5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ සහිත අභිරුචි ලෝහ කොටස් නිෂ්පාදනය
5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ සහිත අභිරුචි ලෝහ කොටස් නිෂ්පාදනය
කර්තෘ:PFT, ෂෙන්සෙන්
සාරාංශය:උසස් නිෂ්පාදන සඳහා අභ්‍යවකාශ, වෛද්‍ය සහ බලශක්ති අංශ හරහා සංකීර්ණ, ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් ලෝහ සංරචක වැඩි වැඩියෙන් අවශ්‍ය වේ. මෙම විශ්ලේෂණය මගින් මෙම අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා නවීන 5-අක්ෂ පරිගණක සංඛ්‍යාත්මක පාලන (CNC) යන්ත්‍රෝපකරණවල හැකියාවන් ඇගයීමට ලක් කරයි. සංකීර්ණ ප්‍රේරක සහ ටර්බයින් තල නියෝජනය කරන මිණුම් සලකුණු ජ්‍යාමිතීන් භාවිතා කරමින්, අභ්‍යවකාශ ශ්‍රේණියේ ටයිටේනියම් (Ti-6Al-4V) සහ මල නොබැඳෙන වානේ (316L) මත සාම්ප්‍රදායික 3-අක්ෂ ක්‍රමවලට සාපේක්ෂව 5-අක්ෂ ජ්‍යාමිතික අත්හදා බැලීම් සිදු කරන ලදී. ප්‍රතිඵල මගින් යන්ත්‍රෝපකරණ කාලය 40-60% කින් අඩු කිරීම සහ 5-අක්ෂ සැකසුම් සමඟ 35% දක්වා මතුපිට රළුබව (Ra) වැඩිදියුණු කිරීමක් පෙන්නුම් කරයි, අඩු කරන ලද සැකසුම් සහ ප්‍රශස්ත මෙවලම් දිශානතියට ආරෝපණය කළ හැකිය. ±0.025mm ඉවසීම තුළ ඇති විශේෂාංග සඳහා ජ්‍යාමිතික නිරවද්‍යතාවය සාමාන්‍යයෙන් 28% කින් වැඩි විය. සැලකිය යුතු පූර්ව ක්‍රමලේඛන විශේෂඥතාව සහ ආයෝජනයක් අවශ්‍ය වුවද, 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ මඟින් උසස් කාර්යක්ෂමතාව සහ නිමාව සහිත කලින් කළ නොහැකි ජ්‍යාමිතීන් විශ්වාසදායක ලෙස නිෂ්පාදනය කිරීමට හැකියාව ලැබේ. මෙම හැකියාවන් ඉහළ වටිනාකමක් ඇති, සංකීර්ණ අභිරුචි ලෝහ කොටස් නිෂ්පාදනය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය ලෙස 5-අක්ෂ තාක්ෂණය ස්ථානගත කරයි.
