विनिर्माण में पतली दीवार वाले पाइप घटक विरूपण को रोकने के प्रभावी तरीके

 

वास्तविक उत्पादन में, विभिन्न आकृतियों और आकारों की पतली दीवार वाली पाइप फिटिंग के प्रसंस्करण का सामना करना आम बात है, जो प्रसंस्करण के दौरान विरूपण का खतरा होता है। विरूपण को रोकने के तरीकों की खोज करना, यह सुनिश्चित करना कि हिस्से आयामी और स्थिरता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, महत्वपूर्ण है। पतली दीवार वाले घटक टर्निंग और मिलिंग प्रक्रियाओं में एक चुनौतीपूर्ण समस्या पेश करते हैं, मुख्य रूप से उनकी कम कठोरता और ताकत के कारण। प्रसंस्करण के दौरान, वे विरूपण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जिससे आकार और आयामी त्रुटियां बढ़ जाती हैं, जिससे लगातार भाग की गुणवत्ता सुनिश्चित करना मुश्किल हो जाता है।

 

 

मैं पतली दीवार वाले पाइप वर्कपीस की परिशुद्धता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं

 

1. बल के कारण विरूपण की संवेदनशीलता

पतली दीवार वाली वर्कपीस में क्लैम्पिंग बलों के तहत विरूपण की अत्यधिक संभावना होती है, जो उनकी आयामी और आकार सटीकता दोनों को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, आंतरिक व्यास को संसाधित करते समय बाहरी व्यास को क्लैंप करने के लिए तीन-जबड़े चक का उपयोग करते समय, बाहरी व्यास क्लैंपिंग बल के कारण त्रिकोणीय आकार में थोड़ा विकृत हो सकता है। यद्यपि एक बेलनाकार छेद उत्पन्न होता है, चक को छोड़ने पर, बाहरी व्यास अपने बेलनाकार रूप में वापस आ जाता है, जबकि आंतरिक छेद चाप के आकार का या त्रिकोणीय हो जाता है।

 

2. ताप-प्रेरित विकृति

गर्मी काटने से वर्कपीस का थर्मल विरूपण हो सकता है, जिससे इसके आयामों को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है। पतली दीवार वाले धातु घटक, विशेष रूप से रैखिक विस्तार के उच्च गुणांक वाले, गर्मी काटने से प्रेरित थर्मल विरूपण के लिए विशेष रूप से अतिसंवेदनशील होते हैं, जो उनकी आयामी सटीकता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।

 

3. कंपन-प्रेरित विकृति

काटने की ताकतों के तहत, रेडियल घटक वर्कपीस को मोड़ने का कारण बन सकते हैं। यदि वर्कपीस की बाहरी सतह पर खांचे या पायदान जैसी विशेषताएं हैं, तो काटने वाले उपकरण में असमान बल का अनुभव हो सकता है, जिससे कंपन हो सकता है। यह कंपन वर्कपीस के आयामी, आकार और स्थितिगत सटीकता के साथ-साथ इसकी सतह की खुरदरापन पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है।

 

 

II पतली दीवार वाले हिस्सों की विकृति को कम करने और रोकने के तरीके

 

1. अक्षीय क्लैम्पिंग फिक्स्चर का उपयोग

पतली दीवार वाली वर्कपीस को मोड़ते और मिलिंग करते समय, रेडियल क्लैंपिंग के बजाय अक्षीय क्लैंपिंग का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। अक्षीय क्लैंपिंग विधि, जो एक अक्षीय क्लैंपिंग स्लीव (थ्रेडेड स्लीव) का उपयोग करती है, यह सुनिश्चित करती है कि क्लैंपिंग बल वर्कपीस की धुरी के साथ वितरित किए जाते हैं। चूँकि वर्कपीस की अक्षीय कठोरता अधिक है, यह विधि विरूपण के जोखिम को कम करती है।

 

2. क्लैम्पिंग संपर्क क्षेत्र बढ़ाना

स्लिट स्लीव्स या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए नरम जबड़ों का उपयोग करने से संपर्क सतह क्षेत्र बढ़ जाता है, जो वर्कपीस पर क्लैंपिंग बल को समान रूप से वितरित करने में मदद करता है। इससे क्लैम्पिंग के दौरान स्थानीयकृत विरूपण की संभावना कम हो जाती है।

 

