ईडीसी की आत्मा - मशीन टूल्स से सीएनसी तक

 

I पृष्ठभूमि

यदि कोई एक पेशेवर शब्द है जिसे EDC (एवरीडे कैरी) समुदाय में प्रवेश करते समय अधिकांश लोग सबसे पहले सुनते हैं, तो वह निस्संदेह CNC है। इसके बाद विभिन्न उच्च-तकनीकी शब्द जैसे कि तीन-अक्ष, चार-अक्ष, पाँच-अक्ष और सटीक नक्काशी आते हैं। इस लेख का उद्देश्य CNC, EDC की आत्मा, वास्तव में क्या है, इसकी एक व्यापक लेकिन सुलभ समझ प्रदान करना है (मुख्य रूप से CNC मशीनिंग केंद्रों और CNC वायर कटिंग का परिचय; बाद में और अधिक CNC मशीनें पेश की जाएंगी)।

 

II उत्पत्ति

सीएनसी में गोता लगाने से पहले, आइए सबसे पहले मशीनिंग उद्योग में दो पारंपरिक मशीन टूल्स - खराद और मिलिंग मशीन को समझें।

 

▲मैनुअल खराद संचालन

 

खराद का कार्य सिद्धांत:वर्कपीस को दो केंद्रों के बीच में जकड़ा जाता है, तथा वर्कपीस को घुमाकर तथा उपकरण को चलाकर काटने का कार्य किया जाता है।

 

▲मैनुअल मिलिंग मशीन ऑपरेशन

 

मिलिंग मशीन का कार्य सिद्धांत: उपकरण वर्कपीस की सतह को काटने के लिए उच्च गति से घूमता है। वीडियो प्रदर्शनों के माध्यम से, हम देख सकते हैं कि एक मैनुअल मिलिंग मशीन हैंडल को घुमाकर तीन गति दिशाओं को नियंत्रित करती है: वर्कटेबल को क्षैतिज या लंबवत (X और Y अक्ष) घुमाना और वर्कटेबल को लंबवत (Z अक्ष) घुमाना। वर्कपीस की गति घूमने वाले उपकरण को वर्कपीस की सतह और गहराई को मशीन करने की अनुमति देती है।

 

 

पारंपरिक मशीनिंग में पारंपरिक मशीन टूल्स को मैन्युअल रूप से संचालित करना शामिल है, जिसमें धातु को मैन्युअल रूप से हैंडल घुमाकर और कैलिपर्स और अन्य उपकरणों के साथ परिशुद्धता मापकर काटा जाता है। इन पारंपरिक मशीनों में कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक को जोड़ने से CNC मशीनें बनती हैं। CNC का मतलब है "कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण," जिसका अर्थ है कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित स्वचालित मशीन टूल्स। कंप्यूटर स्वचालित रूप से पूर्व-प्रोग्राम किए गए निर्देशों के आधार पर उत्पादों और भागों को मशीन करता है, जिसे आमतौर पर CNC मशीनिंग के रूप में जाना जाता है।

 

तृतीय शीर्षक शिल्प कौशल

इस बिंदु पर, पाठकों को यह समझना चाहिए कि तीन-अक्ष मशीनिंग कैसे काम करती है: मिलिंग मशीन की तीन नियंत्रण दिशाएँ एक कंप्यूटर द्वारा प्रबंधित की जाती हैं। चूँकि वर्कपीस उपकरण के सापेक्ष केवल X, Y और Z दिशाओं में चलती है, इसलिए प्रत्येक सेटअप केवल एक चेहरे की मशीनिंग को पूरा कर सकता है। यदि किसी अन्य चेहरे को मशीनिंग की आवश्यकता है, तो वर्कपीस को फिर से क्लैंप किया जाना चाहिए और फिर से मशीनिंग की जानी चाहिए।

 

▲तीन-अक्ष मशीनिंग प्रदर्शनमिल-टर्न मशीनिंग प्रदर्शन

 

चार-अक्ष मशीनिंग का कार्यान्वयन काफी सरल है: वर्कपीस (ए-अक्ष) के लिए एक अतिरिक्त गति दिशा प्रदान की जाती है। चार-अक्ष मशीनिंग प्राप्त करने के लिए सबसे आम मशीन मिल-टर्न मशीन है। खराद केंद्र (ए-अक्ष) के चारों ओर वर्कपीस के रोटेशन और मिलिंग कटर (एक्स, वाई, जेड) की तीन-अक्ष गति को नियंत्रित करके, मशीन एक पूर्ण चक्र में वर्कपीस की मशीनिंग को पूरा करती है। एक मानक चार-अक्ष मशीन और एक मिल-टर्न मशीन के बीच का अंतर उनके फोकस में निहित है: मिल-टर्न मशीनें "टर्निंग" फ़ंक्शन पर जोर देती हैं, जिसमें ए-अक्ष चक मशीनिंग के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान करता है, जबकि मानक चार-अक्ष मशीनें मशीनिंग शक्ति प्रदान किए बिना मुख्य रूप से वर्कपीस अभिविन्यास को बदलने के लिए ए-अक्ष का उपयोग करती हैं।

