چگونه به یک انتخاب درست در خرید ماشین ابزار برسیم (VMC)
کاملترین و بهترین دستگاه ، ماشینی است که نیاز های شما را مرتفع کند. تنها راه کلیدی دانستن نیازهای شما است.
آیا به خاطر دارید که به عنوان شاخص ، ماشین ابزار هایی که در قدیم خریداری می شدند بر اساس وزن انتخاب و سنجیده می شدند و یا مزیتی بر خرید بودند! ماشینی که سنگین تر بود صلبیت بیشتری داشت ، بنابراین دقت بیشتری را در ماشین کاری سبب میگردید. خرید یک ماشین در دهه 1950 بسیار ساده تر بود.
امروزه شما نمی توانید ماشین سنتر عمودی (VMC) و یا هر ماشین ابزار دیگری را به واسطه شاخص وزن خرید کنید چرا که لزوما VMC های سنگین تر تلرانس و دقت بهتری را سبب نمی گردند. کارگاه به مواردی بیشتر از این از قبیل اجرا ، بهره وری ، استفاده آسان و سایکل تایم ( زمان ماشین کاری) کوتاه تری نیازمند هستند.
هیچ تولید کننده ماشین ابزاری نارضایتی مشتری را نمی خواهد. که این امری است مخرب در تجارت. بنابراین هرتولید کننده ای نظر به خوشنودی و رضایت کامل مشتری خود دارد.
از فاکتور های مهم می توان به نوع جنس قطعه (متریال) ، حجم تولید ، کنترل کیفیت ، اپراتوری ماشین ، سرویس و تامین نگهداری اشاره کرد. برای بهره وری هر چه بیشتر از سرمایه گذاری خود ، شما مجبور به تطابق نیاز های خود با مشخصات VMC ، ویژگی ها و موارد سفارشی آن میباشید. بر این اساس باید تحلیل کنید و تصمیم بگیرید که چه نکته و مواردی (موارد) برای شما حیاتی و چه نکته ای ( هایی) کم اهمیت هستند.
قدرت ،سرعتودقت
هدف هر عملیات ماشین کاری براده برداری با بیشترین سرعت در محدوده مجاز است.مسئله مهم برای هر کارگاه تعریف این مبناست که چه مقدار حجم براده برداری ، به چه سرعتی و در چه تلرانسی برای یک VMC احتیاج است. بسیارند عوامل مرتبط اعم از قدرت ، سرعت و دقت ولی سه نکته اصلی در این موارد تاثیر دارند که شامل سیستم درایو اسپیندل ، کنترل و سیستم محور ها است .
کیفیت در ساختار محور ها ، صلبیت ، درصد لرزش و مقاومت اصطکاکی را مشخص می نماید. این تعادل بین این سه حوزه حساس ( قدرت ، سرعت و دقت ) است که باید با توجه به نیاز های کارگاه ماشین کاری خود ، بهترین خرید را نسبت به سرمایه خود بدست آورید.
جنس قطعات
الزامات اولیه برای VMC شما از قبیل سرعت اسپیندل ، گشتاور در سرعت کم ، توان موتور در سرعت بالا براساس نوع جنس مواد ، تعریف می گردد. برای مثال مواد نرم به سرعت بالا برای تکمیل(finishing) نیازمند هستند و در حالیکه مواد سخت به گشتاور در سرعت پائین به منظور تآمین استحکام و کاهش اثرات فشار محورها مورد نیاز میباشند..
در زیر لیستی از مواد معمول استفاده شده مطابق با الزامات مربوط به دستگاه و ویژگی( هایی) است که نیاز دارند
همه ما می توانیم به این توافق دست یابیم که بازدهی بسیار مهم است. اما بازدهی و اجرای کوتاه مدت نیاز به ویژگی های متفاوتی نسبت به تولید در طولانی مدت دارد ، هر چیزی که باعث می شود سریعتر و آسان تر تنظیمات و set-up انجام شود ، مهم است: ویرایش برنامه ،دسترسی به کنترل ،ارتفاع میز ، سیستم خنک کاری برای دوام و ثبات دمایی. اگر VMC برای تولید طولانی یا تولید اختصاصی به کار گرفته شود ، بنابراین بارگیری (Bar-loading) خودکار و براده برداری در اولویت لیست شما قرار خواهد گرفت.
