क्या आप जानते हैं कि सीएनसी मशीन टूल्स के लिए कौन सी नई तकनीकें उपलब्ध हैं?

सीएनसी प्रणाली प्रौद्योगिकी की तीव्र प्रगति ने सीएनसी मशीन टूल्स की तकनीकी प्रगति के लिए परिस्थितियाँ प्रदान की हैं। बाजार की आवश्यकताओं को पूरा करने और सीएनसी प्रौद्योगिकी के लिए आधुनिक विनिर्माण प्रौद्योगिकी की उच्च आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, विश्व सीएनसी प्रौद्योगिकी और उसके उपकरणों का वर्तमान विकास मुख्य रूप से निम्नलिखित तकनीकी विशेषताओं में परिलक्षित होता है:
1. उच्च गति
विकाससीएनसी मशीन टूल्सउच्च गति की दिशा में जाने से न केवल मशीनिंग दक्षता में उल्लेखनीय सुधार और मशीनिंग लागत में कमी आ सकती है, बल्कि पुर्जों की सतही मशीनिंग गुणवत्ता और सटीकता में भी सुधार हो सकता है। विनिर्माण उद्योग में कम लागत वाले उत्पादन को प्राप्त करने के लिए अल्ट्रा-हाई-स्पीड मशीनिंग तकनीक की व्यापक प्रयोज्यता है।
1990 के दशक से, यूरोप, अमेरिका और जापान के देश उच्च गति वाले सीएनसी मशीन टूल्स की एक नई पीढ़ी को विकसित करने और लागू करने के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं, जिससे मशीन टूल्स के उच्च गति विकास की गति में तेज़ी आई है। उच्च गति वाले स्पिंडल यूनिट (इलेक्ट्रिक स्पिंडल, गति 15000-100000 आर/मिनट), उच्च गति और उच्च त्वरण/मंदन फीड मोशन घटकों (तेज़ गति 60-120 मीटर/मिनट, कटिंग फीड गति 60 मीटर/मिनट तक), उच्च-प्रदर्शन सीएनसी और सर्वो सिस्टम, और सीएनसी टूल सिस्टम में नई सफलताएँ मिली हैं, जो नए तकनीकी स्तरों तक पहुँच रही हैं। अल्ट्रा हाई स्पीड कटिंग मैकेनिज्म, अल्ट्रा हार्ड वियर-रेसिस्टेंट लॉन्ग-लाइफ टूल मटीरियल और अपघर्षक ग्राइंडिंग टूल्स, हाई-पावर हाई-स्पीड इलेक्ट्रिक स्पिंडल, हाई एक्सेलेरेशन/डिसेलेरेशन लीनियर मोटर चालित फीड कंपोनेंट्स, हाई-परफॉर्मेंस कंट्रोल सिस्टम (मॉनिटरिंग सिस्टम सहित) और सुरक्षात्मक उपकरणों जैसे तकनीकी क्षेत्रों की एक श्रृंखला में प्रमुख प्रौद्योगिकियों के समाधान के साथ, नई पीढ़ी के हाई-स्पीड सीएनसी मशीन टूल्स के विकास और अनुप्रयोग के लिए एक तकनीकी आधार प्रदान किया गया है।
वर्तमान में, अल्ट्रा हाई स्पीड मशीनिंग में, टर्निंग और मिलिंग की काटने की गति 5000-8000 मीटर/मिनट से अधिक तक पहुंच गई है; स्पिंडल की गति 30000 आरपीएम से ऊपर है (कुछ 100000 आर/मिनट तक पहुंच सकते हैं); कार्यक्षेत्र की गति (फ़ीड दर): 1 माइक्रोमीटर के रिज़ॉल्यूशन पर 100 मीटर/मिनट से ऊपर (कुछ 200 मीटर/मिनट तक), और 0.1 माइक्रोमीटर के रिज़ॉल्यूशन पर 24 मीटर/मिनट से ऊपर; 1 सेकंड के भीतर स्वचालित उपकरण बदलने की गति; छोटी लाइन इंटरपोलेशन के लिए फ़ीड दर 12 मीटर/मिनट तक पहुंच जाती है।
2. उच्च परिशुद्धता
