मशीनिंग उद्योग में, मशीनिंग सटीकता एक निरंतर प्रचलित शब्द है, जिसे प्रतिदिन कई बार दोहराया जाता है। जब भी आप उद्योग में किसी से चैट करते हैं, तो मशीनिंग सटीकता का लगभग हमेशा उल्लेख किया जाता है। तो, मशीन टूल्स की मशीनिंग सटीकता वास्तव में क्या सुनिश्चित करती है? यह वीडियो मशीन टूल्स के विद्युत परिशुद्धता नियंत्रण को बहुत स्पष्ट रूप से समझाता है। चलो एक नज़र मारें।
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सीएनसी मशीन टूल्स की मशीनिंग सटीकता अंततः मशीन टूल की सटीकता पर ही निर्भर करती है। सीएनसी मशीन टूल सटीकता में ज्यामितीय सटीकता, स्थिति सटीकता, दोहराव और काटने की सटीकता शामिल है।
ज्यामितीय सटीकता, जिसे स्थैतिक सटीकता के रूप में भी जाना जाता है, असेंबली के बाद सीएनसी मशीन टूल के प्रमुख घटकों की ज्यामितीय आकार त्रुटियों को व्यापक रूप से दर्शाती है।
स्थिति निर्धारण सटीकता: यह सीएनसी डिवाइस के नियंत्रण के तहत मशीन टूल के प्रत्येक गतिशील भाग की गति की प्राप्त सटीकता को इंगित करता है। मापी गई स्थिति सटीकता मान का उपयोग मशीन टूल की स्वचालित मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान प्राप्त होने वाली इष्टतम वर्कपीस मशीनिंग सटीकता को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। यह मान किसी भाग या उपकरण की वास्तविक स्थिति और मानक स्थिति (सैद्धांतिक स्थिति, आदर्श स्थिति) के बीच अंतर को संदर्भित करता है। अंतर जितना छोटा होगा, सटीकता उतनी ही अधिक होगी। पार्ट मशीनिंग सटीकता सुनिश्चित करने के लिए यह पूर्व शर्त है।
रिपीटेबिलिटी से तात्पर्य सीएनसी मशीन टूल पर एक ही प्रोग्राम कोड को बार-बार चलाने से प्राप्त स्थिति सटीकता की स्थिरता से है। यह समान परिस्थितियों (एक ही सीएनसी मशीन टूल पर, विभिन्न ऑपरेटिंग तरीकों और एक ही पार्ट प्रोग्राम के साथ) के तहत भागों के एक बैच की मशीनिंग करते समय प्राप्त क्रमिक परिणामों की स्थिरता को संदर्भित करता है।
काटने की सटीकता काटने की स्थिति के तहत मशीन टूल की ज्यामितीय और स्थिति सटीकता की एक व्यापक परीक्षा है।
जैसा कि ऊपर देखा जा सकता है, सीएनसी मशीन टूल्स की सटीकता को दो पहलुओं में विभाजित किया गया है: मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल। यांत्रिक पहलू में स्पिंडल सटीकता शामिल है, जैसे रनआउट और बसबार; लीडस्क्रू सटीकता; मशीनिंग के दौरान स्थिरता सटीकता; और मशीन टूल कठोरता। विद्युत पहलू में मुख्य रूप से नियंत्रण विधियां शामिल हैं, जैसे कि अर्ध {{2} बंद लूप और पूरी तरह से बंद लूप, साथ ही फीडबैक और क्षतिपूर्ति विधियां, और मशीनिंग के दौरान इंटरपोलेशन सटीकता। इसलिए, मशीन टूल की सटीकता इस बात से निर्धारित नहीं होती है कि मशीन टूल पूरी तरह से बंद लूप है या नहीं।
I. सिद्धांत परिचय
सीएनसी मशीन टूल की गतिक श्रृंखला में सीएनसी इकाई → सर्वो एनकोडर → सर्वो ड्राइव → मोटर → लीडस्क्रू → गतिशील तत्व शामिल होते हैं। स्थिति का पता लगाने वाले उपकरण की स्थापना स्थान के आधार पर, इसे पूरी तरह से बंद लूप, अर्ध -बंद लूप, या खुले लूप नियंत्रण के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
1. पूरी तरह से बंद-लूप फ़ीड सर्वो सिस्टम
