पतली दीवारों वाले भागों की मशीनिंग: चुनौतियाँ और समाधान

1. परिचय

पतली दीवार वाले घटक एयरोस्पेस में दिखाई देते हैं, चिकित्सा, ऑटोमोटिव, इलेक्ट्रॉनिक्स और उपभोक्ता उत्पाद.

उनका कम द्रव्यमान और उच्च कार्यात्मक मूल्य भी विनिर्माण जोखिम लाते हैं: भाग विकृति, बकवास, अस्वीकार्य ज्यामितीय त्रुटि, खराब सतह फिनिश और उच्च स्क्रैप दरें.

सफल उत्पादन का संयोजन विनिर्माण क्षमता के लिए डिज़ाइन (डीएफएम), मजबूत फिक्सिंग, उद्देश्य-निर्मित टूलींग और मशीन सेटअप, और उन्नत मशीनिंग रणनीतियाँ (उदा।, अनुकूली खुरदुरापन, कम रेडियल गहराई-ऑफ-कट फिनिशिंग और इन-प्रोसेस माप).

यह आलेख अंतर्निहित यांत्रिकी की व्याख्या करता है, सिद्ध प्रतिउपाय प्रदान करता है और शॉप फ्लोर कार्यान्वयन के लिए एक कार्रवाई योग्य चेकलिस्ट प्रदान करता है.

2. "पतली दीवार" का क्या अर्थ है - परिभाषाएँ और मुख्य मैट्रिक्स

"पतली दीवार" संदर्भ पर निर्भर है लेकिन निम्नलिखित व्यावहारिक मैट्रिक्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• दीवार की मोटाई (टी): बिल्कुल पतला: आम तौर पर टी ≤ 3 मिमी कई अनुप्रयोगों में धातुओं के लिए; प्लास्टिक/कंपोजिट में टी और भी कम हो सकता है.
• आस्पेक्ट अनुपात (ऊंचाई या ब्रैकट लंबाई / मोटाई): आमतौर पर पतली दीवार वाले हिस्से होते हैं ऊंचाई/मोटाई (एच/टी) > 10 और कभी-कभी > 20.
• विस्तार/मोटाई (असमर्थित अवधि / टी): लंबे असमर्थित स्पैन विक्षेपण को बढ़ाते हैं.
• लचीलापन सूचकांक: सामग्री मापांक को संयोजित करने वाला एक समग्र माप, ज्यामिति, और लोडिंग स्थितियाँ - सिमुलेशन में उपयोग की जाती हैं.

ये नंबर दिशानिर्देश हैं. हमेशा दुबलेपन का आकलन इसी से करें इच्छित मशीनिंग सेटअप में प्रभावी कठोरता.

3. पतली दीवारों वाले हिस्सों की मशीनिंग में मुख्य चुनौतियाँ

की चुनौतियाँ मशीनिंग पतली दीवार वाले हिस्से उनकी आंतरिक कम कठोरता के कारण उत्पन्न होते हैं, जो काटने वाली ताकतों के प्रभाव को बढ़ाता है, तापीय प्रभाव, और टूल-पथ इंटरैक्शन.

नीचे प्रमुख चुनौतियों और उनके तकनीकी मूल कारणों का विस्तृत विवरण दिया गया है:

बकबक और कंपन (प्राथमिक शत्रु)

उपकरण और वर्कपीस के बीच बातचीत-स्वयं-उत्तेजित कंपन-पतली दीवार वाली मशीनिंग में सबसे व्यापक मुद्दा है, तीन कारकों की परस्पर क्रिया के कारण होता है:

