5-அச்சு இயந்திரத்துடன் தனிப்பயன் உலோக பாகங்கள் உற்பத்தி
5-அச்சு இயந்திரத்துடன் தனிப்பயன் உலோக பாகங்கள் உற்பத்தி
ஆசிரியர்:PFT, ஷென்சென்
சுருக்கம்:மேம்பட்ட உற்பத்திக்கு விண்வெளி, மருத்துவம் மற்றும் எரிசக்தி துறைகளில் சிக்கலான, உயர்-துல்லியமான உலோக கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன. இந்த தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதில் நவீன 5-அச்சு கணினி எண் கட்டுப்பாடு (CNC) இயந்திரத்தின் திறன்களை இந்த பகுப்பாய்வு மதிப்பிடுகிறது. சிக்கலான தூண்டிகள் மற்றும் டர்பைன் பிளேடுகளின் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் பெஞ்ச்மார்க் வடிவவியலைப் பயன்படுத்தி, விண்வெளி-தர டைட்டானியம் (Ti-6Al-4V) மற்றும் துருப்பிடிக்காத எஃகு (316L) ஆகியவற்றில் 5-அச்சு மற்றும் பாரம்பரிய 3-அச்சு முறைகளை ஒப்பிட்டு இயந்திர சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. குறைக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மற்றும் உகந்த கருவி நோக்குநிலை காரணமாக, 5-அச்சு செயலாக்கத்துடன் 40-60% குறைப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை (Ra) 35% வரை முன்னேற்றம் ஆகியவற்றை முடிவுகள் நிரூபிக்கின்றன. ±0.025mm சகிப்புத்தன்மைக்குள் உள்ள அம்சங்களுக்கான வடிவியல் துல்லியம் சராசரியாக 28% அதிகரித்துள்ளது. குறிப்பிடத்தக்க முன்கூட்டிய நிரலாக்க நிபுணத்துவம் மற்றும் முதலீடு தேவைப்படும் அதே வேளையில், 5-அச்சு இயந்திரம், சிறந்த செயல்திறன் மற்றும் பூச்சுடன் முன்னர் சாத்தியமற்ற வடிவவியலின் நம்பகமான உற்பத்தியை செயல்படுத்துகிறது. இந்த திறன்கள் 5-அச்சு தொழில்நுட்பத்தை உயர் மதிப்பு, சிக்கலான தனிப்பயன் உலோகப் பகுதி உற்பத்திக்கு அவசியமானதாக நிலைநிறுத்துகின்றன.
1. அறிமுகம்
விண்வெளி (இலகுவான, வலுவான பாகங்கள் தேவை), மருத்துவம் (உயிர் இணக்கத்தன்மை, நோயாளி-குறிப்பிட்ட உள்வைப்புகள் தேவை) மற்றும் ஆற்றல் (சிக்கலான திரவ-கையாளுதல் கூறுகள் தேவை) போன்ற தொழில்களில் செயல்திறன் மேம்படுத்தலுக்கான இடைவிடாத உந்துதல் உலோகப் பகுதி சிக்கலான தன்மையின் எல்லைகளைத் தள்ளியுள்ளது. வரையறுக்கப்பட்ட கருவி அணுகல் மற்றும் பல தேவையான அமைப்புகளால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பாரம்பரிய 3-அச்சு CNC இயந்திரம், சிக்கலான வரையறைகள், ஆழமான குழிகள் மற்றும் கூட்டு கோணங்கள் தேவைப்படும் அம்சங்களுடன் போராடுகிறது. இந்த வரம்புகள் சமரசம் செய்யப்பட்ட துல்லியம், நீட்டிக்கப்பட்ட உற்பத்தி நேரங்கள், அதிக செலவுகள் மற்றும் வடிவமைப்பு கட்டுப்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். 2025 ஆம் ஆண்டளவில், மிகவும் சிக்கலான, துல்லியமான உலோக பாகங்களை திறமையாக உற்பத்தி செய்யும் திறன் இனி ஒரு ஆடம்பரமாக இருக்காது, ஆனால் ஒரு போட்டித் தேவையாகும். மூன்று நேரியல் அச்சுகள் (X, Y, Z) மற்றும் இரண்டு சுழற்சி அச்சுகள் (A, B அல்லது C) ஆகியவற்றின் ஒரே நேரத்தில் கட்டுப்பாட்டை வழங்கும் நவீன 5-அச்சு CNC இயந்திரம், ஒரு மாற்றத்தக்க தீர்வை வழங்குகிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் வெட்டும் கருவியை ஒரே அமைப்பில் கிட்டத்தட்ட எந்த திசையிலிருந்தும் பணிப்பகுதியை அணுக அனுமதிக்கிறது, அடிப்படையில் 3-அச்சு இயந்திரத்தில் உள்ளார்ந்த அணுகல் வரம்புகளை மீறுகிறது. தனிப்பயன் உலோகப் பகுதி உற்பத்திக்கான 5-அச்சு இயந்திரத்தின் குறிப்பிட்ட திறன்கள், அளவிடப்பட்ட நன்மைகள் மற்றும் நடைமுறை செயல்படுத்தல் பரிசீலனைகளை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது.