चलती घटक की स्थिति पर वास्तविक समय प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए मशीन टूल के गतिशील घटक (जैसे वर्कटेबल) पर एक स्थिति संवेदन उपकरण (जैसे कि एक रैखिक एनकोडर या रैखिक प्रेरण सिंक्रोनाइज़र) स्थापित किया जाता है। यह जानकारी सीएनसी प्रणाली द्वारा संसाधित की जाती है और सर्वो मोटर को संचारित की जाती है, जो सिस्टम कमांड के आधार पर गति त्रुटियों के लिए स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करती है। हालाँकि, चूंकि ये घटक, जैसे कि लीड स्क्रू, नट असेंबली और मशीन टेबल, बंद लूप के भीतर समाहित हैं, स्थिर संचालन सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम को डीबग करना जटिल है। इसके अलावा, लीनियर एनकोडर और लीनियर इंडक्शन सिंक्रोनाइज़र जैसे मापने वाले उपकरण महंगे हैं, स्थापित करने में जटिल हैं, और दोलन का कारण बन सकते हैं। इसलिए, पूरी तरह से बंद लूप नियंत्रण का उपयोग आम तौर पर मशीन टूल्स पर नहीं किया जाता है।
2. सेमी-बंद-लूप फ़ीड सर्वो सिस्टम
लीड स्क्रू या सर्वो मोटर के घूर्णन कोण का पता लगाने के लिए ड्राइव मोटर या लीड स्क्रू के अंत में एक स्थिति सेंसिंग डिवाइस स्थापित किया जाता है, जो अप्रत्यक्ष रूप से मशीन टूल के चलती घटक की वास्तविक स्थिति को मापता है और नियंत्रण प्रणाली को प्रतिक्रिया प्रदान करता है। यांत्रिक विनिर्माण में प्रगति और गति संवेदन तत्वों और लीड स्क्रू पिच की सटीकता में सुधार के कारण, सेमी{1}बंद{{2}लूप सीएनसी मशीन टूल्स अब उल्लेखनीय रूप से उच्च फ़ीड सटीकता प्राप्त कर सकते हैं। अधिकांश मशीन टूल निर्माता व्यापक रूप से अर्ध{{4}बंद{5}लूप सीएनसी सिस्टम को अपनाते हैं।
द्वितीय. व्यावहारिक अनुप्रयोगों
1. पूरी तरह से बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली
स्थिति का पता लगाने वाले उपकरणों (जैसे रैखिक एनकोडर और रैखिक प्रेरण सिंक्रोनाइज़र) में अलग-अलग सटीकता स्तर (±0.01 मिमी, ±0.005 मिमी, ±0.003 मिमी और ±0.02 मिमी) होते हैं। इसलिए, पूरी तरह से बंद - लूप नियंत्रण में भी त्रुटियां होंगी, और स्थिति सटीकता सटीकता स्तर से प्रभावित होती है।
स्थिति का पता लगाने वाले उपकरण का थर्मल प्रदर्शन (थर्मल विरूपण)। मापने वाला उपकरण आम तौर पर गैर-धातु सामग्री से बना होता है, और इसका थर्मल विस्तार गुणांक अन्य मशीन टूल घटकों के साथ असंगत होता है। यह मशीन टूल संचालन सटीकता में एक महत्वपूर्ण कारक है। इसलिए, तापमान प्रेरित थर्मल विरूपण पर काबू पाने के लिए मशीनिंग के दौरान गर्मी उत्पादन को संबोधित करना आवश्यक है। मशीनिंग के दौरान थर्मल विरूपण को कम करने के लिए हाईएंड मशीन टूल्स विभिन्न तरीकों का उपयोग करते हैं, जैसे खोखले स्क्रू कूलिंग, गाइडवे स्नेहन, और काटने वाले तरल पदार्थ का निरंतर तापमान ठंडा करना।
पोजीशन डिटेक्शन डिवाइस की स्थापना भी बहुत महत्वपूर्ण है। सिद्धांत रूप में, यह ड्राइव अक्ष (स्क्रू असेंबली) के जितना करीब होगा, माप उतना ही अधिक सटीक होगा। स्थान की सीमाओं के कारण, स्केल स्थापित करने के केवल दो तरीके हैं: लीडस्क्रू असेंबली के पास या गाइड रेल के बाहर। जब भी संभव हो पहली स्थापना विधि की सिफारिश की जाती है, लेकिन इसका निरीक्षण और रखरखाव करना असुविधाजनक है। इसके विपरीत, भले ही उच्च परिशुद्धता पैमाने का चयन किया गया हो, यह वास्तव में सीएनसी मशीन टूल की सटीकता आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। पहले मामले में भी, स्केल को ड्राइव अक्ष के अपेक्षाकृत करीब लगाया गया है, लेकिन अक्ष से अभी भी एक निश्चित दूरी है। यह दूरी, ड्राइविंग के दौरान वस्तु के दोलन के साथ मिलकर, पैमाने का पता लगाने और नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियाँ पैदा करती है। जब वस्तु स्केल की बढ़ती स्थिति की ओर घूमती है, तो स्केल गलती से गति को अपर्याप्त मान लेता है, और सिस्टम एक त्वरण संकेत उत्पन्न करता है। हालाँकि, वस्तु तुरंत दूसरी तरफ घूम जाती है, और स्केल गलती से गति को अत्यधिक समझ लेता है, जिसके परिणामस्वरूप मंदी का संकेत मिलता है। यह दोहराव वाला चक्र सीएनसी मशीन के रैखिक अक्षों के नियंत्रण में सुधार करने में विफल रहता है और इसके बजाय वस्तु के कंपन को बढ़ा देता है, जिससे पूरी तरह से बंद लूप प्रणाली की असामान्य घटना अर्ध-बंद लूप से कमतर हो जाती है।
उत्पादन वातावरण का प्रभाव: यांत्रिक प्रसंस्करण संयंत्र आम तौर पर कठोर वातावरण में काम करते हैं, जहां धूल और कंपन आम है। हालाँकि, स्केल और लीनियर इंडक्शन सिंक्रोनाइज़र सटीक घटक हैं जो सापेक्ष स्थिति को मापने के लिए प्रकाश प्रतिबिंब पर निर्भर करते हैं। धूल और कंपन माप सटीकता को प्रभावित करने वाले सबसे बड़े कारक हैं। इसके अलावा, मशीनिंग के दौरान, काटने वाले तेल और पानी की धुंध काफी गंभीर होती है, जो स्केल और लीनियर इंडक्शन सिंक्रोनाइज़र को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। इसलिए, एक पूरी तरह से बंद - लूप नियंत्रण प्रणाली आवश्यक है। उचित स्थापना और सीलिंग सुनिश्चित करने के अलावा, उत्पादन वातावरण में सुधार किया जाना चाहिए। अन्यथा, यह घटना घटित हो सकती है. एक नए आए मशीन टूल में उत्कृष्ट सटीकता हो सकती है, लेकिन एक वर्ष के भीतर, यह न केवल खराब हो जाता है बल्कि बार-बार अलार्म का अनुभव भी करता है।
2. अर्ध-बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली
चूंकि मापने वाला उपकरण मोटर या लीड स्क्रू पर लगाया जाता है, इसलिए इसे सील करना आसान होता है और इसलिए इसमें पर्यावरणीय आवश्यकताएं कम होती हैं। अर्ध{{1}बंद{{2}लूप नियंत्रण प्रणाली की सटीकता त्रुटि मुख्य रूप से लीड स्क्रू के बैकलैश द्वारा निर्धारित की जाती है। मशीनिंग प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ, आयातित लीड स्क्रू की विनिर्माण प्रक्रिया अब अधिक परिष्कृत हो गई है, और उच्च परिशुद्धता वाली लीड स्क्रू जोड़ी वस्तुतः बैकलैश को समाप्त कर देती है। इसके अलावा, असेंबली के दौरान, लीड स्क्रू जोड़ी एक डबल {{6}पंक्ति काउंटर {{7}रोटेटिंग बॉल स्क्रू जोड़ी का उपयोग करती है, जो बैकलैश को पूरी तरह से समाप्त कर देती है। इसके अलावा, कई मशीन टूल निर्माता स्क्रू ड्राइव सटीकता पर थर्मल विरूपण के प्रभाव को खत्म करने के लिए असेंबली के दौरान लीड स्क्रू को पहले से खींचते हैं। इसलिए, वर्तमान में, सेमी-क्लोज्ड-लूप नियंत्रण प्रणालियाँ बहुत उच्च मशीन टूल सटीकता सुनिश्चित करने में सक्षम हैं।
तृतीय. निष्कर्ष
संक्षेप में, यह देखा जा सकता है कि, सिद्धांत रूप में, यदि बाहरी कारकों पर विचार नहीं किया जाता है, तो पूर्ण {{0} बंद {{1} लूप नियंत्रण अर्ध {{2} बंद {{3} लूप नियंत्रण की तुलना में बुनियादी स्थिति सटीकता में सुधार कर सकता है। हालाँकि, यदि मशीन उपकरण ताप उत्पादन, पर्यावरण प्रदूषण, तापमान वृद्धि, कंपन और स्थापना जैसे कारकों को प्रभावी ढंग से संबोधित नहीं किया जाता है, तो पूर्ण {{5} बंद {{6} लूप नियंत्रण अर्ध {{7} बंद {{8} लूप नियंत्रण से कमतर हो सकता है। यह अल्पावधि में प्रभावी हो सकता है, लेकिन समय के साथ, पैमाने पर धूल और तापमान में उतार-चढ़ाव का प्रभाव माप प्रतिक्रिया डेटा को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा, जिससे यह अप्रभावी हो जाएगा। इसके अलावा, स्केल विफलताएं अलार्म उत्पन्न करेंगी, जिससे मशीन उपकरण काम करना बंद कर देगा।
कम - और मध्यम श्रेणी के मशीन टूल्स के लिए, लागत और प्रतिस्पर्धात्मकता के विचारों के कारण, अपर्याप्त सीलिंग और तापमान वृद्धि नियंत्रण उपायों के साथ, पूर्ण {{2} बंद {{3} लूप नियंत्रण प्रणाली को अक्सर सरल बनाया जाता है। इन परिस्थितियों में, उच्च लागत पर केवल एक पैमाना जोड़ने से मशीन टूल सटीकता में सुधार नहीं होगा।