1. හැඳින්වීම
අභ්‍යවකාශය (සැහැල්ලු, ශක්තිමත් කොටස් ඉල්ලා සිටීම), වෛද්‍ය (ජෛව අනුකූල, රෝගියාට විශේෂිත බද්ධ කිරීම් අවශ්‍ය වීම) සහ ශක්තිය (සංකීර්ණ තරල හැසිරවීමේ සංරචක අවශ්‍ය වීම) වැනි කර්මාන්ත හරහා කාර්ය සාධන ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා වන නොනවතින ධාවනය ලෝහ කොටස් සංකීර්ණතාවයේ සීමාවන් තල්ලු කර ඇත. සීමිත මෙවලම් ප්‍රවේශය සහ අවශ්‍ය බහු සැකසුම් මගින් සීමා කරන ලද සාම්ප්‍රදායික 3-අක්ෂ CNC යන්ත්‍රෝපකරණ, සංකීර්ණ සමෝච්ඡයන්, ගැඹුරු කුහර සහ සංයෝග කෝණ අවශ්‍ය වන විශේෂාංග සමඟ අරගල කරයි. මෙම සීමාවන් හේතුවෙන් සම්මුතිගත නිරවද්‍යතාවය, දිගු නිෂ්පාදන කාලය, ඉහළ පිරිවැය සහ සැලසුම් සීමාවන් ඇති වේ. 2025 වන විට, ඉතා සංකීර්ණ, නිරවද්‍ය ලෝහ කොටස් කාර්යක්ෂමව නිෂ්පාදනය කිරීමේ හැකියාව තවදුරටත් සුඛෝපභෝගී දෙයක් නොව තරඟකාරී අවශ්‍යතාවයකි. රේඛීය අක්ෂ තුනක් (X, Y, Z) සහ භ්‍රමණ අක්ෂ දෙකක් (A, B හෝ C) එකවර පාලනය කිරීම ලබා දෙන නවීන 5-අක්ෂ CNC යන්ත්‍රෝපකරණ, පරිවර්තනීය විසඳුමක් ඉදිරිපත් කරයි. මෙම තාක්ෂණය කැපුම් මෙවලමට තනි සැකසුමකින් ඕනෑම දිශාවකින් වැඩ කොටස වෙත ළඟා වීමට ඉඩ සලසයි, මූලික වශයෙන් 3-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණවලට ආවේණික ප්‍රවේශ සීමාවන් ජය ගනී. අභිරුචි ලෝහ කොටස් නිෂ්පාදනය සඳහා 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණවල නිශ්චිත හැකියාවන්, ප්‍රමාණාත්මක වාසි සහ ප්‍රායෝගික ක්‍රියාත්මක කිරීමේ සලකා බැලීම් මෙම ලිපියෙන් පරීක්ෂා කෙරේ.
2. ක්‍රම
2.1 නිර්මාණය සහ මිණුම් සලකුණු කිරීම
Siemens NX CAD මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් මිණුම් සලකුණු කොටස් දෙකක් නිර්මාණය කරන ලද අතර, අභිරුචි නිෂ්පාදනයේ පොදු අභියෝග මූර්තිමත් කරන ලදී:
ප්‍රේරකය:ඉහළ දර්ශන අනුපාත සහ තද නිෂ්කාශන සහිත සංකීර්ණ, ඇඹරුණු තල සහිත.
ටර්බයින් තලය:සංයෝග වක්‍රතා, තුනී බිත්ති සහ නිරවද්‍ය සවි කිරීම් මතුපිට ඇතුළත් කිරීම.
මෙම සැලසුම් හිතාමතාම යටි කැපුම්, ගැඹුරු සාක්කු සහ විකලාංග නොවන මෙවලම් ප්‍රවේශය අවශ්‍ය වන විශේෂාංග ඇතුළත් කර ඇති අතර, විශේෂයෙන් 3-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණවල සීමාවන් ඉලක්ක කර ගෙන ඇත.
2.2 ද්රව්ය සහ උපකරණ
ද්රව්ය:අභ්‍යවකාශ ශ්‍රේණියේ ටයිටේනියම් (Ti-6Al-4V, ඇනීල් කරන ලද තත්ත්වය) සහ 316L මල නොබැඳෙන වානේ තෝරා ගන්නා ලද්දේ ඉල්ලුමක් ඇති යෙදුම් සහ සුවිශේෂී යන්ත්‍රෝපකරණ ලක්ෂණ සඳහා ඒවායේ අදාළත්වය නිසාය.
යන්ත්‍ර:
5-අක්ෂය:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (හයිඩන්හයින් TNC 640 පාලනය).
3-අක්ෂය:HAAS VF-4SS (HAAS NGC පාලනය).
මෙවලම්:කෙනමෙටල් සහ සැන්ඩ්වික් කොරොමන්ට් වලින් ආලේප කරන ලද ඝන කාබයිඩ් අන්ත මෝල් (විවිධ විෂ්කම්භයන්, බෝල-නාස් සහ පැතලි-අන්ත) රළු කිරීම සහ නිම කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී. මෙවලම් නිෂ්පාදක නිර්දේශ සහ පාලිත පරීක්ෂණ කැපුම් භාවිතා කරමින් ද්රව්ය හා යන්ත්‍ර හැකියාවන් අනුව කැපුම් පරාමිතීන් (වේගය, පෝෂණය, කැපුම් ගැඹුර) ප්‍රශස්ත කරන ලදී.
