مع استمرار نمو الصناعات الثقيلة في النمو، فإن الطلب على الخراطة باستخدام الحاسب الآلي للقطع الكبيرة يرتفع في قطاعات مثل المعدات الثقيلة والطاقة الجديدة, الطيران والفضاءوالنقل بالسكك الحديدية. بالمقارنة مع الخراطة القياسية، تختلف خراطة الأجزاء الكبيرة اختلافًا كبيرًا في الحجم والوزن وصلابة المواد ومتطلبات التركيب ومعايير الأبعاد والفحص ولوجستيات التعبئة/النقل.
ما هو خراطة الأجزاء الكبيرة باستخدام الحاسب الآلي
تشير الخراطة باستخدام الحاسب الآلي للقطع الكبيرة إلى القطع الآلي للأجزاء الكبيرة القطر أو الطويلة الطول أو الأجزاء الدورانية فائقة الثقل (مثل الأعمدة الكبيرة والبكرات والشفاه) باستخدام مخارط بنظام التحكم الرقمي للخدمة الشاقة المزودة بهياكل عالية الصلابة ومسارات انتقال طويلة وأظرف ذات حمولة عالية. تشمل العمليات النموذجية ما يلي التصنيع الآلي للوجه الخارجي/المعرفوالوجه والخراطة المستدقة والخراطة المستدقة والخيوط.
الاختلافات الرئيسية بين خراطة الأجزاء الكبيرة والخراطة التقليدية
مقياس الماكينة والصلابة
- الخراطة التقليدية: تستخدم مخارط صغيرة إلى متوسطة ذات صلابة سرير معتدلة وسرعات مغزل أعلى، وذلك بشكل أساسي للقِطع المخارط ذات الحجم القياسي.
- خراطة الأجزاء الكبيرة: تتطلب مخارط بنظام التحكم الرقمي ثقيلة/فائقة الثقل ذات قيعان أعرض وأسمك ومسافات أكبر بين الممرات التوجيهية، مما يوفر صلابة عالية ومقاومة اهتزازات عالية لتحمل قوى الطرد المركزي من قطع العمل الكبيرة وأحمال القطع الثقيلة.
حجم قطعة العمل والتركيبات
- الخراطة التقليدية: الأقطار النموذجية أقل من 500 مم؛ الأجزاء أقصر وأخف وزنًا، وعادةً ما يتم تشبيكها مباشرةً بظرف ثلاثي الفك.
- خراطة الأجزاء الكبيرة: يمكن أن تصل الأقطار إلى عدة أمتار (أو أكثر)، ويمكن أن تزن الأجزاء عدة أطنان. وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مساند مركزية أو مساند أتباع أو تركيبات مخصصة للدعم، مع المزيد من القطع منخفض السرعة والحمل الثقيل.
تحديات العملية والتحكم في الدقة
- الخراطة التقليدية: يركز بشكل أساسي على التفاوتات في الأبعاد والتشطيبات السطحية؛ تأثيرات التشوه الحراري محدودة نسبيًا.
- خراطة الأجزاء الكبيرة: بالإضافة إلى دقة الحجم، يجب أن تتغلب على تشوه الوزن الذاتي والنمو الحراري ومشكلات التوازن الديناميكي، مع متطلبات عالية لعمر الأداة وكفاءة تفريغ البُرادة.
ما هي العمليات وميزات الأجزاء الكبيرة التي يمكن للخراطة باستخدام الحاسب الآلي للقطع الكبيرة التعامل معها
تستهدف خراطة الأجزاء الكبيرة باستخدام الحاسب الآلي الأشكال الهندسية الدورانية. تشمل العمليات الرئيسية والميزات التي يمكن تحقيقها ما يلي:
العمليات الأساسية
- الخراطة والوجه OD: قم بإزالة بدل المخزون وإنشاء أسطح أسطوانية أساسية وأوجه طرفية.
- هوية مملة: ثقوب عميقة في الماكينة، أو من خلال الثقوب أو الثقوب العمياء.
- مستدقّات وشُطَب: إنتاج أسطح مخروطية وشطب الحواف.
