“सीएनसी मशीन टूल्स के फीड ट्रांसमिशन तंत्र के लिए आवश्यकताएं और अनुकूलन उपाय”
आधुनिक विनिर्माण में, सीएनसी मशीन टूल्स अपनी उच्च परिशुद्धता, उच्च दक्षता और उच्च स्तर के स्वचालन जैसे लाभों के कारण प्रमुख प्रसंस्करण उपकरण बन गए हैं। सीएनसी मशीन टूल्स का फीड ट्रांसमिशन सिस्टम आमतौर पर एक सर्वो फीड सिस्टम के साथ काम करता है, जो एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सीएनसी सिस्टम से प्रेषित निर्देश संदेशों के अनुसार, यह सक्रिय घटकों की गति को बढ़ाता और नियंत्रित करता है। इसे न केवल फीड गति की गति को सटीक रूप से नियंत्रित करना होता है, बल्कि वर्कपीस के सापेक्ष उपकरण की गति और प्रक्षेप पथ को भी सटीक रूप से नियंत्रित करना होता है।
एक सीएनसी मशीन टूल का एक विशिष्ट बंद-लूप नियंत्रित फीड सिस्टम मुख्य रूप से कई भागों से बना होता है, जैसे स्थिति तुलना, प्रवर्धन घटक, ड्राइविंग इकाइयाँ, यांत्रिक फीड ट्रांसमिशन तंत्र और डिटेक्शन फीडबैक तत्व। इनमें से, यांत्रिक फीड ट्रांसमिशन तंत्र संपूर्ण यांत्रिक ट्रांसमिशन श्रृंखला है जो सर्वो मोटर की घूर्णी गति को वर्कटेबल और टूल होल्डर के रैखिक फीड मूवमेंट में परिवर्तित करती है, जिसमें रिडक्शन डिवाइस, लीड स्क्रू और नट पेयर, गाइड घटक और उनके सहायक भाग शामिल हैं। सर्वो सिस्टम में एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में, सीएनसी मशीन टूल्स के फीड मैकेनिज्म में न केवल उच्च पोजिशनिंग सटीकता होनी चाहिए, बल्कि अच्छी गतिशील प्रतिक्रिया विशेषताएँ भी होनी चाहिए। ट्रैकिंग निर्देश संकेतों के प्रति सिस्टम की प्रतिक्रिया तेज़ और अच्छी स्थिरता वाली होनी चाहिए।
ऊर्ध्वाधर मशीनिंग केंद्रों की फीड प्रणाली की संचरण सटीकता, प्रणाली स्थिरता और गतिशील प्रतिक्रिया विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए, फीड तंत्र के लिए सख्त आवश्यकताओं की एक श्रृंखला सामने रखी गई है:
I. कोई अंतराल न होने की आवश्यकता
ट्रांसमिशन गैप रिवर्स डेड ज़ोन त्रुटि का कारण बनेगा और प्रसंस्करण सटीकता को प्रभावित करेगा। ट्रांसमिशन गैप को यथासंभव कम करने के लिए, गैप उन्मूलन के साथ लिंकेज शाफ्ट और गैप उन्मूलन उपायों वाले ट्रांसमिशन युग्मों का उपयोग जैसे तरीके अपनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, लीड स्क्रू और नट युग्म में, दो नटों के बीच सापेक्ष स्थिति को समायोजित करके गैप को समाप्त करने के लिए डबल-नट प्रीलोडिंग विधि का उपयोग किया जा सकता है। साथ ही, गियर ट्रांसमिशन जैसे भागों के लिए, ट्रांसमिशन की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए गैप को समाप्त करने के लिए शिम या इलास्टिक तत्वों को समायोजित करने जैसे तरीकों का भी उपयोग किया जा सकता है।
ट्रांसमिशन गैप रिवर्स डेड ज़ोन त्रुटि का कारण बनेगा और प्रसंस्करण सटीकता को प्रभावित करेगा। ट्रांसमिशन गैप को यथासंभव कम करने के लिए, गैप उन्मूलन के साथ लिंकेज शाफ्ट और गैप उन्मूलन उपायों वाले ट्रांसमिशन युग्मों का उपयोग जैसे तरीके अपनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, लीड स्क्रू और नट युग्म में, दो नटों के बीच सापेक्ष स्थिति को समायोजित करके गैप को समाप्त करने के लिए डबल-नट प्रीलोडिंग विधि का उपयोग किया जा सकता है। साथ ही, गियर ट्रांसमिशन जैसे भागों के लिए, ट्रांसमिशन की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए गैप को समाप्त करने के लिए शिम या इलास्टिक तत्वों को समायोजित करने जैसे तरीकों का भी उपयोग किया जा सकता है।
II. कम घर्षण की आवश्यकता