රැකියා කිරීම:අභිරුචි, නිශ්චිතව යන්ත්‍රගත කරන ලද මොඩියුලර් සවිකිරීම් මඟින් යන්ත්‍ර වර්ග දෙකටම දෘඩ කලම්ප සහ පුනරාවර්තනය කළ හැකි ස්ථානය සහතික කරන ලදී. 3-අක්ෂ අත්හදා බැලීම් සඳහා, භ්‍රමණය අවශ්‍ය කොටස් නිරවද්‍ය ඩෝවෙල් භාවිතයෙන් අතින් නැවත ස්ථානගත කරන ලද අතර, සාමාන්‍ය සාප්පු බිම් පුහුණුව අනුකරණය කරන ලදී. 5-අක්ෂ අත්හදා බැලීම් තනි සවිකිරීම් සැකසුමක් තුළ යන්ත්‍රයේ සම්පූර්ණ භ්‍රමණ හැකියාව භාවිතා කළේය.
2.3 දත්ත අත්පත් කර ගැනීම සහ විශ්ලේෂණය
චක්‍ර කාලය:යන්ත්‍ර ටයිමර් වලින් කෙලින්ම මනිනු ලැබේ.
මතුපිට රළුබව (Ra):Mitutoyo Surftest SJ-410 පැතිකඩමානකයක් භාවිතයෙන් කොටසකට තීරණාත්මක ස්ථාන පහකදී මනින ලදී. ද්රව්ය/යන්ත්‍ර සංයෝජනයකට කොටස් තුනක් යන්ත්‍රගත කරන ලදී.
ජ්‍යාමිතික නිරවද්‍යතාවය:Zeiss CONTURA G2 ඛණ්ඩාංක මිනුම් යන්ත්‍රයක් (CMM) භාවිතයෙන් ස්කෑන් කරන ලදී. තීරණාත්මක මානයන් සහ ජ්‍යාමිතික ඉවසීම් (පැතලි බව, ලම්බකතාව, පැතිකඩ) CAD ආකෘති සමඟ සංසන්දනය කරන ලදී.
සංඛ්‍යානමය විශ්ලේෂණය:චක්‍ර කාලය සහ Ra මිනුම් සඳහා සාමාන්‍ය අගයන් සහ සම්මත අපගමනයන් ගණනය කරන ලදී. නාමික මානයන් සහ ඉවසීමේ අනුකූලතා අනුපාත වලින් බැහැරවීම සඳහා CMM දත්ත විශ්ලේෂණය කරන ලදී.
වගුව 1: පර්යේෂණාත්මක සැකසුම් සාරාංශය
| මූලද්‍රව්‍යය | 5-අක්ෂ සැකසුම | 3-අක්ෂ සැකසුම |
|---|---|---|
| යන්ත්‍රය | DMG MORI DMU 65 මොනොබ්ලොක් (5-අක්ෂය) | HAAS VF-4SS (3-අක්ෂ) |
| සවි කිරීම | තනි අභිරුචි සවිකිරීම | තනි අභිරුචි සවිකිරීම + අතින් භ්‍රමණයන් |
| සැකසුම් ගණන | 1 | 3 (ඉම්පෙලර්), 4 (ටර්බයින් තලය) |
| CAM මෘදුකාංගය | Siemens NX CAM (බහු-අක්ෂ මෙවලම් මාර්ග) | Siemens NX CAM (අක්ෂ 3 කින් යුත් මෙවලම් මාර්ග) |
| මිනුම් | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) |
3. ප්‍රතිඵල සහ විශ්ලේෂණය
3.1 කාර්යක්ෂමතා ලාභ
5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ සැලකිය යුතු කාලයක් ඉතිරි කර ඇත. ටයිටේනියම් ප්‍රේරකය සඳහා, 5-අක්ෂ සැකසුම් 3-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ (පැය 2.1 එදිරිව පැය 5.0) හා සසඳන විට චක්‍ර කාලය 58% කින් අඩු කළේය. මල නොබැඳෙන වානේ ටර්බයින තලය 42% ක අඩුවීමක් පෙන්නුම් කළේය (පැය 1.8 එදිරිව පැය 3.1). මෙම වාසි ප්‍රධාන වශයෙන් බහු සැකසුම් සහ ඒ ආශ්‍රිත අතින් හැසිරවීමේ/නැවත සවි කිරීමේ කාලය ඉවත් කිරීමෙන් සහ ප්‍රශස්ත මෙවලම් දිශානතිය හේතුවෙන් දිගු, අඛණ්ඩ කප්පාදුවක් සහිත වඩාත් කාර්යක්ෂම මෙවලම් මාර්ග සක්‍රීය කිරීමෙන් ඇති විය.
