I. सीएनसी मिलिंग मशीनों में क्लाइम्ब मिलिंग और पारंपरिक मिलिंग के सिद्धांत और प्रभावकारी कारक
(ए) क्लाइम्ब मिलिंग के सिद्धांत और संबंधित प्रभाव
सीएनसी मिलिंग मशीन की मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, क्लाइम्ब मिलिंग एक विशिष्ट मिलिंग विधि है। जब मिलिंग कटर जिस भाग के संपर्क में आता है, उसकी घूर्णन दिशा और वर्कपीस की फीड दिशा एक ही होती है, तो इसे क्लाइम्ब मिलिंग कहते हैं। यह मिलिंग विधि मिलिंग मशीन की यांत्रिक संरचना विशेषताओं, विशेष रूप से नट और स्क्रू के बीच की जगह से निकटता से संबंधित है। क्लाइम्ब मिलिंग के मामले में, चूँकि क्षैतिज मिलिंग घटक का बल बदल जाएगा और स्क्रू और नट के बीच एक जगह बन जाएगी, इससे वर्कटेबल और स्क्रू बाएँ और दाएँ गति करेंगे। यह आवधिक गति क्लाइम्ब मिलिंग के सामने आने वाली एक महत्वपूर्ण समस्या है, जो वर्कटेबल की गति को बेहद अस्थिर बना देती है। इस अस्थिर गति के कारण कटिंग टूल को होने वाला नुकसान स्पष्ट है और कटिंग टूल के दांतों को नुकसान पहुँचाना आसान है।
सीएनसी मिलिंग मशीन की मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, क्लाइम्ब मिलिंग एक विशिष्ट मिलिंग विधि है। जब मिलिंग कटर जिस भाग के संपर्क में आता है, उसकी घूर्णन दिशा और वर्कपीस की फीड दिशा एक ही होती है, तो इसे क्लाइम्ब मिलिंग कहते हैं। यह मिलिंग विधि मिलिंग मशीन की यांत्रिक संरचना विशेषताओं, विशेष रूप से नट और स्क्रू के बीच की जगह से निकटता से संबंधित है। क्लाइम्ब मिलिंग के मामले में, चूँकि क्षैतिज मिलिंग घटक का बल बदल जाएगा और स्क्रू और नट के बीच एक जगह बन जाएगी, इससे वर्कटेबल और स्क्रू बाएँ और दाएँ गति करेंगे। यह आवधिक गति क्लाइम्ब मिलिंग के सामने आने वाली एक महत्वपूर्ण समस्या है, जो वर्कटेबल की गति को बेहद अस्थिर बना देती है। इस अस्थिर गति के कारण कटिंग टूल को होने वाला नुकसान स्पष्ट है और कटिंग टूल के दांतों को नुकसान पहुँचाना आसान है।
हालाँकि, क्लाइम्ब मिलिंग के अपने अनूठे फायदे भी हैं। क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान ऊर्ध्वाधर मिलिंग घटक बल की दिशा वर्कपीस को वर्कटेबल पर दबाने की होती है। इस स्थिति में, कटिंग टूल के दांतों और मशीनी सतह के बीच फिसलन और घर्षण की घटनाएँ अपेक्षाकृत कम होती हैं। यह मशीनिंग प्रक्रिया के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, यह कटिंग टूल के दांतों के घिसाव को कम करने के लिए फायदेमंद है। कटिंग टूल के दांतों के घिसाव को कम करने का मतलब है कि कटिंग टूल का सेवा जीवन बढ़ाया जा सकता है, जिससे मशीनिंग लागत कम हो सकती है। दूसरे, यह अपेक्षाकृत कम घर्षण कार्य सख्त होने की घटना को कम कर सकता है। कार्य सख्त होने से वर्कपीस सामग्री की कठोरता बढ़ जाएगी, जो बाद की मशीनिंग प्रक्रियाओं के लिए अनुकूल नहीं है। कार्य सख्त होने को कम करने से वर्कपीस की मशीनिंग गुणवत्ता सुनिश्चित करने में मदद मिलती है। इसके अलावा, क्लाइम्ब मिलिंग सतह की खुरदरापन को भी कम कर सकती है, जिससे मशीनी वर्कपीस की सतह चिकनी हो जाती है, जो सतह की गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले वर्कपीस की मशीनिंग के लिए बहुत फायदेमंद है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्लाइम्ब मिलिंग के अनुप्रयोग में कुछ सशर्त सीमाएँ हैं। जब वर्कटेबल के स्क्रू और नट के बीच की