ብጁ የብረታ ብረት ክፍሎችን በ 5-Axis Machining

ብጁ የብረታ ብረት ክፍሎችን በ 5-Axis Machining

ደራሲ፡ፒኤፍቲ፣ ሼንዘን

ማጠቃለያ፡-የላቀ የማኑፋክቸሪንግ ሂደት በኤሮስፔስ፣ በህክምና እና በኢነርጂ ዘርፎች ውስጥ ይበልጥ ውስብስብ፣ ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸው የብረት ክፍሎችን ይፈልጋል። ይህ ትንተና እነዚህን መስፈርቶች በማሟላት የዘመናዊ ባለ 5-ዘንግ የኮምፒተር አሃዛዊ ቁጥጥር (ሲኤንሲ) የማሽን ችሎታዎችን ይገመግማል። የቤንችማርክ ጂኦሜትሪ ውስብስብ ኢምፔለር እና ተርባይን ምላጭ ተወካይ በመጠቀም የማሽን ሙከራዎች 5-ዘንግ ከባህላዊ ባለ 3-ዘንግ ዘዴዎች በኤሮስፔስ ደረጃ ቲታኒየም (ቲ-6አል-4 ቪ) እና አይዝጌ ብረት (316L) በማነፃፀር ተካሂደዋል። ውጤቶቹ የማሽን ጊዜን ከ40-60% ቅናሽ እና የገጽታ ሸካራነት (ራ) እስከ 35% በ5-ዘንግ ሂደት መሻሻል ያሳያሉ፣ ይህም በተቀነሰ ማዋቀሪያ እና በተመቻቸ የመሳሪያ ዝንባሌ ነው። በ±0.025ሚሜ መቻቻል ውስጥ ያሉ ባህሪያት የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነት በአማካይ በ28% ጨምሯል። ከፍተኛ የፊት ለፊት የፕሮግራም እውቀት እና ኢንቬስትመንት የሚያስፈልገው ባለ 5-ዘንግ ማሽነሪ ከዚህ ቀደም ሊተገበሩ የማይችሉ ጂኦሜትሪዎችን በላቀ ቅልጥፍና እና አጨራረስ አስተማማኝ ምርት እንዲኖር ያስችላል። እነዚህ ችሎታዎች ባለ 5-ዘንግ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ዋጋ ላለው ውስብስብ ብጁ የብረት ክፍል ማምረት አስፈላጊ አድርገው ያስቀምጣሉ።

1. መግቢያ
እንደ ኤሮስፔስ ያሉ (ቀላል፣ ጠንካራ ክፍሎች የሚጠይቁ)፣ የህክምና (ባዮኬሚካላዊ፣ ታካሚ-ተኮር ተከላ የሚጠይቁ) እና ሃይል (ውስብስብ የፈሳሽ አያያዝ አካላት ያስፈልጋሉ) በመሳሰሉ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ለስራ አፈጻጸምን የማሳደጉ የማያቋርጥ እንቅስቃሴ የብረታ ብረት ውስብስብነት ወሰን ገፍቷል። ባህላዊ ባለ 3-ዘንግ CNC ማሽነሪ፣ በተገደበ የመሳሪያ ተደራሽነት እና በርካታ አስፈላጊ ማዋቀር የተገደበ፣ ከተወሳሰቡ ቅርጾች፣ ጥልቅ ጉድጓዶች እና የተዋሃዱ ማዕዘኖች የሚያስፈልጋቸው ባህሪያት ጋር መታገል። እነዚህ ገደቦች የተዛባ ትክክለኛነትን፣ የተራዘመ የምርት ጊዜን፣ ከፍተኛ ወጪን እና የንድፍ ገደቦችን ያስከትላሉ። እ.ኤ.አ. በ 2025 በጣም ውስብስብ እና ትክክለኛ የብረት ክፍሎችን በብቃት የማምረት ችሎታ የቅንጦት ሳይሆን የውድድር አስፈላጊነት ነው። ዘመናዊ ባለ 5-ዘንግ CNC ማሽነሪ፣ የሶስት መስመራዊ ዘንጎች (X፣ Y፣ Z) እና ሁለት ተዘዋዋሪ መጥረቢያዎች (A፣ B ወይም C) በአንድ ጊዜ ቁጥጥርን የሚሰጥ፣ የለውጥ መፍትሄን ይሰጣል። ይህ ቴክኖሎጂ የመቁረጫ መሳሪያው በ 3-ዘንግ ማሽነሪ ውስጥ ያለውን የመዳረሻ ገደቦችን በመሠረታዊነት በማሸነፍ በአንድ ማዋቀር ውስጥ ከማንኛውም አቅጣጫ ወደ ሥራው እንዲቀርብ ያስችለዋል። ይህ ጽሑፍ ለ ብጁ የብረት ክፍል ማምረት የ 5-ዘንግ ማሽነሪ ልዩ ችሎታዎችን ፣ የተቆጠሩ ጥቅሞችን እና ተግባራዊ ትግበራዎችን ይመረምራል ።