कम घर्षण वाली संचरण विधि अपनाने से ऊर्जा हानि कम हो सकती है, संचरण दक्षता में सुधार हो सकता है, और सिस्टम की प्रतिक्रिया गति और सटीकता में भी सुधार हो सकता है। सामान्य कम घर्षण वाली संचरण विधियों में हाइड्रोस्टेटिक गाइड, रोलिंग गाइड और बॉल स्क्रू शामिल हैं।
कम घर्षण वाली संचरण विधि अपनाने से ऊर्जा हानि कम हो सकती है, संचरण दक्षता में सुधार हो सकता है, और सिस्टम की प्रतिक्रिया गति और सटीकता में भी सुधार हो सकता है। सामान्य कम घर्षण वाली संचरण विधियों में हाइड्रोस्टेटिक गाइड, रोलिंग गाइड और बॉल स्क्रू शामिल हैं।
हाइड्रोस्टेटिक गाइड, गाइड सतहों के बीच दबाव तेल फिल्म की एक परत बनाते हैं जिससे अत्यंत कम घर्षण के साथ संपर्क रहित फिसलन प्राप्त होती है। रोलिंग गाइड, फिसलन को प्रतिस्थापित करने के लिए गाइड रेल पर रोलिंग तत्वों के रोलिंग का उपयोग करते हैं, जिससे घर्षण बहुत कम हो जाता है। बॉल स्क्रू महत्वपूर्ण घटक होते हैं जो घूर्णी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करते हैं। ये बॉल स्क्रू लीड स्क्रू और नट के बीच कम घर्षण गुणांक और उच्च संचरण दक्षता के साथ घूमते हैं। ये कम घर्षण वाले संचरण घटक गति के दौरान फीड तंत्र के प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं और सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।
III. कम जड़त्व की आवश्यकता
मशीन टूल रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने और निर्देशों को ट्रैक करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए वर्कटेबल को यथासंभव त्वरित बनाने के लिए, सिस्टम द्वारा ड्राइव शाफ्ट में परिवर्तित जड़त्व आघूर्ण को यथासंभव छोटा किया जाना चाहिए। यह आवश्यकता इष्टतम संचरण अनुपात का चयन करके प्राप्त की जा सकती है। संचरण अनुपात का उचित चयन वर्कटेबल की गति और त्वरण की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए सिस्टम के जड़त्व आघूर्ण को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक रिडक्शन डिवाइस को डिज़ाइन करते समय, वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार, सर्वो मोटर की आउटपुट गति को वर्कटेबल की गति के साथ मिलाने और साथ ही जड़त्व आघूर्ण को कम करने के लिए एक उपयुक्त गियर अनुपात या बेल्ट पुली अनुपात का चयन किया जा सकता है।
मशीन टूल रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने और निर्देशों को ट्रैक करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए वर्कटेबल को यथासंभव त्वरित बनाने के लिए, सिस्टम द्वारा ड्राइव शाफ्ट में परिवर्तित जड़त्व आघूर्ण को यथासंभव छोटा किया जाना चाहिए। यह आवश्यकता इष्टतम संचरण अनुपात का चयन करके प्राप्त की जा सकती है। संचरण अनुपात का उचित चयन वर्कटेबल की गति और त्वरण की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए सिस्टम के जड़त्व आघूर्ण को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक रिडक्शन डिवाइस को डिज़ाइन करते समय, वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार, सर्वो मोटर की आउटपुट गति को वर्कटेबल की गति के साथ मिलाने और साथ ही जड़त्व आघूर्ण को कम करने के लिए एक उपयुक्त गियर अनुपात या बेल्ट पुली अनुपात का चयन किया जा सकता है।
इसके अलावा, एक हल्के डिज़ाइन की अवधारणा को भी अपनाया जा सकता है, और ट्रांसमिशन घटकों के निर्माण के लिए हल्के वज़न वाली सामग्रियों का चयन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लीड स्क्रू और नट युग्मों और गाइड घटकों के निर्माण के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु जैसी हल्की सामग्रियों का उपयोग करने से सिस्टम की समग्र जड़ता कम हो सकती है।