• कम वर्कपीस कठोरता: पतली दीवारों में उच्च पहलू अनुपात होता है (ऊंचाई/मोटाई) और कम लचीली कठोरता (नहीं, जहाँ E = यंग का मापांक, मैं = जड़ता का क्षण).
  उदाहरण के लिए, ए 1 मिमी-मोटी एल्यूमीनियम दीवार (ई = 70 जीपीए) की कठोरता ~1/16 है 2 मिमी-मोटी दीवार (मैं ∝ t³, प्रति किरण सिद्धांत).
• पुनर्योजी बकबक: काटने वाले बल वर्कपीस पर लहरदार सतह के निशान छोड़ते हैं; बाद के टूल पास इन तरंगों के साथ इंटरैक्ट करते हैं, आवधिक बल उत्पन्न करना जो कंपन को सुदृढ़ करता है (आवृत्ति 100-5,000 हर्ट्ज़).
• उपकरण और मशीन कठोरता अंतराल: लचीले उपकरण (उदा।, लंबी एंडमिल्स) या कम कठोरता वाली मशीन के स्पिंडल कंपन को बढ़ा देते हैं, जिससे सतह की फिनिश खराब हो जाती है (आरए > 1.6 माइक्रोन) और उपकरण घिसाव.

औद्योगिक आंकड़ों से पता चलता है कि बकबक तक का कारण बनती है 40% बिखरी हुई पतली दीवारों वाले हिस्से, विशेष रूप से हाई-स्पीड मशीनिंग में (एचएसएम) एल्यूमीनियम और टाइटेनियम का.

आयामी अशुद्धियाँ: नीचे को झुकाव, विरूपण, और अवशिष्ट तनाव

पतली दीवारों वाले हिस्से आकार में विचलन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं:

• काटने के बल से प्रेरित विक्षेपण: यहां तक ​​कि मध्यम काटने वाली ताकतें भी (20एल्यूमीनियम के लिए -50 एन) लोचदार/प्लास्टिक विक्षेपण का कारण बनता है.
  एक ब्रैकट वाली पतली दीवार के लिए, नीचे को झुकाव (डी) किरण सिद्धांत का अनुसरण करता है: δ = FL³/(3नहीं), जहाँ F = काटने वाला बल, एल = दीवार की लंबाई.
  ए 50 एन ए पर बल 100 मिमी लंबी, 1 मिमी-मोटी एल्यूमीनियम दीवार ~0.2 मिमी विक्षेपण का कारण बनती है - जो सामान्य सहनशीलता से अधिक है.
• थर्मल विरूपण: काटने से स्थानीय ताप उत्पन्न होता है (टाइटेनियम के लिए 600°C तक), असमान विस्तार/संकुचन का कारण.
  पतली दीवारों में कम तापीय द्रव्यमान होता है, तो तापमान प्रवणता (ΔT > 50° C) स्थायी विकृति उत्पन्न करना (उदा।, मुड़ने, झुकने).
• अवशिष्ट तनाव मुक्ति: मशीनिंग सामग्री को हटा देती है, पूर्व प्रक्रियाओं से अवशिष्ट तनाव को बाधित करना (उदा।, कास्टिंग, फोर्जिंग).
  उदाहरण के लिए, क्लैंपिंग जारी होने के बाद मशीनीकृत एल्यूमीनियम पतली दीवारें अक्सर 0.05-0.1 मिमी तक "पीछे" हो जाती हैं, अवशिष्ट तनाव विश्राम के कारण.

सतही अखंडता का ह्रास

पतली दीवार वाली सामग्री (विशेष रूप से एल्युमीनियम या टाइटेनियम जैसी तन्य धातुएँ) सतही दोषों से ग्रस्त हैं:

• फाड़ना और धब्बा लगाना: कम काटने की गति या सुस्त उपकरणों के कारण सामग्री कतरनी के बजाय प्लास्टिक की तरह प्रवाहित होती है, एक खुरदरापन पैदा करना, फटी हुई सतह.
• गड़गड़ाहट गठन: पतले किनारों में संरचनात्मक समर्थन का अभाव है, गड़गड़ाहट की ओर ले जाता है (0.1-0.5 मिमी) जिन्हें भाग को नुकसान पहुंचाए बिना निकालना मुश्किल होता है.
• कड़ी मेहनत करना: अत्यधिक काटने वाले बल प्लास्टिक विरूपण को प्रेरित करते हैं, सतह की कठोरता को 20-30% तक बढ़ाना (उदा।, टाइटेनियम पतली दीवारें) और थकान भरे जीवन को कम करना.