کیفیت
کیفیت در عملکرد کنترل ، اینکودر ، سیستم های حرکتی(guide ways) ، بدنه و استحکام ماشین تعریف میگردد. کنترل باید دقیق باشد و به صورت دوره ای کالیبره گردد. موارد مختلفی از اینکودر وجود دارد. اینکودر های چرخشی و اینکودر لیزری. که این موارد به ترتیب در سرعت های بالاتر دقت بیشتری را تضمین می نمایند.
آیتم بعدی سیستم های حرکتی است که تاثیر مستقیم بر روی استحکام ، تعدیل لرزش و توانایی جلوگیری از رانش محور و کنترل فشار های ریل ها در عملیات سنگین ماشین کاری را دارد.
عملیات ماشین کاری
ویژگی های ماشین سنتری که برای ماشین کاری قالب آلومینیومی با نقشهای برجسته سه بعدی ( 3D ) مورد نیاز است ، از قبیل اجرای برنامه با سرعت بالا ، دقت و تمرکز اسپیندل رمپ آپ(ramp-up) ، رمپپ دان(ramp-down) ، لزوما ویژگی های مشابه برای عملیات سوراخکاری نیستند. اکر شما قطعات دو بعدی (2D) را ماشینکاری می کنید ، بنابراین پیشروی سریع و تعویض ابزار سریع (بازویی) نقش مهمی خواهند داشت. شما باید نیاز های خود را با ماشین مطابق نمائید.
نکته : رمپ (Ramping) می تواند برای کاهش فشار بر روی ابزار مورد استفاده قرار گیرد. هنگامی که رمپ فعال می شود، این ابزار با زاویه پائین میرود به طور مستقیم در محور Z حرکت نمیکند.
سیستم اسپیندل
به طور کلی ، اسپیندل قلب یک VMC محسوب میگردد.اسپیندل ابزار را نگه می دارد و عملیان براده برداری انجام میگردد. اسپیندل میبایست به صورت پیوسته ، سختی ، گشتاور چرخشی ، تولید گرمای کم و ثبات دمائی داشته باشد. دقت داشته باشید اسپیندلی که برای ماشینکاری متریال آلومینیوم در سرعت بالا استفاده میگردد ممکن است همان قابلیت را در براده برداری در سرعت پائین را نداشته باشد همانطور که اسپیندلی برای گشتاور بالا در سرعت های پائین طراحی شده است.
اسپیندل ها در سرعت ها ، گشتاور ها و توان های مختلف رتبه بندی می گردند. در بخش قبلی در رابطه با متریال ، ما اشاره کردیم متریال قطعه کار با سرعت ، گشتاور و توان مرتبط است. از آنجا که یک VMC محدودیت سرعت ، گشتاور و توان را دارد بسیاری از ماشین سنتر های عمودی (VMC ها) از ساختار گیربکس (Geared type ) یا انتقال نیرو به صورت تسمه ( Belt- drive ) با دو یا سه سرعت برای افزایش گشتاور در سرعت کم استفاده می کنند.اما این نوع از انتقال سبب ایجاد اصطکاک در سرعت بالا میگردد. که این اصطکاک در نوع گیربکس بسیار بیشتر از نوع تسمه ای میباشد. بنابراین در سرعت های بالا توان موتور اسپیندل برای جبران اصطکاک دچار مشکل می گردد.اصطکاک تولید شده توسط گیربکس به گرما و ارتعاش تبدیل میگردد که میبایست از طریق خنک کننده برای ثبات دمائی و تکنیک های ساخت بدنه در طراحی که منجر به ارتعاش می شود را از بین برد. یک جایگزین برای این نوع انتقال نیرو به اسپیندل ، سیستم انتقال الکتریکی (electric transmission ) میباشد که از دو سیم پیچ موتور برای ایجاد دو دامنه سرعت استفاده می نماید.
