التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقةمهاوي نحيلة: كيف نتحكم في الانحراف (دون أن نصاب بالجنون)
لنكن صادقين. إذا سألت أي ميكانيكي في ورشة عملنا عن الجزء الذي يكره تشغيله أكثر، فلن يقول دافعة فضائية معقدة ذات 5-محاور. من المحتمل أن يشيروا إلى عمود نحيف بسيط المظهر.
في الشهر الماضي فقط، أحضر أحد العملاء عرضًا رعبًا حقيقيًا لجزء ما. استخدمنا عمودًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. بدا الأمر أشبه بالمعكرونة أكثر من كونه مكونًا آليًا. كانت نسبة الطول-إلى-القطر (L/D) تدفع 35:1.
عندما تتجاوز نسبة L/D 10 أو 12، فإن قلة الصلابة تعني أن المعدن يتصرف مثل المعكرونة الرطبة. إذا كان المورد الخاص بك يفتقر إلى المهارات المناسبة، فقد تحصل على أجزاء مدببة وتشطيبات خشنة وقطع تنحني بعد التصنيع. لقد رأينا المشترين يأتون إلينا يطلبون المساعدة. قام آخر مورد لهم منخفض التكلفة-بشحن 2000 عمودًا يشبه الموز.
فيما يلي نظرة واضحة على ما يناسبنا على أرض المتجر. فهو يساعد على تقليل الانحراف، والاهتزاز، والتمدد الحراري عند معالجة الأجزاء الرفيعة. ليست هناك نظريات كتابية-فقط مجرد إصلاحات حقيقية للأرضية-.
لماذا تفشل الأعمدة النحيلة في كثير من الأحيان؟ الفيزياء وراء الصداع؟
كل ذلك يعود إلى الفيزياء. عندما تقوم بسحب أداة القطع الكربيدية عبر قطعة معدنية طويلة غير مدعومة، فإنك تواجه ثلاثة تحديات رئيسية في وقت واحد.
1. الانحراف الشعاعي (تأثير "القوس")
أثناء الدوران، تقوم أداة القطع بإنشاء قوة محورية تتحرك على طول قطعة العمل. كما أنه يخلق قوة شعاعية تضغط على جانب الجزء. نظرًا لأن العمود رفيع وطويل، فإنه يفتقر إلى صلابة الشعاع لمقاومة الضغط الشعاعي. ينحني حرفيا بعيدا عن الأداة.
النتيجة؟ تقطع الأداة كمية أقل من المواد في منتصف العمود مقارنةً بالنهايات. سينتهي بك الأمر على شكل برميل أو "أسطوانة"-سميكة في المنتصف ورقيقة عند الأطراف. الفيزياء تفوز في كل مرة إذا لم تدعمها بشكل صحيح.
2. تلك الثرثرة الصارخة (الاهتزاز التوافقي)
إذا قضيت أي وقت في ورشة الآلات، فأنت تعرف الصوت. صرير-عالي النبرة يعني أن أداتك ترتد عن المادة بدلاً من تقطيعها.
تؤدي الصلابة الضعيفة إلى-اهتزاز توافقي عالي التردد. تفسد هذه الثرثرة تشطيب سطحك وتترك علامات خطوط النمر القبيحة-. يمكنه أيضًا تقطيع حشوات الكربيد باهظة الثمن في غضون دقائق.
3. التمدد الحراري (القاتل الصامت)
تنمو المعادن عندما تصبح ساخنة. يؤدي قطع عمود طويل إلى توليد كمية هائلة من الاحتكاك والحرارة.
على سبيل المثال، يمكن لطول 500 مم من الألومنيوم أن ينمو بسهولة عدة أجزاء من الألف من البوصة فقط عن طريق تسخينه عند اللمس. إذا كان ظرفًا صلبًا وقفل غراب الذيل صلبًا كان العمود محكمًا، فلن يكون للطول الإضافي مكان يذهب إليه. عليه أن يشبك وينحني إلى الخارج.
الحل النهائي: التصنيع باستخدام الحاسب الآلي من النوع السويسري-.
