Machine, A UNOVA Company
•Delcam Inc.
•Fadal Machining Centers
•Gibbs and Associates
•Giddings & LewisMachine Tools
•Giddings & Lewis Machine Tools
ماشين کاري سريع توسط ريزابزار
High-Speed Machining with Microtooling
ما ابزارهايي با قطر "250/0 (6mm) يا کمتر براي ماشين کاري سريع (HSM) به همراه عملکردهاي ميکروابزاري براي کار با فلزات غير آهني و پلاستيک ها ارائه ميکنيم. سرعت اسپيندلها عموماً rpm25000 يا بيشتر است. تجهيزات CNC سنتي که از ابزارهايي با قطر کوچکتر از mm 6 استفاده ميکنند داراي دور rpm 10000 يا کمتر مي باشند که عموماً به نرخهاي پيشروي نامطلوب و هزينه هاي ناشي از شکست ابزار منجر ميشود. به منظور ماشين کاري با ميکروابزار ماشينهاي سنتي مي بايستي خيلي آرام حرکت کنند و عموماً تمايل به شکست ابزارهاي ترد و شکننده در آنها زياد است. از طرف ديگر ابزارهاي کوچکتر ترد و شکننده بوده و بسيار مستعد شکستن مي باشند. خروج نامناسب براده علت اصلي براي شکست ابزار مي باشد. در حقيقت ابزارهاي کوچکتر به علت باربرداري ناکافي ناشي از پارامترهاي نادرست ماشين کاري مي شکنند.
براي کمينه کردن احتمال شکست، براده ها مي بايستي از کانال برش دور شوند. ابزارهاي کوچک نيازمند اسپيندلهايي با سرعت بالا هستند، اما آنها نياز دارند که حتي سريعتر نيز حرکت کنند تا براده ها را به سمت بيرون پرتاب نمايند.
بهترين راه براي ماشين کاري کارآمد و مؤثر با ابزار کوچک فرآيند سه گانه مي باشد.
3 مورد مرتبط بهم عبارتند از:
- طراحي ميکرو ابزار
- خنک کار با ويسکوزيته پايين
- فن آوري ماشين کاري سريع
ملزومات ابزاري با کاهش قطر ابزار و افزايش سرعت اسپيندل تغيير پيدا مي کند. ابزارهاي سنتي که از اينسرت استفاده ميکنند براي کاربردهاي ميکروابزاري مناسب نمي باشند. اين موضوع بيشتر از اينکه به خاطر قطر ابزار باشد به خاطر سرعتهاي دوراني بالاتري است که مورد نياز است. سرعتهاي دوراني بالاتر نيازمند بالانس کردن مناسب ابزار و محفظه براده بزرگتري براي اطمينان از براده برداري مناسب و جلوگيري از سوختن براده مي باشد. هندسه ميکروابزار به همراه اسپيندلهاي سرعت بالا و خنک کار مناسب مي توانند به کلي پليسه زدايي را به عنوان يک عملکرد ثانويه حذف کند.
ميکرو ابزار نيازمند روانکاري با ويسکوزيته پائين تر از آب مي باشد. ويسکوزيته پايين تر به اين علت مورد نياز است که لازم است خنک کار در سرعتهاي بالاي در نظر گرفته شده براي اسپيندل به لبه برشي ابزار رسانده شود. خنک کارهاي امولسيوني ويسکوزيته بالاتري نسبت به آب داشته و نتيجتاً به عنوان روانکار براي ماشين کاري سريع با ميکروابزار غيرمفيد و بي تأثير خواهد بود.
سيستمهاي موجود اسپري خنک کار درحجم ميکروني از اتانول استفاده مي کنند. اتانول براي فلزات غير آهني و برخي پلاستيک ها ايده آل است. اما، فلزات فولادي نيازمند خنک کارهاي روغني مي باشند. بنابراين مزاياي خنک کار اتانولي براي ماشين کاري آهني بي فايده است. اين بدين دليل است که ابزار کاربيدي برسطح فولاد توليد جرقه کرده که مي تواند در مواجهه با خنک کارهاي الکلي شرايط ديناميکي بسيار شديدي فراهم نمايد.
خنک کارهاي معمولي از نوع خنک کارهاي نفتي مي باشند. چنين خنک کارهايي لازم است بطور مناسب خالص و تصفيه شوند که هزينه هاي خاص خود را دارد. اما در مورد اتانول نياز نيست که تصفيه و يا بازيابي شود چراکه به راحتي تبخير مي شود اسپيندلهاي فرکانس بالا با محدوده سرعت 6000 تا rpm60000 براي فرزکاري، سوراخکاري، thread milling و حکاکي با استفاده از ميکروابزار مناسب مي باشند. ميکروابزارها آنچنان به سرعت حرکت مي کنند که زمان کافي براي بازگشتن حرارت به قطعه کار و تشکيل بافت وجود نخواهد داشت. حدود 60% حرارت در داخل خود براده است که ايجاد برش تميز تري مي کند. کيفيت ماشين کاي بهتر بر پايه ابزار خنک تر، نيروهاي ماشين کاري کوچکتر و در نتيجه ارتعاشات کمتر است.
منابع:
D.G. Flom, Implementation of High Speed Machining, High speed Machining, pp445-449, published by SME
R. Komanduri, J. McGee, R. A. Thompson, J. P. Covey, F. J. Truncale, V. A. Tipnis , On a methodology for establishing the machine toolsystem requirements for high speed machining, High speed Machining, pp37-47, published bySME
ارسالي از طرف کاربر محترم : sabamm /ع