অ্যাডাপটিভ ফিডস সহ হার্ডেনড স্টিল সিএনসি মেশিনিংয়ে টুল ভাঙন কমানোর কৌশল

অ্যাডাপটিভ ফিডস সহ হার্ডেনড স্টিল সিএনসি মেশিনিংয়ে টুল ভাঙন কমানোর কৌশল

পিএফটি, শেনজেন

শক্ত ইস্পাত (45-65 HRC) এর সিএনসি মেশিনিংয়ে টুল ভাঙন এখনও একটি বড় চ্যালেঞ্জ, যা উৎপাদনশীলতা এবং খরচকে প্রভাবিত করে। এই সমস্যার মোকাবিলার জন্য অ্যাডাপটিভ ফিড কন্ট্রোল প্রযুক্তির প্রয়োগ নিয়ে এই গবেষণায় আলোচনা করা হয়েছে। AISI 4340 (50 HRC) কম্পোনেন্টগুলি মেশিনিংয়ের সময় কোটেড কার্বাইড এন্ড মিলস ব্যবহার করে উৎপাদন চক্র থেকে আসা বাস্তব সময়ের মেশিনিং ডেটা (কাটিং বল, কম্পন, স্পিন্ডেল পাওয়ার) সংগ্রহ করা হয়েছিল। একটি বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় এমন অ্যাডাপটিভ কন্ট্রোল সিস্টেম পূর্বনির্ধারিত বলের সীমা অনুযায়ী গতিহার সামঞ্জস্য করেছিল। 120টি মেশিনিং চক্রের বিশ্লেষণ থেকে দেখা গেল যে একই উপাদান অপসারণ হারের জন্য নির্দিষ্ট প্যারামিটার মেশিনিংয়ের তুলনায় বিপর্যস্ত টুল ভাঙনের 65% হ্রাস ঘটেছে। পৃষ্ঠের অমসৃণতা (Ra) মান নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে রয়েছে (±0.4 µm)। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে অ্যাডাপটিভ ফিড কন্ট্রোল তাৎক্ষণিক মেশিনিং পরিস্থিতির প্রতিক্রিয়া জানিয়ে টুলের অতিরিক্ত ভার প্রতিরোধ করে, শক্ত ইস্পাত ফিনিসিং অপারেশনে প্রক্রিয়ার নির্ভরযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য একটি ব্যবহারিক পদ্ধতি হিসাবে এটি কাজ করে।

১। পরিচিতি

বিমান চলাচল, টুল এবং ডাই, এবং অটোমোটিভ শিল্পে দীর্ঘস্থায়ী উপাদান উত্পাদনের জন্য কঠিন ইস্পাত কাটানো অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। তবে, এই উপকরণগুলিতে (সাধারণত রকওয়েল সি 45 এবং তার উপরে) নির্ভুলতা অর্জন করার জন্য কাটার সরঞ্জামগুলি তাদের সীমায় পৌঁছে যায়। হঠাৎ, অপ্রত্যাশিত সরঞ্জাম ভাঙন একটি প্রধান সমস্যা। এটি উৎপাদন বন্ধ করে, ব্যয়বহুল কার্যনির্মাণ নষ্ট করে, সরঞ্জাম খরচ বাড়িয়ে দেয় এবং সময়সূচি ব্যবস্থায় বিশৃঙ্খলা তৈরি করে। প্রায়শই ঐতিহ্যবাহী স্থির-প্যারামিটার মেশিনিং ভাঙন এড়ানোর জন্য অত্যন্ত সংরক্ষণশীল খাদ্য উপর নির্ভর করে, যা উৎপাদনশীলতা কমিয়ে দেয়, অথবা খুব বেশি চাপ দেওয়ার কারণে ব্যর্থতার ঝুঁকি বাড়িয়ে দেয়।

অ্যাডাপ্টিভ ফিড কন্ট্রোল প্রযুক্তি একটি সম্ভাব্য সমাধান প্রদান করে। এই সিস্টেমগুলি কাটিং বল বা স্পিন্ডেল লোডের মতো মেশিনিং সংকেতগুলি নিয়মিত পর্যবেক্ষণ করে এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রতিটি ফিড হার বাস্তব সময়ে সামঞ্জস্য করে একটি পূর্ব-নির্ধারিত লক্ষ্য বজায় রাখে। ধারণাগতভাবে আকর্ষক হলেও উচ্চ-পরিমাণ শক্ত ইস্পাত উত্পাদনে ক্যাটাস্ট্রফিক টুল ভাঙনের হারের উপর এর নির্দিষ্ট প্রভাবের প্রমাণ সীমিত। এই অধ্যয়নটি সত্যিকারের উৎপাদন ঘরের শর্তাবলীর অধীনে AISI 4340 ইস্পাত (50 HRC) এর ফিনিশ মেশিনিংয়ের সময় অ্যাডাপ্টিভ ফিড নিয়ন্ত্রণের কার্যকারিতা হ্রাস করার ক্ষেত্রে সরাসরি পরিমাপ করে।

2 পদ্ধতি

2.1 পরীক্ষামূলক সেটআপ এবং ডিজাইন
পরীক্ষা AISI 4340 ফোর্জিং (কঠিনতা: 50 ± 2 HRC) থেকে গিয়ারবক্স হাউজিং ফিনিশ করার জন্য নিবেদিত একটি উত্পাদন মেশিনিং ঘরে ঘটেছিল। গভীর পকেটগুলি প্রোফাইল করা একটি সমালোচনামূলক অপারেশন ছিল যা Ø12mm, 3-ফ্লিউট, AlTiN-প্রলেপযুক্ত কঠিন কার্বাইড এন্ড মিল ব্যবহার করে। এই অপারেশনে টুল ভাঙন একটি পুনরাবৃত্ত ব্যর্থতার মড ছিল।

• নিয়ন্ত্রণের পদ্ধতি: ফিক্সড প্যারামিটার (FP) বনাম অ্যাডাপ্টিভ ফিড কন্ট্রোল (AFC)।

• FP বেসলাইন: দোকানের বিদ্যমান "নিরাপদ" প্যারামিটার ব্যবহার করে তৈরি: স্পিন্ডেল গতি ( এস ): 180 মিটার/মিনিট, প্রতি দাঁতে খাওয়ানো ( fz ): 0.08 মিমি/দাঁত, অক্ষীয় কাটিংয়ের গভীরতা ( aP ): 0.8 মিমি, রেডিয়াল কাটিংয়ের গভীরতা ( aE ): 6 মিমি (50% স্টেপওভার)।

• AFC বাস্তবায়ন: একটি বাণিজ্যিক সেন্সর-ভিত্তিক অ্যাডাপটিভ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একীভূত করা হয়েছিল। এর প্রধান কাজ: FP পরিস্থিতিতে প্রাথমিক পরীক্ষার মাধ্যমে নির্ধারিত লক্ষ্য বলের ±15% এর মধ্যে আসল কাটিং বল বজায় রাখা। সিস্টেমটি তাৎক্ষণিকভাবে খাওয়ানো হার 80% কমাতে পারে অথবা প্রোগ্রাম করা খাওয়ানো থেকে 20% পর্যন্ত বাড়াতে পারে (FP এর সমান হিসাবে সেট করা হয়েছে) fz ).

2.2 ডেটা অর্জন ও বিশ্লেষণ

• প্রাথমিক মেট্রিক: 10টি করে কম্পোনেন্ট মেশিন করার সময় হঠাৎ টুল ভাঙন

• প্রক্রিয়া নিরীক্ষণ: অ্যাডাপটিভ সিস্টেম রিয়েল-টাইম স্পিন্ডেল পাওয়ার রেকর্ড করেছে, কাটিং ফোর্স (স্বতন্ত্র অ্যালগরিদম), নির্দিষ্ট ফিড রেট এবং আসল ফিড রেট গণনা করেছে। স্পিন্ডেলের কাছাকাছি একটি অ্যাক্সেলেরোমিটারের মাধ্যমে কম্পন পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে।

• গুণবত্তা নিয়ন্ত্রণ: প্রতি কম্পোনেন্টের 3টি স্থানে Ra (পৃষ্ঠের অমসৃণতা) পরিমাপ করা হয়েছে একটি পোর্টেবল প্রোফাইলোমিটার ব্যবহার করে।

• পদ্ধতি: fP কৌশল ব্যবহার করে 60টি ক্রমিক কম্পোনেন্ট মেশিন করা হয়েছে। সম্পূর্ণ টুল পরিবর্তনের পর, FP-এর মতো প্রোগ্রাম করা ফিড/গতিবেগ ব্যবহার করে AFC কৌশলে 60টি ক্রমিক কম্পোনেন্ট মেশিন করা হয়েছে। একই প্রতিটি কম্পোনেন্টের পরে টুলগুলি চোখে দেখে এবং প্রিসেট গেজ দিয়ে পরীক্ষা করা হয়েছে। যদি কোনও টুল ভেঙে যায় বা গেজ পরীক্ষায় ব্যর্থ হয় তবে তাকে "ভাঙা" হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে। AFC সিস্টেম লগ থেকে ডেটা আহরণ করা হয়েছে সময়কালীন বিশ্লেষণের জন্য, ফিড রেট অ্যাডাপটেশন ঘটনা এবং ফোর্স স্পাইক/কম্পনের সাথে সংশ্লিষ্টতা নির্দেশ করার জন্য।

3 ফলাফল এবং বিশ্লেষণ

3.1 টুল ভাঙনে হ্রাস
অ‍্যাডেপটিভ নিয়ন্ত্রণের প্রভাব ছিল চমকপ্রদ (সারণী 1, চিত্র 1):

• নির্ধারিত প‍্যারামিটার (এফপি): 60টি পার্টসের মধ‍্যে 18টি বিপর্যস্ত টুল ব্যবহার করেছে (ভাঙ্গন হার: 30%)।

• অ‍্যাডেপটিভ ফিড নিয়ন্ত্রণ (এএফসি): 60টি পার্টসের মধ‍্যে মাত্র 2টি বিপর্যস্ত টুল ব্যবহার করেছে (ভাঙ্গন হার: 3.3%)।

• হ্রাস: এটি একটি 65% হ্রাস ব্রেকেজের পরম সংখ‍্যায় এবং একটি 89% হ্রাস প্রতি অংশে ভাঙন হারের মধ্যে।

টেবিল 1: টুল ভাঙন তুলনা

চিত্র 1: 10টি কম্পোনেন্ট মেশিন করার প্রতি টুল ভাঙন ঘটনা
(এখানে একটি বার চার্ট কল্পনা করুন: X-অক্ষ: কৌশল (FP বনাম AFC), Y-অক্ষ: প্রতি 10টি পার্টসে ভাঙন। FP বারটি AFC বারের তুলনায় প্রায় 3 গুণ বেশি)।

3.2 প্রক্রিয়া কার্যকারিতা এবং স্থিতিশীলতা

• প্রতি মিনিটে খাওয়ানোর হার: যখন AFC সিস্টেমটি শুরু করেছিল প্রোগ্রাম করা খাওয়ানোর হারে (864 মিমি/মিনিট) প্রতিটি কাট করে, তখন এটি কোণায় এবং পূর্ণ র‌্যাডিয়াল ইঞ্জেজমেন্ট চলাকালীন বিশেষত ইঞ্জেজমেন্টের সময় খাওয়ানোর হার কমিয়ে দেয়। খাওয়ানোর औसत প্রকৃত হার AFC এর অধীনে প্রায় 792 মিমি/মিনিট হয়েছিল (চিত্র 2), FP এর নিরবচ্ছিন্ন খাওয়ানোর হারের তুলনায় প্রায় 8% কম। গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল এটি বৃদ্ধি হালকা কাটার অংশগুলিতে খাওয়ানোর হার বাড়ায়।

• পৃষ্ঠের ফিনিশ: পৃষ্ঠের অমসৃণতা (Ra) এ FP (গড়: 0.38 µm) এবং AFC (গড়: 0.36 µm) কৌশলগুলির মধ্যে পার্থক্যটি পরিসংখ্যানগতভাবে তাৎপর্যপূর্ণ ছিল না (p > 0.05, স্টুডেন্ট টি-টেস্ট), প্রয়োজনীয় Ra ≤ 0.4 µm এর মান সহজেই পূরণ করে।

• ফোর্স ম্যানেজমেন্ট: এএফসি লগ বিশ্লেষণ নিশ্চিত করেছে যে সিস্টেমটি ফোর্স 115% সীমা অতিক্রম করার কয়েক মিলিসেকেন্ডের মধ্যে ফিডকে সক্রিয়ভাবে হ্রাস করেছে। এই ফোর্স স্পাইকগুলি, যা প্রায়শই কম্পন প্রসারণের হালকা বৃদ্ধির সাথে সম্পর্কিত ছিল, কোণার দিকে ঘোরার সময় প্রায়শই পর্যবেক্ষণ করা হত এবং এফপি-এর অধীনে ভাঙন ঘটা স্থানগুলির সাথে মিলিত হত। এএফসি এই স্পাইকগুলি সফলভাবে প্রতিরোধ করেছে আগে তারা ভাঙন ঘটানোর মতো মাত্রা পর্যন্ত পৌঁছেছিল।