إذا استخدمنا عمودًا رفيعًا يقل قطره عن 32 مم (حوالي 1.25 بوصة)، فقد تكون نسبة L/D مرتفعة. في هذه الحالة، نحن لا نستخدم مخارط CNC القياسية. نحن ننقل المهمة مباشرة إلى ماكيناتنا السويسرية من النوع -CNC (مثل Citizens أو Tsugamis).
سأكون معك مباشرة:الآلات السويسرية هي رمز الغش النهائي للأعمدة النحيلة.
لماذا؟ الأمر كله يتعلق بجلبة الدليل.
على عكس المخرطة التقليدية، حيث تمتد قطعة العمل من ظرف الظرف، تعمل الآلة السويسرية في الاتجاه المعاكس. تعمل جلبة التوجيه الدقيقة للغاية على تغذية مخزون القضبان الخام من خلاله. يتم تثبيت أداة القطع بجوار تلك الجلبة-عادةً على بعد ملليمتر أو اثنين فقط. تنزلق المادة للخارج، وتقوم الأداة بتقطيعها عند ظهورها.
نظرًا لأن الأداة تقطع بجوار الدعم مباشرةً،نسبة L/D عند نقطة القطع قريبة من الصفر. انحراف يختفي تماما. الثرثرة ماتت.
باستخدام الآلات من النوع السويسري-، نحافظ على تفاوتات قطرية ضيقة تبلغ ±0.005 مم (0.0002 بوصة) وتشطيبات Ra 0.4.
نحن نفعل ذلك على الأجزاء التي ترفض العديد من المتاجر الأخرى عرض أسعارها. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا طحن المسطحات، وحفر الثقوب المتقاطعة-، والنقر على الخيوط، كل ذلك في إعداد واحد، مما يؤدي إلى معالجة الأخطاء بشكل كبير.
نصائح المخرطة التقليدية (عندما تكون قطعة العمل كبيرة جدًا بالنسبة للسويسريين)
الآلات السويسرية مذهلة، لكنها تصل إلى الحد الأقصى عند أقطار معينة. إذا أرسل لنا العميل عمود مضخة مخصص يبلغ قطره 50 مم وطوله 800 مم، فلن يتناسب مع المخرطة السويسرية. علينا أن نعتمد على التقليديةتحول باستخدام الحاسب الآليمراكز.
إليك كيفية منع الأعمدة النحيلة الكبيرة من التحول إلى موز:
1. المساند الثابتة مقابل المساند التابعة
عليك أن تدعم منتصف القطع.
· يقوم المشغل بإصلاح أراحة ثابتةإلى سرير الآلة. إنها تحمل مكانًا محددًا على العمود بينما تقطع الأداة في مكان آخر. رائعة لحفر نهاية عمود طويل، ولكنها ليست مثالية لتمريرات الدوران الطويلة.
· A استراحة التابعينالبراغي مباشرة إلى عربة الأداة. إنه يتحرك مع أداة القطع، ويدعم العمود بشكل مستمر في مقابل قوى القطع مباشرة. يعد هذا أمرًا فعالاً، لكن ضبط بكرات راحة التابع بحيث لا تخدش سطح القطع الجديد يتطلب ميكانيكيًا خبيرًا.
2. عكس اتجاه التغذية (خدعة التوتر)
عادةً ما تبدأ في القطع من نهاية غراب الذيل وتوجه الأداة نحو ظرف الظرف. هذا يضع العمود الرقيق تحت الضغط. فكرة سيئة.
بدلاً من ذلك، نقوم ببرمجة الآلة لتبدأ بالقرب من ظرف الظرف ثم تقطع للخلف باتجاه غراب الذيل. هذا يضع العمود تحت ضغط الشد. فكر في الأمر مثل شد وتر الجيتار بقوة-فمن الطبيعي أن يظل مستقيمًا تمامًا.
3. دوران البرج المزدوج-
إذا كنا نجري المهمة باستخدام مخرطة CNC ذات برجين-، فإننا نستخدم "التدوير بالقرص". نقوم ببرمجة أداة علوية وأداة سفلية للقطع عكس بعضهما البعض في ذلك الوقت.
