धातु प्रसंस्करण में मिलिंग मशीन की दक्षता को अधिकतम करना

उच्च-दक्षता मिलिंग (HEM) के साथ सामग्री निकालने की दर का अनुकूलन

पारंपरिक मिलिंग आधुनिक मिलिंग मशीन क्षमता को क्यों सीमित करती है

पारंपरिक मिलिंग विधियाँ, विशेष रूप से स्लॉट मिलिंग, उपकरण के किनारे के केवल कुछ हिस्सों पर कटिंग बलों को केंद्रित करने पर ध्यान केंद्रित करती हैं। इस केंद्रीकरण के कारण उन क्षेत्रों में तेजी से घिसावट होती है और तापीय तनाव बढ़ जाता है। सीएनसी पैरामीटर्स पर 2023 के हालिया अनुसंधान में भी एक दिलचस्प बात सामने आई है। जब अरीय संलग्नता 40% से अधिक हो जाती है, तो ऊष्मा सामान्य की तुलना में लगभग दोगुनी बढ़ जाती है, जबकि उपकरण का जीवन लगभग दो-तिहाई तक गिर जाता है। मास उत्पादन के वातावरण में, विशेष रूप से कठोर इस्पात के साथ, ऐसी अक्षमताएँ चीजों को वास्तव में धीमा कर देती हैं। जल्दी खराब होने वाले उपकरणों को बदलने की लगातार आवश्यकता निर्माताओं को अप्रत्याशित डाउनटाइम के कारण प्रत्येक वर्ष लगभग 740,000 डॉलर की लागत लाती है, जैसा कि पिछले वर्ष पोनेमन इंस्टीट्यूट द्वारा प्रकाशित निष्कर्षों में बताया गया है। किसी भी शॉप फ्लोर प्रबंधक के लिए जो संचालन को निर्बाध रखने का प्रयास कर रहा है, यह एक गंभीर वित्तीय झटका है।

अधिकतम MRR के लिए कट की गहराई, दांत प्रति फीड और स्पिंडल लोड का संतुलन

उच्च-दक्षता फ़्रेज़िंग (HEM) तीन परस्पर निर्भर मापदंडों को रणनीतिक रूप से संतुलित करके आधुनिक फ़्रेज़िंग मशीनों के पूर्ण टॉर्क और शक्ति क्षमता को अनलॉक करती है:

• कटर व्यास की त्रिज्या की गहराई (RDOC) : कटर व्यास के 5–15% पर रखा जाता है ताकि अधिक दांतों पर घर्षण को वितरित किया जा सके और त्रिज्या बल को कम किया जा सके
• अक्षीय कट की गहराई (ADOC) : स्पिंडल को अतिभारित किए बिना सामग्री में अधिकतम संलग्नता प्राप्त करने के लिए उपकरण व्यास के 1.5–3× तक बढ़ाया जाता है
• प्रति दांत फीड : स्पिंडल RPM के साथ गतिशील रूप से स्केल किया जाता है ताकि चिप की मोटाई स्थिर और इष्टतम बनी रहे

इस दृष्टिकोण से पारंपरिक पथ की तुलना में त्रिज्या बल में 60% तक की कमी आती है – कंपन को कम करना, सतह की अखंडता में सुधार करना और उपकरण जीवन को 70% तक बढ़ाना। इनकॉनेल 718 और Ti6Al4V जैसे एयरोस्पेस-ग्रेड मिश्र धातुओं में, HEM सामग्री निकासी दर (MRR) में तीन गुना तक की वृद्धि करता है, जबकि आयामी स्थिरता और भाग की समाप्ति को बनाए रखता है।

फ़्रेज़िंग मशीन के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए स्मार्ट टूलपाथ रणनीतियाँ

त्रिज्या और अक्षीय संलग्नता नियंत्रण के माध्यम से चिप पतलेपन को कम करना

असंगत चिप मोटाई - अक्सर अनियंत्रित रेडियल स्टेपओवर या उथली अक्षीय गहराई के कारण होती है - जिससे पतली चिप्स बनती हैं जो ऊष्मा को दूर ले जाने में विफल रहती हैं, जिससे घर्षण, औजार के क्षरण और कार्यपृष्ठ के कठोरीकरण का खतरा बढ़ जाता है। संलग्नता ज्यामिति को नियंत्रित करने से कुशल चिप निर्माण और निकासी बहाल हो जाता है:

• एल्यूमीनियम में कटर व्यास के ≤30% तक रेडियल संलग्नता को सीमित करने से विक्षेप और कंपन रोका जा सकता है
• टाइटेनियम और कठोरीकृत इस्पात में स्टेपओवर को कम करते हुए अक्षीय गहराई बढ़ाने से कटिंग बल स्थिर होते हैं और ऊष्मा स्थानांतरण में सुधार होता है