2. ዘዴዎች
2.1 ዲዛይን እና ቤንችማርኪንግ
በብጁ ማምረቻ ውስጥ የተለመዱ ተግዳሮቶችን በማካተት ሁለት የቤንችማርክ ክፍሎች ሲመንስ NX CAD ሶፍትዌር በመጠቀም ተዘጋጅተዋል፡

አስመሳይ፡ውስብስብ፣ የተጠማዘዙ ቢላዎችን ከፍ ያለ ምጥጥነ ገጽታ እና ጥብቅ ማጽጃዎችን በማሳየት ላይ።

ተርባይን Blade;የተዋሃዱ ኩርባዎችን፣ ቀጫጭን ግድግዳዎችን እና ትክክለኛ የመስቀያ ንጣፎችን ማካተት።
እነዚህ ዲዛይኖች ሆን ተብሎ ከሥር የተቆረጡ፣ ጥልቅ ኪሶች፣ እና ኦርቶዶክሳዊ ያልሆነ መሣሪያ መዳረሻ የሚያስፈልጋቸው ባህሪያትን በተለይም የ3-ዘንግ ማሽነሪ ውስንነቶችን ያነጣጠሩ ናቸው።

2.2 እቃዎች እና መሳሪያዎች

ቁሶች፡-ኤሮስፔስ-ደረጃ ቲታኒየም (Ti-6Al-4V, annealed condition) እና 316L አይዝጌ ብረት ለፍላጎት አፕሊኬሽኖች እና ለየት ያሉ የማሽን ባህሪያትን በተመለከተ ተመርጠዋል።

ማሽኖች፡

5-ዘንግ፡DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (Heidenhain TNC 640 መቆጣጠሪያ)።

3-ዘንግ፡HAAS VF-4SS (HAAS NGC መቆጣጠሪያ).

መገልገያ፡ከኬነምታል እና ሳንድቪክ ኮሮማንት የተሸፈኑ ጠንካራ የካርበይድ የመጨረሻ ወፍጮዎች (የተለያዩ ዲያሜትሮች፣ ቦል-አፍንጫ እና ጠፍጣፋ-ጫፍ) ለመጠምዘዝ እና ለመጨረስ ያገለግሉ ነበር። የመቁረጫ መለኪያዎች (ፍጥነት, ምግብ, የመቁረጥ ጥልቀት) በእያንዳንዱ ቁሳቁስ እና የማሽን ችሎታዎች የመሳሪያ አምራቾች ምክሮችን እና ቁጥጥር የተደረገባቸው የሙከራ መቁረጫዎችን በመጠቀም ተሻሽለዋል.

ሥራ መያዝ፡-ለሁለቱም የማሽን ዓይነቶች ብጁ፣ በትክክል የተቀናጁ ሞጁል መጫዎቻዎች ግትር መጨናነቅ እና ሊደገም የሚችል ቦታ አረጋግጠዋል። ለ3-ዘንግ ሙከራዎች፣ ማሽከርከር የሚያስፈልጋቸው ክፍሎች የተለመደውን የሱቅ ወለል አሰራርን በማስመሰል ትክክለኛ ዶክመንቶችን በመጠቀም በእጅ ተቀይረዋል። ባለ 5-ዘንግ ሙከራዎች የማሽኑን ሙሉ የማሽከርከር አቅም በአንድ ቋሚ ቅንብር ውስጥ ተጠቅመዋል።