تأخذ إحدى الأدوات التمريرة الخشنة، بينما تتتبع الأخرى قليلاً لتمرير النهاية. قوى الدفع الشعاعية تلغي بعضها البعض تمامًا. العمود لا يعرف حتى أن هناك من يدفعه.
4. الزنبرك- المراكز الحية المحملة وضغط غراب الذيل
لمحاربة هذا التمدد الحراري الذي ذكرته سابقًا، لا نستخدم أبدًا مركزًا صلبًا ميتًا. نستخدم مراكز حية مع زنبرك داخلي في غراب الذيل.
عندما يسخن العمود وينمو أثناء المرور الخشن الثقيل، يشغل الزنبرك الطول الإضافي. يحافظ على ثبات ضغط الإمساك ويمنع الجزء من التواء.
كما أن خفض ضغط غراب الذيل الهيدروليكي أمر بالغ الأهمية. سيؤدي الضغط الزائد على عمود 10 ملم إلى انحناءه. يمكن أن يحدث هذا حتى قبل أن تلمسه الأداة.
أسرار هندسة الأدوات: ما الذي نشتريه بالفعل؟
يمكنك الحصول على أفضل آلة في العالم، ولكن إذا اصطدمت بعمود نحيف بإدخال كربيد خاطئ، فسوف تقضي وقتًا سيئًا. إليك ما يبدو عليه سرير الأدوات الخاص بنا لهذه الوظائف:
· نصف قطر الأنف الصغير: غالبًا ما يكون نصف قطر الأنف القياسي 0.8 مم أو 0.4 مم. بالنسبة للأعمدة الرفيعة، نخفض ذلك إلى 0.2 مم (0.008 بوصة) أو حتى 0.1 مم. يعمل نصف القطر الأكبر مثل كاسحة الثلج، مما يخلق ضغطًا قطريًا هائلاً يدفع الجزء بعيدًا. يعمل نصف القطر الحاد والصغير مثل المشرط، مما يقلل من قوى القطع.
·زوايا المشط الإيجابية العالية: نتخلص من إدراجات المشط الثقيلة والسالبة-. نحن نستخدم ملحقات قطع -إيجابية عالية-ألومنيوم حاد-، حتى على الفولاذ في بعض الأحيان، لقص المواد بشكل نظيف. يساعد على منع التمزق.
· إدراجات الممسحة (اختراق النهاية): عادةً ما يكون نصف قطر الأنف الصغير سيئًاالانتهاء من السطح. إلا إذا قمت بإبطاء معدل التغذية إلى الزحف.
لإصلاح ذلك، نستخدم إدراجات "الممسحة". لديهم حافة مسطحة ثانوية تعمل كمجرفة، مما يعمل على تنعيم علامات التغذية. يتيح لنا هذا تشغيل نصف قطر صغير للضغط المنخفض، مع الاستمرار في الحصول على لمسة نهائية مصقولة بسرعات مناسبة.
دليل اختيار المواد للأعمدة النحيلة
يتصرف كل معدن بشكل مختلف عندما تقوم بتمديده ومحاولة قطعه. إذا كنت مهندسًا تختار مادة ما، فاقرأ هذا أولاً:
· 304 / 316 ستانلس ستيل:كابوس إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح. إنه يعمل-يتصلب بسرعة. إذا احتكت أداتك بدلاً من القطع، فسيصبح السطح زجاجيًا-صلبًا، وينحني الجزء على الفور. يحتاج إلى أدوات حادة للغاية ومبرد للفيضانات.
· 17-4 درجة الحموضة الفولاذ المقاوم للصدأ:في الواقع أفضل بكثير من سلسلة 300 للأعمدة الطويلة. إنها تعمل بشكل جميل في حالتها الصلبة وتبقى مستقيمة بشكل مدهش.
