วิธีการที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการเสียรูปของส่วนประกอบท่อผนังบางในการผลิต

 

ในการผลิตจริง เป็นเรื่องปกติที่ต้องเผชิญกับการประมวลผลอุปกรณ์ท่อผนังบางที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปในระหว่างการประมวลผล การสำรวจวิธีการป้องกันการเสียรูป เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนตรงตามข้อกำหนดด้านมิติและความเสถียรถือเป็นสิ่งสำคัญ ส่วนประกอบที่มีผนังบางถือเป็นปัญหาที่ท้าทายในกระบวนการกลึงและกัด สาเหตุหลักมาจากความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งต่ำ ในระหว่างการประมวลผล มีความไวต่อการเสียรูปสูง ซึ่งจะเพิ่มข้อผิดพลาดด้านรูปร่างและขนาด ทำให้ยากต่อการรับรองคุณภาพของชิ้นส่วนที่สม่ำเสมอ

 

 

I ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความแม่นยำของชิ้นงานท่อผนังบาง

 

1. ความไวต่อการเสียรูปเนื่องจากแรง

ชิ้นงานที่มีผนังบางมีแนวโน้มที่จะเสียรูปได้ง่ายภายใต้แรงจับยึด ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำทั้งด้านขนาดและรูปร่าง ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้หัวจับแบบสามขากรรไกรเพื่อจับยึดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขณะประมวลผลเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกอาจเปลี่ยนรูปเล็กน้อยเป็นรูปสามเหลี่ยมเนื่องจากแรงจับยึด แม้ว่าจะมีรูทรงกระบอกเกิดขึ้น แต่เมื่อปล่อยหัวจับ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะกลับคืนสู่รูปทรงกระบอก ในขณะที่รูด้านในจะกลายเป็นส่วนโค้งหรือสามเหลี่ยม

 

2. การเสียรูปที่เกิดจากความร้อน

ความร้อนจากการตัดอาจทำให้ชิ้นงานเสียรูปเนื่องจากความร้อน ทำให้ควบคุมขนาดได้ยาก ส่วนประกอบโลหะที่มีผนังบาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นสูง จะไวต่อการเสียรูปเนื่องจากความร้อนจากการตัดด้วยความร้อนเป็นพิเศษ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำของมิติ

 

3. การเสียรูปที่เกิดจากการสั่นสะเทือน

ภายใต้แรงตัด ส่วนประกอบในแนวรัศมีอาจทำให้ชิ้นงานโค้งงอได้ หากพื้นผิวด้านนอกของชิ้นงานมีลักษณะเช่นร่องหรือรอยบาก เครื่องมือตัดอาจมีแรงไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนนี้อาจส่งผลเสียต่อมิติ รูปร่าง และความแม่นยำของตำแหน่งของชิ้นงาน รวมถึงความหยาบของพื้นผิว

 

 

วิธีการ II เพื่อลดและป้องกันการเสียรูปของชิ้นส่วนที่มีผนังบาง

 

1. การใช้ฟิกซ์เจอร์จับยึดตามแนวแกน

เมื่อทำการกลึงและกัดชิ้นงานที่มีผนังบาง ขอแนะนำให้ใช้การจับยึดตามแนวแกนแทนการใช้การจับยึดในแนวรัศมี วิธีการจับยึดตามแนวแกนซึ่งใช้ปลอกจับยึดตามแนวแกน (ปลอกเกลียว) ช่วยให้มั่นใจว่าแรงจับยึดจะกระจายไปตามแกนของชิ้นงาน เนื่องจากความแข็งตามแนวแกนของชิ้นงานสูงกว่า วิธีการนี้จึงลดความเสี่ยงของการเสียรูป

 

2. การเพิ่มพื้นที่สัมผัสของการหนีบ

การใช้ปลอกกรีดหรือปากจับแบบอ่อนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษจะเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัส ซึ่งช่วยกระจายแรงจับยึดให้ทั่วชิ้นงานอย่างเท่าเทียมกัน ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการเสียรูปเฉพาะจุดระหว่างการจับยึด

 

3. การปรับรูปทรงของเครื่องมือตัดให้เหมาะสมและพารามิเตอร์การตัด

เพื่อลดแรงตัดและความร้อน จำเป็นต้องเลือกรูปทรงของเครื่องมือตัดและพารามิเตอร์การตัดอย่างระมัดระวัง แรงตัดและความร้อนที่ลดลงจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการเสียรูป

 

4. การใช้น้ำมันตัดกลึงอย่างเพียงพอ

การตัดจะทำให้เกิดความร้อน ซึ่งส่วนใหญ่จะเน้นที่เศษและเครื่องมือตัด น้ำมันตัดมีบทบาทสำคัญในการทำความเย็น การหล่อลื่น การกำจัดเศษ และการป้องกันสนิม เมื่อใช้น้ำมันตัดกลึงอย่างเพียงพอ อุณหภูมิในการตัดจะลดลง ป้องกันการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของชิ้นงาน

 

5. การเพิ่มกระบวนการซี่โครง

ชิ้นงานผนังบางบางชิ้นมีโครงกระบวนการที่ออกแบบมาเป็นพิเศษที่จุดจับยึดเพื่อเพิ่มความแข็ง แรงจับยึดถูกนำไปใช้กับซี่โครงเหล่านี้ ซึ่งช่วยลดการเสียรูป หลังจากการตัดเฉือนแล้ว สามารถถอดโครงกระบวนการออกได้

 

 

กรณีศึกษา III: การใช้แรงตามแนวแกนสำหรับการกลึงและการกัดชิ้นงานที่มีผนังบาง

 

1. การวิเคราะห์ความยากของชิ้นงานผนังบาง

วัสดุที่เลือกคืออะลูมิเนียมแข็ง 2A12T4 และใช้วัสดุหยาบทรงกระบอกกลวง ช่องภายในต้องมีการกัดสี่ด้าน และผนังด้านนอกมีรูขนาดใหญ่สี่รู (Φ26มม.) รวมถึงรูสกรูและรูเกลียวที่เกี่ยวข้องกับการประกอบบางส่วน เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสูงสุดคือ 180 มม. ±0.05 มม. และความหนาของผนังขั้นต่ำคือ 3 มม. การเสียรูปของความกลมต้องไม่เกิน 0.15 มม. นอกเหนือจากความท้าทายในการเสียรูปโดยธรรมชาติของชิ้นส่วนที่มีผนังบางแล้ว ชิ้นงานนี้ยังต้องมีการประมวลผลด้านภายในสี่ด้านและรูที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ส่งผลให้ความหนาของผนังไม่สม่ำเสมอและไม่สมมาตรซึ่งเพิ่มการเสียรูป จำเป็นต้องมีการวางตำแหน่งที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของคุณสมบัติภายในและภายนอก

 

▲ ผนังบาง ชิ้นส่วน

 

2. เส้นทางกระบวนการก่อนการปรับปรุง

1) หมุนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน หมุนเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกอย่างหยาบโดยใช้หัวจับแบบสามขากรรไกร และเว้นระยะเผื่อไว้ 1 มม. ทั้งสองด้านสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและภายนอก

2). ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดช่องภายในโดยประมาณโดยเว้นระยะ 1 มม. ในแต่ละด้าน และจัดแนวพื้นผิวภายในให้ตรงกับรูขนาดใหญ่ Φ26 สี่รูโดยเว้นระยะ 2 มม.

3). การบำบัดคลายความเครียด

4) บนเครื่องกลึง ให้ทำการกัดหยาบขั้นที่สองของขั้นด้านในโดยเว้นระยะเผื่อ 0.5 มม. ในแต่ละด้าน และเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกด้วยระยะเผื่อ 0.5 มม.

5). ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดหยาบรองในช่องภายในด้วยระยะเผื่อ 0.5 มม.

6). การบำบัดคลายความเครียด

7). บนเครื่องกลึง ให้เรียบผิวหน้าทั้งสองด้านให้ได้ขนาด ทำการกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายในแบบกึ่งสำเร็จ และหมุนขั้นสุดท้ายเป็นขนาดสุดท้าย

8). ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดช่องภายในให้เสร็จตามขนาด

9) บนเครื่องกลึง ให้หมุนเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกให้มีขนาดตามที่กำหนด

10) กัดรูด้านนอกทั้งหมดและคุณสมบัติต่างๆ บนแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ให้เสร็จสิ้น

 

