تاثیر کمک هزینه ماشینکاری بر دقت ماشینکاری!

با بهبود مستمر الزامات کیفی برای محصولات فرآوری مکانیکی، مردم زمان و انرژی زیادی را صرف بررسی روش‌ها و اقداماتی برای بهبود کیفیت محصول کرده‌اند، اما تاثیر مجاز ماشین‌کاری بر کیفیت محصول در طول فرآیند فرآوری را نادیده گرفته‌اند و معتقدند تا زمانی که در طول فرآوری حاشیه وجود داشته باشد، تاثیر زیادی بر کیفیت محصول نخواهد داشت. در پردازش واقعی محصولات مکانیکی، مشخص می شود که اندازه ماشینکاری قطعات به طور مستقیم بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد. اگر کمک هزینه ماشینکاری خیلی کم باشد، از بین بردن اشکال باقیمانده شکل و موقعیت و عیوب سطح در فرآیند قبلی دشوار است. اگر کمک هزینه بیش از حد زیاد باشد، نه تنها حجم کار پردازش مکانیکی را افزایش می دهد، بلکه مصرف مواد، ابزار و انرژی را نیز افزایش می دهد. آنچه جدی تر است این است که گرمای تولید شده با قطع مقدار زیادی از ماشینکاری در طول پردازش باعث تغییر شکل قطعات، افزایش سختی پردازش قطعات و تاثیر بر کیفیت محصول می شود. بنابراین، لازم است به شدت مجاز ماشینکاری قطعات کنترل شود.

1. مفهوم کمک هزینه ماشینکاری

کمک هزینه ماشینکاری به ضخامت لایه فلزی بریده شده از سطح ماشینکاری در حین ماشینکاری اشاره دارد. کمک هزینه ماشینکاری را می توان به کمک هزینه ماشینکاری فرآیند و کمک هزینه ماشینکاری کل تقسیم کرد. کمک هزینه ماشینکاری فرآیند به ضخامت لایه فلزی بریده شده از یک سطح معین در یک فرآیند اشاره دارد که به تفاوت بین اندازه های فرآیند قبل و بعد از فرآیندهای مجاور بستگی دارد. کمک هزینه ماشینکاری کل به کل ضخامت لایه فلزی بریده شده از یک سطح معین در طول کل فرآیند ماشینکاری از قسمت خالی تا محصول نهایی اشاره دارد، یعنی تفاوت بین اندازه خالی و اندازه قطعه در همان سطح قطعه. کل کمک هزینه ماشینکاری برابر است با مجموع هزینه های ماشینکاری هر فرآیند. از آنجایی که به طور اجتناب ناپذیری خطاهایی در ساخت بلنک و اندازه هر فرآیند وجود دارد، هر دو مقدار مجاز ماشینکاری و کمک هزینه ماشینکاری فرآیند مقادیر متغیر هستند و حداقل هزینه ماشینکاری و حداکثر مجاز ماشینکاری ظاهر می شوند. مقدار مجاز و تحمل ماشینکاری در شکل 1 نشان داده شده است. در شکل، حداقل هزینه ماشینکاری تفاوت بین حداقل اندازه فرآیند فرآیند قبلی و حداکثر اندازه فرآیند فرآیند فعلی است. حداکثر مجاز ماشینکاری به تفاوت بین حداکثر اندازه فرآیند فرآیند قبلی و حداقل اندازه فرآیند فرآیند فعلی اشاره دارد. دامنه تغییرات کمک هزینه ماشینکاری فرآیند (تفاوت بین حداکثر مجاز ماشینکاری و حداقل کمک هزینه ماشینکاری) برابر است با مجموع تحمل ابعاد فرآیند قبلی و فرآیند فعلی. ناحیه تحمل بعد فرآیند به طور کلی در جهت قسمت ورودی به بدنه مشخص می شود. برای قطعات شفت، اندازه اصلی حداکثر اندازه فرآیند است، در حالی که برای سوراخ ها حداقل اندازه فرآیند است.

2. تجزیه و تحلیل تاثیر کمک هزینه ماشینکاری بر دقت ماشینکاری

2.1 تأثیر بیش از حد مجاز ماشینکاری بر دقت ماشینکاری

قطعات در طول فرآیند ماشینکاری به ناچار گرمای برش تولید می کنند. بخشی از این حرارت برش توسط تراشه های آهن و مایع برش گرفته می شود، بخشی به ابزار و بخشی به قطعه کار منتقل می شود و باعث افزایش دمای قطعه می شود. دما ارتباط نزدیکی با اندازه مجاز ماشینکاری دارد. اگر ظرفیت ماشینکاری زیاد باشد، زمان ماشینکاری ناهموار به ناچار طولانی تر می شود و مقدار برش نیز به طور مناسب افزایش می یابد و در نتیجه گرمای برش افزایش می یابد و دمای قطعه افزایش می یابد. بزرگترین آسیب ناشی از افزایش دمای قطعه، تغییر شکل قطعه است، به خصوص برای موادی که به تغییرات دما حساس هستند (مانند فولاد ضد زنگ). علاوه بر این، این تغییر شکل حرارتی در کل فرآیند ماشینکاری انجام می شود و دشواری ماشینکاری را افزایش می دهد و بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، هنگام ماشینکاری قطعات باریک شفت مانند میله های پیچ، به دلیل استفاده از روش ماشینکاری یک گیره-یک بالا، درجه آزادی در جهت طول محدود می شود. در این زمان اگر دمای قطعه کار خیلی زیاد باشد، انبساط حرارتی رخ می دهد. هنگامی که امتداد در جهت طول مسدود می شود، قطعه کار به طور اجتناب ناپذیری به دلیل تأثیر تنش خم می شود و تغییر شکل می دهد که باعث ایجاد مشکل بزرگ برای پردازش بعدی می شود. قطعه کار پس از گرم شدن خم می شود و تغییر شکل می دهد. اگر فرآوری در این زمان ادامه یابد، قسمت بیرون زده تا زمانی که محصول نهایی به دست آید، پردازش می شود. پس از خنک شدن تا دمای اتاق، قطعه تحت تنش تغییر شکل داده و باعث ایجاد خطا در شکل و موقعیت و کیفیت آن می شود. قطعه کار در دمای اتاق خم می شود و تغییر شکل می دهد. پس از بزرگ شدن قطر، قسمت بزرگ شده قطع می شود و پس از سرد شدن قطعه کار، خطاهای استوانه ای و اندازه رخ می دهد. هنگام سنگ زنی پیچ های دقیق، تغییر شکل حرارتی قطعه کار نیز باعث خطاهای گام می شود.