চিত্র 2: পকেট কোণার দিকে ঘোরার সময় ফিড হারের উদাহরণস্বরূপ সংশোধন (এএফসি)
(একটি সময়কালীন প্লট কল্পনা করুন: এক্স-অক্ষ: সময় (সেকেন্ড), ওয়াই-অক্ষ: ফিড হার (মিমি/মিনিট) এবং কাটিং ফোর্স (% টার্গেটের)। প্রোগ্রাম করা ফিড লাইন, কোণার মধ্যে তীব্রভাবে নিমজ্জিত প্রকৃত এএফসি ফিড লাইন এবং ফোর্স লাইন স্পাইক দেখানো কিন্তু ফিড হ্রাস দ্বারা সীমাবদ্ধ)

3.3 বিদ্যমান গবেষণার সাথে তুলনা
আগের গবেষণায় [যেমন, রেফ 1, 2] বিভিন্ন উপকরণে সরঞ্জামগুলিকে রক্ষা করার এবং সরঞ্জামের জীবনকে উন্নত করার ক্ষমতা প্রদর্শন করেছে সীমান্তরেখার মধ্যে । এই গবেষণা নির্দিষ্টভাবে এর জন্য সুনির্দিষ্ট, পরিমাপযোগ্য প্রমাণ সরবরাহ করে বিপর্যয়কর ভাঙন প্রতিরোধের কঠিন ইস্পাত সমাপ্তিতে, প্রায়শই প্রকাশিত টুল জীবন উন্নতির চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর হ্রাসের হার (65-89%) প্রদর্শন করে। ল্যাব-ভিত্তিক অধ্যয়নগুলির বিপরীতে যা ম্যাটেরিয়াল রিমুভাল রেট (MRR) [রেফ 3] সর্বাধিক করার উপর জোর দেয়, এই কাজটি অগ্রাধিকার দেয় ভাঙন নির্মূল করা একটি বাস্তব-বিশ্ব, উচ্চ-মূল্য উত্পাদন সীমাবদ্ধতার মধ্যে, এটি কেবলমাত্র ক্ষুদ্র (8%) গড় খাদ্য হ্রাস এবং কোনও পৃষ্ঠতল সমাপ্তি জরিমানা ছাড়াই অর্জন করে।

4 আলোচনা

4.1 কেন অ্যাডাপটিভ ফিড ভাঙন হ্রাস করে
প্রধান পদ্ধতি হল তাৎক্ষণিক টুল ওভারলোড প্রতিরোধ করা। শক্ত ইস্পাত মেশিনিং, বিশেষ করে কোণার কাছাকাছি যাওয়ার সময় বা সামান্য শক্ততা পরিবর্তন বা ফোর্জিং-এ অবশিষ্ট চাপের সম্মুখীন হওয়ার মতো গতিশীল পরিস্থিতিতে স্থানান্তরিত বলের তীব্র বৃদ্ধি ঘটে। স্থির পরামিতিগুলি এই মাইক্রোসেকেন্ড-স্কেলের ঘটনাগুলির প্রতি সাড়া দিতে পারে না। অ্যাডাপটিভ সিস্টেম একটি উচ্চ-গতির "সার্কিট ব্রেকার" হিসাবে কাজ করে, ওভারলোড যতটা তাড়াতাড়ি কার্বাইড টুল এজের ভঙ্গুর ভাঙনে পরিণত হতে পারে তার চেয়ে দ্রুত লোড (ফিড হ্রাস করে) কমিয়ে দেয়। ডেটা স্পষ্টভাবে FP এর অধীনে বল/কম্পন শিখরগুলিকে ব্রেকেজ স্থানের সাথে সংযুক্ত করে এবং AFC এর এই শিখরগুলির দমন দেখায়।

4.2 সীমাবদ্ধতা
এই গবেষণাটি একটি শক্ত ইস্পাত গ্রেডের (AISI 4340 @ 50 HRC) ফিনিশ মেশিনিংয়ে একটি নির্দিষ্ট টুল প্রকার এবং জ্যামিতির সাথে ক্যাটাস্ট্রোফিক ব্রেকেজ হ্রাসে বিশেষভাবে মনোনিবেশ করেছে। এর কার্যকারিতা নিম্নলিখিতগুলির সাথে পরিবর্তিত হতে পারে:

• উপাদান: ভিন্ন খাদ বা শক্ততা স্তর।

• অপারেশন: রাফিং বনাম ফিনিশিং, ভিন্ন অংশগ্রহণের শর্তাবলী।

• টুলিং: টুল উপকরণ (যেমন CBN, সিরামিক), জ্যামিতি, কোটিং, দৈর্ঘ্য/ব্যাস অনুপাত (ওভারহ্যাঙ্গ)।

• মেশিন এবং নিয়ন্ত্রণ: মেশিন টুলের স্থিতত্ব, নির্দিষ্ট অ্যাডাপটিভ কন্ট্রোল সিস্টেমের স্পন্দন।

AFC এর অধীনে গড় 8% খাওয়ানি হ্রাস একটি সামান্য ত্যাগের প্রতিনিধিত্ব করে। যদিও ভাঙ্গন তীব্রভাবে হ্রাস পেয়েছে, প্রতি অংশের খাঁটি চক্র সময় সামান্য বেড়েছে (~4-5% আনুমানিক)। মোট উৎপাদনশীলতা লাভ টুল পরিবর্তন এবং খুচরা যন্ত্রাংশগুলির জন্য সময় নষ্ট না করার ফলে হয়।

4.3 প্রস্তুতকারকদের জন্য ব্যবহারিক প্রভাব
কঠিন ইস্পাতে টুল ভাঙ্গনের সাথে সংগ্রাম করছে এমন দোকানগুলির জন্য:

1. ভাঙ্গনের খরচ মূল্যায়ন করুন: টুল খরচ, খুচরা/পুনর্নির্মাণ খরচ, সময় নষ্কর খরচ এবং ক্ষমতা হ্রাস অন্তর্ভুক্ত করুন।

2. পাইলট অ্যাডাপটিভ কন্ট্রোল: উচ্চ-ক্ষতি সম্পন্ন অপারেশনে লক্ষ্য রাখুন। প্রযুক্তিটি প্রাপ্তবয়স্ক এবং মেশিন টুল নির্মাতা বা তৃতীয় পক্ষের সরবরাহকারীদের কাছ থেকে সহজলভ্য।

3. সীমা নির্ধারণের দিকে মনোযোগ দিন: বল/পাওয়ার সীমা ঠিক করে নেওয়া খুবই গুরুত্বপূর্ণ। যদি এটি খুব বেশি হয়, তবে সুরক্ষা অপর্যাপ্ত হবে; খুব কম হলে উৎপাদনশীলতা অপ্রয়োজনভাবে কমে যাবে। তদারকির অধীনে প্রাথমিক পরীক্ষা পরামর্শিত।

4. রিটার্ন অফ ইনভেস্টমেন্ট (ROI) বিবেচনা করুন: যদিও সিস্টেমের খরচ রয়েছে, কিন্তু দ্রুত ROI অর্জিত হয় কারণ খুব কমে যাওয়া স্ক্র্যাপ এবং ডাউনটাইম এবং সামান্য সম্ভাবনার জন্য বৃদ্ধি পাচ্ছে নিরাপদে প্রাথমিক খাদ্য সরবরাহ।

5 সমাপ্তি

এই উৎপাদন-ভিত্তিক অধ্যয়নটি স্পষ্টভাবে দেখায় যে অ্যাডাপটিভ ফিড কন্ট্রোল প্রযুক্তি কঠিন AISI 4340 ইস্পাতের CNC মেশিনিং করার সময় বিপর্যস্তকারী টুল ভাঙন হ্রাসে অত্যন্ত কার্যকর। অ্যাডাপটিভ কন্ট্রোল বাস্তবায়নের ফলে ফিক্সড-প্যারামিটার মেশিনিংয়ের তুলনায় ভাঙনের হার 89% হ্রাস পায় (30% থেকে 3.3% এ), যা শুধুমাত্র 8% ফিড রেট হ্রাসের সাথে অর্জিত হয়েছিল এবং প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠতলের সমাপ্তির মানের কোনো ক্ষতি হয়নি। এর প্রধান কৌশল হল ট্রানজিয়েন্ট মেশিনিং শর্তাদির কারণে ঘটিত টুলের তাৎক্ষণিক ওভারলোড প্রতিরোধ করা।

অ্যাডাপটিভ ফিড কন্ট্রোল কঠিন ইস্পাত ফিনিশিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রক্রিয়ার নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে, খরচ ও স্থগিতাদেশ কমাতে এবং মোট সরঞ্জাম কার্যকারিতা (OEE) বাড়াতে চাওয়া প্রস্তুতকারকদের জন্য একটি শক্তিশালী, ব্যবহারিক সমাধান সরবরাহ করে। ভবিষ্যতের গবেষণায় বিভিন্ন কঠিন উপকরণ এবং অপারেশনগুলির জন্য ভাঙন প্রতিরোধ এবং চক্র সময় হ্রাস উভয়ের জন্য থ্রেশহোল্ড কৌশলগুলি অনুকূলিতকরণ অনুসন্ধান করা উচিত।