- قطع الخيط: اللوالب المترية أو البوصة أو الوحدة النمطية أو الوجهية.
- الحفر والقطع: أخاديد الحلقة، أو أخاديد الزيت، أو الفراق.
- استمارة الدوران: أقواس أو مقاطع جانبية منحنية خاصة.
ميزات الجزء النموذجي
- ميزات العمود: الأعمدة المتدرجة، والأعمدة الطويلة، والأعمدة غير المركزية.
- ميزات القرص: الشفاه الكبيرة، والمحاور، والحذافات.
- ميزات الحفرة: ثقوب عميقة وثقوب متدرجة وثقوب ملولبة داخلية.
- ميزات السطح: اللوالب الخارجية والتخريش وأخاديد التنفيس وأخاديد منع التسرب (مثل أخاديد الحلقة الدائرية).
- هندسة خاصة: أسطح مستدقة، وأسطح كروية، ودوائر غير مركزية.
المواد القابلة للتشغيل الآلي وتوصيات الاختيار
يجب أن يوازن اختيار المواد للخراطة باستخدام الحاسب الآلي للقطع الكبيرة بين قابلية التشغيل الآلي وقوة الهيكل والتحكم في التكلفة.
المواد الشائعة
سبائك الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ
- سبيكة فولاذ 4140/4340 شائعة الاستخدام؛ قوة عالية وصلابة جيدة في الصدمات - مناسبة للأعمدة والتروس شديدة التحمل.
- فولاذ مقاوم للصدأ 304/316: مقاوم للتآكل، وغالباً ما يستخدم في المعدات الكيميائية؛ عرضة للتصلب أثناء العمل ويتطلب أداءً أعلى للأدوات.
الفولاذ الكربوني
- 1045 فولاذ كربوني 1045: فعالة من حيث التكلفة ومتوسطة القوة وسهلة الخراطة والمعالجة الحرارية؛ مناسبة للأجزاء الميكانيكية العامة.
المعادن غير الحديدية
- ألومنيوم 6061/7075: قابلية تصنيع ممتازة وتفريغ سريع للبُرادة؛ مناسبة للقطع الهيكلية الكبيرة الحساسة للوزن.
- برونزي/نحاسي: مقاومة للتآكل والتآكل؛ وغالباً ما تستخدم في المراوح البحرية الكبيرة أو الأكمام/البطانات القابلة للتآكل.
المواد المتخصصة
- التيتانيوم (Ti-6Al-4V): نسبة عالية من القوة إلى الوزن ولكن الموصلية الحرارية ضعيفة؛ من الصعب تشغيلها آلياً، خاصةً في الأجزاء الفضائية الحرجة.
- السبائك عالية الحرارة (مثل إنكونيل): مقاومة عالية للحرارة لمعدات الطاقة؛ مقاومة عالية للقطع والتشغيل الآلي الصعب.
نصائح لاختيار المواد
- إعطاء الأولوية لدرجات التصنيع الحر عندما يكون ذلك ممكناً: بالنسبة للقِطع الكبيرة، يمكن أن يؤدي اختيار الفولاذ الحر الآلي (على سبيل المثال، 1215) أو السبائك المضاف إليها الكبريت/الرصاص - مع تلبية المتطلبات الميكانيكية - إلى تقليل وقت التصنيع والتكلفة بشكل كبير.
اختيار فارغ لخراطة الأجزاء الكبيرة
- المطروقات: مناسبة لأعمدة التحميل الثقيل؛ هيكل داخلي كثيف.
- المسبوكات: مناسبة للعلب أو المحاور الكبيرة المعقدة؛ يمكن أن تقلل من بدل التصنيع الآلي.
- أنبوب سميك الجدار/مخزون قضبان سميكة: مناسبة للأجزاء الدورانية البسيطة؛ استخدام المواد منخفض نسبيًا.
توقيت المعالجة الحرارية
بالنسبة للأجزاء الكبيرة، يوصى بالمعالجة الحرارية (التسقية والتلطيف/التلدين) بعد التخشين وقبل التشطيب لتخفيف الضغط الداخلي ومنع التشويه الناتج عن تحرير الضغط بعد التشطيب.
