آیا عواملی را که بر دقت ابعادی ماشینکاری یک مرکز ماشینکاری تأثیر می‌گذارند، می‌شناسید؟

تحلیل و بهینه‌سازی عوامل مؤثر بر دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری

چکیده: این مقاله به طور کامل عوامل مختلفی را که بر دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری تأثیر می‌گذارند، بررسی کرده و آنها را به دو دسته تقسیم می‌کند: عوامل قابل اجتناب و عوامل غیرقابل اجتناب. برای عوامل قابل اجتناب، مانند فرآیندهای ماشینکاری، محاسبات عددی در برنامه‌نویسی دستی و خودکار، عناصر برش و تنظیم ابزار و غیره، جزئیات دقیقی ارائه شده و اقدامات بهینه‌سازی مربوطه پیشنهاد شده است. برای عوامل غیرقابل اجتناب، از جمله تغییر شکل خنک‌کننده قطعه کار و پایداری خود ابزار ماشین، علل و مکانیسم‌های تأثیرگذار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند. هدف، ارائه منابع دانش جامع برای تکنسین‌های درگیر در عملیات و مدیریت مراکز ماشینکاری است تا سطح کنترل دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری بهبود یافته و کیفیت محصول و راندمان تولید افزایش یابد.

 

مقدمه
به عنوان یک تجهیز کلیدی در ماشینکاری مدرن، دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری ارتباط مستقیمی با کیفیت و عملکرد محصولات دارد. در فرآیند تولید واقعی، عوامل مختلفی بر دقت ابعادی ماشینکاری تأثیر می‌گذارند. تجزیه و تحلیل عمیق این عوامل و جستجوی روش‌های کنترل مؤثر از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

دوم. عوامل تأثیرگذار قابل اجتناب

 

(۱) فرآیند ماشینکاری
عقلانیت فرآیند ماشینکاری تا حد زیادی دقت ابعادی ماشینکاری را تعیین می‌کند. بر اساس پیروی از اصول اولیه فرآیند ماشینکاری، هنگام ماشینکاری مواد نرم مانند قطعات آلومینیومی، باید به تأثیر براده‌های آهن توجه ویژه‌ای شود. به عنوان مثال، در طول فرآیند فرزکاری قطعات آلومینیومی، به دلیل بافت نرم آلومینیوم، براده‌های آهن تولید شده در حین برش احتمالاً سطح ماشینکاری شده را خراش می‌دهند و در نتیجه خطاهای ابعادی ایجاد می‌کنند. برای کاهش چنین خطاهایی، می‌توان اقداماتی مانند بهینه‌سازی مسیر حذف براده و افزایش مکش دستگاه حذف براده انجام داد. در همین حال، در چیدمان فرآیند، توزیع مجاز ماشینکاری خشن و ماشینکاری نهایی باید به طور منطقی برنامه‌ریزی شود. در طول ماشینکاری خشن، از عمق برش و نرخ پیشروی بزرگتری برای حذف سریع مقدار زیادی از براده استفاده می‌شود، اما باید یک مجاز ماشینکاری نهایی مناسب، عموماً 0.3 تا 0.5 میلی‌متر، در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که ماشینکاری نهایی می‌تواند به دقت ابعادی بالاتری دست یابد. از نظر استفاده از فیکسچر، علاوه بر پیروی از اصول کاهش زمان‌های بستن و استفاده از فیکسچرهای مدولار، باید از دقت موقعیت‌یابی فیکسچرها نیز اطمینان حاصل شود. برای مثال، با استفاده از پین‌های مکان‌یابی با دقت بالا و سطوح مکان‌یابی برای اطمینان از دقت موقعیتی قطعه کار در طول فرآیند بستن، از خطاهای ابعادی ناشی از انحراف موقعیت بستن جلوگیری می‌شود.

 

(II) محاسبات عددی در برنامه‌ریزی دستی و خودکار مراکز ماشینکاری
چه برنامه‌نویسی دستی باشد و چه برنامه‌نویسی خودکار، دقت محاسبات عددی از اهمیت حیاتی برخوردار است. در طول فرآیند برنامه‌نویسی، این شامل محاسبه مسیرهای ابزار، تعیین نقاط مختصات و غیره می‌شود. به عنوان مثال، هنگام محاسبه مسیر درون‌یابی دایره‌ای، اگر مختصات مرکز دایره یا شعاع به طور نادرست محاسبه شود، ناگزیر منجر به انحرافات ابعادی ماشینکاری خواهد شد. برای برنامه‌نویسی قطعات با شکل پیچیده، به نرم‌افزار پیشرفته CAD/CAM برای انجام مدل‌سازی دقیق و برنامه‌ریزی مسیر ابزار نیاز است. در طول استفاده از نرم‌افزار، باید از دقت ابعاد هندسی مدل اطمینان حاصل شود و مسیرهای ابزار تولید شده باید با دقت بررسی و تأیید شوند. در همین حال، برنامه‌نویسان باید پایه ریاضی محکم و تجربه غنی در برنامه‌نویسی داشته باشند و بتوانند دستورالعمل‌ها و پارامترهای برنامه‌نویسی را به درستی مطابق با الزامات ماشینکاری قطعات انتخاب کنند. به عنوان مثال، هنگام برنامه‌نویسی عملیات حفاری، پارامترهایی مانند عمق حفاری و فاصله جمع شدن باید به طور دقیق تنظیم شوند تا از خطاهای ابعادی ناشی از خطاهای برنامه‌نویسی جلوگیری شود.