2.3 የውሂብ ማግኛ እና ትንተና

የዑደት ጊዜ፡በቀጥታ የሚለካው ከማሽን ሰዓት ቆጣሪዎች ነው።

የገጽታ ሸካራነት (ራ)የሚለካው ሚቱቶዮ ሰርፍትስት SJ-410 ፕሮፊሎሜትር በክፍል አምስት ወሳኝ ቦታዎች ላይ ነው። ሶስት ክፍሎች በእቃ/ማሽን ጥምር ተሰራ።

የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነት;የZiss CONTURA G2 መጋጠሚያ የመለኪያ ማሽን (ሲኤምኤም) በመጠቀም ይቃኛል። ወሳኝ ልኬቶች እና የጂኦሜትሪክ መቻቻል (ጠፍጣፋነት ፣ ቀጥተኛነት ፣ መገለጫ) ከ CAD ሞዴሎች ጋር ተነጻጽረዋል።

ስታቲስቲካዊ ትንታኔ፡-አማካኝ እሴቶች እና መደበኛ ልዩነቶች ለዑደት ጊዜ እና ለራ መለኪያዎች ይሰላሉ። የCMM ውሂብ ከስም ልኬቶች እና የመቻቻል ተገዢነት ተመኖች መዛባት ተተነተነ።

ሠንጠረዥ 1፡ የሙከራ ቅንብር ማጠቃለያ

3. ውጤቶች እና ትንተና
3.1 የውጤታማነት ግኝቶች
ባለ 5-ዘንግ ማሽነሪ ከፍተኛ ጊዜ ቁጠባዎችን አሳይቷል። ለቲታኒየም ኢምፕለር ባለ 5-ዘንግ ማቀነባበር ከ3-ዘንግ ማሽነሪ (2.1 ሰአታት ከ 5.0 ሰአታት) ጋር ሲነፃፀር በ 58% የዑደት ጊዜን ቀንሷል። ከማይዝግ ብረት የተሰራ ተርባይን ምላጭ 42% ቅናሽ አሳይቷል (1.8 ሰዓቶች ከ 3.1 ሰዓቶች). እነዚህ ግኝቶች በዋነኛነት የተገኙት ብዙ አወቃቀሮችን እና ተያያዥነት ያላቸውን በእጅ አያያዝ/ዳግም ማስተካከል ጊዜን በማስወገድ እና በተመቻቸ የመሳሪያ ዝንባሌ ምክንያት ይበልጥ ቀልጣፋ የመሳሪያ ዱካዎችን በረዥም እና ቀጣይነት ባለው መልኩ በማንቃት ነው።

3.2 የገጽታ ጥራት ማሻሻል
የገጽታ ሸካራነት (ራ) በተከታታይ በ5-ዘንግ ማሽነሪ ተሻሽሏል። ውስብስብ በሆነው የታይታኒየም ኢምፔለር ላይ፣ አማካኝ የራ እሴቶች በ32% ቀንሰዋል (0.8 µm ከ 1.18 µm)። ተመሳሳይ ማሻሻያዎች አይዝጌ ብረት ተርባይን ምላጭ ላይ ታይቷል (ራ በ 35% ቀንሷል፣ አማካይ 0.65 µm ከ 1.0 µm)። ይህ ማሻሻያ በአጫጭር የመሳሪያ ማራዘሚያዎች ውስጥ በተሻለ የመሳሪያ ግትርነት ቋሚ, ጥሩ የመቁረጫ ግንኙነት እና የመሳሪያ ንዝረትን በመቀነሱ ነው.

