صنایع قطعات مهندسی دقیق

این تحقیق به دنبال یک طرح آزمایشی مرحله ای برای اطمینان از بازتولید کامل است. هر آزمایش ماشینکاری با استفاده از مسیرهای ابزار استاندارد، هندسه ابزار یکسان،و تنظیمات محیطی کنترل شدهدقت ابعاد، خشکی سطح و تغییرات حرارتی در طول فرآیند ردیابی شد. ملاحظات طراحی بر سه عنصر اصلی متمرکز شد:(الف) ثبات سیستم های تثبیت در معرض میکرو دیفورمیشن(ب) استراتژی تولید مسیر ابزار و (ج) تعامل بین سرعت برش و تجمع گرما.

داده ها از ۲۴۰ نمونه ماشینکاری تولید شده در آلومینیوم ۶۰۶۱-T۶، فولاد ضد زنگ ۳۰۴ و تیتانیوم درجه ۵ جمع آوری شد.هندسه ی خط پایه با استفاده از یک CMM کالیبر شده با تکرار 2 μm اندازه گیری شد.داده های دمایی با استفاده از ترموپول های جاسازی شده در نزدیکی منطقه برش نظارت شده است. تمام اندازه گیری ها به طور خودکار ثبت شده و در یک مجموعه داده واحد ذخیره می شوند.

یک مرکز ماشینکاری CNC پنج محور (12,000 rpm spindle) برای اجرای آزمایش های کنترل شده استفاده شد. تجزیه و تحلیل کیفیت سطح بر روی مداخله نور سفید تکیه کرد.ارزیابی آماری استفاده شده از مدل های خطی اثر مختلط برای جدا کردن انحراف مربوط به موادتنظیمات تجربی امکان تکثیر کامل را فراهم می کند و امکان تأیید مستقل نتایج را فراهم می کند.

جدول 1 نتایج تحمل را برای سه استراتژی فرآیند خلاصه می کند.

جدول 1 انحراف تحمل در میان استراتژی های ماشینکاری
(فورمات جدول سه خط اعمال می شود)

کنترل تغذیه سازگاری انحراف را 18٪ کاهش داد، در حالی که پردازش چند محور هیبریدی بیشترین ثبات را در سراسر مواد به دست آورد. نمونه های تیتانیوم بیشترین تغییر شکل ناشی از گرما را نشان دادند.با افزایش حداکثر دمای 46°C، تقریبا دو برابر آلومینیوم است.

تحقیقات منتشر شده در مورد جریان های کاری چند محور اغلب بهبود بهره وری را برجسته می کند، اما تعداد کمی از اندازه گیری های تحرک حرارتی خاص مواد را ارائه می دهند.نتایج فعلی نشان می دهد الگوهای سازگار با پیش بینی های قبلی مدل های حرارتی، اما رابطه کمی شده جدید بین جهت گیری مسیر ابزار و رسانایی حرارتی یک مکانیسم واضح تر را برای توضیح بهبود دقت ارائه می دهد.

دو نوآوری توسط شواهد قابل اندازه گیری پشتیبانی می شود:

• استراتژی های تغذیه سازگاری به طور مستقیم نوسان بار ابزار را ثبات می دهند و کنترل تحمل را بهبود می بخشند.
• نقشه های حرارتی خاص مواد به تعیین جهت مطلوب مسیر ابزار برای به حداقل رساندن تغییر شکل کمک می کنند.

هر دو نوآوری از داده های کنترل شده به جای تفسیر ذهنی پدیدار می شوند.

انحراف تحمل به شدت تحت تأثیر تغییرات نیروی برش پویا قرار می گیرد. فرش تغذیه سازگاری این نوسانات را صاف می کند و منجر به هندسه ای سازگارتر می شود.جهت گیری مسیر ابزار همچنین مسیرهای تبعید گرما را تغییر می دهدهدایت حرارتی پایین تیتانیوم باعث گرادیانت های حرارتی بالاتر می شود، در حالی که آلومینیوم گرما را به طور مساوی توزیع می کند که مشخصات تغییر شکل متفاوت را توضیح می دهد.

آزمایشات در یک کارگاه با دمای کنترل شده انجام شد، که ممکن است از شرایط واقعی کارخانه متفاوت باشد، جایی که رطوبت، دمای محیط یا سایش ماشین می تواند عملکرد را تغییر دهد.فقط سه ماده مورد مطالعه قرار گرفت، محدود کردن عمومیت نتیجه گیری ها.

کارخانه هایی که قطعات هوافضا، پزشکی و رباتیک تولید می کنند می توانند این یافته ها را برای تثبیت دسته های با دقت بالا اعمال کنند.تنظیم استراتژی تثبیت و جهت مسیر ابزار با توجه به رفتار حرارتی هر آلیاژ یک مسیر عملی برای بهبود تکرار پذیری بدون ارتقاء تجهیزات قابل توجهی ارائه می دهد.

این مطالعه یک روش قابل تکرار را برای ارزیابی استراتژی های ماشینکاری در آلاینده های مهندسی رایج ایجاد می کند.داده ها نشان می دهد که کنترل تغذیه سازگاری و مسیرهای ابزار چند محوری بهینه شده به طور قابل توجهی انحراف تحمل را کاهش می دهددرک ویژگی های انتقال گرما خاص مواد، ثبات ابعاد را افزایش می دهد.این بینش ها از نتایج قابل پیش بینی تولید پشتیبانی می کنند و پایه ای برای گسترش تحقیقات در زمینه تولید خودکار مسیر ابزار و سیستم های بازخورد بار پیچ در زمان واقعی فراهم می کنند.