ما هي تقنية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟ ببساطة، هي استخدام برامج حاسوبية للتحكم في أداة الآلة لإتمام عملية تصنيع قطعة العمل. تتميز هذه التقنية بدقة عالية، وإمكانية تكرار جيدة، وسرعة تصنيع عالية. وقد استُخدمت على نطاق واسع في صناعات الطيران، والإلكترونيات الرقمية، وتكنولوجيا الدفاع، والسيارات، والمعدات الطبية، وغيرها.
ومع ذلك، لا تزال عمليات الإنتاج والمعالجة تواجه بعض الصعوبات التي يواجهها فنيو ماكينات التحكم الرقمي. على سبيل المثال، كيف تتم معالجة الزاوية الداخلية الحادة لقطعة العمل بكفاءة؟ ستقدم لك هذه المقالة فهمًا مفصلاً للمشاكل المرتبطة بمعالجة الزوايا الداخلية الحادة باستخدام ماكينات التحكم الرقمي.
جدول المحتويات
لماذا تعد عملية تصنيع الزاوية الداخلية الحادة باستخدام الحاسب الآلي صعبة؟
تصنيع باستخدام الحاسب الآلي يُستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من الصناعات. ولكن لماذا يصعب على فنيي ماكينات التحكم الرقمي (CNC) تشكيل الزوايا الداخلية الحادة، وخاصة الزوايا الداخلية المستقيمة؟
معظم أدوات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أسطوانية الشكل، مما يجعل عمق القطع محدودًا. عند القطع داخل تجويف قطعة العمل، تُنتج زوايا التجويف دائمًا زوايا مستديرة. غيّر مسار الأداة إلى 90 درجة للحصول على زاوية قائمة. نظريًا، يكون الحد الأدنى لنصف قطر الشق الداخلي مساويًا لنصف قطر أداة القطع. للحصول على زاوية قائمة، غيّر مسار الأداة إلى 90 درجة. مع ذلك، لا يُصمم مسار أداة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بهذه الطريقة. يمكنك أيضًا تغيير أصغر أداة بحيث يكون نصف قطر الزاوية الداخلية أقرب إلى الشكل الحاد، ولكن هذه ليست زاوية داخلية حادة.
فما هي الحلول لهذه المشاكل؟ تابعونا لنكمل.
استراتيجيات تصنيع الزوايا الداخلية الحادة
تغيير الزوايا إلى شرائح
الحل الأبسط والأكثر وضوحًا هو تجنب الزوايا الداخلية الحادة. مع أن هذا لا يبدو حلاً للمشكلة المطروحة، إلا أن جميع الخبراء يتفقون على ضرورة القيام بذلك. تسمح معظم التصاميم بتغيير نصف قطر الزاوية. يكفي إجراء تغييرات طفيفة لإنجاز المهمة مع الحفاظ على نفس مستوى الفائدة.
يُقدَّم هذا الاقتراح لأنه بسيط وسهل التنفيذ. تتطلب جميع أساليب الاختصار التي سنتحدث عنها لاحقًا مزيدًا من الوقت والمال والجهد. إذا استطعتَ تجنُّبها، فافعل ذلك في أقرب وقت ممكن.
سبب آخر هو ثبات العملية. لا يُمكن استخدام أدوات القطع، مثل مطاحن النهايات، لعمل ثقوب عميقة جدًا. عادةً ما يكون أقصى عمق للقطع أربعة أضعاف قطر الأداة. بعد تجاوز هذه الحدود، تبدأ مشاكل مثل الاهتزاز، وكسر الأداة، وخشونة السطح بالظهور. كل هذا يُصعّب على أداة القطع قطع زوايا داخلية جيدة وحادة.
لذلك، يُعدّ نصف قطر القطع من الأمور التي يجب على المصممين مراعاتها عند اختيار تشكيل الحواف إلى زوايا مستديرة. ينبغي عليهم اختيار نصف قطر قطع آمن للاستخدام من قِبل قسم الإنتاج، مما يسمح له بالإنتاج بأمان دون الحاجة إلى استخدام القطعة.