विकाससीएनसी मशीन टूल्सपरिशुद्ध मशीनिंग से लेकर अति परिशुद्ध मशीनिंग तक, दुनिया भर की औद्योगिक शक्तियाँ एक ऐसी दिशा में प्रतिबद्ध हैं। इसकी सटीकता माइक्रोमीटर स्तर से लेकर सबमाइक्रोन स्तर तक, और यहाँ तक कि नैनोमीटर स्तर (<10nm) तक होती है, और इसका अनुप्रयोग क्षेत्र लगातार व्यापक होता जा रहा है।
वर्तमान में, उच्च परिशुद्धता मशीनिंग की आवश्यकता के तहत, साधारण सीएनसी मशीन टूल्स की मशीनिंग सटीकता ± 10 μ वृद्धि मीटर से ± 5 μ एम तक बढ़ गई है; परिशुद्धता मशीनिंग केंद्रों की मशीनिंग सटीकता ± 3 से 5 μ मीटर तक होती है। ± 1-1.5 μ मीटर तक बढ़ें। यहां तक ​​​​कि अधिक; अल्ट्रा परिशुद्धता मशीनिंग सटीकता नैनोमीटर स्तर (0.001 माइक्रोमीटर) में प्रवेश कर गई है, और स्पिंडल रोटेशन सटीकता 0.01 ~ 0.05 माइक्रोमीटर तक पहुंचने की आवश्यकता है, जिसमें 0.1 माइक्रोमीटर की मशीनिंग गोलाकारता और रा = 0.003 माइक्रोमीटर की मशीनिंग सतह खुरदरापन है। ये मशीन उपकरण आम तौर पर वेक्टर नियंत्रित परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव इलेक्ट्रिक स्पिंडल (मोटर और स्पिंडल के साथ एकीकृत) का उपयोग करते हैं, जिसमें स्पिंडल का रेडियल रनआउट 2 µ मीटर से कम, अक्षीय विस्थापन 1 µ मीटर से कम और शाफ्ट असंतुलन G0.4 स्तर तक पहुंच जाता है।
उच्च गति और उच्च परिशुद्धता मशीनिंग मशीन टूल्स के फीड ड्राइव में मुख्य रूप से दो प्रकार शामिल हैं: "परिशुद्धता उच्च गति बॉल स्क्रू के साथ रोटरी सर्वो मोटर" और "रैखिक मोटर प्रत्यक्ष ड्राइव"। इसके अलावा, उभरते हुए समानांतर मशीन टूल्स भी उच्च गति फीड प्राप्त करना आसान बनाते हैं।
अपनी परिपक्व तकनीक और व्यापक अनुप्रयोग के कारण, बॉल स्क्रू न केवल उच्च परिशुद्धता (ISO3408 स्तर 1) प्राप्त करते हैं, बल्कि उच्च गति मशीनिंग की लागत भी अपेक्षाकृत कम होती है। इसलिए, आज भी कई उच्च गति मशीनिंग मशीनों में इनका उपयोग किया जाता है। बॉल स्क्रू द्वारा संचालित वर्तमान उच्च गति मशीनिंग मशीन टूल की अधिकतम गति 90 मीटर/मिनट और त्वरण 1.5 ग्राम है।
बॉल स्क्रू एक यांत्रिक संचरण प्रक्रिया है जिसमें संचरण प्रक्रिया के दौरान अनिवार्य रूप से लोचदार विरूपण, घर्षण और रिवर्स क्लीयरेंस शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप गति हिस्टैरिसीस और अन्य गैर-रेखीय त्रुटियाँ होती हैं। मशीनिंग सटीकता पर इन त्रुटियों के प्रभाव को समाप्त करने के लिए, 1993 में रैखिक मोटर प्रत्यक्ष ड्राइव को मशीन टूल्स पर लागू किया गया था। चूँकि यह मध्यवर्ती लिंक के बिना एक "शून्य संचरण" है, इसमें न केवल छोटी गति जड़ता, उच्च प्रणाली कठोरता और तेज़ प्रतिक्रिया है, बल्कि यह उच्च गति और त्वरण भी प्राप्त कर सकता है, और इसकी स्ट्रोक