 

(III) عناصر برش و جبران ابزار
سرعت برش vc، نرخ پیشروی f و عمق برش ap تأثیرات قابل توجهی بر دقت ابعادی ماشینکاری دارند. سرعت برش بیش از حد ممکن است منجر به تشدید سایش ابزار شود و در نتیجه بر دقت ماشینکاری تأثیر بگذارد. نرخ پیشروی بیش از حد ممکن است نیروی برش را افزایش دهد و باعث تغییر شکل قطعه کار یا لرزش ابزار و در نتیجه انحرافات ابعادی شود. به عنوان مثال، هنگام ماشینکاری فولادهای آلیاژی با سختی بالا، اگر سرعت برش خیلی زیاد انتخاب شود، لبه برش ابزار مستعد سایش است و اندازه ماشینکاری شده را کوچکتر می‌کند. پارامترهای برش معقول باید به طور جامع با در نظر گرفتن عوامل مختلفی مانند جنس قطعه کار، جنس ابزار و عملکرد ابزار ماشین تعیین شوند. به طور کلی، آنها را می‌توان از طریق آزمایش‌های برش یا با مراجعه به کتابچه‌های راهنمای برش مربوطه انتخاب کرد. در همین حال، جبران ابزار نیز وسیله مهمی برای اطمینان از دقت ماشینکاری است. در مراکز ماشینکاری، جبران سایش ابزار می‌تواند تغییرات ابعادی ناشی از سایش ابزار را به صورت بلادرنگ اصلاح کند. اپراتورها باید مقدار جبران ابزار را به موقع و با توجه به وضعیت واقعی سایش ابزار تنظیم کنند. به عنوان مثال، در حین ماشینکاری مداوم دسته‌ای از قطعات، ابعاد ماشینکاری به طور منظم اندازه‌گیری می‌شوند. وقتی مشخص شود که ابعاد به تدریج در حال افزایش یا کاهش هستند، مقدار جبران ابزار اصلاح می‌شود تا دقت ماشینکاری قطعات بعدی تضمین شود.

 

(IV) تنظیم ابزار
دقت تنظیم ابزار مستقیماً با دقت ابعادی ماشینکاری مرتبط است. فرآیند تنظیم ابزار، تعیین رابطه موقعیتی نسبی بین ابزار و قطعه کار است. اگر تنظیم ابزار نادرست باشد، خطاهای ابعادی به ناچار در قطعات ماشینکاری شده رخ خواهد داد. انتخاب یک لبه یاب با دقت بالا یکی از اقدامات مهم برای بهبود دقت تنظیم ابزار است. به عنوان مثال، با استفاده از یک لبه یاب نوری، می‌توان موقعیت ابزار و لبه قطعه کار را با دقت ±0.005 میلی‌متر تشخیص داد. برای مراکز ماشینکاری مجهز به تنظیم کننده خودکار ابزار، می‌توان از عملکردهای آن به طور کامل برای دستیابی به تنظیم سریع و دقیق ابزار استفاده کرد. در طول عملیات تنظیم ابزار، باید به تمیزی محیط تنظیم ابزار نیز توجه شود تا از تأثیر زباله‌ها بر دقت تنظیم ابزار جلوگیری شود. در همین حال، اپراتورها باید به شدت از رویه‌های عملیاتی تنظیم ابزار پیروی کنند و اندازه‌گیری‌های متعددی انجام دهند و مقدار متوسط ​​را برای کاهش خطای تنظیم ابزار محاسبه کنند.