انواع مختلفی از برینگ های(bearings) اسپیندل در دسترس هستند، مانند رولر های معمولی، توپی یا هیبرید برینگ، برینگ های سرامیکی، هیدرواستاتیک، هوا، مغناطیسی و مواردی دیگر. هر کدام از این برینگ ها دارای نقاط قوت و ضعف خود هستند. برینگ های رولر محکم و با دوام هستند ولی ایجاد دما می نماید که این امر عملکرد مناسب را مختل می کند. به طور معمول بلبرینگ دمای کمتر ایجاد و عملکرد سریع تری نسبت به رولر برینگ ها دارند ولی آنها محکم نیستند. برینگ های هیبریدی با ساچمه های سرامیکی و جنس استیل سریع تر از بلبرینگ های معمولی اند. اما احتمال آسیب دیدن آنها در یک تصادف بیشتر است ، زیرا آنها شکننده هستند.
بدنه و ساخت
بیشتر VMC ها از ساختار چدن به دلیل قدرت بالا و ویژگی های تعدیل لرزش و هزینه کم استفاده می کنند. ریخته گری باید دارای دیواره های ضخیم باشد زیرا تغییرات در ضخامت دیواره ها باعث ایجاد مشکلات دمایی ( COOLING) میگردد. بخش های نازک شکننده و مورد آسیب در زمان فشار باشند.
سیستم حرکتی
سیستم حرکتی ماشین ابزار شامل اجزای بار بری می باشد که اسپیندل و میز را برای هدایت حرکت آنها پشتیبانی می نمایند. سیستم های حرکتی لینیر(Linear) و باکس (Box) دو نوع اصلیی از سیستم های حرکتی میباشند. هر کدام از این موارد نقاط مثبت و منفی خود را دارند . متاسفانه یک نوع از این دو برای تمامی برنامه ها مناسب نیستند. بنابراین اگر در بازاری هستید که ماشین کاری در زمینه های مختلف نیاز است باید سیستم حرکتی را بر اساس مصرف خود تطبیق نمائید.ما معتقدیم سیستم حرکتی باکس ( Box) برای یک VMC عمر بیشتر و لرزش کمتر را سبب میگردد که بدین جهت قطعات با دقت بالاتری را تولید خواهد کرد. تعدیل لرزش(damping) در نتیجه ریل های حرکتی باکس (Box) باعث افزایش عمر ابزار و صافی سطح بهتر را در عملیات finishing منجر می شود.اگر برنامه ای را اجرا می نمایید که دقت بالا و توانایی ماشین کاری بر روی متریال سخت با تلرانس بهتر را انتظار دارید یک VMC با سیستم حرکتی باکس راه حل بهتری خواهد بود.
ماشین سنتر های با سیستم حرکتی لینیر دقت موقعیت یابی سریع تر را فراهم می نماید. هرچند ظرفیت تعدیل لرزش و رانش آن کاهش یافته است ولی اگر هزینه های تامین نگهداری و خرید ماشین فرز VMC مد نظر است متریال قطعه بسیار سخت نیست ، ماشین کاری سخت (rough cutting ) به صورت زیاد مطرح نیست بنابراین سیستم های حرکتی لینیر راه حل مناسبی خواهد بود.
کنترل
کنترل دستگاه مغز عصبی یک ماشین محسوب می گردد. یک کنترل برنامه ها را تفسیر ، ترجمه و data را به اجزا ماشین ارسال می نماید. کنترل دستگاه پاسخ ها و برنامه قطعات را رصد و تحلیل میکند.