IV. उच्च कठोरता की आवश्यकता
एक उच्च-कठोरता संचरण प्रणाली प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान बाहरी हस्तक्षेप के प्रतिरोध को सुनिश्चित कर सकती है और स्थिर प्रसंस्करण सटीकता बनाए रख सकती है। संचरण प्रणाली की कठोरता में सुधार के लिए, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
ट्रांसमिशन चेन को छोटा करें: ट्रांसमिशन लिंक को छोटा करने से सिस्टम का प्रत्यास्थ विरूपण कम हो सकता है और कठोरता में सुधार हो सकता है। उदाहरण के लिए, मोटर द्वारा लीड स्क्रू को सीधे चलाने की विधि का उपयोग करने से मध्यवर्ती ट्रांसमिशन लिंक बच जाते हैं, ट्रांसमिशन त्रुटियाँ और प्रत्यास्थ विरूपण कम हो जाता है, और सिस्टम की कठोरता में सुधार होता है।
प्रीलोडिंग द्वारा ट्रांसमिशन सिस्टम की कठोरता में सुधार: रोलिंग गाइड और बॉल स्क्रू युग्मों के लिए, रोलिंग तत्वों और गाइड रेल या लीड स्क्रू के बीच एक निश्चित प्रीलोड उत्पन्न करने के लिए प्रीलोडेड विधि का उपयोग किया जा सकता है ताकि सिस्टम की कठोरता में सुधार हो सके। लीड स्क्रू सपोर्ट को दोनों सिरों पर स्थिर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें एक पूर्व-तनाव वाली संरचना हो सकती है। लीड स्क्रू पर एक निश्चित पूर्व-तनाव लागू करके, संचालन के दौरान अक्षीय बल का प्रतिकार किया जा सकता है और लीड स्क्रू की कठोरता में सुधार किया जा सकता है।
एक उच्च-कठोरता संचरण प्रणाली प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान बाहरी हस्तक्षेप के प्रतिरोध को सुनिश्चित कर सकती है और स्थिर प्रसंस्करण सटीकता बनाए रख सकती है। संचरण प्रणाली की कठोरता में सुधार के लिए, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
ट्रांसमिशन चेन को छोटा करें: ट्रांसमिशन लिंक को छोटा करने से सिस्टम का प्रत्यास्थ विरूपण कम हो सकता है और कठोरता में सुधार हो सकता है। उदाहरण के लिए, मोटर द्वारा लीड स्क्रू को सीधे चलाने की विधि का उपयोग करने से मध्यवर्ती ट्रांसमिशन लिंक बच जाते हैं, ट्रांसमिशन त्रुटियाँ और प्रत्यास्थ विरूपण कम हो जाता है, और सिस्टम की कठोरता में सुधार होता है।
प्रीलोडिंग द्वारा ट्रांसमिशन सिस्टम की कठोरता में सुधार: रोलिंग गाइड और बॉल स्क्रू युग्मों के लिए, रोलिंग तत्वों और गाइड रेल या लीड स्क्रू के बीच एक निश्चित प्रीलोड उत्पन्न करने के लिए प्रीलोडेड विधि का उपयोग किया जा सकता है ताकि सिस्टम की कठोरता में सुधार हो सके। लीड स्क्रू सपोर्ट को दोनों सिरों पर स्थिर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें एक पूर्व-तनाव वाली संरचना हो सकती है। लीड स्क्रू पर एक निश्चित पूर्व-तनाव लागू करके, संचालन के दौरान अक्षीय बल का प्रतिकार किया जा सकता है और लीड स्क्रू की कठोरता में सुधार किया जा सकता है।
V. उच्च अनुनाद आवृत्ति की आवश्यकता
उच्च अनुनाद आवृत्ति का अर्थ है कि बाहरी हस्तक्षेप के अधीन होने पर सिस्टम जल्दी से स्थिर अवस्था में लौट सकता है और इसमें कंपन प्रतिरोध अच्छा होता है। सिस्टम की अनुनाद आवृत्ति में सुधार के लिए, निम्नलिखित पहलुओं पर काम किया जा सकता है:
ट्रांसमिशन घटकों के संरचनात्मक डिज़ाइन को अनुकूलित करें: लीड स्क्रू और गाइड रेल जैसे ट्रांसमिशन घटकों के आकार और माप को उचित रूप से डिज़ाइन करें ताकि उनकी प्राकृतिक आवृत्तियों में सुधार हो सके। उदाहरण के लिए, खोखले लीड स्क्रू का उपयोग करने से वज़न कम हो सकता है और प्राकृतिक आवृत्ति में सुधार हो सकता है।