· التيتانيوم (الدرجة 5):إنها لزجة ولا توصل الحرارة بشكل جيد. تبقى الحرارة في منطقة القطع، مما يعني أن الأداة تحترق، ويدفع العمود بعيدًا. يتطلب سرعات قطع منخفضة للغاية و-ضغطًا عاليًا لسائل التبريد عند حافة القطع.
· -الفولاذ المدلفن على البارد (على سبيل المثال، 1018 CR):الفخ الأكثر شيوعا. تعمل الدرفلة الباردة على تعبئة الجلد الخارجي للقضيب بضغط داخلي هائل. عندما نقوم بإزالة الجلد الخارجي آليًا، يتحرر الضغط بشكل غير متساوٍ، ويلتوي العمود بمجرد خروجه من الماكينة. حدد دائمًا المخزون الساخن-المدرفل أو الإجهاد-المخزون المخفف للأعمدة الطويلة!
خدمة سريعة من سوق دبي المالي لطرحها على المهندسين
إلى مهندسي التصميم الذين يقرأون هذا: نحن نستمتع بصنع مكوناتك. إذا حددت عمودًا طويلًا ورفيعًا، فضع هذه النصائح البسيطة الخاصة بالتصميم من أجل التصنيع (DFM) في الاعتبار. سوف يجعلون الجزء أرخص بكثير وأسرع بالنسبة لنا لتصنيعه لك.
1.قم بفك الوسط:يحمل ظرف الظرف والوسط طرفي عمودك بشكل صارم. من السهل تحمل التفاوتات الصارمة.
الوسط هو المكان الذي يريد الجزء أن ينحني فيه. إذا كان القسم الأوسط لا يتناسب مع المحمل أو البكرة أو الختم، فيرجى استخدام تسامح أكثر مرونة هناك. على سبيل المثال، استخدم ±0.1 مم بدلاً من ±0.01 مم. إنه يوفر علينا ساعات من محاربة الآلة، مما يوفر لك المال.
2.مشاهدة المفاتيح:يؤدي طحن مجرى عميق وطويل على طول عمود طويل إلى إطلاق الضغط الداخلي. يمكن أن يتشوه مرة واحدة عندما يصل إلىمركز الطحن. إذا كنت بحاجة إلى مفتاح طويل، فقم بتصميم مفتاحين متماثلين، واحد على كل جانب، لتحقيق التوازن في تخفيف الضغط.
أو خطط لدفع تكاليف إضافية لتمليس الشعر وتخفيف الضغط-عن المعالجات الحرارية.
3.تجنب المواضيع في المركز الميت:يضع الخيط ذو النقطة الواحدة-ضغطًا جانبيًا كبيرًا على الجزء. حاول إبقاء المقاطع الملولبة بالقرب من أطراف العمود حيث تكون الصلابة أعلى.
-دراسة حالة عالمية حقيقية: إنقاذ مشروع جهاز طبي
دعونا نضع كل هذه النظرية على أرض الواقع.
· الجزء:رمح أداة بالمنظار.
· مادة:316L الفولاذ المقاوم للصدأ.
· المواصفات: قطر 4 مم، طول 150 مم (نسبة L/D تبلغ 37.5:1!).
· المشكلة:كان المورد السابق للعميل يقوم بإلغاء ما يقرب من 40% من الأجزاء. لم يتمكنوا من تلبية وسيلة شرح الاستقامة الصارمة البالغة 0.02 مم. تسببت علامات الثرثرة في فشل الأجزاء في التحقق من صحة التنظيف البيولوجي.
· الإصلاح لدينا:لقد أسقطنا هذه المهمة على الفور في مخرطة Citizen Swiss ذات المحاور الخمسة. لإيقاف الاهتزاز التوافقي الطفيف على الطرف أثناء القطع النهائي، قمنا بتعديل خطوط التبريد التي تبلغ 2000 رطل لكل بوصة مربعة.
لقد وجهناهم إلى منطقة القطع المحددة. هذا يقلل من النمو الحراري. لقد قمنا أيضًا بالتبديل إلى -مدخل ممسحة مشعل مرتفع مخصص-مخصص.