3.3 የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነት ማሻሻል
የሲኤምኤም ትንተና በ5-ዘንግ ሂደት የላቀ የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነት አረጋግጧል። በጠንካራው ± 0.025 ሚሜ መቻቻል ውስጥ የተያዙት ወሳኝ ባህሪያት መቶኛ በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል፡ ለታይታኒየም ኢምፔለር በ 30% (92% ተገዢነት ከ 62% ጋር ሲነጻጸር) እና በ 26% ለማይዝግ ብረት ምላጭ (89% ተገዢነትን ከ63% ጋር በማሳካት)። ይህ ማሻሻያ የሚመነጨው በበርካታ ማዋቀር እና በ3-ዘንግ ሂደት ውስጥ የሚፈለጉትን በእጅ ማስተካከል የተደረደሩ ስህተቶችን ከማስወገድ ነው። የተዋሃዱ ማዕዘኖች የሚጠይቁ ባህሪያት በጣም አስገራሚ ትክክለኛነትን አሳይተዋል።

ምስል 1፡ የንፅፅር የአፈጻጸም መለኪያዎች (5-Axis vs. 3-Axis)*

4. ውይይት
ውጤቶቹ ለተወሳሰቡ ብጁ የብረት ክፍሎች የ 5-ዘንግ ማሽነሪ ቴክኒካዊ ጥቅሞችን በግልፅ ያስቀምጣሉ. በዑደት ጊዜ ውስጥ ያለው ጉልህ ቅነሳ በቀጥታ ወደ ዝቅተኛ የክፍል ወጪዎች እና የማምረት አቅም ይጨምራል። የተሻሻለው የገጽታ አጨራረስ ሁለተኛ ደረጃ የማጠናቀቂያ ሥራዎችን እንደ እጅ መጥረግ፣ ተጨማሪ ወጪን በመቀነስ እና የአመራር ጊዜዎችን በመቀነስ የክፍልን ወጥነት እንዲጨምር ያደርጋል። በጂኦሜትሪክ ትክክለኛነት ያለው ዝላይ ከፍተኛ አፈጻጸም ላላቸው አፕሊኬሽኖች እንደ ኤሮስፔስ ሞተሮች ወይም የህክምና ተከላዎች ወሳኝ ነው፣ የትርፍ ክፍል ተግባር እና ደህንነት በጣም አስፈላጊ ነው።

እነዚህ ጥቅሞች በዋነኛነት የመነጩት ባለ 5-ዘንግ ማሽነሪ ዋና ችሎታ በአንድ ጊዜ ባለ ብዙ ዘንግ እንቅስቃሴ ነጠላ-ማዋቀር ሂደትን ያስችላል። ይህ በማዋቀር የተፈጠሩ ስህተቶችን እና የአያያዝ ጊዜን ያስወግዳል። በተጨማሪም ቀጣይነት ያለው የተመቻቸ የመሳሪያ አቅጣጫ (የተመቻቸ የቺፕ ጭነት እና የመቁረጫ ኃይሎችን መጠበቅ) የገጽታ አጨራረስን ያሻሽላል እና የመሣሪያ ግትርነት በሚፈቅድበት ቦታ የበለጠ ጠበኛ የማሽን ስልቶችን ይፈቅዳል፣ ይህም ለፈጣን ትርፍ አስተዋፅዖ ያደርጋል።

ይሁን እንጂ ተግባራዊ ጉዲፈቻ ውስንነቶችን መቀበልን ይጠይቃል። አቅም ላለው ባለ 5-ዘንግ ማሽን እና ተስማሚ መሣሪያ የካፒታል ኢንቨስትመንት ከ 3-ዘንግ መሳሪያዎች በጣም ከፍ ያለ ነው። የፕሮግራም ውስብስብነት በከፍተኛ ደረጃ ይጨምራል; ቀልጣፋ፣ ከግጭት ነፃ የሆነ ባለ 5 ዘንግ የመሳሪያ መንገዶችን መፍጠር ከፍተኛ ችሎታ ያላቸው CAM ፕሮግራመሮችን እና የተራቀቀ ሶፍትዌር ይፈልጋል። ማስመሰል እና ማረጋገጥ ከማሽን በፊት አስገዳጅ እርምጃዎች ይሆናሉ። መጠገኛ ለሙሉ ተዘዋዋሪ ጉዞ ሁለቱንም ጥብቅነት እና በቂ ማጽጃ መስጠት አለበት። እነዚህ ምክንያቶች ለኦፕሬተሮች እና ለፕሮግራም አውጪዎች የሚያስፈልገውን የክህሎት ደረጃ ከፍ ያደርጋሉ።