लंबाई सैद्धांतिक रूप से अप्रतिबंधित है। उच्च-सटीक स्थिति प्रतिक्रिया प्रणाली की कार्रवाई के तहत स्थिति सटीकता भी उच्च स्तर तक पहुँच सकती है, जिससे यह उच्च-गति और उच्च-सटीक मशीनिंग मशीन टूल्स, विशेष रूप से मध्यम और बड़े मशीन टूल्स के लिए एक आदर्श ड्राइविंग विधि बन जाती है। वर्तमान में, रैखिक मोटर्स का उपयोग करने वाली उच्च-गति और उच्च-सटीक मशीनिंग मशीनों की अधिकतम तेज़ गति 208 मीटर/मिनट तक पहुँच गई है, जिसमें 2 ग्राम का त्वरण है, और अभी भी विकास की गुंजाइश है।
3. उच्च विश्वसनीयता
नेटवर्क अनुप्रयोगों के विकास के साथसीएनसी मशीन टूल्ससीएनसी मशीन टूल्स की उच्च विश्वसनीयता सीएनसी सिस्टम निर्माताओं और सीएनसी मशीन टूल निर्माताओं द्वारा अपनाई गई एक लक्ष्य बन गई है। एक मानवरहित कारखाने के लिए जो दिन में दो शिफ्टों में काम करता है, अगर उसे P (t) = 99% या उससे अधिक की विफलता मुक्त दर के साथ 16 घंटे के भीतर लगातार और सामान्य रूप से काम करने की आवश्यकता होती है, तो सीएनसी मशीन टूल की विफलताओं (MTBF) के बीच औसत समय 3000 घंटे से अधिक होना चाहिए। केवल एक सीएनसी मशीन टूल के लिए, मेजबान और सीएनसी सिस्टम के बीच विफलता दर अनुपात 10: 1 है (सीएनसी की विश्वसनीयता मेजबान की तुलना में एक क्रम का परिमाण अधिक है)। इस बिंदु पर, सीएनसी सिस्टम का एमटीबीएफ 33333.3 घंटे से अधिक होना चाहिए,
वर्तमान विदेशी सीएनसी उपकरणों का एमटीबीएफ मान 6000 घंटे से अधिक हो गया है, और ड्राइविंग उपकरण 30000 घंटे से अधिक हो गया है। हालाँकि, यह देखा जा सकता है कि आदर्श लक्ष्य से अभी भी एक अंतर है।
4. कंपाउंडिंग
पुर्जों के प्रसंस्करण की प्रक्रिया में, वर्कपीस को संभालने, लोडिंग-अनलोडिंग, इंस्टॉलेशन और एडजस्टमेंट, टूल बदलने और स्पिंडल की गति को बढ़ाने-घटाने में बहुत सारा बेकार समय खर्च होता है। इस बेकार समय को यथासंभव कम करने के लिए, लोग एक ही मशीन टूल पर विभिन्न प्रसंस्करण कार्यों को एकीकृत करने की आशा करते हैं। इसलिए, हाल के वर्षों में मिश्रित कार्य वाले मशीन टूल्स एक तेज़ी से विकसित होने वाला मॉडल बन गए हैं।
लचीले विनिर्माण के क्षेत्र में मशीन टूल कम्पोजिट मशीनिंग की अवधारणा, एक मशीन टूल की उस क्षमता को संदर्भित करती है जो वर्कपीस को एक बार में क्लैंप करने के बाद, सीएनसी मशीनिंग प्रोग्राम के अनुसार समान या विभिन्न प्रकार की प्रक्रिया विधियों की स्वचालित रूप से बहु-प्रक्रिया मशीनिंग करती है, ताकि विभिन्न मशीनिंग प्रक्रियाएँ जैसे टर्निंग, मिलिंग, ड्रिलिंग, बोरिंग, ग्राइंडिंग, टैपिंग, रीमिंग और जटिल आकार के पुर्जों का विस्तार पूरा किया जा सके। प्रिज्मीय पुर्जों के लिए, मशीनिंग केंद्र सबसे विशिष्ट मशीन टूल्स हैं जो समान प्रक्रिया विधि का उपयोग करके बहु-प्रक्रिया कम्पोजिट प्रसंस्करण करते हैं। यह सिद्ध हो चुका है कि मशीन टूल कम्पोजिट मशीनिंग मशीनिंग सटीकता और दक्षता में सुधार कर सकती है, स्थान बचा सकती है, और विशेष रूप से पुर्जों के मशीनिंग चक्र को छोटा कर सकती है।