· النتيجة:قمنا بشحن مجموعة مكونة من 2000 قطعة بعد أسبوع. أظهرت تقارير الفحص الصادرة عن CMM الضوئية عدم وجود أي استدقاق. حصل العميل على معدل عائد 100% على خط التجميع الخاص به.
خاتمة
بعد سنوات من العمل في متجر دازاو، أستطيع أن أخبرك بشيء واحد. إن تصنيع عمود طويل ورفيع سوف يتواضعك بسرعة إذا كنت لا تحترم الفيزياء.
لا يمكنك ببساطة رمي قطعة من الفولاذ الخام المدرفلة على البارد-في مخرطة عادية، والضغط على الزر الأخضر، وتطلب أن تخرج مباشرة. إنه ببساطة لا يعمل. سوف تفوز الفيزياء بهذه المعركة في كل مرة.
في Dazao، قمنا ببناء جزء كبير من سمعتنا في التعامل مع هذه الوظائف الكابوسية بالضبط. نحن نفعل ذلك من خلال إدارة كل متغير صغير بقوة. سواء أكان طاقمي يدير عملك على-آلاتنا السويسرية المتطورة لإزالة الانحراف، فإننا لا نعتمد على الحظ.
سواء طلبنا قطع برج مزدوج-، فإننا لا نعتمد على الحظ.
أو نستبدل الأدوات بإدخال شفرة حادة-بقطر 0.1 مم لإيقاف الثرثرة.
نحن لا ندع النتائج تعود إلى الحظ أبدًا. نحن نعرف كيف يريد المعدن أن يتحرك، ونقوم بإيقافه قبل أن يتحرك.
لكن انظر، أنا أعلم مدى الإحباط الذي يمكن أن يكون عليه تصميم هذه الأجزاء وتوريدها. أتحدث مع-المهندسين والمشترين الذين سئموا كل أسبوع. لقد قام موردهم للتو بشحن دفعة أخرى من الأعمدة المنحنية.
ولهذا السبب، أرى نفس الأسئلة المحددة{0}}الجذابة تطرح مرارًا وتكرارًا. لذا، قبل أن تنقر بعيدًا، دعنا نتعمق في الإجابات الحقيقية لأكثر حالات الصداع النحيف شيوعًا التي أراها هناك.
الأسئلة الشائعة حول أرضية المتجر: الإجابة على الأسئلة الصعبة
Q1: لماذا يلتوي العمود النحيف الخاص بي بعد خلعه من الماكينة، حتى لو استخدمت غراب الذيل وتم قياسه بشكل مثالي في ظرف الظرف؟
A1:الإجهاد الداخلي. هذا قاتل.
إذا قمت بتحويل الفولاذ المدرفل على البارد-، فإن مصنع الفولاذ يحبس الضغوط في الطبقة الخارجية. بمجرد قطع هذا الجلد، يتحرر التوتر. في اللحظة التي تقوم فيها بفك ظرف الظرف، ينحني الجزء في يدك.
يصلح:توقف عن استخدام المواد الملفوفة على البارد-للقطع الطويلة. استخدم-مواد مدرفلة على الساخن، أو ملدنة، أو قم بشراء مواد مخففة من الإجهاد-مسبقًا.
س2: كيف يمكنني إيقاف تلك الثرثرة المرعبة عند تدوير منتصف العمود بالضبط؟
A2:الثرثرة تعني أن ضغط الأداة الشعاعية يتغلب على صلابة العمود. أولاً، قم بإسقاط نصف قطر أنف الإدخال إلى 0.1 مم. نصف قطر صغير يقلل بشكل كبير من الضغط الشعاعي.
ثانيًا، تأكد من أن أداتك على ارتفاع المنتصف تمامًا (أو حتى شعرة فوق المنتصف للدوران الخارجي). إذا فشل ذلك، حاول "التحويل المجزأ".
اغطس العمود واقطعه إلى أقسام قصيرة{0}كاملة العمق. التحرك نحو تشاك. لا تأخذ تمريرات طويلة وسطحية عبر الجزء بأكمله.