उपयुक्त सामग्रियों का चयन करें: उच्च लोचदार मापांक और कम घनत्व वाली सामग्रियों का चयन करें, जैसे टाइटेनियम मिश्र धातु, आदि, जो संचरण घटकों की कठोरता और प्राकृतिक आवृत्ति में सुधार कर सकते हैं।
अवमंदन में वृद्धि: प्रणाली में अवमंदन की उचित वृद्धि कंपन ऊर्जा का उपभोग कर सकती है, अनुनाद शिखर को कम कर सकती है और प्रणाली की स्थिरता में सुधार कर सकती है। अवमंदन सामग्री का उपयोग करके और अवमंदक स्थापित करके प्रणाली की अवमंदन क्षमता को बढ़ाया जा सकता है।
उच्च अनुनाद आवृत्ति का अर्थ है कि बाहरी हस्तक्षेप के अधीन होने पर सिस्टम जल्दी से स्थिर अवस्था में लौट सकता है और इसमें कंपन प्रतिरोध अच्छा होता है। सिस्टम की अनुनाद आवृत्ति में सुधार के लिए, निम्नलिखित पहलुओं पर काम किया जा सकता है:
ट्रांसमिशन घटकों के संरचनात्मक डिज़ाइन को अनुकूलित करें: लीड स्क्रू और गाइड रेल जैसे ट्रांसमिशन घटकों के आकार और माप को उचित रूप से डिज़ाइन करें ताकि उनकी प्राकृतिक आवृत्तियों में सुधार हो सके। उदाहरण के लिए, खोखले लीड स्क्रू का उपयोग करने से वज़न कम हो सकता है और प्राकृतिक आवृत्ति में सुधार हो सकता है।
उपयुक्त सामग्रियों का चयन करें: उच्च लोचदार मापांक और कम घनत्व वाली सामग्रियों का चयन करें, जैसे टाइटेनियम मिश्र धातु, आदि, जो संचरण घटकों की कठोरता और प्राकृतिक आवृत्ति में सुधार कर सकते हैं।
अवमंदन में वृद्धि: प्रणाली में अवमंदन की उचित वृद्धि कंपन ऊर्जा का उपभोग कर सकती है, अनुनाद शिखर को कम कर सकती है और प्रणाली की स्थिरता में सुधार कर सकती है। अवमंदन सामग्री का उपयोग करके और अवमंदक स्थापित करके प्रणाली की अवमंदन क्षमता को बढ़ाया जा सकता है।
VI. उपयुक्त अवमंदन अनुपात की आवश्यकता
एक उपयुक्त अवमंदन अनुपात, कंपन के अत्यधिक क्षीणन के बिना, प्रणाली को विक्षुब्ध होने के बाद शीघ्रता से स्थिर कर सकता है। एक उपयुक्त अवमंदन अनुपात प्राप्त करने के लिए, अवमंदन अनुपात को नियंत्रित करने के लिए, सिस्टम मापदंडों, जैसे कि अवमंदक के मापदंडों और संचरण घटकों के घर्षण गुणांक, को समायोजित किया जा सकता है।
एक उपयुक्त अवमंदन अनुपात, कंपन के अत्यधिक क्षीणन के बिना, प्रणाली को विक्षुब्ध होने के बाद शीघ्रता से स्थिर कर सकता है। एक उपयुक्त अवमंदन अनुपात प्राप्त करने के लिए, अवमंदन अनुपात को नियंत्रित करने के लिए, सिस्टम मापदंडों, जैसे कि अवमंदक के मापदंडों और संचरण घटकों के घर्षण गुणांक, को समायोजित किया जा सकता है।
संक्षेप में, फ़ीड ट्रांसमिशन तंत्र के लिए सीएनसी मशीन टूल्स की सख्त आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, अनुकूलन उपायों की एक श्रृंखला को अपनाने की आवश्यकता है। ये उपाय न केवल मशीन टूल्स की प्रसंस्करण सटीकता और दक्षता में सुधार कर सकते हैं, बल्कि मशीन टूल्स की स्थिरता और विश्वसनीयता को भी बढ़ा सकते हैं, जिससे आधुनिक विनिर्माण के विकास को मजबूत समर्थन मिलता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विशिष्ट प्रसंस्करण आवश्यकताओं और मशीन टूल्स की विशेषताओं के अनुसार विभिन्न कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना और सबसे उपयुक्त फ़ीड ट्रांसमिशन तंत्र और अनुकूलन उपायों का चयन करना भी आवश्यक है। साथ ही, विज्ञान और प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, नई सामग्रियाँ, प्रौद्योगिकियाँ और डिज़ाइन अवधारणाएँ लगातार उभर रही हैं, जो सीएनसी मशीन टूल्स के फ़ीड ट्रांसमिशन तंत्र के प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए एक व्यापक स्थान प्रदान करती हैं। भविष्य में, सीएनसी मशीन टूल्स का फ़ीड ट्रांसमिशन तंत्र उच्च परिशुद्धता, उच्च गति और उच्च विश्वसनीयता की दिशा में विकसित होता रहेगा।