2. முறைகள்
2.1 வடிவமைப்பு & தரப்படுத்தல்
தனிப்பயன் உற்பத்தியில் பொதுவான சவால்களை உள்ளடக்கிய இரண்டு முக்கிய பாகங்கள் சீமென்ஸ் NX CAD மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி வடிவமைக்கப்பட்டன:
தூண்டி:உயர் விகிதங்கள் மற்றும் இறுக்கமான அனுமதிகளுடன் சிக்கலான, முறுக்கப்பட்ட கத்திகளைக் கொண்டுள்ளது.
டர்பைன் பிளேடு:கூட்டு வளைவுகள், மெல்லிய சுவர்கள் மற்றும் துல்லியமான மவுண்டிங் மேற்பரப்புகளை இணைத்தல்.
இந்த வடிவமைப்புகள் வேண்டுமென்றே அண்டர்கட்கள், ஆழமான பாக்கெட்டுகள் மற்றும் ஆர்த்தோகனல் அல்லாத கருவி அணுகல் தேவைப்படும் அம்சங்களை உள்ளடக்கியது, குறிப்பாக 3-அச்சு இயந்திரத்தின் வரம்புகளை குறிவைக்கிறது.
2.2 பொருட்கள் & உபகரணங்கள்
பொருட்கள்:விண்வெளி-தர டைட்டானியம் (Ti-6Al-4V, அனீல் செய்யப்பட்ட நிலை) மற்றும் 316L துருப்பிடிக்காத எஃகு ஆகியவை அவற்றின் தேவைப்படும் பயன்பாடுகள் மற்றும் தனித்துவமான இயந்திர பண்புகளில் பொருத்தத்திற்காக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன.
இயந்திரங்கள்:
5-அச்சு:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (ஹெய்டன்ஹைன் TNC 640 கட்டுப்பாடு).
3-அச்சு:HAAS VF-4SS (HAAS NGC கட்டுப்பாடு).
கருவி:கென்னமெட்டல் மற்றும் சாண்ட்விக் கோரமண்டிலிருந்து பூசப்பட்ட திட கார்பைடு முனை ஆலைகள் (பல்வேறு விட்டம், பந்து-மூக்கு மற்றும் தட்டையான-முனை) ரஃபிங் மற்றும் முடித்தலுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டன. கருவி உற்பத்தியாளர் பரிந்துரைகள் மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சோதனை வெட்டுக்களைப் பயன்படுத்தி பொருள் மற்றும் இயந்திர திறன்களுக்கு ஏற்ப வெட்டு அளவுருக்கள் (வேகம், ஊட்டம், வெட்டு ஆழம்) மேம்படுத்தப்பட்டன.
பணியாளர்:தனிப்பயன், துல்லியமாக இயந்திரமயமாக்கப்பட்ட மாடுலர் பொருத்துதல்கள் இரண்டு இயந்திர வகைகளுக்கும் உறுதியான கிளாம்பிங் மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய இருப்பிடத்தை உறுதி செய்தன. 3-அச்சு சோதனைகளுக்கு, சுழற்சி தேவைப்படும் பாகங்கள் துல்லியமான டோவல்களைப் பயன்படுத்தி கைமுறையாக மறுசீரமைக்கப்பட்டன, இது வழக்கமான கடைத் தள நடைமுறையை உருவகப்படுத்தியது. 5-அச்சு சோதனைகள் ஒரு பொருத்துதல் அமைப்பிற்குள் இயந்திரத்தின் முழு சுழற்சி திறனைப் பயன்படுத்தின.
2.3 தரவு கையகப்படுத்தல் & பகுப்பாய்வு
சுழற்சி நேரம்:இயந்திர டைமர்களிலிருந்து நேரடியாக அளவிடப்படுகிறது.
மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை (ரா):ஒரு பகுதிக்கு ஐந்து முக்கியமான இடங்களில் Mitutoyo Surftest SJ-410 ப்ரோஃபிலோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது. ஒரு பொருள்/இயந்திர சேர்க்கைக்கு மூன்று பாகங்கள் இயந்திரமயமாக்கப்பட்டன.
வடிவியல் துல்லியம்:Zeiss CONTURA G2 ஒருங்கிணைப்பு அளவீட்டு இயந்திரம் (CMM) பயன்படுத்தி ஸ்கேன் செய்யப்பட்டது. முக்கியமான பரிமாணங்கள் மற்றும் வடிவியல் சகிப்புத்தன்மைகள் (தட்டையானது, செங்குத்தாக இருப்பது, சுயவிவரம்) CAD மாதிரிகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டன.
புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வு:சுழற்சி நேரம் மற்றும் Ra அளவீடுகளுக்கு சராசரி மதிப்புகள் மற்றும் நிலையான விலகல்கள் கணக்கிடப்பட்டன. பெயரளவு பரிமாணங்கள் மற்றும் சகிப்புத்தன்மை இணக்க விகிதங்களிலிருந்து விலகலுக்காக CMM தரவு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது.
அட்டவணை 1: பரிசோதனை அமைவு சுருக்கம்
| உறுப்பு | 5-அச்சு அமைப்பு | 3-அச்சு அமைப்பு |
|---|---|---|
| இயந்திரம் | DMG MORI DMU 65 மோனோபிளாக் (5-அச்சு) | HAAS VF-4SS (3-அச்சு) |
| பொருத்துதல் | ஒற்றை தனிப்பயன் சாதனம் | ஒற்றை தனிப்பயன் சாதனம் + கைமுறை சுழற்சிகள் |
| அமைப்புகளின் எண்ணிக்கை | 1 | 3 (இம்பெல்லர்), 4 (டர்பைன் பிளேடு) |
| CAM மென்பொருள் | சீமென்ஸ் NX CAM (மல்டி-அச்சு கருவிப்பாதைகள்) | சீமென்ஸ் NX CAM (3-அச்சு கருவிப்பாதைகள்) |
| அளவீடு | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (ஜியோ.) | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (ஜியோ.) |
3. முடிவுகள் & பகுப்பாய்வு
3.1 செயல்திறன் ஆதாயங்கள்
5-அச்சு எந்திரம் கணிசமான நேர சேமிப்பைக் காட்டியது. டைட்டானியம் இம்பெல்லரைப் பொறுத்தவரை, 3-அச்சு எந்திரத்துடன் (2.1 மணிநேரம் vs. 5.0 மணிநேரம்) ஒப்பிடும்போது 5-அச்சு செயலாக்கம் சுழற்சி நேரத்தை 58% குறைத்தது. துருப்பிடிக்காத எஃகு டர்பைன் பிளேடு 42% குறைப்பைக் காட்டியது (1.8 மணிநேரம் vs. 3.1 மணிநேரம்). இந்த ஆதாயங்கள் முதன்மையாக பல அமைப்புகள் மற்றும் தொடர்புடைய கையேடு கையாளுதல்/மறு பொருத்துதல் நேரத்தை நீக்குவதன் மூலமும், உகந்த கருவி நோக்குநிலை காரணமாக நீண்ட, தொடர்ச்சியான வெட்டுக்களுடன் மிகவும் திறமையான கருவிப்பாதைகளை இயக்குவதன் மூலமும் விளைந்தன.
3.2 மேற்பரப்பு தர மேம்பாடு
5-அச்சு எந்திரத்துடன் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை (Ra) தொடர்ந்து மேம்பட்டது. டைட்டானியம் தூண்டியின் சிக்கலான பிளேடு மேற்பரப்புகளில், சராசரி Ra மதிப்புகள் 32% குறைந்துள்ளன (0.8 µm vs. 1.18 µm). துருப்பிடிக்காத எஃகு டர்பைன் பிளேடிலும் இதே போன்ற முன்னேற்றங்கள் காணப்பட்டன (Ra 35% குறைக்கப்பட்டது, சராசரியாக 0.65 µm vs. 1.0 µm). குறுகிய கருவி நீட்டிப்புகளில் சிறந்த கருவி விறைப்புத்தன்மை மூலம் நிலையான, உகந்த வெட்டு தொடர்பு கோணத்தையும் குறைக்கப்பட்ட கருவி அதிர்வையும் பராமரிக்கும் திறனே இந்த முன்னேற்றத்திற்குக் காரணம்.
3.3 வடிவியல் துல்லிய மேம்பாடு
CMM பகுப்பாய்வு 5-அச்சு செயலாக்கத்துடன் உயர்ந்த வடிவியல் துல்லியத்தை உறுதிப்படுத்தியது. கடுமையான ±0.025மிமீ சகிப்புத்தன்மைக்குள் வைத்திருக்கும் முக்கியமான அம்சங்களின் சதவீதம் கணிசமாக அதிகரித்தது: டைட்டானியம் இம்பெல்லருக்கு 30% (92% இணக்கத்தை அடைகிறது vs. 62%) மற்றும் துருப்பிடிக்காத எஃகு பிளேடிற்கு 26% (89% இணக்கத்தை அடைகிறது vs. 63%). இந்த முன்னேற்றம் பல அமைப்புகள் மற்றும் 3-அச்சு செயல்பாட்டில் தேவைப்படும் கைமுறை மறுசீரமைப்பு மூலம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட ஒட்டுமொத்த பிழைகளை நீக்குவதிலிருந்து நேரடியாக வருகிறது. கூட்டு கோணங்களைக் கோரும் அம்சங்கள் மிகவும் வியத்தகு துல்லிய ஆதாயங்களைக் காட்டின.
*படம் 1: ஒப்பீட்டு செயல்திறன் அளவீடுகள் (5-அச்சு vs. 3-அச்சு)*
4. கலந்துரையாடல்
சிக்கலான தனிப்பயன் உலோக பாகங்களுக்கான 5-அச்சு இயந்திரமயமாக்கலின் தொழில்நுட்ப நன்மைகளை முடிவுகள் தெளிவாக நிறுவுகின்றன. சுழற்சி நேரத்தில் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்பு நேரடியாக ஒரு பகுதிக்கான செலவுகளைக் குறைப்பதற்கும் உற்பத்தித் திறனை அதிகரிப்பதற்கும் வழிவகுக்கிறது. மேம்படுத்தப்பட்ட மேற்பரப்பு பூச்சு கை மெருகூட்டல் போன்ற இரண்டாம் நிலை முடித்தல் செயல்பாடுகளைக் குறைக்கிறது அல்லது நீக்குகிறது, மேலும் செலவுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் பகுதி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. பகுதி செயல்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு மிக முக்கியமான விண்வெளி இயந்திரங்கள் அல்லது மருத்துவ உள்வைப்புகள் போன்ற உயர் செயல்திறன் பயன்பாடுகளுக்கு வடிவியல் துல்லியத்தில் ஏற்படும் முன்னேற்றம் மிக முக்கியமானது.
இந்த நன்மைகள் முதன்மையாக 5-அச்சு எந்திரத்தின் முக்கிய திறனிலிருந்து எழுகின்றன: ஒரே நேரத்தில் பல-அச்சு இயக்கம் ஒற்றை-அமைப்பு செயலாக்கத்தை செயல்படுத்துகிறது. இது அமைவு-தூண்டப்பட்ட பிழைகள் மற்றும் கையாளுதல் நேரத்தை நீக்குகிறது. மேலும், தொடர்ச்சியான உகந்த கருவி நோக்குநிலை (சிறந்த சிப் சுமை மற்றும் வெட்டு விசைகளைப் பராமரித்தல்) மேற்பரப்பு முடிவை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் கருவி விறைப்பு அனுமதிக்கும் இடங்களில் மிகவும் தீவிரமான எந்திர உத்திகளை அனுமதிக்கிறது, இது வேக ஆதாயங்களுக்கு பங்களிக்கிறது.
இருப்பினும், நடைமுறை தத்தெடுப்புக்கு வரம்புகளை ஒப்புக்கொள்வது அவசியம். திறமையான 5-அச்சு இயந்திரம் மற்றும் பொருத்தமான கருவிக்கான மூலதன முதலீடு 3-அச்சு உபகரணங்களை விட கணிசமாக அதிகமாகும். நிரலாக்க சிக்கலானது அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது; திறமையான, மோதல் இல்லாத 5-அச்சு கருவிப் பாதைகளை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் திறமையான CAM நிரலாளர்கள் மற்றும் அதிநவீன மென்பொருள் தேவை. இயந்திரமயமாக்கலுக்கு முன் உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சரிபார்ப்பு கட்டாய படிகளாகின்றன. பொருத்துதல் முழு சுழற்சி பயணத்திற்கு விறைப்புத்தன்மை மற்றும் போதுமான அனுமதி இரண்டையும் வழங்க வேண்டும். இந்த காரணிகள் ஆபரேட்டர்கள் மற்றும் நிரலாளர்களுக்குத் தேவையான திறன் அளவை உயர்த்துகின்றன.
