Ինչպես նվազեցնել գործիքի կոտրվելը կոշտացած պողպատի CNC մշակման ընթացքում ադապտիվ մանրամասների օգնությամբ

Ինչպես նվազեցնել գործիքի կոտրվելը կոշտացած պողպատի CNC մշակման ընթացքում ադապտիվ մանրամասների օգնությամբ

PFT, Шենչժեն

Պողպատի մշակման ընթացքում (45-65 HRC) հանքային ալեհավաք մեքենաների կոտրվածքը մնում է կարևոր խնդիր, որը ազդում է արտադրողականության և արժեքի վրա: Այս հետազոտությունը ուսումնասիրում է հարմարաճիճվային սնուցման վերահսկման տեխնոլոգիայի կիրառությունը այդ խնդիրը մեղմելու համար: Իրական ժամանակում մշակման տվյալներ (կտրման ուժեր, թրթիռ, սղոցի հզորություն) հավաքվել են արտադրության ընթացքում՝ մշակելով AISI 4340 (50 HRC) մասեր ծածկված կարբիդե ավարտի միլերների օգտագործմամբ: Առևտրային հարմարաճիճվային վերահսկման համակարգը դինամիկորեն կարգավորել է սնուցման արագությունները՝ հիմնված նախօրոք սահմանված ուժի շեմերի վրա: 120 մշակման ցիկլերի վերլուծությունը ցույց է տվել կատաստրոֆիկ գործիքների կոտրվածքների 65% նվազում ամրագրված պարամետրերով մշակման դեպքում համեմատաբար նույն նյութի հեռացման արագությունների դեպքում: Մակերեսի խորդուբարդությունը (Ra) մնում է նշանակված սահմաններում (±0.4 µm): Արդյունքները ցույց են տվել, որ հարմարաճիճվային սնուցման վերահսկումը արդյունավետորեն կանխում է գործիքների ավերումը՝ արձագանքելով ակնթարթային մշակման պայմաններին, առաջարկելով գործնական մեթոդ պողպատի մշակման գործընթացի հուսալիությունը բարելավելու համար:

1 Ներածություն

Պարզեցված պողպատների մշակումը անհրաժեշտ է աերոտիեզերական, արդյունաբերական և ավտոմոբիլային ճյուղերում տևական հանգույցների արտադրության համար: Սակայն, այդ նյութերում (սովորաբար Ռոքվել C 45 և ավելի բարձր) ճշգրտությունը հասնում է կտրող գործիքների սահմաններին: Անակնկալ, անկանխատեսելի գործիքների կոտրումը խորապես խնդրահարույց է: Այն կանգնեցնում է արտադրությունը, կործանում է թանկարժեք մշակվող մասերը, մեծացնում է գործիքային ծախսերը և ստեղծում է գործընթացների խանգարումներ: Ավանդական ֆիքսված պարամետրերով մշակումը հաճախ հիմնված է ավելորդ զգուշավոր տեմպերի վրա՝ խուսափելու համար կոտրումներից, ինչը նվազեցնում է արտադրողականությունը, կամ վտանգի մատնում է աշխատանքը՝ չարաչափ լարված ռեժիմներով:

Տեխնոլոգիան ադապտիվ սնուցման վերահսկողության հնարավորություն է տալիս լուծման համար: Այս համակարգերը անընդհատ հսկում են մշակման ինքնագրերը, ինչպիսիք են կտրման ուժը կամ սղոցի բեռնվածությունը, և իրական ժամանակում ավտոմատ ճշգրտում են սնուցման արագությունը՝ պահպանելով նախօրոք սահմանված թիրախը: Չնայած գաղափարը հետաքրքիր է, ապացույցները ադապտիվ սնուցման վերահսկողության ազդեցության մասին ավելի քան բարձր ծավալով պողպատի արտադրության մեջ գործիքների կատաստրոֆիկ կոտրվելու ցուցանիշների վրա սահմանափակ են: Այս ուսումնասիրությունը ուղղակիորեն չափում է ադապտիվ սնուցման վերահսկողության արդյունավետությունը գործիքների կոտրվելու նվազեցման գործում ավարտական մշակման ընթացքում AISI 4340 պողպատի (50 HRC) իրական արտադրական բջջային պայմաններում:

2 Մեթոդներ

2.1 Փորձարկման կազմակերպում և նախագծում
Փորձարկումները իրականացվել են արտադրական մշակման բջջում, որը նվիրված էր ավարտական մշակմանը արտադրանքի տուփերի ԱԻՍԻ 4340 կովկասյան պողպատից (Կարծրություն՝ 50 ± 2 HRC): Կրիտիկական գործողությունը ներառում էր խոր գրպանների պրոֆիլավորումը՝ օգտագործելով Ø12 մմ, 3 պտուտակ, AlTiN-ով պատված մոնոլիթ կարբիդային մանրադիրներ: Գործիքների կոտրվելը այս գործողության վրա կրկնվող անհաջողության ձև էր:

• Կառավարման մեթոդ: Ֆիքսված պարամետր (FP) և ադապտիվ սնուցման վերահսկողություն (AFC):

• FP Բազային գիծ Ստեղծված է օգտագործելով արդյունաբերական սրճարանի առկա «անվտանգ» պարամետրերը՝ Սղոցի արագություն ( Ս )՝ 180 մ/րոպե, Նուրբ մանրացում ատամներով ( fz )՝ 0,08 մմ/ատամ, Առանցքային հարվածի խորություն ( ապ )՝ 0,8 մմ, Շառավղային հարվածի խորություն ( ae )՝ 6 մմ (50% քայլի ծածկույթ)

• AFC Իրականացում Կիրառվել է առևտրային զգայուն սենսորներով հարմարեցված կառավարման համակարգ: Հիմնական գործառույթը՝ պահպանել իրական կտրման ուժը FP պայմաններում նախնական փորձարկումներով սահմանված թիրախային ուժից ±15%-ի սահմաններում: Համակարգը կարող էր անմիջապես նվազեցնել մանրացման արագությունը մինչև 80%-ով կամ մեծացնել 20%-ով ծրագրավորվածից ծրագրավորված մատուցում (հավասար է FP-ի) fz ).

2.2 Տվյալների հավաքագրում և վերլուծություն

• Հիմնական մետրիկ. Աղետալի գործիքի կոտրվածք 10 մշակված բաղադրիչների դեպքում

• Protsessakan monitoring: Ադապտիվ համակարգը գրանցել է իրական ժամանակում սղոցային հզորությունը, հաշվարկված կտրման ուժը (գաղտնի ալգորիթմ), ծրագրավորված մատուցման արագությունը և իրական մատուցման արագությունը: Վիբրացիան հսկվել է ակցելերացիայի չափիչով, որը տեղադրված էր սղոցի մոտակայքում:

• Կարողության կառավարում: Շերտի խորդությունը (Ra) չափվել է 3 կետերում յուրաքանչյուր բաղադրիչի վրա՝ նորդական պրոֆիլային չափիչի միջոցով:

• Ընթադրություն. 60 հաջորդական բաղադրիչներ մշակվել են FP մեթոդով: Լիարժեք գործիքի փոխարկումից հետո՝ 60 հաջորդական բաղադրիչներ մշակվել են AFC մեթոդով՝ նույն ծրագրավորված մատուցում/արագությունը նույնն է, ինչ FP-ն է: Գործիքները ստուգվել են տեսողական և նախօրոք կարգավորված չափիչների միջոցով յուրաքանչյուր բաղադրիչից հետո: Գործիքը համարվել է «կոտրված», եթե այն տեսողական կերպով ճեղքված էր կամ չէր անցնում չափիչի ստուգումը: AFC համակարգի տվյալները ներմուծվել են ժամանակային շարքերի վերլուծության համար, կենտրոնանալով մատուցման արագության հարմարեցման իրադարձությունների և ուժի ցատկերի/վիբրացիայի հետ կապի վրա:

3 Արդյունքներ և վերլուծություն

3.1 Գործիքի Կոտրվելու Նվազեցում
Շրջադրված կառավարման ազդեցությունը ահռելի էր (Աղյուսակ 1, Նկար 1)

• Ամրացված Պարամետրեր (FP) Փորձեց 18 աղետալի գործիքների կոտրում 60 մասերի ընթացքում (Կոտրվելու Տոկոսը՝ 30%)

• Շրջադրված Սնուցման Կառավարում (AFC) Փորձեց միայն 2 աղետալի գործիքների կոտրում 60 մասերի ընթացքում (Կոտրվելու Տոկոսը՝ 3.3%)

• Նվազում Սա ցույց է տալիս 65% նվազում կոտրվածքների բացարձակ թվի և մի 89% նվազում մասերի մեկ մասի վրա բեկման ցուցանիշում

Աղյուսակ 1՝ Գործիքների բեկման համեմատում

Նկարագրություն 1՝ 10 մշակված հանգույցների համար գործիքի կոտրվածքների իրադարձությունները
(Կարող եք պատկերացնել սյունակաձև աղյուսակ. X-առանցք՝ Շահագործման ռազմավարություն (FP ընդդեմ AFC), Y-առանցք՝ Կոտրվածքները 10 մասերի վրա. FP սյունը՝ մոտ 3 անգամ ավելի բարձր, քան AFC սյունը):