परिणाम है भविष्यसूचक, दोहराया जा सकने वाला प्रदर्शन - लंबे उत्पादन चक्रों में कसे हुए सहिष्णुता बनाए रखने और उत्पादकता को बनाए रखने के लिए आवश्यक

सामग्री और कठोरता के आधार पर ट्रॉकोइडल, एचआरईएम, या हाई-फीड पथ का चयन

टूलपाथ चयन को सैद्धांतिक दक्षता के साथ-साथ सामग्री व्यवहार और मशीन क्षमता दोनों के अनुरूप होना चाहिए:

ट्रॉकोइडल पथ नियंत्रित वृत्ताकार चाप का उपयोग करके काम करते हैं, जो एक समय में कितनी मात्रा में सामग्री संलग्न होती है, इसे सीमित करने में सहायता करते हैं। बहुत अधिक कंपन पैदा किए बिना उन कठोर, चिपचिपे स्टेनलेस स्टील को काटने के लिए यह दृष्टिकोण वास्तव में अच्छा है। HEM (उच्च दक्षता मशीनीकरण) के संबंध में, इस विधि का अर्थ मूल रूप से उच्च प्रवृत्ति दरों की ओर बढ़ना और अक्ष के साथ गहरे कट बनाना है, लेकिन केवल तभी जब मशीन में चिप लोड को ठीक से संभालने के लिए पर्याप्त कठोरता हो। पुराने उपकरणों या ऐसी मशीनों के साथ काम करने वाली दुकानों के लिए जिनकी अश्वशक्ति बहुत अधिक मजबूत नहीं होती है, उच्च प्रवृत्ति मिलिंग एक समझदारी भरा विकल्प बन जाती है। इसमें उथले कट लेना शामिल है लेकिन उपकरण को बहुत तेज कोण पर ले जाना है, जो लंबी डोरियों के बजाय अच्छे मोटे, छोटे चिप्स बनाता है। यह बजट मशीनरी पर कठोर सामग्री से अभी भी उचित उत्पादकता प्राप्त करते हुए स्पिंडल को घिसावट से बचाता है।

मिलिंग मशीन को स्थिर करना: टूलिंग, वर्कहोल्डिंग और कंपन प्रबंधन

कठोर इस्पात में कार्बाइड बनाम CBN टूल: टूल जीवन और मिलिंग मशीन अपटाइम के बीच व्यापार-ऑफ़

45 HRC से अधिक कठोर इस्पात के साथ काम करते समय, कार्बाइड उपकरण और क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड (CBN) वास्तव में काफी भिन्न विकल्प होते हैं जिन्हें एक-दूसरे के स्थान पर इस्तेमाल नहीं किया जा सकता। काटने की प्रक्रिया के दौरान अचानक आघात के खिलाफ कार्बाइड बेहतर ढंग से सामना करता है और छोटी सेटअप समस्याओं को लेकर इतना चिंतित नहीं होता, जिसके कारण यह उन दैनिक वर्कशॉप परिस्थितियों में काफी सहनशील होता है जहां हर चीज हमेशा सही नहीं होती। CBN का उपयोग चिकने, तेज फिनिशिंग कार्यों के लिए सबसे उपयुक्त होता है। उच्च तापमान पर इसकी स्थिरता और कठोरता के कारण उपकरण का जीवन लगभग दस गुना अधिक तक रह सकता है। लेकिन यहां एक समस्या है: इस सामग्री को कंपन पर बहुत कड़ा नियंत्रण चाहिए और ठीक उसी स्थान पर ठंडक की द्रव की सही मात्रा की आवश्यकता होती है। और सच कहें तो, CBN कोई भी रनआउट या संरेखण समस्या होने पर आसानी से चिप हो जाता है। इसलिए जबकि कठोर मशीनों में बड़े उत्पादन चक्रों के लिए CBN अधिकतम उत्पादकता प्रदान करता है, अधिकांश वर्कशॉप अभी भी विविध पुर्जों या उपकरणों के साथ काम करते समय, जो पूरी तरह से रखरखाव नहीं किए गए होते, कार्बाइड के साथ चिपके रहते हैं।

मॉड्यूलर टूलहोल्डिंग सिस्टम: मिलिंग मशीन की सटीकता और आयु को बढ़ाने के लिए कटिंग रनआउट को कम करना

रनआउट, जिसका अर्थ है मशीन के अक्ष के सापेक्ष टूल के केंद्र से इतना अधिक घूमना, वर्कशॉप में कई तरह की समस्याएं पैदा करता है। असमान कटिंग बल, मशीनिंग के दौरान परेशान करने वाली चटखनी (chatter), और टूल का आवश्यकता से पहले टूटना — ये सभी खराब रनआउट नियंत्रण के प्रत्यक्ष परिणाम हैं। अच्छी खबर यह है कि आधुनिक उच्च-सटीक टूलहोल्डिंग सिस्टम यहां वास्तविक अंतर ला सकते हैं। ये उन्नत सिस्टम हाइड्रोलिक विस्तार तंत्र, थर्मल श्रिंक फिटिंग तकनीकों या हाल के समय में अधिक देखे जा रहे विशेष ड्यूल कॉन्टैक्ट कोलेट जैसी चीजों का उपयोग करते हैं। ये पारंपरिक ER या BT शैली के होल्डर्स की तुलना में कुल संकेतित रनआउट (TIR) को लगभग 70 प्रतिशत तक कम कर देते हैं। जिन वर्कशॉप्स ने इनके उपयोग में परिवर्तन किया है, उनकी रिपोर्ट में बेहतर सतह फिनिश, लंबे टूल जीवन और अपने मशीनिंग सेंटर्स में समग्र रूप से सुचारु संचालन का उल्लेख है।