2.2 تأثیر مقدار بسیار کم ماشینکاری بر دقت ماشینکاری

ظرفیت ماشینکاری قطعات نباید خیلی زیاد یا خیلی کوچک باشد. اگر مقدار مجاز ماشینکاری خیلی کم باشد، تلورانس های هندسی باقیمانده و عیوب سطحی در فرآیند قبلی را نمی توان حذف کرد، در نتیجه بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد. به منظور اطمینان از کیفیت ماشینکاری قطعات، حداقل هزینه ماشینکاری باقی مانده در هر فرآیند باید بتواند الزامات اساسی حداقل هزینه ماشینکاری فرآیند قبلی را برآورده کند. حداقل مجاز ماشینکاری سوراخ داخلی یک قطعه از قطعه ای است که سوراخ داخلی آن باید ماشین کاری شود. اگر محور سوراخ از محور مرجع انحراف داشته باشد و در فرآیند قبلی خطای موقعیت n وجود داشته باشد و سوراخ داخلی دارای خطای استوانه‌ای p (مانند مخروطی، بیضی و غیره) و خطای زبری سطح h باشد، برای حذف تحمل هندسی قبل از حفاری، باید بورینگ یک طرفه از حداقل مقدار ma را شامل شود. خطاها و عیوب با توجه به اینکه قطعه کار به طور اجتناب ناپذیری دارای خطاهای نصب در حین سوراخ کردن در این فرآیند است، یعنی خطای بین محور سوراخ اصلی و محور چرخش قطعه کار پس از نصب و همچنین تحمل ابعادی T در حین سوراخ کردن در این فرآیند، حداقل مقدار مجاز ماشینکاری z این فرآیند را می توان با فرمول زیر بیان کرد:

برای قسمت های مختلف و فرآیندهای مختلف، مقادیر و جلوه های خطاهای فوق نیز متفاوت است. هنگام تعیین میزان هزینه ماشینکاری فرآیند باید از درمان های مختلفی استفاده شود. به عنوان مثال، شفت های باریک مستعد خم شدن و تغییر شکل هستند و خطای خط مستقیم ژنراتیکس از محدوده تحمل اندازه قطر فراتر رفته است، بنابراین هزینه ماشینکاری فرآیند باید به طور مناسب بزرگ شود. برای فرآیندهایی که از ابزارهایی مانند برش شناور برای قرار دادن خود سطح ماشینکاری استفاده می‌کنند، می‌توان تأثیر خطای نصب را نادیده گرفت و بر این اساس می‌توان هزینه ماشینکاری فرآیند را کاهش داد. برای برخی از فرآیندهای تکمیلی که عمدتاً برای کاهش زبری سطح استفاده می شود، اندازه کمک هزینه ماشینکاری فرآیند فقط با زبری سطح h مرتبط است.

3. انتخاب معقول کمک هزینه ماشینکاری

انتخاب هزینه ماشینکاری برای قطعات ارتباط نزدیکی با مواد، اندازه، سطح دقت و روش ماشینکاری مورد استفاده برای قطعات دارد و باید با توجه به موقعیت خاص تعیین شود. هنگام تعیین مقدار مجاز ماشینکاری برای قطعات، اصول زیر باید رعایت شود:

(1) حداقل هزینه ماشینکاری باید برای کوتاه کردن زمان ماشینکاری و کاهش هزینه ماشینکاری قطعات استفاده شود.

(2) کمک هزینه ماشینکاری کافی باید باقی بماند، به خصوص برای آخرین فرآیند. کمک هزینه ماشینکاری باید بتواند از دقت و زبری سطح مشخص شده در نقشه اطمینان حاصل کند.

(3) هنگام تعیین مقدار مجاز ماشینکاری، تغییر شکل ناشی از عملیات حرارتی قطعات باید در نظر گرفته شود، در غیر این صورت ممکن است ضایعات تولید شود.

(4) هنگام تعیین مقدار مجاز ماشینکاری، روش ماشینکاری و تجهیزات، و همچنین تغییر شکلی که ممکن است در طول فرآیند ماشینکاری رخ دهد، باید در نظر گرفته شود.

(5) هنگام تعیین مقدار مجاز ماشینکاری، اندازه قطعه مورد پردازش باید در نظر گرفته شود. هر چه قطعه بزرگتر باشد، کمک هزینه ماشینکاری بزرگتر است. زیرا با افزایش اندازه قطعه، امکان تغییر شکل ناشی از نیروی برش، تنش داخلی و ... نیز افزایش می یابد.