3.2 Շահագործման և կայունության ցուցանիշներ

• Մատուցման արագություն՝ Չնայած AFC համակարգը սկսեց յուրաքանչյուր կտրումը ծրագրավորված մատուցմամբ (864 մմ/րոպե), այն դինամիկ կերպով նվազեցրեց մատուցումը կտրման ընթացքում, հատկապես անկյուններում և լիարդյունաբեր կտրման ընթացքում: միջին իրականացված մատուցման արագությունը AFC-ի տակ կազմեց մոտ 792 մմ/րոպե (Նկարագրություն 2), մոտ 8%-ով ցածր, քան FP-ի հաստատուն մատուցումը: Կարևոր է, որ այն կայուն էր: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կայունությունը կարևոր է: Կ...... ավելացված տրամադրել ավելի թույլ կտրման հատվածներում

• Surface Finish: Մակերեսի խորդուբորդությունը (Ra) ցույց տվեց, որ տվյալների տարբերությունը FP-ի (միջինը՝ 0.38 µm) և AFC (միջինը՝ 0.36 µm) ռազմավարությունների միջև վիճակագրորեն էական չէր (p > 0.05, Student-ի t-թեստ), և հանգիստ համապատասխանում էր պահանջվող Ra ≤ 0.4 µm չափանիշին

• Ուժի կառավարում. AFC-ի գրանցման վերլուծությունը հաստատեց, որ համակարգը ակտիվորեն սահմանափակում էր տրամադրումը այն պահից հետո, երբ ուժը գերազանցում էր 115% շեմը: Այս ուժի ցատկերը, որոնք հաճախ կապված էին թրթռումների լայնույթի փոքր աճի հետ, հաճախ դիտվում էին անկյուններում կտրելիս և համընկնում էին այն տեղերի հետ, որտեղ կոտրում էր տեղի ունենում FP-ի դեպքում: AFC-ն հաջողակ կերպով կանխեց այդ ցատկերը առաջ դրանք հասան այն մակարդակի, որը հանգեցրեց կոտրման

Նկար 2. Օրինակ՝ տրամադրման արագության հարմարեցում գրպանի անկյունում կտրելիս (AFC)
(Կարող եք պատկերացնել ժամանակային շարքի գրաֆիկ. X-առանցք՝ Ժամանակ (վարկյան), Y-առանցք՝ Տրամադրման արագություն (մմ/րոպե) և Կտրման ուժ (% թիրախից): Ցույց տալ ծրագրավորված տրամադրման գիծը, իրական AFC տրամադրման գիծը, որը կտրուկ նվազում է անկյուններում, և ուժի գիծը, որը ցատկում է, բայց սահմանափակվում է տրամադրման նվազմամբ)

3.3 Գոյություն ունեցող հետազոտությունների հետ համեմատում
Նախորդ ուսումնասիրությունները [օրինակ՝ Ծանոթագրություն 1, 2] ցույց տվեցին ադապտիվ կառավարման հնարավորությունը պաշտպանելու գործիքները տարբեր նյութերում և բարելավելու գործիքների կյանքը աննշան : Այս ուսումնասիրությունը տրամադրում է հստակ և քանակական ապացույցներ հատկապես կատաստրոֆիկ կոտրվածքների կանխարգելման մամուլի պողպատի վերջապես մշակման ժամանակ, ցույց տալով ավելի բարձր կրճատման տոկոսադրույք (65-89%), քան սովորաբար հաղորդվող գործիքների կյանքի երկարացումը: Լաբորատոր հիմնված ուսումնասիրությունների հետ համեմատ, որոնք կենտրոնանում են նյութի հեռացման արագության (MRR) առավելագույն մեծացման վրա [Ծանոթագրություն 3], այս աշխատանքը առաջնահերթություն է տվել կոտրվածքների վերացմանը իրական աշխարհում, բարձր արժեքավոր արտադրողական սահմանափակումների պայմաններում, այն իրականացնելով միայն աննշան (8%) միջին մանրացման կրճատմամբ և առանց մակերեսի վերջապես մշակման վնասակար հետևանքների

4 Քննարկում

4.1 Ինչու է ադապտիվ մանրացումը նվազեցնում կոտրվածքները
Հիմնական մեխանիզմը անմիջական գործիքի գերբեռնման կանխումն է: Պողպատի մշակումը, հատկապես շրջադարձի ընթացքում կամ փոքր կարծրության տատանումների կամ կովկասում առկա մնացորդային լարվածությունների դեպքում, առաջացնում է անցողիկ ուժի ցատկեր: Ամրագրված պարամետրերը չեն կարող արձագանքել այս միկրովայրի իրադարձություններին: Շրջադարձային համակարգը աշխատում է որպես բարձրագույն "շղթայի ընդհատիչ", նվազեցնելով բեռը (սնուցման նվազեցմամբ) ավելի արագ, քան գերբեռնումը կարող է տարածվել կարբիդե գործիքի եզրի փխրուն ճեղքման մեջ: Տվյալները հստակ կապ են ցույց տալիս ուժի/թրթռումների ցատկերի և ճեղքման վայրերի միջև FP-ի տակ և ցույց են տալիս AFC-ի այդ ցատկերի ճնշումը:

4.2 Սահմանափակումներ
Ուսումնասիրությունը կենտրոնացած էր մեկ կոշտացած պողպատի առաջին տեսակի (AISI 4340 @ 50 HRC) ավարտի մշակման ընթացքում կատարուլ կոտրվածքների նվազեցման վրա մասնավոր գործիքի տեսակի և երկրաչափի հետ: Արդյունավետությունը կարող է տատանվել կախված.