अत्यधिक उपकरण घिसाव और समय से पहले विफलता

पतली दीवार वाली मशीनिंग के कारण उपकरण घिसाव तेज हो जाता है:

• टूल सहभागिता में वृद्धि: विक्षेपण से बचने के लिए, उपकरण में अक्सर वर्कपीस के साथ बड़े संपर्क क्षेत्र होते हैं, पार्श्व घिसाव और क्रेटर घिसाव बढ़ रहा है.
• कंपन-प्रेरित प्रभाव लोड हो रहा है: बकबक उपकरण और वर्कपीस के बीच चक्रीय प्रभाव का कारण बनती है, जिससे उपकरण के किनारों में सूक्ष्म फ्रैक्चर हो जाते हैं (विशेष रूप से भंगुर कार्बाइड उपकरणों के लिए).
• थर्मल लोड हो रहा है: पतली दीवारों में खराब ताप अपव्यय (कम तापीय द्रव्यमान) उपकरण में अधिक ऊष्मा स्थानांतरित करता है, उपकरण सामग्री को नरम करना और पहनने के प्रतिरोध को कम करना.

सामग्री-विशिष्ट चुनौतियाँ

पतली दीवारों की मशीनिंग करते समय विभिन्न सामग्रियाँ अनोखी बाधाएँ उत्पन्न करती हैं:

4. पतली दीवार वाली मशीनिंग चुनौतियों पर काबू पाने के लिए व्यापक समाधान

पतली दीवार वाली मशीनिंग चुनौतियों से निपटने के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण-संयोजन प्रक्रिया अनुकूलन की आवश्यकता होती है, टूलींग नवाचार, फिक्सिंग परिशुद्धता, मशीन उपकरण उन्नयन, और डिजिटल सत्यापन.

नीचे तकनीकी रूप से मान्य समाधान दिए गए हैं:

निर्माण के लिए डिज़ाइन (डीएफएम)

डिज़ाइन परिवर्तन की लागत मशीनिंग समय और स्क्रैप के सापेक्ष बहुत कम होती है.

• पसलियों के साथ स्थानीय कठोरता बढ़ाएँ, निकला हुआ किनारा, मनका. मामूली ऊंचाई की पतली पसलियाँ कम द्रव्यमान दंड पर बड़े अनुभाग मापांक जोड़ती हैं.
  अंगूठे का नियम: एक फ़्लैंज जोड़ने से दीवार की स्थानीय मोटाई 30-50% बढ़ जाती है, जिससे अक्सर विक्षेपण कम हो जाता है >2×.
• असमर्थित स्पैन को कम करें और मशीनिंग पैड पेश करें. अंतिम मशीनिंग के बाद बलि सामग्री द्वीप या मशीन योग्य पैड को हटाने के लिए छोड़ दें.
• यथार्थवादी सहनशीलता निर्दिष्ट करें. केवल महत्वपूर्ण विशेषताओं के लिए ±0.01 मिमी सहनशीलता आरक्षित करें; गैर-आलोचनात्मक चेहरों को आराम दें.
• विभाजित असेंबली की योजना बनाएं. यदि अपरिहार्य हो तो पतली ब्रैकट की आवश्यकता होती है, मल्टी-पीस असेंबली पर विचार करें जो मशीनिंग के बाद जुड़ती हैं.

प्रक्रिया अनुकूलन: कटिंग पैरामीटर्स और टूलपाथ रणनीतियाँ

सही प्रक्रिया पैरामीटर काटने की ताकतों को कम करते हैं, कंपन, और गर्मी पैदा करना:

• हाई-स्पीड मशीनिंग (एचएसएम): स्पिंडल गति से संचालन >10,000 आरपीएम (एल्यूमीनियम के लिए) काटने की शक्ति को 30-50% तक कम कर देता है (प्रति मर्चेंट सर्कल सिद्धांत, उच्च काटने की गति से कतरनी कोण और बल में कमी आती है).
  उदाहरण के लिए, मशीनिंग 6061 एल्युमीनियम की पतली दीवारें 15,000 आरपीएम (बनाम. 5,000 आरपीएम) से विक्षेपण कम करता है 0.2 मिमी को 0.05 मिमी.
• ट्रॉकॉइडल मिलिंग: एक गोलाकार टूलपाथ जो रेडियल जुड़ाव को कम करता है (ऐ) उपकरण व्यास का 10-20% तक, काटने के बल और कंपन को कम करना.
  ट्रोकॉइडल मिलिंग पतली दीवारों के लिए पारंपरिक स्लॉटिंग की तुलना में 2-3× अधिक स्थिर है.
• अनुकूली मशीनिंग: वास्तविक समय सेंसर डेटा (कंपन, तापमान, बल) काटने के मापदंडों को समायोजित करता है (फीड दर, धुरी गति) गतिशील.
  एआई-संचालित अनुकूली प्रणालियाँ (उदा।, सीमेंस सिनुमेरिक इंटीग्रेट) बकबक कम करें 70% और आयामी सटीकता में सुधार करें 40%.
• मिलिंग चढ़ो: टूल-वर्कपीस घर्षण और चिप मोटाई को कम करता है, गर्मी उत्पादन और सतह के फटने को कम करना. पतली एल्यूमीनियम और टाइटेनियम की दीवारों के लिए क्लाइंब मिलिंग को प्राथमिकता दी जाती है.

उन्नत टूलींग समाधान

उपकरण की ज्यामिति और धारक की कठोरता यह निर्धारित करती है कि कितना काटने वाला बल विक्षेपण का कारण बनता है.

• टूल ओवरहैंग को कम करें: लंबाई-से-व्यास अनुपात ≤ रखें 3:1; जहां संभव हो उपयोग करें 2:1 या कम.
• हाई-कोर व्यास कटर का उपयोग करें (बड़ा आंतरिक वेब) कठोरता के लिए.
• वेरिएबल-हेलिक्स और वेरिएबल-पिच उपकरण बातचीत के तरीकों को ठीक करने में मदद करें.
• सकारात्मक रेक, हाई-हेलिक्स कटर तन्य मिश्रधातुओं में काटने के बल को कम करें.
• कोटिंग्स: टाइटेनियम के लिए AlTiN (उच्च तापमान प्रतिरोध), स्टील्स के लिए TiAlN/TiCN, आसंजन को कम करने के लिए पॉलिमर/मिश्रित कार्य के लिए डीएलसी.

परिशुद्धता फिक्स्चर और क्लैम्पिंग: तनाव और विक्षेपण को न्यूनतम करना

फिक्स्चर को न्यूनतम क्लैंपिंग-प्रेरित तनाव के साथ सुरक्षित वर्कपीस होल्डिंग को संतुलित करना चाहिए:

• निम्न-दबाव क्लैम्पिंग: दबाव सेंसर के साथ हाइड्रोलिक या वायवीय क्लैंप (0.5-2 एमपीए) बल को समान रूप से वितरित करें, स्थानीयकृत विकृति से बचना.
  उदाहरण के लिए, क्लैंपिंग 7075 एल्युमीनियम की पतली दीवारें 1 एमपीए स्प्रिंग-बैक को कम कर देता है 60% बनाम. 5 एमपीए क्लैम्पिंग.
• वैक्यूम फिक्स्चर: झरझरा सिरेमिक या एल्यूमीनियम वैक्यूम चक संपूर्ण वर्कपीस सतह पर क्लैंपिंग बल वितरित करते हैं, प्वाइंट-लोडिंग को खत्म करना.
  वैक्यूम फिक्स्चर बड़े पैमाने के लिए आदर्श है, सपाट पतली दीवारें (उदा।, ईवी बैटरी हाउसिंग).
• चुंबकीय फिक्स्चर: लौह सामग्री के लिए स्थायी या विद्युत चुम्बकीय चक (उदा।, स्टील की पतली दीवारें) यांत्रिक क्लैंप के बिना एक समान पकड़ प्रदान करें.
• अनुरूप फिक्स्चर: इलास्टोमेरिक या फोम-समर्थित क्लैंप कंपन को अवशोषित करते हैं और वर्कपीस ज्यामिति के अनुकूल होते हैं, पतले किनारों पर तनाव कम करना.

मशीन टूल और उपकरण संवर्द्धन

मशीन टूल की कठोरता और प्रदर्शन सीधे पतली दीवार वाली मशीनिंग स्थिरता को प्रभावित करते हैं:

• उच्च-कठोरता मशीन फ़्रेम: कच्चा लोहा या पॉलिमर कंक्रीट बेस मशीन कंपन को कम करते हैं (अवमंदन अनुपात >0.05).
  उदाहरण के लिए, पॉलिमर कंक्रीट मशीनों में स्टील फ्रेम की तुलना में 2-3× बेहतर डंपिंग होती है.
• हाई-स्पीड स्पिंडल: उच्च गतिशील कठोरता के साथ स्पिंडल (≥100 एन/μm) और कम रनआउट (<0.001 मिमी) उपकरण कंपन को कम करें.
  एयर-बेयरिंग स्पिंडल अल्ट्रा-सटीक पतली दीवार वाली मशीनिंग के लिए आदर्श हैं (सहिष्णुता <0.005 मिमी).
• 5-एक्सिस मशीनिंग केंद्र: एक ही सेटअप में मल्टी-एंगल मशीनिंग सक्षम करें, क्लैम्पिंग चक्र और अवशिष्ट तनाव को कम करना.
  5-एक्सिस मशीनें छोटे उपकरणों की भी अनुमति देती हैं (कठोरता में सुधार) इष्टतम कोणों से पतली दीवारों तक पहुंच कर.
• शीतलक अनुकूलन: उच्च दबाव शीतलक (30-100 बार) चिप्स हटाता है और गर्मी ख़त्म करता है, थर्मल विरूपण को कम करना.
  टाइटेनियम पतली दीवारों के लिए, थ्रू-टूल कूलेंट (काटने वाले क्षेत्र पर निर्देशित) उपकरण का तापमान कम कर देता है 40%.

सामग्री प्रीप्रोसेसिंग और पोस्ट-मशीनिंग उपचार

• प्री-मशीनिंग तनाव से राहत: थर्मल एनीलिंग (उदा।, 6061 एल्यूमीनियम के लिए 345°C पर 2 घंटे) या कंपनात्मक तनाव से राहत अवशिष्ट तनाव को कम करती है, मशीनिंग के बाद स्प्रिंग-बैक को कम करना.
• मशीनिंग के बाद स्थिरीकरण: कम तापमान वाली बेकिंग (1001-2 घंटे के लिए -150°C) मशीनिंग-प्रेरित तनाव से राहत देता है और आयामों को स्थिर करता है.
• डिबुरिंग और एज फ़िनिशिंग: क्रायोजेनिक डिबुरिंग (सूखी बर्फ की गोलियों का उपयोग करना) या लेजर डिबररिंग भाग को नुकसान पहुंचाए बिना पतले किनारों से गड़गड़ाहट को हटा देता है. कंपोजिट के लिए, अपघर्षक वॉटरजेट डिबरिंग फाइबर को फटने से बचाता है.

डिजिटल सिमुलेशन और सत्यापन

सिमुलेशन परीक्षण-और-त्रुटि को कम करता है और मशीनिंग से पहले समस्याओं की भविष्यवाणी करता है:

• अनंत तत्व विश्लेषण (फी): काटने वाली ताकतों का अनुकरण करता है, नीचे को झुकाव, और थर्मल विरूपण.
  उदाहरण के लिए, ANSYS कार्यक्षेत्र मशीनिंग के दौरान एक पतली टाइटेनियम दीवार के विक्षेपण की भविष्यवाणी कर सकता है, टूलपाथ या फिक्स्चर में समायोजन की अनुमति देना.
• मशीनिंग सिमुलेशन सॉफ्टवेयर: वेरीकट या मास्टरकैम जैसे उपकरण टूलपाथ का अनुकरण करते हैं, टकराव का पता लगाएं, और कटिंग मापदंडों को अनुकूलित करें.
  ये उपकरण जटिल पतली दीवार वाले भागों के लिए स्क्रैप दरों को 30-50% तक कम कर देते हैं.
• डिजिटल जुड़वां: मशीनिंग प्रक्रिया की आभासी प्रतिकृतियां वास्तविक समय के डेटा को एकीकृत करती हैं (धुरी कंपन, काटने का बल) दोषों की भविष्यवाणी करना और उन्हें रोकना.
  महत्वपूर्ण पतली दीवारों वाले घटकों के लिए एयरोस्पेस में डिजिटल ट्विन्स का तेजी से उपयोग किया जा रहा है (उदा।, इंजन ब्लेड).