5. बहुअक्षीयकरण
5-अक्ष लिंकेज सीएनसी सिस्टम और प्रोग्रामिंग सॉफ्टवेयर के लोकप्रिय होने के साथ, 5-अक्ष लिंकेज नियंत्रित मशीनिंग केंद्र और सीएनसी मिलिंग मशीन (वर्टिकल मशीनिंग सेंटर) वर्तमान विकास का केंद्र बन गए हैं। मुक्त सतहों की मशीनिंग करते समय बॉल एंड मिलिंग कटर के लिए सीएनसी प्रोग्रामिंग में 5-अक्ष लिंकेज नियंत्रण की सरलता और 3D सतहों की मिलिंग प्रक्रिया के दौरान बॉल एंड मिलिंग कटर के लिए एक उचित काटने की गति बनाए रखने की क्षमता के कारण, परिणामस्वरूप, मशीनिंग सतह की खुरदरापन में काफी सुधार होता है और मशीनिंग दक्षता में बहुत सुधार होता है। हालांकि, 3-अक्ष लिंकेज नियंत्रित मशीन टूल्स में, कटिंग में भाग लेने से शून्य के करीब कटिंग गति वाले बॉल एंड मिलिंग कटर के अंत से बचना असंभव है।
हाल ही में, विदेशी देश मशीनिंग केंद्रों में गैर-घूर्णन काटने वाले उपकरणों का उपयोग करके 6-अक्ष लिंकेज नियंत्रण पर शोध कर रहे हैं। हालाँकि उनके मशीनिंग आकार पर कोई प्रतिबंध नहीं है और काटने की गहराई बहुत पतली हो सकती है, मशीनिंग दक्षता बहुत कम है और व्यावहारिक होना मुश्किल है।
6. बुद्धिमत्ता
21वीं सदी में विनिर्माण प्रौद्योगिकी के विकास के लिए बुद्धिमत्ता एक प्रमुख दिशा है। बुद्धिमान मशीनिंग, तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण, फ़ज़ी नियंत्रण, डिजिटल नेटवर्क तकनीक और सिद्धांत पर आधारित एक प्रकार की मशीनिंग है। इसका उद्देश्य मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान मानव विशेषज्ञों की बुद्धिमान गतिविधियों का अनुकरण करना है, ताकि कई अनिश्चित समस्याओं का समाधान किया जा सके जिनमें मैन्युअल हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है। बुद्धिमत्ता की विषयवस्तु में सीएनसी प्रणालियों के विभिन्न पहलू शामिल हैं:
बुद्धिमान प्रसंस्करण दक्षता और गुणवत्ता को आगे बढ़ाने के लिए, जैसे अनुकूली नियंत्रण और प्रक्रिया मापदंडों का स्वचालित उत्पादन;
ड्राइविंग प्रदर्शन में सुधार और बुद्धिमान कनेक्शन की सुविधा के लिए, जैसे कि फीडफॉरवर्ड नियंत्रण, मोटर मापदंडों की अनुकूली गणना, भार की स्वचालित पहचान, मॉडलों का स्वचालित चयन, स्व-ट्यूनिंग, आदि;
सरलीकृत प्रोग्रामिंग और बुद्धिमान संचालन, जैसे बुद्धिमान स्वचालित प्रोग्रामिंग, बुद्धिमान मानव-मशीन इंटरफ़ेस, आदि;
बुद्धिमान निदान और निगरानी प्रणाली निदान और रखरखाव को सुविधाजनक बनाती है।