நடைமுறை அர்த்தம் தெளிவாக உள்ளது: அதிக மதிப்புள்ள, சிக்கலான கூறுகளுக்கு 5-அச்சு இயந்திரமயமாக்கல் சிறந்தது, அங்கு வேகம், தரம் மற்றும் திறன் ஆகியவற்றில் அதன் நன்மைகள் அதிக செயல்பாட்டு மேல்நிலை மற்றும் முதலீட்டை நியாயப்படுத்துகின்றன. எளிமையான பாகங்களுக்கு, 3-அச்சு இயந்திரமயமாக்கல் மிகவும் சிக்கனமாக உள்ளது. தொழில்நுட்பம் மற்றும் திறமையான பணியாளர்கள் இரண்டிலும் முதலீடு செய்வதோடு, வலுவான CAM மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் கருவிகளிலும் வெற்றி தங்கியுள்ளது. உற்பத்தித்திறனுக்கான பாகங்களை (DFM) வடிவமைக்கும் போது 5-அச்சு திறன்களை முழுமையாகப் பயன்படுத்த வடிவமைப்பு, உற்பத்தி பொறியியல் மற்றும் இயந்திர கடைக்கு இடையிலான ஆரம்பகால ஒத்துழைப்பு மிக முக்கியமானது.
5. முடிவுரை
பாரம்பரிய 3-அச்சு முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, சிக்கலான, உயர்-துல்லியமான தனிப்பயன் உலோக பாகங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கு நவீன 5-அச்சு CNC இயந்திரமயமாக்கல் ஒரு நிரூபிக்கக்கூடிய சிறந்த தீர்வை வழங்குகிறது. முக்கிய கண்டுபிடிப்புகள் உறுதிப்படுத்துகின்றன:
குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன்:ஒற்றை-அமைப்பு இயந்திரம் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட கருவிப்பாதைகள் மூலம் சுழற்சி நேரத்தை 40-60% குறைத்தல்.
மேம்படுத்தப்பட்ட தரம்:உகந்த கருவி நோக்குநிலை மற்றும் தொடர்பு காரணமாக மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை (Ra) 35% வரை மேம்பாடுகள்.
உயர்ந்த துல்லியம்:±0.025மிமீக்குள் முக்கியமான வடிவியல் சகிப்புத்தன்மையை வைத்திருப்பதில் சராசரியாக 28% அதிகரிப்பு, பல அமைப்புகளிலிருந்து பிழைகளை நீக்குகிறது.
இந்த தொழில்நுட்பம், விண்வெளி, மருத்துவம் மற்றும் எரிசக்தி துறைகளின் வளர்ந்து வரும் தேவைகளை நேரடியாக நிவர்த்தி செய்யும், 3-அச்சு இயந்திரமயமாக்கலுடன் நடைமுறைக்கு மாறான அல்லது சாத்தியமற்ற சிக்கலான வடிவியல்களை (ஆழமான துவாரங்கள், அண்டர்கட்கள், கூட்டு வளைவுகள்) உற்பத்தி செய்ய உதவுகிறது.
5-அச்சு திறனில் முதலீட்டின் மீதான வருவாயை அதிகரிக்க, உற்பத்தியாளர்கள் அதிக சிக்கலான, அதிக மதிப்புள்ள பாகங்களில் கவனம் செலுத்த வேண்டும், அங்கு துல்லியம் மற்றும் முன்னணி நேரம் ஆகியவை முக்கியமான போட்டி காரணிகளாகும். நிகழ்நேர தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் மூடிய-லூப் இயந்திரமயமாக்கலுக்கான செயல்முறை அளவியலுடன் 5-அச்சு இயந்திரமயமாக்கலை ஒருங்கிணைப்பதை எதிர்கால வேலை ஆராய வேண்டும், இது துல்லியத்தை மேலும் மேம்படுத்துகிறது மற்றும் ஸ்கிராப்பைக் குறைக்கிறது. இன்கோனல் அல்லது கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகு போன்ற இயந்திரமயமாக்க கடினமான பொருட்களுக்கு 5-அச்சு நெகிழ்வுத்தன்மையை மேம்படுத்தும் தகவமைப்பு இயந்திர உத்திகள் பற்றிய தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சியும் ஒரு மதிப்புமிக்க திசையை வழங்குகிறது.