• असममित फ्लैंक वियर को खत्म करके टूल जीवन में 40% तक की वृद्धि
• ±0.0005 इंच के भीतर आयामी पुनरावृत्ति योग्यता, जो प्रक्रिया के बाद के निरीक्षण और पुनः कार्य को कम करती है
• कम हार्मोनिक उत्तेजना स्पिंडल बेयरिंग की अखंडता को बनाए रखती है और पुनः समायोजन अंतराल को बढ़ाती है

संतुलित टूल असेंबली और अनुकूलित स्पिंडल गति के साथ जोड़े जाने पर, ये प्रणाली वार्षिक रखरखाव लागत में लगभग 18% की कमी करती हैं और टाइटेनियम और कठोर मिश्र धातु घटकों जैसे कसे हुए ज्यामितीय सहिष्णुता वाले घटकों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण उच्च-गुणवत्ता वाली सतह परिष्करण का समर्थन करती हैं

निरंतर फ्रीज मशीन दक्षता के लिए तापीय और तरल प्रबंधन

परिशुद्धता, उपकरण के जीवनकाल और प्रक्रिया की विश्वसनीयता के लिए प्रभावी तापीय नियंत्रण मूलभूत है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातुएं 1000°C से अधिक स्थानीय कटिंग तापमान उत्पन्न करती हैं, जो लक्षित ऊष्मा प्रबंधन के बिना उपकरण के तीव्र अपक्षय, कार्यपृष्ठ में सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन और आयामी नियंत्रण की हानि का कारण बनती हैं

MQL बनाम उच्च-दबाव थ्रू-स्पिंडल कूलेंट: टाइटेनियम और मिश्र धातु फ्रीजिंग की मांग के अनुरूप शीतलन रणनीति का मिलान

एमक्यूएल पारंपरिक बाढ़ शीतलन विधियों की तुलना में लगभग 90% तक द्रव के उपयोग को कम कर देता है और पर्यावरणीय पदचिह्न को कम करने में भी सहायता करता है। यह एल्यूमीनियम या कम कार्बन इस्पात जैसी सामग्री के साथ काम करते समय एक अच्छा विकल्प बनाता है, जहां उत्पन्न ऊष्मा बहुत अधिक नहीं होती। लेकिन एक समस्या है। टाइटेनियम जैसी कठोर सामग्री, जिसकी तापीय चालकता लगभग 6.7 W/m·K होती है, या निकेल आधारित सुपर मिश्र धातुओं के लिए एमक्यूएल की ऊष्मा निकासी क्षमता पर्याप्त नहीं है। उचित शीतलन के बिना इन सामग्रियों के तापीय रूप से विकृत होने या प्रसंस्करण के दौरान कठोर होने की प्रवृत्ति होती है। यही कारण है कि कई दुकानें 70 से 300 बार के बीच काम करने वाले स्पिंडल के माध्यम से उच्च दबाव वाले शीतलकों की ओर रुख करती हैं। ये प्रणाली उच्च गति से कटिंग क्षेत्र में शीतलक को फेंकती हैं, जिससे इंटरफ़ेस पर तापमान लगभग 200 से 300 डिग्री सेल्सियस तक कम हो जाता है। एसएमई टेक्निकल पेपर सीरीज, 2022 के शोध के अनुसार, टीआई6एल4वी या इन्कोनेल 718 को मशीन करते समय यह दृष्टिकोण औजार जीवन को दो से तीन गुना तक बढ़ा सकता है। उन सटीक भागों के साथ निपटते समय जो बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न करते हैं, उच्च दबाव वाला शीतलक अब ऐच्छिक नहीं रह गया है। इसे प्रारंभ से ही प्रणाली डिज़ाइन में शामिल किया जाना चाहिए।

शीतलन प्रदर्शन तुलना

असंगत शीतलन रणनीतियों का चयन – जैसे टाइटेनियम रफिंग में MQL का उपयोग – थर्मल अस्थिरता को बढ़ावा देता है, जो सतह अखंडता को खराब करती है, उपकरण के क्षरण को तेज करती है, और सटीक मिलिंग संचालन के दौरान प्रभावी उत्पादकता में दस्तावेजीकृत 23% की गिरावट में योगदान देती है।