3. ปัญหากระบวนการก่อนการปรับปรุง

1) ฟิกซ์เจอร์ที่ใช้สำหรับการกัดหยาบและกัดขั้นสุดท้ายของช่องภายในคือฟิกซ์เจอร์ปลอกสลิทที่ยึดด้วยหัวจับสามขากรรไกร การตั้งค่านี้ทำให้เกิดแรงในแนวรัศมีบนชิ้นงาน ส่งผลให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความแข็งแกร่งต่ำของส่วนประกอบที่มีผนังบาง ชิ้นงานในระหว่างการตัดเฉือนมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปเป็นรูปสามเหลี่ยม แรงจับยึดถูกปรับระหว่างการกัดหยาบเพื่อคลายความเครียด แต่ส่งผลให้ชิ้นงานไม่มั่นคง ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่หรือเอียงระหว่างการตัดเฉือน เส้นทางเครื่องมือต้องถูกทำให้ช้าลง เพื่อขยายวงจรการผลิต

 

2). สำหรับการกลึงใน มีการใช้ปากจับแบบอ่อนทองเหลืองแบบพิเศษในการจับยึดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพื่อหมุนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน แต่การเสียรูปยังคงเกิดขึ้นเมื่อจับยึดและปล่อยชิ้นงาน เนื่องจากชิ้นงานมีแนวโน้มที่จะดูดซับความร้อนจากการตัดและปล่อยความเครียดภายใน เส้นผ่านศูนย์กลางภายในและภายนอกจะเปลี่ยนไปเมื่อถอดชิ้นงานออก ทำให้ควบคุมการเสียรูปได้ยาก

 

3). สำหรับการตกแต่งรูและร่องด้านนอกนั้นจะใช้ส่วนรองรับสองจุดโดยมีแรงยึดจากสลักเกลียว อย่างไรก็ตาม ผนังที่บางและความแข็งแกร่งต่ำทำให้เกิดการสั่นสะเทือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการเจาะ ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำ

 

4. การวิเคราะห์ผังกระบวนการหลังการปรับปรุง

1) ใช้หัวจับสามขากรรไกรบนเครื่องกลึงเพื่อกลับแคลมป์เส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน ทำการกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกอย่างหยาบ จากนั้นจับยึดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกอีกครั้งเพื่อกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในอย่างหยาบ

2) ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดหยาบช่องภายในสี่เหลี่ยม และกัดหยาบสี่รูขนาดใหญ่โดยเว้นระยะห่าง 1 มม. ในแต่ละด้าน

3) ทำการบำบัดเพื่อคลายความเครียด

4) ใช้เครื่องกลึงเพื่อทำให้พื้นผิวเรียบทั้งสองด้าน เว้นระยะเผื่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกไว้ 0.5 มม. และเก็บผิวเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในแบบกึ่งละเอียด

5) ทำการบำบัดเพื่อคลายความเครียด

6). ใช้เครื่องกลึงเพื่อเก็บผิวบริเวณปลายทั้งสองด้านและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในให้ได้ขนาดสุดท้าย

7) ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดรูปร่างของช่องภายในอย่างแม่นยำ

8) บนเครื่องกลึง ให้หมุนเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกให้เสร็จสิ้นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดความกลมและมิติ

9) ใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เพื่อกัดคุณสมบัติภายนอกทั้งหมดอย่างแม่นยำ

 

5. วิธีการประมวลผลหลักและผลลัพธ์ที่ได้รับหลังการปรับปรุง

 

1) การกัดหยาบของโพรงภายใน

กระบวนการกัดหยาบภายในโพรงไม่แตกต่างจากวิธีก่อนการปรับปรุง ฟิกซ์เจอร์ปลอกร่องสลิทใช้ในการจับยึดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ในขณะที่หัวจับแบบสามขากรรไกรจะจับฟิกซ์เจอร์เพื่อกัดลักษณะสี่เหลี่ยมภายใน สำหรับการกัดหยาบรูภายนอก จะใช้ปากจับอ่อนขนาดใหญ่พิเศษเพื่อยึดปลายด้านขวาของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นงาน โดยจัดตำแหน่งให้ตรงกับรูปทรงสี่เหลี่ยมภายในด้านซ้าย ในระหว่างการกัดช่องภายในอย่างแม่นยำ จะใช้การออกแบบฟิกซ์เจอร์ต่อไปนี้ (รูปที่ 2 และรูปที่ 3):

 

▲ การกัดที่แม่นยำ ของการติดตั้ง

 

▲ การกัดที่แม่นยำ

 

บันทึก:

1. ฝาเกลียว– ฝาเกลียวเกลียวเข้าไปในส่วนสีฟ้าอ่อนที่ปลายด้านบนของฟิกซ์เจอร์ เพื่อยึดและบีบอัดส่วนบนของชิ้นงาน เส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะของฝาเกลียวมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของชิ้นงาน 2 มม. โดยมีความหนาของผนังชิ้นงาน 3 มม. ทำให้เกิดพื้นผิวสัมผัสการบีบอัดกว้าง 2 มม. การออกแบบนี้ไม่รบกวนความสามารถของเครื่องมือตัดในการกำหนดรูปร่างช่องภายในของชิ้นงาน

 

2. วงแหวนรองรับส่วนบน– ผนังด้านนอกสีน้ำเงินของวงแหวนรองรับอยู่ในแนวเดียวกับส่วนสีน้ำเงินด้านบนของอุปกรณ์จับยึด ในขณะที่ผนังด้านในพอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นงาน ซึ่งจะช่วยป้องกันการเคลื่อนที่ในทุกทิศทาง (ซ้าย ขวา ด้านหน้า ด้านหลัง) ของปลายด้านบนของชิ้นงาน และช่วยให้มั่นใจในการวางตำแหน่งที่แม่นยำ รับประกันว่าจุดศูนย์กลางการหมุนของชิ้นงานยังคงสอดคล้องกับการตั้งค่าแต่ละครั้ง

 

3. ชิ้นงาน– ชิ้นงานที่จะแปรรูป

 

4. ตัวอุปกรณ์ติดตั้ง(ภาพที่ 3) – ปลายด้านในด้านล่างของตัวฟิกซ์เจอร์มีร่องวงกลมลึก 15 มม. ซึ่งพอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกด้านล่างของชิ้นงาน ส่วนสีม่วงตรงกลางทำจากวัสดุยางสีดำที่เหมาะกับช่องว่างระหว่างฟิกซ์เจอร์และผนังด้านนอกของชิ้นส่วน เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนและการสะท้านระหว่างการตัดเฉือน

 

5. บล็อกหยุดขนาดเล็ก– ส่วนนี้เป็นคุณลักษณะสำคัญของฟิกซ์เจอร์ โดยจะประกอบเข้ากับรูร่องภายนอกของตัวฟิกซ์เจอร์ โดยส่วนที่ยื่นออกมาแตะผนังด้านในของวงกลม Φ26 ของชิ้นงาน สิ่งนี้จะปิดกั้นชิ้นงานและจำกัดการหมุนตามเข็มนาฬิกา บล็อกหยุดยังมีบทบาทสำคัญในการจัดตำแหน่งอีกด้วย เนื่องจากเครื่องมือหมุนตามเข็มนาฬิกา ชิ้นงานจึงได้รับแรงตามเข็มนาฬิกา ซึ่งบล็อกหยุดจะตอบโต้ รูสกรูและรูเกลียวของตัวฟิกซ์เจอร์จะยึดบล็อคหยุดไว้อย่างแน่นหนา ป้องกันการสั่นสะเทือนหรือการเคลื่อนตัวระหว่างการประมวลผล ปฏิกิริยาระหว่างบล็อกหยุดขนาดเล็กกับผนังด้านในของวงกลม Φ26 ของชิ้นงานจะแสดงในรูปที่ 4

 

▲ การโต้ตอบ

 

ผลที่ได้รับ:

 

ฟิกซ์เจอร์นี้ต้องการแรงจับยึดตามแนวแกนเพียงเล็กน้อยจากฝาเกลียวเพื่อจำกัดความอิสระของชิ้นงานทั้งหกระดับ เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานจะไม่เสียรูปจากแรงในแนวรัศมี นอกจากนี้ ตัวหยุดขนาดเล็กยังช่วยในการวางตำแหน่งและการจัดตำแหน่ง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการป้องกันไม่ให้ชิ้นงานหมุน ชิ้นงานถูกวางอย่างแน่นหนาภายในฟิกซ์เจอร์ โดยมีวงแหวนรองรับเพื่อความมั่นคง มีวัสดุยางอยู่ตรงกลางเพื่อลดแรงสั่นสะเทือน และร่องวงกลมแบบขั้นลึก 15 มม. ที่ด้านล่างสำหรับการวางตำแหน่ง ความแข็งแกร่งของระบบได้รับการปรับปรุง ซึ่งช่วยให้พารามิเตอร์การตัดสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตโดยรวม ก่อนการปรับปรุง กระบวนการนี้ต้องใช้เวลา 30 นาที หลังจากการปรับปรุง เวลาการประมวลผลลดลงเหลือ 15 นาที นอกจากนี้ ฟิกซ์เจอร์นี้ยังสามารถใช้ในระหว่างการกลึงช่องภายในอย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตโดยรวม

 

2) การกลึงหยาบและขั้นสุดท้ายของช่องด้านใน

ฟิกซ์เจอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการกลึงหยาบและการเก็บผิวละเอียดของช่องด้านในเป็นไปตามหลักการเดียวกันกับการกัดที่แม่นยำของช่องด้านใน อย่างไรก็ตาม บล็อกหยุดขนาดเล็กทำหน้าที่จำกัดการหมุนของชิ้นงานเท่านั้น ดังแสดงในรูปที่ 5

 

▲ การกลึงช่องด้านในแบบหยาบและสำเร็จ

 

ชิ้นงานถูกยึดตามแนวแกนด้วยฝาเกลียว ป้องกันการเสียรูปเนื่องจากแรงยึดจับ เมื่อหมุนรูใน ชิ้นงานจะยังคงเป็นอิสระเกือบหมด เพื่อให้แน่ใจว่ารูที่ตัดเฉือนนั้นตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่กำหนด ก่อนการปรับปรุง เพื่อลดแรงจับยึดในแนวรัศมีและป้องกันการเสียรูป แรงจับยึดจะต้องลดลงให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งจะทำให้พารามิเตอร์การตัดลดลงด้วย หลังจากการปรับปรุงแล้ว ไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการเสียรูปของการจับยึด ทำให้พารามิเตอร์การตัดสูงขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต เวลาดำเนินการลดลงจาก 35 นาทีเหลือ 25 นาที

 

3) การกัดรูผนังภายนอกอย่างแม่นยำ

 

▲ การกัดที่แม่นยำ

 

ฟิกซ์เจอร์สำหรับการกัดรูผนังภายนอกอย่างแม่นยำแสดงไว้ในรูปที่ 6 การออกแบบฟิกซ์เจอร์มุ่งเน้นไปที่ส่วนหลักของฟิกซ์เจอร์ทางด้านขวาสุด:

 

การออกแบบฟิกซ์เจอร์: ตัวฟิกซ์เจอร์ได้รับการแก้ไขและจัดชิดกับโต๊ะหมุนสี่แกน รูฐานและช่องทางเข้าที่กลึงไว้ล่วงหน้าจะป้องกันการรบกวนของเครื่องมือระหว่างการตัดเฉือน ส่วนสีม่วงอ่อนของฟิกซ์เจอร์อยู่ในแนวเดียวกับรูภายในด้านขวาของชิ้นงาน ในขณะที่ด้านซ้ายพอดีกับรูปทรงสี่เหลี่ยมภายในของชิ้นงาน ทำให้ได้แนวและป้องกันการหมุน หลังจากติดตั้งฝาด้านบนและฝาเกลียว ฟิกซ์เจอร์จะวางตำแหน่งชิ้นงานอย่างแน่นหนา ทำให้ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่ง ฟิกซ์เจอร์ช่วยให้มีระยะห่างพอดีประมาณ 0.03 มม. ระหว่างฟิกซ์เจอร์และชิ้นงาน เพื่อรองรับการเสียรูปของชิ้นงานเล็กน้อย และช่วยให้ถอดออกได้ง่าย

 

ผลลัพธ์: ในระหว่างการตัดเฉือน ชิ้นงานจะยังคงมีเสถียรภาพ และไม่มีการสั่นสะเทือนที่ไม่พึงประสงค์ ช่วยให้พารามิเตอร์การตัดสูงขึ้นและความแม่นยำดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับฟิกซ์เจอร์ก่อนหน้า การออกแบบนี้ช่วยลดเวลาในการติดตั้งลงอย่างมาก ปรับปรุงความแข็งแกร่งของระบบ และรับประกันว่าชิ้นงานจะคงความเสถียรระหว่างการประมวลผล เป็นผลให้ระยะเวลาในการตัดเฉือนโดยรวมลดลงจาก 55 นาทีเหลือ 35 นาที