गुणवत्ता नियंत्रण और निरीक्षण

पतली दीवार वाले हिस्सों को गैर-विनाशकारी की आवश्यकता होती है, उत्प्रेरण विक्षेपण से बचने के लिए गैर-संपर्क निरीक्षण:

• लेजर स्कैनिंग: 3डी लेजर स्कैनर (सटीकता ±0.001 मिमी) भाग को छुए बिना आयामी विचलन और सतह फिनिश को मापें.
• समन्वय मापने वाली मशीनें (सीएमएम) गैर-संपर्क जांच के साथ: ऑप्टिकल या लेजर जांच जटिल ज्यामिति को मापते हैं (उदा।, घुमावदार पतली दीवारें) बिना दबाव डाले.
• अल्ट्रासोनिक परीक्षण (केन्द्र शासित प्रदेशों): उपसतह दोषों का पता लगाता है (उदा।, मिश्रित पतली दीवारों में प्रदूषण) जो संरचनात्मक अखंडता को प्रभावित करता है.

5. काटने की रणनीतियाँ और सीएएम तकनीकें (रफिंग → फिनिशिंग)

प्रभावी काटने की रणनीति विनिर्माण कोर है.

रफिंग रणनीति - बल को कम करते हुए धातु को हटा दें

• अनुकूली / ट्रोचोइडल मिलिंग: छोटे रेडियल जुड़ाव को बनाए रखता है, उच्च अक्षीय गहराई और निरंतर चिप लोड; तात्कालिक काटने वाली ताकतों और गर्मी को कम करता है; पतली दीवार वाली रफिंग के लिए आदर्श.
• समर्थन के साथ ज़िगज़ैग रफिंग: ज़ोन में सामग्री हटाएं और पतली दीवारों के पास जितना संभव हो उतना सहायक स्टॉक रखें.

सेमी-फिनिश और फिनिशिंग रणनीति - कम बल, पूर्वानुमानित कटौती

• एकाधिक प्रकाश पासों में समाप्त करें (कम रेडियल गहराई, छोटा कदम) विक्षेपण को कम करने और अंतिम अल्ट्रा-लाइट फिनिशिंग पास के लिए एक छोटा स्टॉक छोड़ने के लिए.
• अंतिम समापन पास का उपयोग करना चाहिए प्रति दाँत न्यूनतम संभव अक्षीय फ़ीड और न्यूनतम रेडियल गहराई—अक्सर से कम 0.1 संवेदनशील दीवारों के लिए मिमी रेडियल जुड़ाव.

चढ़ाई बनाम पारंपरिक मिलिंग

• मिलिंग चढ़ो आम तौर पर बेहतर सतह फिनिश उत्पन्न करता है और काम को कटर में खींचता है, लेकिन ठीक से फिक्स न होने पर दीवार को कटर में खींचने की प्रवृत्ति बढ़ सकती है - केवल स्थिर सेटअप पर विश्वास के साथ उपयोग करें. सीमांत फिक्स्चर के लिए पारंपरिक मिलिंग अधिक सुरक्षित हो सकती है.

प्रवेश/निकास रणनीतियाँ

• पतली दीवारों में सीधे गिरने से बचें; रैम्पिंग का उपयोग करें, पेचदार प्रविष्टि, या समर्थित पक्ष से संपर्क करें.
  निकास चिप्स को दीवार से दूर बहना चाहिए: प्रदूषण या फटने से बचने के लिए टूलपाथ की योजना बनाएं.