3.2 මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩිදියුණු කිරීම
5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ සමඟ මතුපිට රළුබව (Ra) අඛණ්ඩව වැඩිදියුණු විය. ටයිටේනියම් ප්‍රේරකයේ සංකීර්ණ තල මතුපිට, සාමාන්‍ය Ra අගයන් 32% කින් අඩු විය (0.8 µm vs. 1.18 µm). මල නොබැඳෙන වානේ ටර්බයින තලයෙහි සමාන වැඩිදියුණු කිරීම් දක්නට ලැබුණි (Ra 35% කින් අඩු විය, සාමාන්‍ය 0.65 µm vs. 1.0 µm). කෙටි මෙවලම් දිගු වලදී වඩා හොඳ මෙවලම් දෘඩතාව හරහා නියත, ප්‍රශස්ත කැපුම් සම්බන්ධතා කෝණයක් සහ අඩු මෙවලම් කම්පනය පවත්වා ගැනීමේ හැකියාව මෙම වැඩිදියුණු කිරීමට හේතු වේ.
3.3 ජ්‍යාමිතික නිරවද්‍යතාවය වැඩි දියුණු කිරීම
CMM විශ්ලේෂණය මගින් 5-අක්ෂ සැකසුම් සමඟ උසස් ජ්‍යාමිතික නිරවද්‍යතාවය තහවුරු කරන ලදී. දැඩි ±0.025mm ඉවසීම තුළ තබා ඇති තීරණාත්මක ලක්ෂණවල ප්‍රතිශතය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි විය: ටයිටේනියම් ප්‍රේරකය සඳහා 30% කින් (92% අනුකූලතාව vs. 62%) සහ මල නොබැඳෙන වානේ තලය සඳහා 26% කින් (89% අනුකූලතාව vs. 63%). මෙම දියුණුව සෘජුවම පැන නගින්නේ බහු සැකසුම් සහ 3-අක්ෂ ක්‍රියාවලියේදී අවශ්‍ය අතින් නැවත ස්ථානගත කිරීම මගින් හඳුන්වා දුන් සමුච්චිත දෝෂ ඉවත් කිරීමෙනි. සංයෝග කෝණ ඉල්ලා සිටින විශේෂාංග වඩාත් නාටකාකාර නිරවද්‍යතා ජයග්‍රහණ පෙන්නුම් කළේය.