استخدام شرائح لحم تي بون وشرائح لحم دوغبون
عندما يكون التصميم أمرًا لا مفر منه، يُمكننا التفكير في حل المشكلة أثناء عملية التصنيع. يتم ذلك بإضافة قطع سفلية لكل زاوية حادة، باستخدام شرائح عظم على شكل حرف T وعظم الكلب لإزالة المواد الزائدة من قطعة العمل. تُعد هذه الطريقة أكثر فعالية عند الحاجة إلى تجميع قطعة ذات زوايا خارجية حادة في تجويف داخلي. فهي لا تُسبب أي عدم تطابق في تجميع قطعة العمل. كما أنها لا تؤثر على وظائف التجميع، بل تُزيل بعض المواد من قطعة العمل.
- تي بون: هذا ببساطة عبارة عن شريحة عظم على شكل حرف T، ذات حواف مستديرة، وتمتد منطقة القطع في اتجاه واحد. عادةً ما يكون امتداد القطع نصف قطر الأداة ليتناسب مع قطعة العمل، مما يترك مساحة كافية للتجميع.
- فيليه عظم الكلب: سُميت بهذا الاسم لأن شكل زاويتها الحادة يشبه عظمة كلب بعد التشغيل. فهي تُمدد الشق في اتجاهين، على عكس العظمة ذات الشكل T التي تُمدد في اتجاه واحد. عملية التشغيل أكثر تعقيدًا بقليل من العظمة ذات الشكل T، إلا أن المظهر العام أفضل.
تكنولوجيا EDM
بالإضافة إلى عملية الطحن CNC المذكورة أعلاه للحصول على زوايا داخلية حادة، يمكننا أيضًا استخدام تقنية EDM للحصول على زوايا داخلية حادة. وبالمقارنة مع الطرق المذكورة أعلاه، فإن الزاوية الداخلية التي يتم الحصول عليها باستخدام EDM هي أقرب تقنية إلى الزاوية الداخلية الحادة.
التفريغ الكهربائي (EDM) تقنية تشغيل شائعة جدًا. تعتمد هذه التقنية على توصيل كهربائي بين الأداة وقطعة العمل، مما يؤدي بدوره إلى إزالة المادة عن طريق الذوبان والتآكل. في هذه المقالة، سنناقش تقنيتين من التفريغ الكهربائي: صب التفريغ الكهربائي (EDM) وقطع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي (EDM).
صب EDM
تتكون العملية من قطب كهربائي وقطعة عمل. تُغمر عادةً في سائل عازل (مثل الزيت أو أي سائل عازل آخر). عند توصيل القطب الكهربائي وقطعة العمل بمصدر طاقة مناسب، يتولد جهد كهربائي بين المكونين. عند اقتراب القطب الكهربائي من قطعة العمل، يحدث انهيار عازل في السائل، مما يُؤدي إلى تكوين قناة بلازما تُسبب شرارات صغيرة تقفز ذهابًا وإيابًا. يؤدي ذلك إلى إذابة وإزالة مادة قطعة العمل الزائدة للحصول على الزاوية الداخلية الحادة المطلوبة.
في عملية التشكيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)، تُستخدم أداة مخصصة ذات خصائص توصيل. يمكن تصميم الزوايا الخارجية للقطب الكهربائي لتتناسب مع الزوايا الداخلية الحادة لتجويفات قطعة العمل الداخلية، مما يضمن أقصى حدّة ممكنة للزاوية المُشَكَّلة.
قطع الأسلاك EDM
هذه تقنية مختلفة عن قولبة EDM. الأداة المستخدمة هي سلك موصل رفيع قطره أقل من 0.1 مم. يمر السلك عبر قطعة العمل على طول محيط القطعة، ويزيل المادة الزائدة. ولأن قطر السلك الرفيع صغير جدًا (أقل من 0.1 مم)، فمن الممكن نظريًا الحصول على نصف قطر ضلع داخلي يساوي نصف قطر السلك الرفيع. وهذا قريب بما يكفي من زاوية داخلية حادة ليكون مقبولًا. لذلك، فهو مناسب جدًا لتصنيع الزوايا الداخلية الحادة.
لكن لعملية التفريغ الكهربائي بعض القيود. أولًا، يجب أن تكون قطع العمل المُشَكَّلة بهاتين الطريقتين موصلة للكهرباء. ثانيًا، لا تتمتع بكفاءة تشغيل عالية ولا بجودة سطح عالية. فهي عادةً أبطأ بكثير من طرق التشغيل التقليدية، كما أن تشطيب سطح قطعة العمل ليس عاليًا. قطع الأسلاك EDM لا يمكن معالجة الزوايا الداخلية الحادة للتجويف الداخلي إلا من خلال التجويف نفسه. لذلك، لا يمكن معالجة التجاويف غير المجتازة بعمق معين بهذه الطريقة.