3. कटिंग टूल ज्योमेट्री और कटिंग पैरामीटर्स को अनुकूलित करना

काटने के बल और गर्मी को कम करने के लिए, काटने के उपकरण और काटने के मापदंडों की ज्यामिति का सावधानीपूर्वक चयन करना आवश्यक है। कम काटने वाले बल और गर्मी से विरूपण की संभावना कम हो जाएगी।

 

4. काटने वाले तरल पदार्थों का पर्याप्त अनुप्रयोग

काटने से गर्मी उत्पन्न होती है, जो मुख्य रूप से चिप्स और काटने के उपकरण में केंद्रित होती है। काटने वाले तरल पदार्थ ठंडा करने, चिकनाई देने, चिप हटाने और जंग की रोकथाम में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। काटने वाले तरल पदार्थों को पर्याप्त रूप से लगाने से, काटने के तापमान को कम किया जा सकता है, जिससे वर्कपीस के थर्मल विरूपण को रोका जा सकता है।

 

5. प्रक्रिया पसलियों को जोड़ना

कुछ पतली दीवार वाली वर्कपीस में कठोरता को बढ़ाने के लिए क्लैंपिंग बिंदुओं पर विशेष रूप से डिज़ाइन की गई प्रक्रिया पसलियां होती हैं। इन पसलियों पर क्लैंपिंग बल लगाया जाता है, जिससे विकृति कम हो जाती है। मशीनिंग के बाद, प्रक्रिया पसलियों को हटाया जा सकता है।

 

 

III केस स्टडी: पतली दीवार वाले वर्कपीस को मोड़ने और मिलिंग करने के लिए अक्षीय बल अनुप्रयोग

 

1. पतली दीवार वाली वर्कपीस कठिनाई का विश्लेषण

पसंद की सामग्री कठोर एल्यूमीनियम 2A12T4 है, और एक खोखले बेलनाकार खुरदरे पदार्थ का उपयोग किया जाता है। आंतरिक गुहा को चार तरफ मिलिंग की आवश्यकता होती है, और बाहरी दीवार में चार बड़े छेद (Φ26 मिमी) होते हैं, साथ ही कुछ असेंबली-संबंधित स्क्रू छेद और थ्रेडेड छेद भी होते हैं। अधिकतम बाहरी व्यास 18{6}}मिमी ±0.05मिमी है, और न्यूनतम दीवार की मोटाई 3मिमी है। गोलाई का विरूपण 0.15 मिमी से अधिक नहीं होना चाहिए। पतली दीवार वाले हिस्सों की अंतर्निहित विरूपण चुनौतियों के अलावा, इस वर्कपीस को बाहरी व्यास पर चार आंतरिक पक्षों और छेदों के प्रसंस्करण की भी आवश्यकता होती है, जिससे असमान और असममित दीवार की मोटाई होती है जो विरूपण को बढ़ाती है। आंतरिक और बाहरी सुविधाओं की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है।

 

▲ पतली दीवार वाली पार्ट्स

 

2. पूर्व-सुधार प्रक्रिया मार्ग

1). आंतरिक व्यास को मोड़ें, तीन-जबड़े चक का उपयोग करके बाहरी व्यास को मोटा मोड़ें, और आंतरिक और बाहरी व्यास के लिए दोनों तरफ 1 मिमी का भत्ता छोड़ दें।

2). प्रत्येक तरफ 1 मिमी के भत्ते के साथ आंतरिक गुहा को मोटे तौर पर पीसने के लिए एक मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें, और 2 मिमी के भत्ते के साथ चार Φ26 बड़े छेदों को मोटे तौर पर पीसने के लिए आंतरिक चेहरों को संरेखित करें।

3). तनाव-मुक्ति उपचार.

4). खराद पर, प्रत्येक पक्ष पर 0.5 मिमी भत्ते के साथ आंतरिक चरण की द्वितीयक रफ मिलिंग करें, और बाहरी व्यास पर 0.5 मिमी भत्ते के साथ कार्य करें।

5). 0.5 मिमी भत्ते के साथ आंतरिक गुहा को सेकेंडरी रफ मिल करने के लिए मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें।

6). तनाव-मुक्ति उपचार.