 

III. عوامل مقاومت‌ناپذیر

 

(I) تغییر شکل قطعات کار پس از ماشینکاری در حین خنک شدن
قطعات کار در طول فرآیند ماشینکاری گرما تولید می‌کنند و به دلیل اثر انبساط و انقباض حرارتی هنگام خنک شدن پس از ماشینکاری تغییر شکل می‌دهند. این پدیده در ماشینکاری فلزات رایج است و اجتناب کامل از آن دشوار است. به عنوان مثال، برای برخی از قطعات ساختاری بزرگ آلیاژ آلومینیوم، گرمای تولید شده در حین ماشینکاری نسبتاً زیاد است و انقباض اندازه پس از خنک شدن آشکار است. برای کاهش تأثیر تغییر شکل خنک کننده بر دقت ابعادی، می‌توان از خنک کننده در طول فرآیند ماشینکاری به طور معقول استفاده کرد. خنک کننده نه تنها می‌تواند دمای برش و سایش ابزار را کاهش دهد، بلکه باعث می‌شود قطعه کار به طور یکنواخت خنک شود و درجه تغییر شکل حرارتی را کاهش دهد. هنگام انتخاب خنک کننده، باید بر اساس جنس قطعه کار و الزامات فرآیند ماشینکاری باشد. به عنوان مثال، برای ماشینکاری قطعات آلومینیومی، می‌توان یک سیال برش آلیاژ آلومینیوم مخصوص انتخاب کرد که خواص خنک کننده و روان کننده خوبی دارد. علاوه بر این، هنگام انجام اندازه‌گیری در محل، باید تأثیر زمان خنک کننده بر اندازه قطعه کار به طور کامل در نظر گرفته شود. به طور کلی، اندازه‌گیری باید پس از خنک شدن قطعه کار تا دمای اتاق انجام شود، یا تغییرات ابعادی در طول فرآیند خنک کننده قابل تخمین باشد و نتایج اندازه‌گیری را می‌توان طبق داده‌های تجربی اصلاح کرد.

 

(II) پایداری خود مرکز ماشینکاری

 

جنبه‌های مکانیکی
شل شدن بین سروو موتور و پیچ: شل شدن اتصال بین سروو موتور و پیچ منجر به کاهش دقت انتقال می‌شود. در طول فرآیند ماشینکاری، هنگامی که موتور می‌چرخد، اتصال شل شده باعث می‌شود چرخش پیچ به تأخیر بیفتد یا ناهموار باشد، در نتیجه مسیر حرکت ابزار از موقعیت ایده‌آل منحرف می‌شود و منجر به خطاهای ابعادی می‌شود. به عنوان مثال، در طول ماشینکاری کانتور با دقت بالا، این شل شدن ممکن است باعث انحراف در شکل کانتور ماشینکاری شده، مانند عدم رعایت الزامات از نظر صافی و گردی، شود. بررسی و سفت کردن منظم پیچ‌های اتصال بین سروو موتور و پیچ یک اقدام کلیدی برای جلوگیری از چنین مشکلاتی است. در همین حال، می‌توان از مهره‌های ضد شل یا عوامل قفل کننده رزوه برای افزایش قابلیت اطمینان اتصال استفاده کرد.

 

سایش بلبرینگ‌ها یا مهره‌های بال اسکرو: بال اسکرو یک جزء مهم برای تحقق حرکت دقیق در مرکز ماشینکاری است و سایش بلبرینگ‌ها یا مهره‌های آن بر دقت انتقال پیچ تأثیر می‌گذارد. با تشدید سایش، لقی پیچ به تدریج افزایش می‌یابد و باعث می‌شود ابزار در طول فرآیند حرکت به طور نامنظم حرکت کند. به عنوان مثال، در طول برش محوری، سایش مهره پیچ باعث می‌شود که موقعیت ابزار در جهت محوری نادرست باشد و در نتیجه خطاهای ابعادی در طول قطعه ماشینکاری شده ایجاد شود. برای کاهش این سایش، باید از روانکاری خوب پیچ اطمینان حاصل شود و گریس روان کننده باید به طور منظم تعویض شود. در همین حال، تشخیص دقیق منظم بال اسکرو باید انجام شود و هنگامی که سایش از محدوده مجاز فراتر رود، بلبرینگ‌ها یا مهره‌ها باید به موقع تعویض شوند.

 

روانکاری ناکافی بین پیچ و مهره: روانکاری ناکافی اصطکاک بین پیچ و مهره را افزایش می‌دهد و نه تنها سایش قطعات را تسریع می‌کند، بلکه باعث مقاومت ناهموار در حرکت و تأثیر بر دقت ماشینکاری می‌شود. در طول فرآیند ماشینکاری، ممکن است پدیده خزش رخ دهد، یعنی ابزار هنگام حرکت با سرعت کم دچار مکث‌ها و پرش‌های متناوب می‌شود که کیفیت سطح ماشینکاری شده را بدتر می‌کند و تضمین دقت ابعادی را دشوار می‌سازد. طبق دفترچه راهنمای دستگاه، گریس روان‌کننده یا روغن روان‌کننده باید مرتباً بررسی و تکمیل شود تا اطمینان حاصل شود که پیچ و مهره در وضعیت روانکاری خوبی قرار دارند. در همین حال، می‌توان از محصولات روان‌کننده با کارایی بالا برای بهبود اثر روانکاری و کاهش اصطکاک استفاده کرد.