दुनिया में कई बुद्धिमान कटिंग और मशीनिंग प्रणालियों पर शोध चल रहा है, जिनमें से जापान इंटेलिजेंट सीएनसी डिवाइस रिसर्च एसोसिएशन के ड्रिलिंग के लिए बुद्धिमान मशीनिंग समाधान प्रतिनिधि हैं।
7. नेटवर्किंग
मशीन टूल्स का नेटवर्क नियंत्रण मुख्य रूप से सुसज्जित सीएनसी प्रणाली के माध्यम से मशीन टूल्स और अन्य बाहरी नियंत्रण प्रणालियों या ऊपरी कंप्यूटरों के बीच नेटवर्क कनेक्शन और नेटवर्क नियंत्रण को संदर्भित करता है। सीएनसी मशीन टूल्स आमतौर पर पहले उद्यम के उत्पादन स्थल और आंतरिक लैन का सामना करते हैं, और फिर इंटरनेट के माध्यम से उद्यम के बाहरी हिस्से से जुड़ते हैं, जिसे इंटरनेट/इंट्रानेट तकनीक कहा जाता है।
नेटवर्क तकनीक की परिपक्वता और विकास के साथ, उद्योग ने हाल ही में डिजिटल विनिर्माण की अवधारणा का प्रस्ताव रखा है। डिजिटल विनिर्माण, जिसे "ई-विनिर्माण" भी कहा जाता है, यांत्रिक विनिर्माण उद्यमों में आधुनिकीकरण के प्रतीकों में से एक है और आज अंतरराष्ट्रीय उन्नत मशीन टूल निर्माताओं के लिए मानक आपूर्ति पद्धति है। सूचना प्रौद्योगिकी के व्यापक उपयोग के साथ, अधिक से अधिक घरेलू उपयोगकर्ताओं को सीएनसी मशीन टूल्स का आयात करते समय दूरस्थ संचार सेवाओं और अन्य कार्यों की आवश्यकता होती है। CAD/CAM के व्यापक उपयोग के आधार पर, यांत्रिक विनिर्माण उद्यम तेजी से सीएनसी मशीनिंग उपकरणों का उपयोग कर रहे हैं। सीएनसी अनुप्रयोग सॉफ्टवेयर तेजी से समृद्ध और उपयोगकर्ता-अनुकूल होते जा रहे हैं। इंजीनियरिंग और तकनीकी कर्मियों द्वारा वर्चुअल डिज़ाइन, वर्चुअल विनिर्माण और अन्य तकनीकों का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। जटिल हार्डवेयर को सॉफ्टवेयर इंटेलिजेंस से बदलना समकालीन मशीन टूल्स के विकास में एक महत्वपूर्ण प्रवृत्ति बनता जा रहा है। डिजिटल विनिर्माण के लक्ष्य के तहत, प्रक्रिया पुनर्रचना और सूचना प्रौद्योगिकी परिवर्तन के माध्यम से ERP जैसे कई उन्नत उद्यम प्रबंधन सॉफ्टवेयर उभरे हैं, जो उद्यमों के लिए उच्च आर्थिक लाभ पैदा कर रहे हैं।
8. लचीलापन
लचीली स्वचालन प्रणालियों की ओर सीएनसी मशीन टूल्स का रुझान बिंदु (सीएनसी सिंगल मशीन, मशीनिंग सेंटर और सीएनसी कम्पोजिट मशीनिंग मशीन), लाइन (एफएमसी, एफएमएस, एफटीएल, एफएमएल) से सतह (स्वतंत्र विनिर्माण द्वीप, एफए) और बॉडी (सीआईएमएस, वितरित नेटवर्क एकीकृत विनिर्माण प्रणाली) तक विकसित हो रहा है, और दूसरी ओर, अनुप्रयोग और अर्थव्यवस्था पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। लचीली स्वचालन तकनीक विनिर्माण उद्योग के लिए गतिशील बाजार की मांगों के अनुकूल होने और उत्पादों को तेजी से अद्यतन करने का मुख्य साधन है। यह विभिन्न देशों में विनिर्माण विकास की मुख्यधारा की प्रवृत्ति