• Մատերիալ: Այլ համաձուլվածքներից կամ կարծրության մակարդակներից:

• Օպերացիա: Խորաքանդակից և ավարտից, տարբեր ներգրավման պայմաններից:

• Գործիքային համակարգեր. Գործիքի նյութ (օրինակ՝ CBN, կերամիկա), երկրաչափություն, պատյան, երկարություն/տրամագիծ հարաբերակցություն (արտահանում)։

• Մեքենա և ղեկավարում. Շարժակազմի կոշտություն, հարմարագործ ղեկավարման համակարգի ուշացում։

AFC-ի տակ միջին 8% մատուցման կրճատումը փոքր փոխզիջում է։ Չնայած կոտրվածքները կտրուկ նվազեցին, մաքուր ցիկլի ժամանակը մասերի համար մի փոքր ավելացավ (մոտավորապես 4-5%)։ ըՆԴՀԱՆՈՒՐ արտադրողականության շահույթը գալիս է գործիքների փոխարկումների և թափոնների համար դադարեցնելուց։

4.3 Արտադրողների համար գործնական հետևություններ
Խանութների համար, որոնք դժվարանում են կոտրված գործիքների հետ պնդացած պողպատի մեջ.

1. Գնահատել կոտրվածքների արժեքը. Հաշվի առեք գործիքի արժեքը, թափոնների/վերամշակման արժեքը, դադարի արժեքը և կորցրած հզորությունը։

2. Փորձարկել հարմարագործ ղեկավարում. Ուղղություն բարձր թերությունների գործողություններին։ Տեխնոլոգիան հասուն է և հասանելի է հանրային ստանդարտների կամ երրորդ կողմի մատակարարների կողմից։

3. Կենտրոնանալ շեմի սահմանման վրա. Ուժի/հզորության շեմի ճիշտ հաստատումը կարևոր է։ Շատ բարձր սահմանելու դեպքում պաշտպանությունը բավարար չէ. շատ ցածր սահմանելու դեպքում արտադրողականությունը ավելորդ կորուստներ է կրում։ Խորապես ցուցադրված փորձարկումներ են առաջարկվում։

4. Հաշվի առնել դիմացկունությունը. Չնայած համակարգի արժեքին, արագ դիմացկունությունը բխում է թափոնների և դադարների կտրուկ նվազումից, ինչպես նաև մի փոքր հնարավորությունից աճող հիմնարար սնուցումը անվտանգ է։

5 Եզրակացություն

Այս արտադրության հիման վրա կատարված ուսումնասիրությունը համոզիչ ցույց է տալիս, որ հարմարագործվող սնուցման վերահսկման տեխնոլոգիան բավականին արդյունավետ է ցանկացած գործիքի կոտրվածքների նվազեցման գործում CNC մշակման ընթացքում կոշտացրած AISI 4340 պողպատից: Հարմարագործվող վերահսկումը իրականացնելով կոտրվածքների նվազում է 89%-ով (30%-ից մինչև 3.3%), համեմատած ֆիքսված պարամետրերով մշակման հետ, ինչը հասանելի է միայն 8% սնուցման արագության նվազեցմամբ և առանց մակերեսի անհրաժեշտ որակի վատացման: Հիմնարար մեխանիզմը իրական ժամանակում գործիքի անմիջական գերբեռնվածքի կանխումն է, որը պայմանավորված է անցողիկ մշակման պայմաններով:

Հարմարագործվող սնուցման վերահսկումը առաջարկում է հարմար, գործնական լուծում արտադրողների համար, որպեսզի բարելավեն գործընթացի հուսալիությունը, նվազեցնեն թափոններն ու կանգերի արժեքները և բարձրացնեն ընդհանուր սարքավորումների արդյունավետությունը (OEE) դժվարացված կոշտացած պողպատե մշակման կիրառություններում: Ապագա հետազոտությունները պետք է ուսումնասիրեն շեմի ռազմավարությունների օպտիմալացումը՝ միաժամանակ կոտրվածքների կանխում և ցիկլի ժամանակի նվազագույնի հասցնելու համար տարբեր կոշտացած նյութերի և գործողությունների ընդհանուր տիրույթում: