التشكيل المباشر مقابل الطحن الثانوي على المخرطة السويسرية

التشكيل المباشر مقابل الطحن الثانوي على المخرطة السويسرية: تحسين دقة الخراطة باستخدام الحاسب الآلي

PFT، شنتشن

ملخص: تُنجز المخرطات السويسرية هندسة الأجزاء المعقدة إما باستخدام التشكيل المباشر (أدوات دوارة مدمجة) أو الطحن الثانوي (عمليات الطحن بعد الخراطة). يُقارن هذا التحليل أزمنة الدورة والدقة وتكاليف التشغيل بين الطريقتين بناءً على تجارب تشغيل مُتحكم بها. تشير النتائج إلى أن التشكيل المباشر يُقلل متوسط زمن الدورة بنسبة 27% ويُحسّن التفاوت في الموضع بنسبة 15% لخصائص مثل الثقوب المتقاطعة والمسطحات، مع أن الاستثمار الأولي في التشكيل أعلى بنسبة 40%. يُظهر الطحن الثانوي انخفاضًا في تكاليف كل قطعة للأحجام التي تقل عن 500 وحدة. وتُختتم الدراسة بمعايير اختيار تستند إلى تعقيد القطعة وحجم الدفعة ومتطلبات التفاوت.

1 المقدمة

تُهيمن المخرطات السويسرية على تصنيع الأجزاء الصغيرة عالية الدقة. ويتمثل أحد القرارات الحاسمة في الاختيار بينالأدوات الحية(الطحن/الحفر على الآلة) والطحن الثانوي(عمليات ما بعد المعالجة المخصصة). تُظهر بيانات الصناعة أن 68% من المصنّعين يُعطون الأولوية لتقليل إعدادات المكونات المعقدة (سميث،مجلة علوم التصنيعيقوم هذا التحليل بقياس التنازلات في الأداء باستخدام بيانات التشغيل التجريبي.

2 المنهجية

2.1 تصميم الاختبار

• قطع العمل: أعمدة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L (Ø8 مم × 40 مم) مع 2 × Ø2 مم من الثقوب المتقاطعة + 1 × 3 مم من الثقوب المسطحة.

• الآلات:

  • الأدوات الحية:تسوغامي SS327 (المحور Y)

  • الطحن الثانوي:مؤشر Hardinge Conquest ST + HA5C

• المقاييس التي تم تتبعها: زمن الدورة (بالثواني)، خشونة السطح (Ra µm)، تحمل موضع الثقب (±mm).

2.2 جمع البيانات

تمت معالجة ثلاث دفعات (عدد القطع = ١٥٠ قطعة لكل طريقة). قامت آلة قياس ميتوتويو (CMM) بقياس الميزات المهمة. شمل تحليل التكلفة تآكل الأدوات، والعمالة، واستهلاك الآلات.

3 نتائج

3.1 مقارنة الأداء

*الشكل 1: تعمل الأدوات الحية على تقليل وقت الدورة ولكنها تزيد من تكاليف الأدوات لكل جزء.*

3.2 تحليل التكلفة والفائدة

• نقطة التعادل: تصبح الأدوات الحية فعالة من حيث التكلفة عند حوالي 550 وحدة (الشكل 2).

• تأثير الدقة: تعمل الأدوات الحية على التخلص من أخطاء إعادة التثبيت، مما يقلل من تباين Cpk بنسبة 22%.

4 مناقشة

تقليل زمن الدورة: تُلغي عمليات التشغيل المباشر المتكاملة تأخيرات مناولة القطع. إلا أن محدودية طاقة المغزل تُعيق عمليات الطحن الثقيلة.
القيود على التكلفة: تتناسب تكاليف الأدوات المنخفضة في الطحن الثانوي مع النماذج الأولية ولكنها تتراكم عمالة المناولة.
التطبيق العملي: بالنسبة للمكونات الطبية/الفضائية ذات التفاوتات ±0.015 مم، فإن الأدوات الحية هي الأمثل على الرغم من الاستثمار الأولي الأعلى.

5 الخاتمة

يوفر التشكيل المباشر على المخرطة السويسرية سرعة ودقة فائقتين للقطع المعقدة متوسطة إلى عالية الحجم (أكثر من ٥٠٠ وحدة). ويظل الطحن الثانوي خيارًا مناسبًا للقطع الهندسية البسيطة أو الدفعات الصغيرة. وينبغي أن تستكشف الأبحاث المستقبلية تحسين مسارات الأدوات الديناميكية للتشكيل المباشر.