और उन्नत विनिर्माण क्षेत्र में मौलिक तकनीक है। इसका ध्यान प्रणाली की विश्वसनीयता और व्यावहारिकता में सुधार पर है, जिसका लक्ष्य आसान नेटवर्किंग और एकीकरण है; इकाई प्रौद्योगिकी के विकास और सुधार पर जोर; सीएनसी सिंगल मशीन उच्च परिशुद्धता, उच्च गति और उच्च लचीलेपन की ओर विकसित हो रही है; सीएनसी मशीन टूल्स और उनकी लचीली विनिर्माण प्रणालियों को सीएडी, सीएएम, सीएपीपी, एमटीएस के साथ आसानी से जोड़ा जा सकता है, और सूचना एकीकरण की दिशा में विकसित हो रहे हैं; खुलेपन, एकीकरण और बुद्धिमत्ता की ओर नेटवर्क प्रणालियों का विकास।
9. हरितीकरण
21वीं सदी के धातु काटने वाले मशीन टूल्स को पर्यावरण संरक्षण और ऊर्जा संरक्षण को प्राथमिकता देनी चाहिए, यानी काटने की प्रक्रियाओं को हरित बनाना चाहिए। वर्तमान में, यह हरित प्रसंस्करण तकनीक मुख्य रूप से काटने वाले तरल पदार्थ का उपयोग नहीं करने पर केंद्रित है, मुख्यतः क्योंकि काटने वाला तरल पदार्थ न केवल पर्यावरण को प्रदूषित करता है और श्रमिक के स्वास्थ्य को खतरे में डालता है, बल्कि संसाधन और ऊर्जा की खपत को भी बढ़ाता है। शुष्क कटाई आम तौर पर वायुमंडलीय वातावरण में की जाती है, लेकिन इसमें काटने वाले तरल पदार्थ के उपयोग के बिना विशेष गैस वातावरण (नाइट्रोजन, ठंडी हवा, या शुष्क इलेक्ट्रोस्टैटिक शीतलन तकनीक का उपयोग करके) में कटाई भी शामिल है। हालांकि, कुछ मशीनिंग विधियों और वर्कपीस संयोजनों के लिए, काटने वाले तरल पदार्थ के उपयोग के बिना शुष्क कटाई वर्तमान में व्यवहार में लागू करना मुश्किल है, इसलिए न्यूनतम स्नेहन (एमक्यूएल) के साथ अर्ध शुष्क कटाई सामने आई है। मशीनिंग केंद्रों जैसे मशीन टूल्स के लिए, जिन्हें कई मशीनिंग विधियों/वर्कपीस संयोजनों के लिए डिज़ाइन किया गया है, मुख्य रूप से अर्ध-शुष्क कटिंग का उपयोग किया जाता है, आमतौर पर मशीन स्पिंडल और टूल के अंदर खोखले चैनल के माध्यम से कटिंग क्षेत्र में अत्यंत कम मात्रा में कटिंग ऑयल और संपीड़ित हवा के मिश्रण का छिड़काव करके। विभिन्न प्रकार की धातु काटने वाली मशीनों में, गियर हॉबिंग मशीन शुष्क कटिंग के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाती है।
संक्षेप में, सीएनसी मशीन टूल तकनीक की प्रगति और विकास ने आधुनिक विनिर्माण उद्योग के विकास के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ प्रदान की हैं, जिससे विनिर्माण का विकास और अधिक मानवीय दिशा में आगे बढ़ा है। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि सीएनसी मशीन टूल तकनीक के विकास और सीएनसी मशीन टूल्स के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, विनिर्माण उद्योग एक गहन क्रांति लाएगा जो पारंपरिक विनिर्माण मॉडल को हिला देगा।