قطعات پوسته‌ای بزرگ و جدار نازک به راحتی در حین ماشینکاری دچار تاب برداشتن و تغییر شکل می‌شوند. در این مقاله، ما یک کیس هیت سینک برای قطعات بزرگ و جدار نازک معرفی خواهیم کرد تا مشکلات موجود در فرآیند ماشینکاری معمولی را مورد بحث قرار دهیم. علاوه بر این، ما یک راه حل بهینه برای فرآیند و فیکسچر نیز ارائه می‌دهیم. بیایید به آن بپردازیم!
این کیس مربوط به یک قطعه پوسته ساخته شده از جنس AL6061-T6 است. ابعاد دقیق آن به شرح زیر است.
ابعاد کلی: ۴۵۵ * ۲۶۱.۵ * ۱۲.۵ میلی‌متر
ضخامت دیواره نگهدارنده: ۲.۵ میلی‌متر
ضخامت سینک حرارتی: ۱.۵ میلی‌متر
فاصله هیت سینک: 4.5 میلی‌متر
تمرین و چالش‌ها در مسیرهای مختلف فرآیند
در طول ماشینکاری CNC، این ساختارهای پوسته‌ای با دیواره نازک اغلب باعث ایجاد طیف وسیعی از مشکلات، مانند تاب برداشتن و تغییر شکل می‌شوند. برای غلبه بر این مشکلات، ما سعی می‌کنیم گزینه‌های مسیر فرآیند serval را ارائه دهیم. با این حال، هنوز برخی از مشکلات خاص برای هر فرآیند وجود دارد. در اینجا جزئیات آمده است.
مسیر فرآیند ۱
در فرآیند ۱، ما با ماشینکاری قسمت پشتی (قسمت داخلی) قطعه کار شروع می‌کنیم و سپس از گچ برای پر کردن قسمت‌های خالی استفاده می‌کنیم. در مرحله بعد، با فرض اینکه قسمت پشتی به عنوان مرجع باشد، از چسب و نوار دو طرفه برای ثابت کردن قسمت مرجع در جای خود استفاده می‌کنیم تا بتوانیم قسمت جلویی را ماشینکاری کنیم.
با این حال، این روش مشکلاتی نیز دارد. به دلیل فضای خالی زیاد در پشت قطعه کار، چسب و نوار دو طرفه به اندازه کافی قطعه کار را محکم نمی‌کنند. این امر منجر به تاب برداشتن در وسط قطعه کار و برداشت بیشتر مواد در فرآیند (به نام برش بیش از حد) می‌شود. علاوه بر این، عدم پایداری قطعه کار منجر به راندمان پایین پردازش و الگوی ضعیف چاقوی سطح نیز می‌شود.
مسیر فرآیند ۲
در فرآیند ۲، ترتیب ماشینکاری را تغییر می‌دهیم. از قسمت زیرین (طرفی که گرما پخش می‌شود) شروع می‌کنیم و سپس از گچ برای پر کردن قسمت توخالی استفاده می‌کنیم. در مرحله بعد، با قرار دادن قسمت جلویی به عنوان مرجع، از چسب و نوار دو طرفه برای ثابت کردن قسمت مرجع استفاده می‌کنیم تا بتوانیم قسمت معکوس را نیز ماشینکاری کنیم.
با این حال، مشکل این فرآیند مشابه مسیر فرآیند ۱ است، با این تفاوت که مشکل به سمت معکوس (سمت داخلی) منتقل می‌شود. باز هم، وقتی سمت معکوس دارای ناحیه توخالی بزرگی باشد، استفاده از چسب و نوار دو طرفه پایداری بالایی برای قطعه کار ایجاد نمی‌کند و منجر به تاب برداشتن می‌شود.
مسیر فرآیند ۳
در فرآیند ۳، ما استفاده از توالی ماشینکاری فرآیند ۱ یا فرآیند ۲ را در نظر می‌گیریم. سپس در فرآیند دوم اتصال، از یک صفحه پرس برای نگه داشتن قطعه کار با فشار دادن محیط اطراف آن استفاده کنید.
با این حال، به دلیل مساحت زیاد محصول، صفحه قالب‌گیری فقط قادر به پوشش ناحیه پیرامونی است و نمی‌تواند ناحیه مرکزی قطعه کار را به طور کامل پوشش دهد.
از یک طرف، این منجر به این می‌شود که ناحیه مرکزی قطعه کار هنوز از تاب برداشتن و تغییر شکل، ظاهری داشته باشد که به نوبه خود منجر به برش بیش از حد در ناحیه مرکزی محصول می‌شود. از طرف دیگر، این روش ماشینکاری، قطعات پوسته‌ای CNC با دیواره نازک را بیش از حد ضعیف می‌کند.
مسیر فرآیند ۴
در فرآیند ۴، ابتدا قسمت معکوس (قسمت داخلی) را ماشینکاری می‌کنیم و سپس از یک سه نظام وکیوم برای اتصال صفحه معکوس ماشینکاری شده به منظور ماشینکاری قسمت جلویی استفاده می‌کنیم.
با این حال، در مورد قطعه پوسته با دیواره نازک، ساختارهای مقعر و محدب در سمت معکوس قطعه کار وجود دارد که هنگام استفاده از مکش خلاء باید از آنها اجتناب کنیم. اما این یک مشکل جدید ایجاد می‌کند، نواحی اجتناب شده قدرت مکش خود را از دست می‌دهند، به خصوص در چهار ناحیه گوشه‌ای در محیط بزرگترین پروفیل.
از آنجایی که این نواحی جذب نشده مربوط به قسمت جلویی (سطح ماشینکاری شده در این نقطه) هستند، ممکن است جهش ابزار برش رخ دهد و منجر به الگوی ارتعاشی ابزار شود. بنابراین، این روش می‌تواند تأثیر منفی بر کیفیت ماشینکاری و پرداخت سطح داشته باشد.
راهکار بهینه مسیر فرآیند و تجهیزات
برای حل مشکلات فوق، راهکارهای بهینه فرآیند و تجهیزات زیر را پیشنهاد می‌کنیم.
سوراخ‌های پیچ پیش ماشینکاری شده
اولاً، ما مسیر فرآیند را بهبود بخشیدیم. با این راهکار جدید، ابتدا سمت معکوس (سمت داخلی) را پردازش می‌کنیم و سوراخ پیچ را در برخی نواحی که در نهایت خالی می‌شوند، پیش‌ماشین‌کاری می‌کنیم. هدف از این کار، ارائه روش بهتر تثبیت و موقعیت‌یابی در مراحل بعدی ماشینکاری است.
دور ناحیه‌ای که قرار است ماشینکاری شود دایره بکشید
در مرحله بعد، از صفحات ماشینکاری شده در سمت معکوس (سمت داخلی) به عنوان مرجع ماشینکاری استفاده می‌کنیم. همزمان، قطعه کار را با عبور دادن پیچ از سوراخ رویی حاصل از فرآیند قبلی و قفل کردن آن به صفحه فیکسچر، محکم می‌کنیم. سپس ناحیه‌ای که پیچ قفل شده است را به عنوان ناحیه‌ای که باید ماشینکاری شود، دایره می‌کنیم.
ماشینکاری متوالی با دستگاه قالب‌گیری
در طول فرآیند ماشینکاری، ابتدا نواحی غیر از ناحیه مورد نظر برای ماشینکاری را پردازش می‌کنیم. پس از ماشینکاری این نواحی، صفحه تراش را روی ناحیه ماشینکاری شده قرار می‌دهیم (صفحه تراش باید با چسب پوشانده شود تا از له شدن سطح ماشینکاری شده جلوگیری شود). سپس پیچ‌های استفاده شده در مرحله ۲ را برداشته و ماشینکاری نواحی مورد نظر برای ماشینکاری را تا پایان کل محصول ادامه می‌دهیم.
با این راهکار بهینه‌شده برای فرآیند و فیکسچر، می‌توانیم قطعه پوسته CNC با دیواره نازک را بهتر نگه داریم و از مشکلاتی مانند تاب برداشتن، اعوجاج و برش بیش از حد جلوگیری کنیم. پیچ‌های نصب‌شده به صفحه فیکسچر اجازه می‌دهند تا محکم به قطعه کار متصل شود و موقعیت‌یابی و پشتیبانی قابل اعتمادی را فراهم کند. علاوه بر این، استفاده از صفحه پرس برای اعمال فشار بر ناحیه ماشینکاری شده به پایدار نگه داشتن قطعه کار کمک می‌کند.
تحلیل عمیق: چگونه از تاب برداشتن و تغییر شکل جلوگیری کنیم؟
دستیابی به ماشینکاری موفق سازه‌های پوسته‌ای بزرگ و جدار نازک نیازمند تجزیه و تحلیل مشکلات خاص در فرآیند ماشینکاری است. بیایید نگاهی دقیق‌تر به چگونگی غلبه مؤثر بر این چالش‌ها بیندازیم.
پیش ماشینکاری قسمت داخلی
در اولین مرحله ماشینکاری (ماشینکاری قسمت داخلی)، ماده یک قطعه جامد با استحکام بالا است. بنابراین، قطعه کار در طول این فرآیند دچار ناهنجاری‌های ماشینکاری مانند تغییر شکل و تاب برداشتن نمی‌شود. این امر پایداری و دقت را هنگام ماشینکاری اولین گیره تضمین می‌کند.
از روش قفل کردن و فشار دادن استفاده کنید
برای مرحله دوم (ماشینکاری جایی که هیت سینک قرار دارد)، ما از روش قفل کردن و فشار دادن برای بستن استفاده می‌کنیم. این تضمین می‌کند که نیروی بستن بالا و به طور مساوی روی صفحه مرجع پشتیبان توزیع شده باشد. این بستن باعث می‌شود محصول پایدار باشد و در کل فرآیند تاب برندارد.
راه حل جایگزین: بدون ساختار توخالی
با این حال، گاهی اوقات با موقعیت‌هایی مواجه می‌شویم که بدون ساختار توخالی، امکان ایجاد پیچ از طریق سوراخ وجود ندارد. در اینجا یک راه حل جایگزین ارائه شده است.
می‌توانیم در حین ماشینکاری سمت معکوس و سپس ضربه زدن روی آنها، تعدادی ستون را از قبل طراحی کنیم. در طول فرآیند ماشینکاری بعدی، پیچ را از سمت معکوس فیکسچر عبور می‌دهیم و قطعه کار را قفل می‌کنیم و سپس ماشینکاری صفحه دوم (سمتی که گرما در آن پخش می‌شود) را انجام می‌دهیم. به این ترتیب، می‌توانیم مرحله ماشینکاری دوم را در یک پاس و بدون نیاز به تغییر صفحه در وسط، انجام دهیم. در نهایت، یک مرحله بستن سه‌گانه اضافه می‌کنیم و ستون‌های فرآیند را برای تکمیل فرآیند حذف می‌کنیم.
در نتیجه، با بهینه‌سازی فرآیند و راه‌حل فیکسچر، می‌توانیم با موفقیت مشکل تاب برداشتن و تغییر شکل قطعات بزرگ و نازک پوسته‌ای را در حین ماشینکاری CNC حل کنیم. این امر نه تنها کیفیت و کارایی ماشینکاری را تضمین می‌کند، بلکه پایداری و کیفیت سطح محصول را نیز بهبود می‌بخشد.