القطع اليدوي
عندما لا يمكن استخدام شرائح T-bone وdogbone في CNC عملية التصنيعلا مفر من الحصول على زوايا دائرية نصف قطرية بعد الانتهاء من قطعة العمل. في هذه المرحلة، يجب القطع يدويًا. سنستخدم أدوات يدوية لقطع وطحن وتلميع الزاوية الداخلية. هذه هي الطريقة للحصول على زاوية داخلية حادة. من الأدوات الشائعة مبردات، وصنفرة، وما إلى ذلك.
هذا النوع من التشغيل يتطلب جهدًا كبيرًا ويستغرق وقتًا طويلًا. كما أنه لا يُستخدم إلا بعد انتهاء التشغيل عندما تكون الزوايا الداخلية الحادة لقطعة العمل بالغة الأهمية.
تأثير المواد على تصنيع الزوايا الداخلية الحادة
في ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر، يُعد اختيار المواد أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر على جودة الزوايا الداخلية الحادة. المواد المستخدمة عادةً في ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر هي المعادن والبلاستيك والمواد المركبة.
تُستخدم سبائك الألومنيوم والفولاذ والنحاس الأصفر والتيتانيوم بشكل شائع في أدوات الآلات ذات التحكم الرقمي (CNC). تتميز هذه المعادن بصلابتها ومتانتها ومقاومتها للتآكل. كما تُستخدم فيها مواد ABS وDelrin والنايلون، وهي مواد سهلة التصنيع وغير مكلفة. تشمل المواد المركبة الشائعة البوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRP) والألياف الزجاجية. تتميز البوليمرات المقواة بألياف الكربون بنسبة قوة إلى وزن جيدة، بينما تتميز الألياف الزجاجية بالقوة والمرونة ومقاومة التآكل.
تؤثر المادة على الزوايا الداخلية الحادة عند تشكيلها. وتتأثر بها من خلال صلابتها، ونقطة انصهارها، وتآكلها، ومرونتها.
- تأثير صلابة المادة: كلما زادت صلابة المادة، زادت صعوبة معالجة الزاوية الداخلية الحادة لمعلمات أدوات المعالجة المطلوبة، وهذه المرة هناك حاجة إلى صلابة أعلى لمعالجة الأدوات الصلبة الخاصة.
- تأثير نقطة الانصهار: في معالجة البلاستيك، يجب الانتباه بشكل خاص إلى درجة الانصهار المنخفضة. في هذه الحالة، يجب ضبط درجة الحرارة العالية والمنخفضة لمنع تشوه أو ذوبان قطعة العمل. يمكن ضمان جودة الزوايا الداخلية الحادة بضبط سرعة رقاقة الأداة ومعدل التغذية وزيادة سائل التبريد.
- تأثير التآكل: عند معالجة مواد ألياف الكربون، نظرًا لاحتوائها على مواد كاشطة، قد تصبح الزاوية الداخلية الحادة للأداة غير حادة. في هذه الحالة، تُستخدم أدوات معالجة متخصصة لضمان دقة التشغيل.
- تأثير ليونة المواد: عند تشكيل الزوايا الحادة، من الضروري مراعاة خصائص ليونة المادة لضمان دقة تشكيل الزوايا المستديرة. كما أن ذلك يمنع تشوه القطعة ويقلل القوى الداخلية.
تحسين الزوايا الداخلية الميكانيكية باستخدام التصميم للتصنيع (DFM)
DFM هي منهجية تصميم للتصنيع، تهدف إلى تحسين تصنيع المنتجات، وذلك لخفض التكاليف وتحسين الجودة واختصار وقت الإنتاج.