Q3: راحتي الثابتة تترك علامات سيئة وتسجيل نقاط على السطح. كيف يمكنني اصلاحها؟
A3:من المحتمل أن تلتصق الرقائق أسفل الأسطوانات المعدنية القياسية، أو أن ضغط التثبيت مرتفع للغاية.
يصلح:حاول تشغيل مسار سلس وكبير الحجم قليلاً أولاً. ثم لف تلك البقعة بطبقة من الرقائق النحاسية. إشراك بكرات بعد ذلك. للحصول على لمسات نهائية فائقة الدقة، استبدل الأسطوانات الفولاذية بأطراف مخصصة من البرونز أو التيفلون (PTFE).
س 4: هل الآلات السويسرية هي الحل دائمًا للأعمدة النحيلة؟
A4:لا. الآلات السويسرية مذهلة، ولكن لديها عيبين: الحجم ووقت الإعداد.
يبلغ الحد الأقصى حوالي 32 مم إلى 38 مم. يعد إعداد جلبة التوجيه والأدوات السويسرية أمرًا معقدًا ويستغرق وقتًا-.
إذا كنت تحتاج فقط إلى نموذج أولي صغير مكون من ثلاثة أجزاء، فإن إعداد الآلة السويسرية يعد مبالغة. يكلف الوقت والمال.
بدلا من ذلك، استخدم ميكانيكيا تقليديا من ذوي الخبرة. اطلب منهم تشغيل مخرطة قياسية مع مسند تابع قوي.
س5: هل يمكن لحيل البرمجة وحدها إصلاح الانحراف إذا لم يكن لدي راحة ثابتة أو سويسرية؟
A5:إلى حد ما، نعم. بصرف النظر عن خدعة التغذية العكسية- التي ذكرتها سابقًا، يمكنك استخدام SSV (تباين سرعة المغزل) في كود G-. من خلال برمجة المغزل على التسريع والإبطاء بحوالي 10-15% أثناء القطع، فإنك تعطل الرنين الذي يسبب الثرثرة. قد يبدو الأمر غريبًا عندما تعمل الآلة، لكنها تعمل كالسحر.
س6: كيف يمكنك حفر ثقب مركزي في عمود صغير مقاس 3 مم دون ثنيه على الفور باستخدام لقمة الحفر؟
A6:لا يمكنك إدخال المثقاب المركزي في سلك معلق صغير ومجاني-. عليك أن تدعمها بشكل مثالي. إذا كنت لا تستخدم آلة سويسرية، فستحتاج إلى جلبة نحاسية مخصصة.
ضعه في المغزل لتثبيت الطرف بشكل جامد تمامًا أثناء تحديد الثقب المركزي. بدون دليل، سوف يقوم المثقاب بدفع الجزء جانبًا وكسره.
س7: هل يؤثر سائل التبريد كثيرًا على الأعمدة الطويلة، أم أنه يقتصر على عمر الأداة فقط؟
A7:إنه مهم تمامًا لاستقرار الأبعاد. سوف تنمو قطعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 500 مم بسهولة بمقدار 0.1 مم بمجرد أن تصبح دافئة عند اللمس. إذا قمت بتثبيته بين المراكز، فإن هذا النمو يجبره على الانحناء بشكل جانبي.
أنت بحاجة إلى سائل تبريد عالي الضغط-وعالي الحجم-موجود على طرف الأداة. يؤدي هذا إلى إبقاء قلب العمود متجمدًا بالكامل أثناء عملية القطع بأكملها.
س 8: هل يمكنك طحن أعمدة رفيعة لتحمل تفاوتات ضيقة بعد الدوران؟
A8:نعم، ويوصى به بشدة. إن الطحن غير المركزي هو ما نتبعه-من عملية ثانوية للأعمدة الرفيعة. لأن عجلة التنظيم وشفرة العمل تدعم الجزء بطوله الكامل.
لن ينحني الجزء أثناء مروره عبر عجلات الطحن. كيف نحصل على تشطيبات مرآة-مثل التشطيبات ودقة مستوى الميكرون-دون إحداث ضغوط جديدة.