Tool change
انبار ابزار خودکار در سه پیکر بندی اولیه قرار میگیرد :
1- Geneva
2- Servo –driven
3- Double arm
تعویض کننده ابزار Geneva از یک ابزار به ابزار دیگر حرکت میکند. تعویض کننده ابزار servo-driven دقیقا به ابزار تعیین شده حرکت می کند. تعویض کننده ابزار double-arm سریعترین نوع در بین موارد فوق میباشد چرا که از یک سمت ابزار را از اسپیندل خارج و با سمت دیگر ابزار دیگر را از انبار بر می دارد. به این دلیل که این نوع (double-arm) دارای تعداد زیادی قطعات متحرکت میباشد ممکن است مانند دو نوع دیگر کارآمد نباشد. در زمانیکه ابزار ها در یک ردیف منظم و پشت سر هم قرار دارند ، تعویض کننده ابزار Geneva مناسب میباشد ، چرا که این نوع tool change در جهت ابزار پشت سر هم در یک ردیف کار می کند. امااگر ابزار ها به صورت رندوم و اتفاقی قرار گرفته اند تعویض کننده نوع servo-driven سریع تر خواهد بود.
زمان تعویض ابزار به دو روش محاسبه میگردد :
1- TOOL-TO –TOOL
2- CHIP –TO-CHIP
در نوع TOOL-TO-TOOL زمانی محاسبه میگردد که ابزار از اسپیندل خارج و جایگزین میگردد. در نوع دوم CHIP-TO-CHIP زمانی محاسبه میگردد که ابزار محل ماشین کاری را ترک می کند و در موقعیت تعویض ابزار قرار میگردد و دوباره بعد از تعویض به موقعیت ماشین کاری باز میگردد.به طور کلی ، قطعات کوچک در مقایسه با قطعات بزرگ به تعداد بیشتری تعویض ابزار نیاز دارند. بنابراین اگر قطعات کوچک زیادی را برای ماشین کاری در برنامه دارید ، اطمینان حاصل کنید که تعویض کننده ابزار ، انبار مناسب برای ذخیره ابزار و زمان کوتاهی در نوع CHIP-TO-CHIP داشته باشد.
کلی
گاهی اوقات ساده ترین مسائل ساده، مانند ارگونومی، نادیده گرفته می شود. اپراتور باید دسترسی آسان به مناطق مختلف VMC داشته باشد. میز باید در ارتفاع مناسب و در دسترس آسان از کنترل قرار داشته باشد. یک VMC که دسترسی آسان به قطعه کار را فراهم می کند، زمان نصب سریع تر وبه صورت کلی بهره وری تولید را افزایش می نماید. در ضمن خاطر نشان می گردد ارگونومی و یا دسترسی نباید به مفهوم در معرض خطر قرار گرفتن اپراتور باشد. مسائلی دیگر شامل زمان پاسخگویی خدمات فروشنده می باشد. مهم نیست که فروشنده به شما می گوید، همه VMC ها مشکلاتی خواهند داشت. گاهی اوقات این مشکلات از سمت ماشین است و گاهی اوقات اپراتور. اما به هر علت، شما باید بدانید که بخش خدمات دلخواه شما صالح است و زمانی که به آنها نیاز دارید، در دسترس شما خواهند بود..انتخاب VMC درست فقط به نظر شما بستگی دارد. پیروی از دستورالعمل های ارائه شده در اینجا کمک می کند تا تصمیمات مطمئن تری در مورد انتخاب بهینه و اینکه کدام ماشین به نیاز های من پاسخ می دهد ، برسید. حتی مهمتر از همه، این فرآیند انتخاب ممکن است به عنوان یک تمرین ارزشمند در کشف خود باشد. شما به تصویر بهتری از اینکه کارگاه شما در چه شکل و ابعادی و قابلیت هایی است و چه نیاز هایی را می توانید مرتفع کنید. شما به طور قطع می توانید به هر آن چیز که نیاز دارید برسید ولی نه همه ی آنچکه دوست دارید. بر این اساس ، تصمیماتی که می گیرید قابل اطمینان خواهند بود.
مقاله فوق در واحد فروش خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.
استفاده از مقاله ی فوق با ذکر نام بلامانع میباشد.