የተግባር አንድምታው ግልፅ ነው፡ ባለ 5-ዘንግ ማሽነሪ ከፍተኛ ዋጋ ላለው ውስብስብ አካላት የላቀ ሲሆን በፍጥነት፣ በጥራት እና በችሎታ ያለው ጥቅማጥቅሞች ከፍተኛ የስራ ማስኬጃ ወጪን እና ኢንቨስትመንትን ያረጋግጣል። ለቀላል ክፍሎች, ባለ 3-ዘንግ ማሽነሪ የበለጠ ቆጣቢ ሆኖ ይቆያል. ስኬት በሁለቱም በቴክኖሎጂ እና በሰለጠነ የሰው ኃይል ላይ ኢንቨስት ማድረግ ላይ ከጠንካራ CAM እና የማስመሰል መሳሪያዎች ጋር ይመሰረታል። የማኑፋክቸሪንግ ኢንጂነሪንግ (ዲኤፍኤም) ክፍሎችን እየነደፉ ባለ 5-ዘንግ ችሎታዎችን ሙሉ በሙሉ ለመጠቀም በንድፍ ፣ በማኑፋክቸሪንግ ኢንጂነሪንግ እና በማሽን ሱቅ መካከል ቀደምት ትብብር ወሳኝ ነው።

5. መደምደሚያ
ዘመናዊ ባለ 5-ዘንግ CNC ማሽነሪ ከተለምዷዊ ባለ 3-ዘንግ ዘዴዎች ጋር ሲነፃፀር ውስብስብ እና ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸው ብጁ የብረት ክፍሎችን ለማምረት በሚያስደንቅ ሁኔታ የላቀ መፍትሄ ይሰጣል ። ቁልፍ ግኝቶች ያረጋግጣሉ-

ጉልህ ብቃት;የዑደት ጊዜ ከ40-60% በነጠላ ማቀናበሪያ ማሽን እና በተመቻቹ የመሳሪያ መንገዶች።

የተሻሻለ ጥራት፡የገጽታ ሻካራነት (ራ) እስከ 35% የሚደርስ ማሻሻያ በመሣሪያ አቀማመጥ እና ግንኙነት ምክንያት።

የላቀ ትክክለኛነት፡በ±0.025ሚሜ ውስጥ ወሳኝ የጂኦሜትሪክ መቻቻልን በመያዝ በአማካይ 28% ጨምሯል፣ይህም ከብዙ አወቃቀሮች ስህተቶችን ያስወግዳል።
ቴክኖሎጂው በባለ 3-ዘንግ ማሽነሪ ተግባራዊ ሊሆኑ የማይችሉ ወይም የማይቻሉ ውስብስብ ጂኦሜትሪዎችን (ጥልቅ ጉድጓዶች፣ የታችኛው ክፍል፣ ውህድ ኩርባዎች) ለማምረት ያስችላል፣ ይህም የኤሮስፔስ፣ የህክምና እና የኢነርጂ ዘርፎችን ፍላጎት በቀጥታ የሚፈታ ነው።

ባለ 5-ዘንግ አቅም ላይ ኢንቬስትመንትን ከፍ ለማድረግ፣ አምራቾች በከፍተኛ ውስብስብነት እና ከፍተኛ ዋጋ ባላቸው ክፍሎች ላይ ማተኮር አለባቸው ትክክለኛነት እና የመሪነት ጊዜ ወሳኝ የውድድር ሁኔታዎች። የወደፊት ስራ ባለ 5-ዘንግ ማሽነሪዎችን በሂደት ላይ ባለው የስነ-ልኬት ውህደት ለትክክለኛው የጥራት ቁጥጥር እና ለዝግ-ሉፕ ማሽነሪ, ትክክለኛነትን የበለጠ ለማሳደግ እና ቆሻሻን ለመቀነስ. 5-ዘንግ ተለዋዋጭነት ለማሽን አስቸጋሪ ለሆኑት እንደ ኢንኮኔል ወይም ጠንካራ ስቲሎች ያሉ የአስማሚ የማሽን ስልቶች ላይ የተደረገ ጥናትና ምርምር ጠቃሚ አቅጣጫም ይሰጣል።