قدرة المعدات ونطاق التصنيع
عادةً ما تتجاوز معدات الخراطة بنظام التحكم الرقمي للقطع الكبيرة (مخارط بنظام التحكم الرقمي الثقيلة/الثقيلة جدًا) الماكينات القياسية في القدرة على الحركة، وسعة التحميل، وقدرة القطع الثقيلة.
نطاق التصنيع
- قطر التأرجح: عادةً 800-2000 مم؛ بعض الماكينات فائقة الثقل تتجاوز 3000 مم.
- طول التصنيع (بين المراكز): عادة 1000-3000 مم؛ يمكن أن تمتد الأعمدة الطويلة إلى 5 أمتار أو أكثر.
- قطر تشبيك الظرف: عادةً 300-1200 مم؛ مع المحرك الأمامي ودعم الغُرَاب المتحرك، يمكن استيعاب فراغات عمود أكبر.
سعة الحمولة
- أقصى حمولة بين المراكز: عادةً من 0.5 إلى 5 أطنان؛ أما الماكينات فائقة الثقل فيمكنها التعامل مع 5 إلى 10 أطنان.
- حجم الظرف: أظرف هيدروليكية كبيرة (على سبيل المثال، 15″، 21″، 25″ فأكثر) توفر قوى تشبيك بآلاف النيوتن.
القدرة الديناميكية والقطع
- نطاق سرعة عمود الدوران: مقيدة بقوة الطرد المركزي على الأقطار الكبيرة؛ السرعة القصوى عادةً 500-1200 دورة في الدقيقة، ولكن مع عزم دوران عالٍ جدًا (آلاف النيوتن-متر) عند السرعة المنخفضة للتخشين الثقيل.
الدقة والتفاوتات المسموح بها ومراقبة جودة السطح
تتأثر خراطة الأجزاء الكبيرة بشدة "بتأثيرات الحجم". ويتمثل التحدي الأساسي في التحكم في تشوه الجاذبية والنمو الحراري، مما يجعل الحفاظ على التفاوتات الهندسية أصعب بكثير.
قدرة التحمل النموذجية
- الأبعاد الخطية: قياسي من ± 0.05 إلى ± 0.1 مم؛ دقة (مع التحكم في درجة الحرارة + صلابة عالية) ± 0.01 إلى ± 0.02 مم؛ الأعمدة الطويلة غالبًا ما تتبع IT7-IT8 أو التحكم في الطول المتناسب.
- التفاوتات الهندسية: الاستدارة/الاستدارة 0.005-0.02 مم؛ التسطيح المحوري للأعمدة الطويلة φ0.02-φ0.05 مم؛ تسطيح وجه الحافة 0.02-0.05 مم (في حدود قطر 1 متر).
مراقبة جودة السطح
- الخشونة: تشطيب الخراطة النهائية من 1.6 إلى 3.2 ميكرومتر؛ تشطيب فائق/صقل من 0.4 إلى 0.8 ميكرومتر.
- التحكم في العيوب: استخدم حوامل أدوات مخمّدة أو مساند أدوات مبللة أو مساند أتباع لمنع علامات الرفرفة؛ قم بتحسين معلمات القطع وسائل التبريد لمنع تراكم الحافة وحماية صقل السطح.
التقنيات الرئيسية للتحكم في الدقة
- التعويض الحراري: تعوض أنظمة CNC التشوه الحراري لعمود الدوران/السرير في الوقت الحقيقي.
- الدعم الإضافي: مخادع مركزية هيدروليكية/مساند مركزية هيدروليكية تعوض الترهل من الوزن الذاتي للأعمدة النحيلة.
- السبر أثناء العملية: تتيح المجسات عالية الدقة (على سبيل المثال، Renishaw) إمكانية القياس أثناء الدورة وتصحيح إزاحة الأداة لتقليل خطأ إعادة التثبيت.
- تخفيف التوتر: المعالجة بالحرارة بعد التخشين لمنع التشويه أو التشقق بعد التشطيب.
تحديات التصنيع الآلي وحلولها
تتركز التحديات الرئيسية في الخراطة باستخدام الحاسب الآلي للقطع الكبيرة على التحكم في التشوه وقمع الاهتزازات وإخلاء البُرادة والإدارة الحرارية.