*රූපය 1: සංසන්දනාත්මක කාර්ය සාධන මිනුම් (5-අක්ෂ එදිරිව 3-අක්ෂ)*
4. සාකච්ඡාව
සංකීර්ණ අභිරුචි ලෝහ කොටස් සඳහා 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණවල තාක්ෂණික වාසි ප්‍රතිඵල පැහැදිලිව තහවුරු කරයි. චක්‍ර කාලයෙහි සැලකිය යුතු අඩුවීම් සෘජුවම එක් කොටසකට පිරිවැය අඩු කිරීමට සහ නිෂ්පාදන ධාරිතාව වැඩි කිරීමට පරිවර්තනය වේ. වැඩිදියුණු කළ මතුපිට නිමාව අතින් ඔප දැමීම, පිරිවැය තවදුරටත් අඩු කිරීම සහ ඊයම් කාලයන් වැනි ද්විතියික නිම කිරීමේ මෙහෙයුම් අඩු කරයි හෝ ඉවත් කරයි, කොටස් අනුකූලතාව වැඩි දියුණු කරයි. අභ්‍යවකාශ එන්ජින් හෝ වෛද්‍ය බද්ධ කිරීම් වැනි ඉහළ කාර්ය සාධන යෙදුම් සඳහා ජ්‍යාමිතික නිරවද්‍යතාවයේ පිම්ම ඉතා වැදගත් වේ, එහිදී කොටස් ක්‍රියාකාරිත්වය සහ ආරක්ෂාව ඉතා වැදගත් වේ.
මෙම වාසි ප්‍රධාන වශයෙන් පැන නගින්නේ 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණවල මූලික හැකියාවෙනි: එකවර බහු-අක්ෂ චලනය තනි-සැකසුම් සැකසුම් සක්‍රීය කරයි. මෙය සැකසුම්-ප්‍රේරිත දෝෂ සහ හැසිරවීමේ කාලය ඉවත් කරයි. තවද, අඛණ්ඩ ප්‍රශස්ත මෙවලම් දිශානතිය (පරමාදර්ශී චිප භාරය සහ කැපුම් බලයන් පවත්වා ගැනීම) මතුපිට නිමාව වැඩි දියුණු කරන අතර මෙවලම් දෘඪතාව ඉඩ දෙන තැන්වල වඩාත් ආක්‍රමණශීලී යන්ත්‍රෝපකරණ උපාය මාර්ග වලට ඉඩ සලසයි, එය වේග ලාභ සඳහා දායක වේ.
කෙසේ වෙතත්, ප්‍රායෝගිකව භාවිතා කිරීම සඳහා සීමාවන් පිළිගැනීම අවශ්‍ය වේ. හැකියාව ඇති 5-අක්ෂ යන්ත්‍රයක් සහ සුදුසු මෙවලම් සඳහා ප්‍රාග්ධන ආයෝජනය 3-අක්ෂ උපකරණවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි ය. ක්‍රමලේඛන සංකීර්ණතාව ඝාතීය ලෙස වැඩි වේ; කාර්යක්ෂම, ගැටුම්-නිදහස් 5-අක්ෂ මෙවලම් මාර්ග ජනනය කිරීම සඳහා ඉහළ කුසලතා ඇති CAM ක්‍රමලේඛකයින් සහ නවීන මෘදුකාංග අවශ්‍ය වේ. යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමට පෙර අනුකරණය සහ සත්‍යාපනය අනිවාර්ය පියවර බවට පත්වේ. සවිකිරීම සම්පූර්ණ භ්‍රමණ ගමන් සඳහා දෘඪතාව සහ ප්‍රමාණවත් නිෂ්කාශනය යන දෙකම සැපයිය යුතුය. මෙම සාධක ක්‍රියාකරුවන් සහ ක්‍රමලේඛකයින් සඳහා අවශ්‍ය කුසලතා මට්ටම ඉහළ නංවයි.
ප්‍රායෝගික ඇඟවුම පැහැදිලිය: ඉහළ වටිනාකමක් ඇති, සංකීර්ණ සංරචක සඳහා 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ විශිෂ්ටයි, එහිදී වේගය, ගුණාත්මකභාවය සහ හැකියාව පිළිබඳ එහි වාසි ඉහළ මෙහෙයුම් පොදු කාර්ය සහ ආයෝජනය සාධාරණීකරණය කරයි. සරල කොටස් සඳහා, 3-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ වඩාත් ලාභදායී වේ. සාර්ථකත්වය රඳා පවතින්නේ තාක්ෂණය සහ දක්ෂ පිරිස් යන දෙකෙහිම ආයෝජනය කිරීම මත මෙන්ම ශක්තිමත් CAM සහ සමාකරණ මෙවලම් මත ය. නිෂ්පාදන හැකියාව (DFM) සඳහා කොටස් නිර්මාණය කරන අතරතුර 5-අක්ෂ හැකියාවන් සම්පූර්ණයෙන්ම භාවිතා කිරීම සඳහා නිර්මාණය, නිෂ්පාදන ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ යන්ත්‍ර සාප්පුව අතර මුල් සහයෝගීතාවය ඉතා වැදගත් වේ.
