ابزار زنده در مقابل فرزکاری ثانویه در ماشین‌های تراش سوئیسی

ابزارسازی زنده در مقابل فرزکاری ثانویه در ماشین‌های تراش سوئیسی: بهینه‌سازی تراشکاری دقیق CNC

پی اف تی، شنژن

چکیده: ماشین‌های تراش سوئیسی با استفاده از ابزار زنده (ابزارهای چرخشی یکپارچه) یا فرزکاری ثانویه (عملیات فرزکاری پس از تراش) به هندسه‌های پیچیده قطعات دست می‌یابند. این تجزیه و تحلیل، زمان چرخه، دقت و هزینه‌های عملیاتی را بین هر دو روش بر اساس آزمایش‌های ماشینکاری کنترل‌شده مقایسه می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که ابزار زنده میانگین زمان چرخه را 27٪ کاهش می‌دهد و تلرانس موقعیتی را برای ویژگی‌هایی مانند سوراخ‌های متقاطع و تخت‌ها 15٪ بهبود می‌بخشد، اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه ابزار 40٪ بیشتر است. فرزکاری ثانویه هزینه‌های هر قطعه کمتری را برای حجم‌های کمتر از 500 واحد نشان می‌دهد. این مطالعه با معیارهای انتخاب بر اساس پیچیدگی قطعه، اندازه دسته و الزامات تلرانس به پایان می‌رسد.

۱ مقدمه

ماشین‌های تراش سوئیسی بر تولید قطعات کوچک با دقت بالا تسلط دارند. یک تصمیم حیاتی شامل انتخاب بین ...ابزار زنده(فرزکاری/سوراخکاری روی دستگاه) وفرزکاری ثانویه(عملیات پس از پردازش اختصاصی). داده‌های صنعت نشان می‌دهد که ۶۸٪ از تولیدکنندگان، کاهش تنظیمات برای اجزای پیچیده را در اولویت قرار می‌دهند (اسمیت،مجله علمی تولیدی.، 2023). این تحلیل، با استفاده از داده‌های تجربی ماشینکاری، بده‌بستان‌های عملکرد را کمّی می‌کند.

۲ روش‌شناسی

۲.۱ طراحی آزمون

• قطعات کار: شفت‌های فولادی ضد زنگ 316L (قطر 8 میلی‌متر در 40 میلی‌متر) با 2 سوراخ عرضی Ø2 میلی‌متر + 1 سوراخ تخت 3 میلی‌متری.

• ماشین آلات:

  • ابزار زنده:تسوگامی SS327 (محور Y)

  • فرزکاری ثانویه:ایندکس کننده هاردینگ کانکوئست ST + HA5C

• معیارهای ردیابی شده: زمان چرخه (ثانیه)، زبری سطح (Ra µm)، تلرانس موقعیت سوراخ (± میلی‌متر).

۲.۲ جمع‌آوری داده‌ها

سه دسته (n=150 قطعه در هر روش) پردازش شدند. دستگاه CMM میتوتویو ویژگی‌های بحرانی را اندازه‌گیری کرد. تجزیه و تحلیل هزینه شامل سایش ابزار، نیروی کار و استهلاک ماشین بود.

۳ نتیجه

۳.۱ مقایسه عملکرد

*شکل ۱: ابزارسازی زنده زمان چرخه را کاهش می‌دهد اما هزینه‌های ابزارسازی به ازای هر قطعه را افزایش می‌دهد.*

۳.۲ تحلیل هزینه-فایده

• نقطه سربه‌سر: ابزارآلات زنده در حدود ۵۵۰ واحد مقرون‌به‌صرفه می‌شوند (شکل ۲).

• تأثیر دقت: ابزار دقیق خطاهای فیکسچرینگ مجدد را از بین می‌برد و تغییرات Cpk را 22٪ کاهش می‌دهد.

۴ بحث

کاهش زمان چرخه: عملیات یکپارچه ابزار زنده، تأخیر در جابجایی قطعات را از بین می‌برد. با این حال، محدودیت‌های قدرت اسپیندل، فرزکاری سنگین را محدود می‌کند.
محدودیت‌های هزینه: هزینه‌های پایین‌تر ابزارسازی در فرزکاری ثانویه برای نمونه‌های اولیه مناسب است، اما نیروی کار جابجایی را افزایش می‌دهد.
کاربرد عملی: برای قطعات پزشکی/هوافضا با تلرانس ±0.015 میلی‌متر، ابزار دقیق با وجود سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر، بهینه است.

۵ نتیجه‌گیری

ابزارسازی زنده در ماشین‌های تراش سوئیسی، سرعت و دقت فوق‌العاده‌ای را برای قطعات پیچیده و با حجم متوسط تا زیاد (بیش از ۵۰۰ واحد) ارائه می‌دهد. فرزکاری ثانویه برای هندسه‌های ساده‌تر یا دسته‌های کم همچنان قابل استفاده است. تحقیقات آینده باید بهینه‌سازی پویای مسیر ابزار را برای ابزارسازی زنده بررسی کند.