تشوه قطعة العمل والتركيب
- التحدّي: تتشوه الأجزاء ذات الجدران الرقيقة تحت التثبيت، وتتدلى الأعمدة الطويلة تحت الوزن الذاتي وقد تخرج عن نطاق التحمل.
- الحلول: استخدم فكوكًا هيدروليكية/لينة منخفضة الإجهاد لمنع التشوه؛ استخدم مساند مركزية هيدروليكية ومساند أتباع للتحكم في الانحراف إلى ميكرون؛ استخدم عملية "الدوران الخشن ← المعالجة الحرارية ← المعالجة الحرارية ← الدوران النهائي" لتحرير الإجهاد الداخلي.
الاهتزاز وتشطيب السطح
- التحدّي: يمكن أن يتسبب البروز الطويل للأداة أو الصلابة المنخفضة لقطعة العمل في حدوث اهتزاز منخفض التردد (الرفرفة)، مما يؤدي إلى ظهور علامات اهتزاز أو تقطيع الحافة.
- الحلول: استخدام قضبان عالية الصلابة أو قضبان مخمّدة؛ استخدام "عمق قطع كبير، تغذية منخفضة" لتجنب الرنين؛ تتطلب الأجزاء القرصية الكبيرة موازنة ديناميكية صارمة.
تفريغ البُرادة وتبريدها
- التحدّي: يمكن للرقائق الطويلة والثقيلة أن تتشابك وتخدش الأسطح؛ ويؤدي تراكم الحرارة إلى تشويه حراري.
- الحلول: استخدم سائل تبريد عالي الضغط يتراوح بين 50 و70 بارًا من خلال الأداة لتكسير البُرادة والتبريد القسري؛ استخدم إدخالات مخصصة لتكسير البُرادة لإنتاج بُرادة على شكل حرف C أو بُرادة حلزونية قصيرة.
القياس والمحاذاة
- التحدّي: المخزون غير المستوي يجعل المحاذاة صعبة؛ يؤدي التوقف للقياس إلى حدوث خطأ في درجة الحرارة.
- الحلول: استخدم التمركز التلقائي للماكينة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي أو السبر لإنشاء نظام إحداثيات معوض؛ استخدم السبر داخل الماكينة بعد العمليات الحرجة للتصحيح التلقائي للمعلمات من أجل "إعداد واحد، وقِطع مطابقة".
فحص الجودة وضمان التسليم
- القدرة على الفحص: الفرجار، والميكرومتر، ومقاييس الميكرومتر، ومقاييس التجويف، وأجهزة اختبار الاستدارة وCMM للقياس والتسجيل عبر الميزات.
- الوثائق المتاحة: تقارير فحص المواد الخام، وفحص المادة الأولى (FAI)، وغير ذلك حسب الحاجة.
أمثلة على الصناعات والتطبيقات النموذجية
- الطاقة والصناعات الثقيلة: أعمدة المضخات والوصلات والفلنجات والعلب.
- الفضاء الجوي: الأكمام الهيكلية الكبيرة، والأجزاء الدورانية الحاملة للأحمال.
- السيارات والمعدات: البكرات، وأعمدة الإدارة، والأدوات الدوارة ومكونات التَرْكِيبات.
- الأجهزة الطبية: العلب الكبيرة/التركيبات الدورانية الداعمة (حسب الاقتضاء).
عوامل التكلفة والاقتباس
تتأثر تكلفة خراطة الأجزاء الكبيرة باستخدام الحاسب الآلي بشكل أساسي بالمواد، وحجم الجزء، ومتطلبات الدقة، ودرجة التفاوت، ومتطلبات السمات الخاصة، وخشونة السطح، والمعالجة الحرارية، والتشطيب السطحي، بالإضافة إلى متطلبات التغليف وتكلفة الشحن.
الخاتمة
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات ذات الصلة بعد قراءة هذه المقالة، أو تريد عرض أسعار سريع لتصنيع قطع الغيار الخاصة بك، يرجى الاتصال نحن.