 

▲प्रदर्शनमिल-टर्न मशीनिंग प्रदर्शन

 

इसके बाद सबसे उन्नत लगने वाली पांच-अक्ष मशीनिंग आती है, जो इसके कार्यान्वयन में काफी स्पष्ट है: स्वतंत्रता की एक और डिग्री जोड़ना, जिसे आमतौर पर सी-अक्ष के रूप में संदर्भित किया जाता है। मॉडल के आधार पर, इसे दोहरे घूमने वाले सिर, दोहरी घूर्णन तालिकाओं या एक घूर्णन और एक घूमने वाले तंत्र के संयोजन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

 

▲प्ररित करनेवाला की पांच-अक्षीय एक साथ मशीनिंग

 

▲पांच-अक्ष मशीनिंग में पांच अक्ष

 

हालांकि, हम अक्सर "छद्म पांच-अक्ष" और "3+2" जैसे शब्द सुनते हैं। इनका क्या मतलब है? पाँच डिग्री की स्वतंत्रता प्राप्त करने की क्षमता का मतलब जरूरी नहीं है कि वास्तविक "पांच-अक्ष एक साथ मशीनिंग" हो। अधिकांश मशीनिंग केंद्रों को अतिरिक्त अक्षों को फिर से जोड़ने के विकल्प के साथ डिज़ाइन किया गया है, जिसे तथाकथित "3+2" सेटअप कहा जाता है। इन्हें वास्तविक पाँच-अक्ष एक साथ मशीनिंग केंद्रों से अलग करने वाली मुख्य विशेषता "RTCP (रोटेशनल टूल सेंटर पॉइंट)" है। "3+2" का सिद्धांत अनिवार्य रूप से विशिष्ट कोणों (यानी, "स्थिति") पर तीन-अक्ष कार्यक्षमता प्राप्त करना है, जिसका अर्थ है कि मशीन के एक विशिष्ट कोण पर मुड़ने के बाद भी, यह अभी भी एक मानक तीन-अक्ष मशीन के रूप में काम करती है। इन दो प्रकार की मशीनिंग के बीच मूल्य अंतर भी महत्वपूर्ण है।

 

 

 

 

 

▲टूल सेंटर पॉइंट (टीसीपी) नियंत्रण के साथ पांच-अक्ष मशीनिंग

 

IV सामान्य समस्या

 

प्रश्न: क्या सीएनसी मशीनिंग में अधिक अक्ष हमेशा बेहतर होते हैं?

उत्तर: व्यवहार में, अक्षों का चयन कार्यवस्तु की वास्तविक आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। जैसा कि चित्रण में दिखाया गया है, स्वतंत्रता की अधिक डिग्री उपकरण का बेहतर उपयोग कर सकती है, मशीनिंग दक्षता में सुधार कर सकती है, और क्लैम्पिंग समय की संख्या को कम कर सकती है, जिससे कम त्रुटि होती है। हालाँकि, सभी कार्यवस्तुएँ चार-अक्ष या पाँच-अक्ष मशीनिंग के लिए उपयुक्त नहीं हैं। विशेष रूप से रोज़मर्रा की EDC मशीनिंग में, किसी भी डिज़ाइन को अत्यधिक जटिल सतहों, अवतल क्षेत्रों या टर्बाइन ब्लेड जैसी अपेक्षाकृत पतली सतहों की आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए, तीन-अक्ष और चार-अक्ष मशीनिंग अधिकांश EDC मशीनिंग आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। 3+2 के साथ घुमावदार सतह की गुणवत्ता में सुधार न्यूनतम है, और RTCP सिस्टम के साथ औद्योगिक-ग्रेड ट्रू फाइव-एक्सिस समकालिक मशीनिंग का उपयोग करने की लागत और लाभ आनुपातिक नहीं हैं। यह संभावना नहीं है कि कोई भी डिज़ाइनर इस पद्धति को चुनेगा।

 

 

 

 

प्रश्न: किस प्रकार के डिजाइनों में सी.एन.सी. की लागत अधिक होती है?