7). खराद पर, दोनों सिरों को आकार के अनुसार समतल करें, भीतरी व्यास को अर्ध-समाप्त मोड़ें, और अंतिम आकार में मोड़ें।

8). आकार के अनुसार आंतरिक गुहा को पूरा करने के लिए मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें।

9). खराद पर, बाहरी व्यास को आकार में बदल दें।

10). मशीनिंग केंद्र पर सभी बाहरी छिद्रों और विशेषताओं को मिलें।

 

3. सुधार-पूर्व प्रक्रिया संबंधी मुद्दे

1). आंतरिक गुहा की रफ और फिनिश मिलिंग के लिए उपयोग किया जाने वाला फिक्स्चर एक स्लिट स्लीव फिक्स्चर था जिसे तीन-जबड़े चक के साथ क्लैंप किया गया था। यह सेटअप वर्कपीस पर रेडियल बल का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप पतली दीवार वाले घटकों की कम कठोरता के कारण विरूपण होता है। मशीनिंग के दौरान वर्कपीस, त्रिकोणीय आकार में विकृत हो जाता है। तनाव दूर करने के लिए रफ मिलिंग के दौरान क्लैम्पिंग बल को समायोजित किया गया था, लेकिन इससे वर्कपीस अस्थिर हो गया, जिससे मशीनिंग के दौरान गति या झुकाव हुआ। उत्पादन चक्र को बढ़ाते हुए टूलपाथ को धीमा करना पड़ा।

 

2). आंतरिक मोड़ के लिए, आंतरिक व्यास को मोड़ने के लिए बाहरी व्यास को क्लैंप करने के लिए विशेष पीतल के नरम जबड़ों का उपयोग किया जाता था, लेकिन काटने की गर्मी को अवशोषित करने और आंतरिक तनाव जारी करने की वर्कपीस की प्रवृत्ति के कारण, वर्कपीस को क्लैंपिंग और रिलीज़ करते समय विरूपण अभी भी होता था। वर्कपीस हटाते ही आंतरिक और बाहरी व्यास बदल जाएंगे, जिससे विरूपण को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाएगा।

 

3). बाहरी छिद्रों और खांचे को खत्म करने के लिए, दो-बिंदु समर्थन का उपयोग किया गया था, जिसमें बोल्ट द्वारा क्लैंपिंग बल प्रदान किया गया था। हालाँकि, पतली दीवार और कम कठोरता के कारण कंपन होता है, खासकर ड्रिलिंग करते समय, जिससे परिशुद्धता प्रभावित होती है।

 

4. सुधार के बाद की प्रक्रिया प्रवाह का विश्लेषण

1) भीतरी व्यास को उलटने के लिए खराद पर तीन-जबड़े वाली चक का उपयोग करें, बाहरी व्यास पर रफ़ मोड़ दें, फिर भीतरी व्यास को रफ़-टर्न करने के लिए बाहरी व्यास को फिर से दबाएँ।

2) आंतरिक गुहा के चौकोर भाग को रफ करने के लिए एक मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें और प्रत्येक तरफ 1 मिमी के भत्ते के साथ चार बड़े छेदों को रफ करें।

3) तनाव-मुक्ति उपचार करें।

4) दोनों सिरों को समतल करने के लिए खराद का उपयोग करें, बाहरी व्यास पर 0.5 मिमी का भत्ता छोड़ें, और आंतरिक व्यास को अर्ध-समाप्त करें।

5) तनाव-मुक्ति उपचार करें।

6). अंतिम आकार तक दोनों अंतिम चेहरों और आंतरिक व्यास को पूरा करने के लिए खराद का उपयोग करें।

7) आंतरिक गुहा के आकार को सटीक रूप से मिलाने के लिए मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें।

8) खराद पर, गोलाई और आयामी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बाहरी व्यास को घुमाएं।

9) सभी बाहरी विशेषताओं को सटीक रूप से मिलाने के लिए मशीनिंग केंद्र का उपयोग करें।

 

5. मुख्य प्रसंस्करण विधियाँ और सुधार के बाद प्राप्त परिणाम

 

1) आंतरिक गुहा की रफ मिलिंग

आंतरिक गुहा की रफ मिलिंग की प्रक्रिया पूर्व-सुधार विधि से भिन्न नहीं है। बाहरी व्यास को जकड़ने के लिए एक स्लिट स्लीव फिक्सचर का उपयोग किया जाता है, जबकि आंतरिक चौकोर विशेषताओं को मिलाने के लिए तीन-जबड़े वाली चक फिक्सचर को रखती है। बाहरी छिद्रों की रफ मिलिंग के लिए, वर्कपीस के बाहरी व्यास के दाहिने छोर को जकड़ने के लिए एक विशेष बड़े नरम जबड़े का उपयोग किया जाता है, इसे बाईं ओर के आंतरिक चौकोर आकार के साथ संरेखित किया जाता है। आंतरिक गुहा की सटीक मिलिंग के दौरान, निम्नलिखित स्थिरता डिज़ाइन (चित्रा 2 और चित्रा 3) का उपयोग किया जाता है:

 

▲ परिशुद्धता मिलिंग स्थिरता का

 

▲ परिशुद्धता मिलिंग

 

टिप्पणी:

1. सर्पिल टोपी- सर्पिल टोपी फिक्सचर के ऊपरी सिरे पर हल्के नीले हिस्से में पिरोती है, वर्कपीस के ऊपरी हिस्से को सुरक्षित और संपीड़ित करती है। सर्पिल टोपी का छेद व्यास वर्कपीस के आंतरिक व्यास से 2 मिमी बड़ा है, वर्कपीस की दीवार की मोटाई 3 मिमी है, जो 2 मिमी चौड़ी संपीड़न संपर्क सतह बनाती है। यह डिज़ाइन काटने के उपकरण की वर्कपीस की आंतरिक गुहा को आकार देने की क्षमता में हस्तक्षेप नहीं करता है।

 

2. ऊपरी समर्थन रिंग- सपोर्ट रिंग की बाहरी नीली दीवार फिक्स्चर के ऊपरी नीले भाग के साथ संरेखित होती है, जबकि भीतरी दीवार वर्कपीस के बाहरी व्यास के साथ फिट होती है। यह वर्कपीस के ऊपरी सिरे की सभी दिशाओं (बाएं, दाएं, सामने, पीछे) में गति को रोकता है और सटीक स्थिति सुनिश्चित करता है, यह गारंटी देता है कि वर्कपीस का घूर्णी केंद्र प्रत्येक सेटअप के अनुरूप रहता है।

 

3. वर्कपीस- संसाधित किया जाने वाला वर्कपीस।

 

4. फिक्सचर बॉडी(चित्र तीन) - फिक्स्चर बॉडी के निचले अंदरूनी सिरे में 15 मिमी गहरी सीढ़ीदार गोलाकार नाली होती है जो वर्कपीस के निचले बाहरी व्यास के साथ फिट होती है। केंद्रीय बैंगनी अनुभाग काले रबर सामग्री से बना है जो मशीनिंग के दौरान कंपन और बकवास को रोकने के लिए फिक्स्चर और भाग की बाहरी दीवार के बीच के अंतर को फिट करता है।

 

5. छोटा स्टॉप ब्लॉक- यह हिस्सा फिक्स्चर की प्रमुख विशेषता है। यह फिक्स्चर बॉडी के बाहरी खांचे छेद से जुड़ता है, जिसमें फैला हुआ हिस्सा वर्कपीस के Φ26 सर्कल की आंतरिक दीवार को छूता है। यह वर्कपीस को अवरुद्ध करता है और इसके दक्षिणावर्त घुमाव को सीमित करता है। स्टॉप ब्लॉक भी संरेखण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्योंकि उपकरण दक्षिणावर्त घूमता है, वर्कपीस पर दक्षिणावर्त बल लगता है, जिसका स्टॉप ब्लॉक प्रतिकार करता है। फिक्स्चर बॉडी का स्क्रू होल और थ्रेडेड होल प्रसंस्करण के दौरान कंपन या विस्थापन को रोकते हुए, स्टॉप ब्लॉक को मजबूती से सुरक्षित करता है। छोटे स्टॉप ब्लॉक और वर्कपीस के Φ26 सर्कल की आंतरिक दीवार के बीच की बातचीत को चित्र 4 में दिखाया गया है।

 

▲ बातचीत

 

प्राप्त प्रभाव:

 

इस फिक्स्चर को वर्कपीस की स्वतंत्रता के सभी छह डिग्री को पूरी तरह से प्रतिबंधित करने के लिए सर्पिल टोपी से केवल न्यूनतम अक्षीय क्लैंपिंग बल की आवश्यकता होती है। यह सुनिश्चित करता है कि वर्कपीस रेडियल बलों द्वारा विकृत नहीं है। इसके अतिरिक्त, छोटा स्टॉप ब्लॉक स्वयं स्थिति और संरेखण में मदद करता है, वर्कपीस को घूमने से रोकने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वर्कपीस को फिक्स्चर के भीतर सुरक्षित रूप से स्थित किया गया है, स्थिरता के लिए एक सपोर्ट रिंग, कंपन डंपिंग के लिए बीच में रबर सामग्री और स्थिति के लिए नीचे 15 मिमी गहरी स्टेप्ड गोलाकार नाली है। सिस्टम की कठोरता को बढ़ाया जाता है, जो उल्लेखनीय रूप से उच्च कटिंग मापदंडों की अनुमति देता है, जिससे समग्र उत्पादन दक्षता में सुधार होता है। सुधार से पहले, इस प्रक्रिया में 30 मिनट का समय लगता था; सुधार के बाद प्रोसेसिंग का समय घटाकर 15 मिनट कर दिया गया है। इसके अलावा, इस फिक्स्चर का उपयोग आंतरिक गुहा के सटीक मोड़ के दौरान भी किया जा सकता है, जिससे कुल उत्पादन लागत कम हो जाती है।

