ما هي -التصنيع الآلي عالي السرعة؟
يعتمد على من تسأل.
يتعامل بعض الأشخاص مع الأمر كمصطلح تسويقي-يضع "سرعة عالية-" في ورقة المواصفات ويفرض رسومًا إضافية. ويدخل آخرون في جدالات ساخنة حول الحدود الدقيقة لعدد الدورات في الدقيقة. الجواب المفيد هو في مكان ما بينهما.
تعني المعالجة عالية السرعة-أو HSM عمومًا القطع بسرعات أسرع بخمس إلى عشر مرات مما يعتبر عاديًا لمادة معينة. لكن "العادي" يتغير باستمرار مع تحسن الأدوات والآلات، وبالتالي فإن التعريف يتغير معه. قبل عشرين عامًا، كانت سرعة 8000 دورة في الدقيقة سريعة. الآن، وصلت أجهزة VMC ذات المستوى الأولي - إلى ذلك دون المحاولة.
الشيء سالومون
يذكر كل مقال تقريبًا عن HSM كارل سالومون وبراءة اختراعه الألمانية عام 1931. إليك النسخة المختصرة: أجرى تجارب على قطع الألومنيوم باستخدام المطاحن الحلزونية بسرعات خيالية لفترة زمنية -تصل إلى 16500 م/دقيقة في بعض الاختبارات-ووجد أن درجة حرارة القطع لا تستمر في الارتفاع إلى الأبد. تصل إلى ذروتها عند بعض السرعة الحرجة، ثم تنخفض كلما تقدمت بشكل أسرع.
رقم براءة الاختراع هو 523594 إذا أردت التعمق فيه. ضاعت معظم ملاحظات سالومون البحثية الأصلية أثناء الحرب، ولهذا السبب لا يزال هناك جدل حول ما قام بقياسه بالضبط وكيف. قضى الباحثون في أماكن مثل آخن سنوات في محاولة التحقق من منحنياته. الإجماع الآن هو أن العلاقة الأساسية قائمة، لكنها أكثر تعقيدًا من خط بسيط على الرسم البياني.
لماذا يهم هذا؟ لأنه يقترح نظامًا يؤدي فيه القطع بشكل أسرع إلى توليد حرارة أقل في قطعة العمل. وبالنسبة لأي شخص يقوم بتصنيع أجزاء الآلات التي لا تتحمل التشوه الحراري-الجدران الرقيقة، والتفاوتات الضيقة، والهندسة المعقدة-فهذه مشكلة كبيرة.
الحرارة أين تذهب؟
إليك ما يحدث عند سرعات القطع العالية، على الأقل وفقًا للكتب المدرسية: تتشكل الشريحة وتغادر بسرعة كبيرة بحيث تحمل معها معظم حرارة القطع بعيدًا. تطرح بعض المصادر أرقامًا مثل 90% أو 95%. بصراحة، قياس ذلك بدقة أمر صعب، وتعتمد النسبة المئوية على المادة وهندسة الأداة والمبرد ومجموعة من المتغيرات الأخرى.
ما يسهل ملاحظته: عند استخدام معلمات HSM المناسبة، تنفصل الرقائق عن الفولاذ وهي ساخنة-ويتغير لونها أحيانًا إلى الأزرق أو البني على الفولاذ-بينما يظل الجزء نفسه باردًا نسبيًا. يمكنك أن تشعر بهذا. قم بإجراء اختبار القطع، وأوقف الآلة، والمس قطعة العمل. لن يحرقك، على الرغم من أن الرقائق قد تفعل ذلك.
بالنسبة لعمل العفن، هذا مهم لأن التجاويف تحتوي على جميع أنواع الميزات التي تكره الحرارة. أضلاعه رقيقة. جيوب عميقة. الجدران بدون مسودة تقريبًا. قم بتصنيعها بشكل تقليدي وستنمو أثناء القطع، ثم تتقلص عندما تبرد، وينتهي الأمر بأبعادك في مكان لم تكن تقصده. قم بتصنيعها في ظروف HSM وتظل أكثر استقرارًا من حيث الأبعاد طوال الوقت.
على الأقل هذه هي النظرية. النتائج الحقيقية تعتمد على الكثير من العوامل. لقد رأيت متاجر تستثمر في معدات HSM وما زالت تكافح المشكلات الحرارية لأن تماسك العمل لديها لم يكن جامدًا بدرجة كافية، أو لأنها لم تعدّل استراتيجيات القطع الخاصة بها، أو لعشرات الأشياء الأخرى.
جزء الأدوات الذي لا أحد يريد أن يدفع ثمنه
لا يمكنك عمل HSM باستخدام حاملات الأدوات العادية. هذا هو المكان الذي تواجه فيه المتاجر المشاكل-حيث يشترون عمود دوران عالي السرعة-ويحاولون استخدام أدوات CAT40 أو BT30 الموجودة لديهم.
مشكلة الفيزياء
المشكلة هي قوة الطرد المركزي. عند 15000 أو 20000 دورة في الدقيقة، يتوسع تجويف المغزل من التحميل بالطرد المركزي. لا يتوسع ساق الأداة الصلبة بنفس الطريقة. تفتق صالح تفتق. نفاد ترتفع. وفجأة، أصبح عمود الدوران عالي السرعة-باهظ الثمن ينتج عنه نتائج أسوأ من جهازك القديم.