उत्तर: सबसे पहले, यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि CNC लागत मशीनिंग समय पर आधारित होती है। EDC मशीनिंग में, मशीनिंग समय को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक सतह की जटिलता है। सपाट सतहों के विपरीत, घुमावदार सतह मशीनिंग के लिए बॉल-एंड मिलों के साथ धीमी "चढ़ाई" की आवश्यकता होती है। यदि दो अलग-अलग घुमावदार सतहें तेजी से एक दूसरे को काटती हैं, तो स्पष्ट किनारों को सुनिश्चित करने के लिए धीमी और अधिक सावधानीपूर्वक मशीनिंग की आवश्यकता होती है (चैम्फर और फिलेट को बॉल-एंड मिलों की आवश्यकता नहीं होती है)।

 

 

 

 

प्रश्न: विभिन्न मशीनों के बीच परिशुद्धता में कितना अंतर है?

उत्तर: मशीनिंग में परिशुद्धता को "सहिष्णुता" द्वारा मापा जाता है। EDC मशीनिंग में सामान्य मिलिंग संचालन के लिए सहिष्णुता सीमाएँ इस प्रकार हैं:

 

 

 

 

 

 

मिलिंग सटीकता आम तौर पर IT8 से IT7 तक होती है। रफ मिलिंग के लिए, प्रोसेसिंग सटीकता IT11-IT13 है, जिसमें सतह खुरदरापन 5-20μm है। सेमी-फ़िनिश मिलिंग के लिए, सटीकता IT8-IT11 है, जिसमें सतह खुरदरापन 2.5-10μm है। फ़िनिश मिलिंग के लिए, सटीकता IT{{10}}IT8 है, जिसमें सतह खुरदरापन 0.63-5μm है।

 

तो, हमारे EDC प्रसंस्करण के लिए परिशुद्धता सीमा क्या है? वास्तव में, अधिकांश EDC उत्पादों को केवल "अर्ध-परिष्करण मशीनिंग" की आवश्यकता होती है, जहाँ उत्पाद की सहनशीलता IT8-IT7 के आसपास होती है और सतह खुरदरापन लगभग R 3.2-1.6 होता है। परिशुद्धता का यह स्तर EDC की असेंबली आवश्यकताओं के लिए पर्याप्त है, जैसे कि बीयरिंग, मैग्नेट और बॉल ग्रूव स्थापित करना। पॉलिश करने के बाद, सतह खुरदरापन R 0.8 तक पहुँच सकता है। इस प्रकार, मशीनिंग परिशुद्धता को कुछ खांचे वाले शीर्षों में दृष्टिगत रूप से देखा जा सकता है, और विशिष्ट परिशुद्धता मान "सतह खुरदरापन नमूनों" की तुलना करके निर्धारित किए जा सकते हैं। यह उल्लेखनीय है कि पत्थर धोने और सैंडब्लास्टिंग जैसी प्रक्रियाएँ वर्कपीस की सतह खुरदरापन को बदल देंगी। ये उपचार पर्याप्त किनारों को संरक्षित करते हुए सतह खुरदरापन बढ़ा सकते हैं। विशिष्ट सतह उपचार विकल्प उत्पाद विशेषताओं पर आधारित होना चाहिए।

 

 

 

 

चतुर्थलागत और मूल्य निर्धारण

ईडीसी समुदाय के आला बने रहने का मुख्य कारण सीएनसी लागतों के परिणामस्वरूप होने वाली उच्च कीमतें हैं। लेकिन क्या सीएनसी लागतों को खुद ही बिक्री बिंदु में बदल दिया जाना चाहिए? मेरी राय में, शिल्प कौशल को हमेशा उत्पाद की सेवा करनी चाहिए। एक अच्छे उत्पाद के लिए लागत और डिज़ाइन के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है। जबकि जटिल शिल्प कौशल बेहतर प्रस्तुति की ओर ले जा सकता है, यह उच्च कीमतें और लंबा उत्पादन समय भी लाता है। कभी-कभी, चीजों को अत्यधिक जटिल बनाने से संभावित खरीदार हतोत्साहित हो सकते हैं। बेशक, एक उत्पाद की प्रतिष्ठा कई कारकों पर निर्भर करती है, और एक उत्कृष्ट डिजाइन बाजार में उत्साह को प्रज्वलित कर सकता है, जिससे कीमत कम महत्वपूर्ण कारक बन जाती है। जहाँ तक आपका सवाल है, प्रिय पाठकों, मुझे विश्वास है कि इस लेख को पढ़ने के बाद, आपको अपना जवाब खुद मिल जाएगा।