قبل تشغيل الزوايا الداخلية الحادة للإنتاج، يُمكن استخدام نموذج DFM لتقييم مدى تعقيد تصميم الزوايا الحادة أولاً، وتحديد مدى ملاءمتها للتنفيذ الوظيفي للقطعة. إذا لم يُؤثر استخدام الزوايا المستديرة بدلاً من الحادة على جودة المنتج النهائي، يُمكن تجنب الزوايا الحادة قبل التشغيل باستخدام الحاسب الآلي. من ناحية أخرى، يُستخدم نموذج DFM لتقييم مدى تأثير إضافة الزوايا الحادة على تكلفة التشغيل. تُؤدي إضافة الزوايا الحادة إلى زيادة تكلفة القطع. لذا، يُمكننا تجنب الزوايا الحادة أو استبدالها بزوايا مستديرة. يُمكننا أيضاً التفكير في استخدام عمليات تشغيل بديلة - مثل تقريب عظمة T أو تقريب عظمة الكلب.
تحليل التكلفة والكفاءة لتصنيع الزوايا الداخلية الحادة
إن تصنيع الزوايا الداخلية الحادة لقطع العمل باستخدام آلات التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) ليس تصميمًا جيدًا. إذ يصعب تصنيع الزوايا الداخلية الحادة، مما يزيد بشكل كبير من تكاليف الإنتاج و وقتلذلك، تجنب تصميمات الزوايا الداخلية الحادة إذا لم تكن ضرورية.
في معظم المشاريع، يُمكن استخدام الزوايا المستديرة، أو على شكل حرف T، أو على شكل عظم الكلب بدلاً من الزوايا الحادة لتحقيق الوظائف المطلوبة. إذا كانت قطعة العمل تحتاج إلى زاوية حادة، يُمكن استخدام طرق أخرى لتصنيعها، مثل التفريغ الكهربائي (EDM)، والقطع اليدوي، والقطع بالليزر.
خاتمة
في مجال تصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، يصف ما سبق عدة طرق شائعة لتصنيع الزوايا الداخلية المدببة. إذا كنت بحاجة إلى تصنيع زوايا داخلية حادة باستخدام الحاسب الآلي، يرجى الاتصال بنا. Yonglihao Machinery نتمتع بخبرة واسعة في تصنيع الزوايا الداخلية الحادة باستخدام الحاسب الآلي. نقدم لكم حلولاً متكاملة تلبي احتياجاتكم.
التعليمات
ما هي أفضل الممارسات لتصميم الأجزاء ذات الزوايا الداخلية الحادة؟
أولاً، استخدم نموذج DFM لتقييم ما إذا كان يجب تشغيل المنتج بزوايا حادة قبل التشغيل. إذا كان من الممكن استبدال الزوايا الحادة بزوايا مستديرة، فغيّر التصميم. إذا تعذر استبدالها، ففكّر في التشغيل باستخدام EDM.
تصنيع CNC للزوايا الحادة عندما تكون المهارات هي ماذا؟
وتتمثل تقنيات المعالجة الرئيسية بشكل أساسي في ما يلي:
اختر أداة حادة بقطر صغير قدر الإمكان، مما يساعد على ضمان دقة وتشطيب سطح الزاوية الحادة.
استخدام سائل القطع أثناء المعالجة. يلعب سائل القطع دورًا في تنظيم درجة حرارة الأداة، وتنظيف مخلفات المواد، وتزييتها، مما يُطيل عمرها، وغيرها.
معالجة الأدوات عدة مرات لاستخراج السكين. معالجة الأدوات عدة مرات لاستخراج السكين تُحسّن دقة الزوايا الحادة وتشطيب السطح.
كيفية تحقيق زوايا حادة في سلك EDM؟
يحقق القطع بالتفريغ الكهربائي زوايا حادة باستخدام قطب كهربائي سلكي دقيق. يُشحن السلك والقطعة بالتناوب إيجابًا أو سلبًا. عند اقترابهما، يُولّدان شحنة حرارية تُؤدي إلى تآكل القطعة، مُكملةً بذلك الزوايا الحادة.
لماذا يجب علينا تجنب الزوايا الحادة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟
هناك جانبان رئيسيان:
قد تؤدي الزوايا الحادة في ماكينات التحكم الرقمي (CNC) إلى نقاط ضغط في قطعة العمل، كما أنها تزيد من تآكل الأدوات ومخاطر التشغيل.
تزيد الزوايا الحادة من تكاليف التشغيل ومدة دورة العمل. لذلك، لا تستخدم آلات CNC لشحذ الزوايا الداخلية إذا لم تكن مضطرًا لذلك.