 

جنبه‌های الکتریکی
خرابی سروو موتور: خرابی سروو موتور مستقیماً بر کنترل حرکت ابزار تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، اتصال کوتاه یا مدار باز سیم‌پیچ موتور باعث می‌شود موتور نتواند به طور عادی کار کند یا گشتاور خروجی ناپایداری داشته باشد و ابزار نتواند طبق مسیر از پیش تعیین شده حرکت کند و منجر به خطاهای ابعادی شود. علاوه بر این، خرابی انکودر موتور بر دقت سیگنال بازخورد موقعیت تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود سیستم کنترل ابزار ماشین نتواند موقعیت ابزار را به طور دقیق کنترل کند. نگهداری منظم سروو موتور باید انجام شود، از جمله بررسی پارامترهای الکتریکی موتور، تمیز کردن فن خنک‌کننده موتور و تشخیص وضعیت کاری انکودر و غیره، تا خطرات احتمالی خطا به موقع کشف و از بین بروند.

 

کثیفی داخل ترازوی گریتینگ: ترازوی گریتینگ یک حسگر مهم است که در مرکز ماشینکاری برای اندازه‌گیری موقعیت و جابجایی ابزار استفاده می‌شود. اگر داخل ترازوی گریتینگ کثیفی وجود داشته باشد، بر دقت قرائت ترازوی گریتینگ تأثیر می‌گذارد و در نتیجه باعث می‌شود سیستم کنترل ابزار ماشین اطلاعات موقعیت نادرستی دریافت کند و در نتیجه انحرافات ابعادی ماشینکاری ایجاد شود. به عنوان مثال، هنگام ماشینکاری سیستم‌های سوراخ با دقت بالا، به دلیل خطای ترازوی گریتینگ، دقت موقعیت سوراخ‌ها ممکن است از حد مجاز تجاوز کند. تمیز کردن و نگهداری منظم ترازوی گریتینگ باید با استفاده از ابزارهای تمیزکننده و پاک‌کننده‌های مخصوص و با رعایت مراحل صحیح کار انجام شود تا از آسیب دیدن ترازوی گریتینگ جلوگیری شود.

 

خرابی تقویت‌کننده سروو: وظیفه تقویت‌کننده سروو، تقویت سیگنال فرمان صادر شده توسط سیستم کنترل و سپس به کار انداختن موتور سروو است. هنگامی که تقویت‌کننده سروو از کار می‌افتد، مانند زمانی که لوله برق آسیب دیده یا ضریب تقویت غیرطبیعی است، باعث می‌شود موتور سروو به طور ناپایدار کار کند و بر دقت ماشینکاری تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، ممکن است باعث نوسان سرعت موتور شود، سرعت پیشروی ابزار را در طول فرآیند برش ناهموار کند، زبری سطح قطعه ماشینکاری شده را افزایش دهد و دقت ابعادی را کاهش دهد. باید یک مکانیزم تشخیص و تعمیر عیب الکتریکی ماشین ابزار به طور کامل ایجاد شود و پرسنل تعمیر برق حرفه‌ای باید مجهز به تشخیص و تعمیر به موقع عیب اجزای الکتریکی مانند تقویت‌کننده سروو باشند.

 

چهارم. نتیجه‌گیری
عوامل متعددی بر دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری تأثیر می‌گذارند. عوامل قابل اجتناب مانند فرآیندهای ماشینکاری، محاسبات عددی در برنامه‌نویسی، عناصر برش و تنظیم ابزار را می‌توان با بهینه‌سازی طرح‌های فرآیند، بهبود سطوح برنامه‌نویسی، انتخاب منطقی پارامترهای برش و تنظیم دقیق ابزارها به طور مؤثر کنترل کرد. عوامل مقاومت‌ناپذیر مانند تغییر شکل خنک‌کننده قطعه کار و پایداری خود ابزار ماشین، اگرچه حذف کامل آنها دشوار است، اما می‌توان با استفاده از اقدامات فرآیندی معقول مانند استفاده از مایع خنک‌کننده، نگهداری منظم و تشخیص و تعمیر عیب ابزار ماشین، تأثیر آنها بر دقت ماشینکاری را کاهش داد. در فرآیند تولید واقعی، اپراتورها و مدیران فنی مراکز ماشینکاری باید این عوامل تأثیرگذار را به طور کامل درک کرده و اقدامات هدفمندی را برای پیشگیری و کنترل انجام دهند تا به طور مداوم دقت ابعادی ماشینکاری مراکز ماشینکاری بهبود یابد، اطمینان حاصل شود که کیفیت محصول مطابق با الزامات است و رقابت‌پذیری بازار شرکت‌ها افزایش یابد.