الحل هو HSK- وهو تصميم ألماني (Hohl-Schaft-Kegel، ساق مستدقة مجوفة) والذي أصبح أحد معايير ISO في منتصف التسعينيات. يسمح البناء المجوف للساق بالتمدد مع المغزل، ويتصل بكل من المستدق والوجه في نفس الوقت. تزداد قوة التثبيت مع زيادة السرعة بدلاً من الانخفاض.
ما لا يخبرك به أحد مقدمًا: التبديل إلى HSK يعني استبدال سرير الأدوات بالكامل. كل حامل، كل كوليت، كل امتداد. بالإضافة إلى العرش، بالإضافة إلى الإعدادات المسبقة إذا كانت غير متوافقة. يضيف بسرعة. ومن ثم تحتاج إلى أشخاص يعرفون كيفية التعامل مع أدوات HSK بشكل صحيح-فهي أكثر دقة-حساسة من أدوات التناقص الحاد.
البرمجة هي نصف المعركة
لا تحقق المغازل عالية السرعة- أي شيء إذا كان مسار الأدوات يفرض التباطؤ باستمرار. ربما يكون هذا هو أكبر انفصال بين شراء قدرة HSM واستخدامها فعليًا.
أنتجت برمجة القوالب المدرسية القديمة-آلافًا من المقاطع الخطية الصغيرة لتقريب المنحنيات. قامت وحدات التحكم بمعالجة هذه الأمور واحدًا تلو الآخر. في الأعلاف التقليدية، غرامة. في موجزات HSM، لا يمكن لعنصر التحكم الاستمرار. تتباطأ الآلة، وتلحق بالركب، وتسرع، وتتباطأ مرة أخرى. تحصل على حركة متشنجة وعلامات شاهدة على السطح.
تستخدم CAM الحديثة الاستيفاء الخطي بدلاً من ذلك-منحنيات NURBS التي تستبدل مئات المقاطع الخطية بتعريف رياضي واحد. يصبح البرنامج أقصر. يمكن لوحدة التحكم أن تتطلع إلى الأمام. تظل التغذية متسقة من خلال الهندسة المعقدة.
لكن دعم NURBS يختلف بين أنظمة CAM وأدوات التحكم في الماكينة. ويتطلب إعداده بشكل صحيح معرفة لا يمتلكها كل مبرمج. أعرف المتاجر التي تستخدم معدات HSM باهظة الثمن مع CAM قديمة، وتقوم بإنشاء مسارات أدوات مقطعية للخط-، وتتساءل عن سبب عدم حصولها على النتائج التي توقعتها.
تتغير أيضًا استراتيجية القطع. تتطلب عملية التخشين التقليدية قطعًا كثيفة عند عمليات تغذية بطيئة-ادفن أداة القطع وادفعها بقوة. يتطلب تخشين HSM مشاركة شعاعية خفيفة عند التغذية العالية. يظل القاطع محملاً، ولكن لا يتم تحميله بشكل زائد أبدًا. القوات تبقى منخفضة. الجدران الرقيقة لا تنحرف. الأدوات الصغيرة لا تنكسر.
ويتطلب تحقيق هذا الأمر بشكل صحيح برنامج CAM يدعم-مسارات أدوات المشاركة الثابتة والمبرمجين الذين يفهمون متى يستخدمونها. الآلة هي الجزء السهل تقريبًا.
لمحلات العفن
يعتمد ما إذا كان أي من هذه الأمور مهمًا على ما تقوم ببنائه.
القوالب المعقدة-خطوط الفصل المعقدة، والأسطح البصرية، والنوى الرفيعة، والإغلاق المحكم-الإيقافات-تحقق أكبر استفادة. الوقت الذي تقضيه في التركيب والتلميع على المقعد يتحول إلى وقت دوران، وهو أكثر قابلية للتنبؤ به وأكثر تكرارًا. يتم تحسين التشطيب السطحي للآلة بدرجة كافية بحيث ينخفض العمل اليدوي بشكل ملحوظ. تنخفض تبعية EDM لأنه يمكنك طحن الميزات التي كانت تحتاج إلى أقطاب كهربائية.
قوالب بسيطة مع التحمل السخية؟ الاسترداد أقل وضوحا. الآلات التقليدية قد تخدم على ما يرام.
تقع معظم أعمال قوالب الحقن في مكان ما بينهما. السؤال ليس ما إذا كان HSM يعمل أم لا-على هذا النحو. والسؤال هو ما إذا كان المزيج الوظيفي الخاص بك يبرر الاستثمار في المعدات والأدوات والبرامج والتدريب. هذا حساب مختلف لكل متجر.
شيء واحد سأقوله: الفجوة بين المتاجر التي تتمتع بقدرات HSM الحقيقية والمحلات التجارية التي لا تمتلكها آخذة في الاتساع. توقعات المهلة الزمنية تستمر في التشديد. تستمر مواصفات السطح في أن تصبح أكثر تطلبًا. يركز العملاء الذين لديهم عمل معقد على الموردين الذين يمكنهم تسليمه فعليًا. يعتمد ما إذا كان هذا الضغط ينطبق عليك على وضعك في السوق.
لا توجد إجابة عالمية. ولكن إذا كنت تخسر عروض الأسعار في العمل المعقد، أو استمر ارتفاع العمالة الملائمة لك، أو استمر العملاء في المطالبة بإنجاز أسرع في الوظائف المعقدة-فهذه علامات تستحق الاهتمام بها.