 

2) भीतरी गुहा का खुरदुरा और अंतिम मोड़

आंतरिक गुहा को खुरदरा और अंतिम रूप देने के लिए डिज़ाइन किया गया फिक्स्चर आंतरिक गुहा की सटीक मिलिंग के समान सिद्धांत का पालन करता है। हालाँकि, छोटा स्टॉप ब्लॉक केवल वर्कपीस के रोटेशन को सीमित करने का काम करता है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।

 

▲ भीतरी गुहा का खुरदुरा और अंतिम मोड़

 

वर्कपीस को अक्षीय रूप से सर्पिल कैप द्वारा क्लैंप किया जाता है, जो क्लैम्पिंग बलों के कारण विरूपण को रोकता है। आंतरिक छेद को मोड़ते समय, वर्कपीस लगभग पूरी तरह से मुक्त रहता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि मशीनीकृत छेद आवश्यक तकनीकी विशिष्टताओं को पूरा करता है। सुधार से पहले, रेडियल क्लैंपिंग बल को कम करने और विरूपण को रोकने के लिए, क्लैंपिंग बल को कम करना पड़ा, जिससे कटिंग पैरामीटर भी कम हो गए। सुधार के बाद, क्लैंपिंग विरूपण के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं है, जिससे उच्च कटिंग पैरामीटर और बढ़ी हुई उत्पादन क्षमता की अनुमति मिलती है। प्रक्रिया का समय 35 मिनट से घटकर 25 मिनट हो गया।

 

3) बाहरी दीवार के छेदों की सटीक मिलिंग

 

▲ परिशुद्धता मिलिंग

 

बाहरी दीवार के छेदों की सटीक मिलिंग के लिए फिक्स्चर को चित्र 6 में दिखाया गया है। फिक्स्चर का डिज़ाइन सबसे दाईं ओर फिक्स्चर के मुख्य भाग पर केंद्रित है:

 

फिक्स्चर डिज़ाइन: फिक्स्चर बॉडी को चार-अक्ष वाली रोटरी टेबल पर स्थिर और संरेखित किया गया है। पूर्व-मशीनीकृत बेस छेद और प्रवेश स्लॉट मशीनिंग के दौरान उपकरण के हस्तक्षेप को रोकते हैं। फिक्स्चर का हल्का बैंगनी भाग वर्कपीस के दाहिने छोर के आंतरिक छेद के साथ संरेखित होता है, जबकि बाईं ओर वर्कपीस के आंतरिक चौकोर आकार के साथ फिट होता है, जो संरेखण प्रदान करता है और रोटेशन को रोकता है। शीर्ष और सर्पिल कैप स्थापित करने के बाद, फिक्स्चर वर्कपीस को सुरक्षित रूप से स्थिति में रखता है, जिससे पुन: स्थिति की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। फिक्स्चर वर्कपीस के मामूली विरूपण को ध्यान में रखते हुए और आसानी से हटाने को सुनिश्चित करने के लिए फिक्स्चर और वर्कपीस के बीच लगभग 0.03 मिमी के क्लीयरेंस फिट की अनुमति देता है।

 

प्रभाव: मशीनिंग के दौरान, वर्कपीस स्थिर रहता है, और कोई अवांछित कंपन नहीं होता है, जिससे उच्च कटिंग पैरामीटर और बेहतर परिशुद्धता की अनुमति मिलती है। पिछले फिक्स्चर की तुलना में, यह डिज़ाइन सेटअप समय को काफी कम कर देता है, सिस्टम कठोरता में सुधार करता है और यह सुनिश्चित करता है कि प्रसंस्करण के दौरान वर्कपीस स्थिर रहे। परिणामस्वरूप, कुल मशीनिंग समय 55 मिनट से घटकर 35 मिनट हो गया है।