टूलपाथ स्मूथिंग और लीड-इन/आउट

• सुचारू त्वरण/मंदी और रैंप्ड लीड-इन्स प्रभाव भार को कम करते हैं. फ़ीड दिशा में अचानक परिवर्तन से बचें.

अनुकूली फ़ीड/स्पिंडल नियंत्रण और बकबक से बचाव

• उपयोग सीएएम अनुकूली फ़ीड, तात्कालिक पिक-अप लोड को सीमित करें, अमल में लाना उच्च-आवृत्ति स्पिंडल गति भिन्नता (एसएस वी) या परिवर्तनीय स्पिंडल गति गुंजायमान बकबक आवृत्तियों से बचने के लिए.

6. शीतलन और तापमान नियंत्रण

पतली दीवार वाले हिस्सों की मशीनिंग में प्रभावी शीतलन और तापमान नियंत्रण महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इन घटकों में कम तापीय द्रव्यमान और सीमित गर्मी अपव्यय क्षमता होती है।.

स्थानीयकृत तापमान वृद्धि तेजी से थर्मल विस्तार का कारण बन सकती है, विरूपण, अवशिष्ट-तनाव पुनर्वितरण, और सतह की अखंडता में गिरावट.

उच्च दबाव आंतरिक शीतलन (थ्रू-टूल कूलेंट)

सिद्धांत

उच्च दबाव वाली आंतरिक शीतलन उपकरण के माध्यम से सीधे कटिंग एज तक शीतलक पहुंचाती है, आमतौर पर से दबाव पर 30 को 100 छड़.

यह विधि टूल-चिप इंटरफ़ेस पर प्राथमिक ताप-उत्पादन क्षेत्र को लक्षित करती है.

तकनीकी लाभ

• कुशल ताप निष्कर्षण: काटने वाले क्षेत्र पर सीधा आघात अधिकतम उपकरण तापमान को कम कर देता है 30-40%, टाइटेनियम और स्टेनलेस स्टील जैसी कम तापीय-चालकता वाली सामग्रियों में विशेष रूप से प्रभावी.
• बेहतर चिप निकासी: उच्च दबाव वाले जेट चिप्स को तोड़ देते हैं और चिप को दोबारा काटने से रोकते हैं, जो पतली दीवारों में स्थानीय ताप और सतह क्षति का एक प्रमुख स्रोत है.
• उन्नत आयामी स्थिरता: दीवार की मोटाई में तापीय प्रवणता को सीमित करके, आंतरिक शीतलन तापीय रूप से प्रेरित झुकने और मुड़ने को कम करता है.
• विस्तारित उपकरण जीवन: कम उपकरण तापमान से कोटिंग टूटने में देरी होती है और फ्लैंक और क्रेटर घिसाव कम होता है.

कम तापमान वाली वायु शीतलन और न्यूनतम मात्रा में स्नेहन (एमक्यूएल)

सिद्धांत

कम तापमान वाली वायु शीतलन और एमक्यूएल सिस्टम संपीड़ित हवा या वायु-तेल धुंध का उपयोग करते हैं (आम तौर पर 5-50 मिली/घंटा) न्यूनतम तापीय आघात के साथ स्नेहन प्रदान करना.

कुछ प्रणालियों में, तरल बाढ़ के बिना गर्मी हटाने को बढ़ाने के लिए हवा की धारा को ठंडा किया जाता है.

तकनीकी लाभ

• थर्मल शॉक कम हो गया: बाढ़ शीतलक के विपरीत, वायु-आधारित प्रणालियाँ अचानक तापमान में उतार-चढ़ाव से बचती हैं जो पतली दीवारों में सूक्ष्म विरूपण का कारण बन सकती हैं.
• कम काटने वाली ताकतें: एमक्यूएल टूल-चिप इंटरफ़ेस पर घर्षण को कम करता है, द्वारा काटने वाली ताकतों को कम करना 10-20%, जो सीधे तौर पर लोचदार विक्षेपण को सीमित करता है.
• स्वच्छ काटने का वातावरण: एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के लिए विशेष रूप से फायदेमंद, जहां शीतलक संदूषण या दाग से बचना चाहिए.
• बेहतर सतह अखंडता: कम आसंजन और निर्मित किनारे के गठन से चिकनी सतह और कम गड़गड़ाहट होती है.