5. නිගමනය
සාම්ප්‍රදායික 3-අක්ෂ ක්‍රම හා සසඳන විට සංකීර්ණ, ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් අභිරුචි ලෝහ කොටස් නිෂ්පාදනය සඳහා නවීන 5-අක්ෂ CNC යන්ත්‍රෝපකරණ ප්‍රත්‍යක්ෂ ලෙස උසස් විසඳුමක් සපයයි. ප්‍රධාන සොයාගැනීම් සනාථ කරයි:
සැලකිය යුතු කාර්යක්ෂමතාව:තනි-සැකසුම් යන්ත්‍රෝපකරණ සහ ප්‍රශස්ත මෙවලම් මාර්ග හරහා චක්‍ර කාලය 40-60% කින් අඩු කිරීම.
වැඩිදියුණු කළ ගුණාත්මකභාවය:ප්‍රශස්ත මෙවලම් දිශානතිය සහ ස්පර්ශය හේතුවෙන් මතුපිට රළුබව (Ra) 35% දක්වා වැඩිදියුණු කිරීම්.
උසස් නිරවද්‍යතාවය:බහු සැකසුම් වලින් දෝෂ ඉවත් කරමින්, ±0.025mm තුළ තීරණාත්මක ජ්‍යාමිතික ඉවසීම් රඳවා ගැනීමේ සාමාන්‍ය 28% ක වැඩිවීමක්.
මෙම තාක්ෂණය මගින් අභ්‍යවකාශ, වෛද්‍ය සහ බලශක්ති අංශවල විකාශනය වන ඉල්ලුමට සෘජුවම ආමන්ත්‍රණය කරමින්, 3-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ සමඟ ප්‍රායෝගික නොවන හෝ කළ නොහැකි සංකීර්ණ ජ්‍යාමිතීන් (ගැඹුරු කුහර, යටි කැපුම්, සංයෝග වක්‍ර) නිෂ්පාදනය කිරීමට හැකියාව ලැබේ.
5-අක්ෂ හැකියාවෙන් ආයෝජනයෙන් උපරිම ප්‍රතිලාභ ලබා ගැනීම සඳහා, නිෂ්පාදකයින් ඉහළ සංකීර්ණතාවයකින් යුත්, ඉහළ වටිනාකමකින් යුත් කොටස් කෙරෙහි අවධානය යොමු කළ යුතු අතර එහිදී නිරවද්‍යතාවය සහ ඊයම් කාලය තීරණාත්මක තරඟකාරී සාධක වේ. අනාගත කටයුතු මගින් තත්‍ය කාලීන තත්ත්ව පාලනය සහ සංවෘත-ලූප් යන්ත්‍රෝපකරණ සඳහා ක්‍රියාවලිය තුළ මිනුම් විද්‍යාව සමඟ 5-අක්ෂ යන්ත්‍රෝපකරණ ඒකාබද්ධ කිරීම ගවේෂණය කළ යුතුය, නිරවද්‍යතාවය තවදුරටත් වැඩි දියුණු කිරීම සහ සීරීම් අඩු කිරීම. ඉන්කොනෙල් හෝ දෘඩ වානේ වැනි යන්ත්‍රයට අපහසු ද්රව්ය සඳහා 5-අක්ෂ නම්‍යශීලීභාවය උත්තේජනය කරන අනුවර්තන යන්ත්‍රෝපකරණ උපාය මාර්ග පිළිබඳ අඛණ්ඩ පර්යේෂණ ද වටිනා දිශාවක් ඉදිරිපත් කරයි.