स्तरित परिधीय शीतलन विधि

सिद्धांत

स्तरित परिधीय शीतलन एक नियंत्रित में शीतलक लागू होता है, पतली दीवार की परिधि के चारों ओर चरणबद्ध तरीके से सामग्री को धीरे-धीरे हटा दिया जाता है.

कूलिंग को टूलपाथ अनुक्रमण और दीवार की मोटाई के विकास के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है, समान रूप से लागू करने के बजाय.

प्रमुख तंत्र

• परत-दर-परत थर्मल संतुलन: प्रत्येक मशीनिंग परत के बाद स्थानीयकृत शीतलन किया जाता है, किसी एक परिधीय क्षेत्र में गर्मी संचय को रोकना.
• परिधीय समरूपता: दीवार के चारों ओर समान तापमान वितरण असममित थर्मल विस्तार को कम करता है जिससे अंडाकारीकरण या घुमाव होता है.
• गतिशील शीतलन तीव्रता: दीवार की मोटाई कम होने पर शीतलक प्रवाह दर और दिशा समायोजित की जाती है, पूरी प्रक्रिया के दौरान स्थिर तापीय स्थिति बनाए रखना.

तकनीकी लाभ

• थर्मल विरूपण में उल्लेखनीय कमी: पतले बेलनाकार गोले के लिए विशेष रूप से प्रभावी, के छल्ले, और आवास.
• बेहतर गोलाई और सपाटता नियंत्रण: तापमान की एकरूपता असमान विस्तार के कारण होने वाले ज्यामिति विचलन को कम करती है.
• अनुकूली मशीनिंग के साथ संगतता: सेंसर-संचालित सिस्टम के साथ एकीकृत किया जा सकता है जो वास्तविक समय तापमान प्रतिक्रिया के आधार पर शीतलन को समायोजित करता है.

7. निष्कर्ष

पतली दीवार वाले भागों की मशीनिंग एक जटिल इंजीनियरिंग चुनौती है जो यांत्रिकी की समग्र समझ की मांग करती है, भौतिक विज्ञान, और प्रक्रिया इंजीनियरिंग.

प्राथमिक बाधाएँ-बकबक, नीचे को झुकाव, थर्मल विरूपण, और सतह की अखंडता के मुद्दे - पतली दीवार वाली संरचनाओं की आंतरिक कम कठोरता से उत्पन्न होते हैं, जो काटने वाली ताकतों और गर्मी के प्रभाव को बढ़ाता है.

सफल पतली दीवार वाली मशीनिंग के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है: कटिंग पैरामीटर और टूलपाथ का अनुकूलन, विशेष टूलींग और फिक्स्चर का उपयोग करना, उच्च-कठोरता वाले मशीन टूल्स का लाभ उठाना, और सिमुलेशन के साथ प्रक्रियाओं को मान्य करना.

उद्योग मामले के अध्ययन से पता चलता है कि ये समाधान स्क्रैप दरों को काफी कम कर सकते हैं, आयामी सटीकता में सुधार करें, और उत्पादकता बढ़ाएँ.

सारांश, पतली दीवार वाली मशीनिंग सिर्फ एक तकनीकी चुनौती नहीं है - यह अगली पीढ़ी के इंजीनियरिंग नवाचारों का एक महत्वपूर्ण प्रवर्तक है, और उच्च तकनीक उद्योगों में प्रतिस्पर्धात्मकता के लिए इसकी जटिलताओं में महारत हासिल करना आवश्यक है.

संदर्भ

मशीनिंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी. (2007). “परिधीय मिलिंग में पतली दीवार वाली संरचनाओं के गतिशील व्यवहार पर सामग्री हटाने का प्रभाव"

झांग, एल, और अन्य. (2022). "पतली दीवार वाले एल्युमीनियम भागों के लिए ट्रॉकोइडल मिलिंग अनुकूलन: एक FEA-आधारित दृष्टिकोण।" विनिर्माण प्रक्रियाओं का जर्नल, 78, 456-468.