दूरी को 0.03 मिमी से कम पर समायोजित किया जा सकता है, तो क्लाइम्ब मिलिंग के लाभ बेहतर ढंग से प्राप्त किए जा सकते हैं क्योंकि इस समय गति की समस्या को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, पतले और लंबे वर्कपीस की मिलिंग करते समय, क्लाइम्ब मिलिंग भी एक बेहतर विकल्प है। पतले और लंबे वर्कपीस को मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान अधिक स्थिर मशीनिंग स्थितियों की आवश्यकता होती है। क्लाइम्ब मिलिंग का ऊर्ध्वाधर घटक बल वर्कपीस को स्थिर करने और मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान विरूपण जैसी समस्याओं को कम करने में मदद करता है।
(बी) पारंपरिक मिलिंग के सिद्धांत और संबंधित प्रभाव
पारंपरिक मिलिंग, क्लाइम्ब मिलिंग के विपरीत है। जब मिलिंग कटर जिस भाग के संपर्क में आता है, उसकी घूर्णन दिशा वर्कपीस के फीड 方向 से भिन्न होती है, तो इसे पारंपरिक मिलिंग कहा जाता है। पारंपरिक मिलिंग के दौरान, ऊर्ध्वाधर मिलिंग घटक बल की दिशा वर्कपीस को ऊपर उठाने की होती है, जिससे काटने वाले उपकरण के दांतों और मशीनी सतह के बीच की फिसलन दूरी बढ़ जाती है और घर्षण भी बढ़ जाता है। यह अपेक्षाकृत बड़ा घर्षण कई समस्याओं को जन्म देगा, जैसे कि काटने वाले उपकरण का घिसाव बढ़ना और मशीनी सतह का कठोरीकरण अधिक गंभीर हो जाना। मशीनी सतह का कठोरीकरण सतह की कठोरता को बढ़ा देगा, सामग्री की कठोरता को कम कर देगा, और बाद की मशीनिंग प्रक्रियाओं की सटीकता और सतह की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है।
पारंपरिक मिलिंग, क्लाइम्ब मिलिंग के विपरीत है। जब मिलिंग कटर जिस भाग के संपर्क में आता है, उसकी घूर्णन दिशा वर्कपीस के फीड 方向 से भिन्न होती है, तो इसे पारंपरिक मिलिंग कहा जाता है। पारंपरिक मिलिंग के दौरान, ऊर्ध्वाधर मिलिंग घटक बल की दिशा वर्कपीस को ऊपर उठाने की होती है, जिससे काटने वाले उपकरण के दांतों और मशीनी सतह के बीच की फिसलन दूरी बढ़ जाती है और घर्षण भी बढ़ जाता है। यह अपेक्षाकृत बड़ा घर्षण कई समस्याओं को जन्म देगा, जैसे कि काटने वाले उपकरण का घिसाव बढ़ना और मशीनी सतह का कठोरीकरण अधिक गंभीर हो जाना। मशीनी सतह का कठोरीकरण सतह की कठोरता को बढ़ा देगा, सामग्री की कठोरता को कम कर देगा, और बाद की मशीनिंग प्रक्रियाओं की सटीकता और सतह की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है।
हालाँकि, पारंपरिक मिलिंग के अपने फायदे भी हैं। पारंपरिक मिलिंग के दौरान क्षैतिज मिलिंग घटक बल की दिशा वर्कपीस की फीड गति की दिशा के विपरीत होती है। यह विशेषता स्क्रू और नट को कसकर फिट होने में मदद करती है। इस स्थिति में, वर्कटेबल की गति अपेक्षाकृत स्थिर होती है। कास्टिंग और फोर्जिंग जैसे असमान कठोरता वाले वर्कपीस की मिलिंग करते समय, जहाँ सतह पर कठोर त्वचा और अन्य जटिल परिस्थितियाँ हो सकती हैं, पारंपरिक मिलिंग की स्थिरता कटिंग टूल के दांतों के घिसाव को कम कर सकती है। क्योंकि ऐसे वर्कपीस की मशीनिंग करते समय, कटिंग टूल को अपेक्षाकृत अधिक कटिंग बलों और जटिल कटिंग परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है। यदि वर्कटेबल की गति अस्थिर है, तो यह कटिंग टूल को होने वाले नुकसान को बढ़ा देगा, और पारंपरिक मिलिंग इस स्थिति को कुछ हद तक कम कर सकती है।
II. सीएनसी मिलिंग मशीनों में क्लाइम्ब मिलिंग और पारंपरिक मिलिंग की विशेषताओं का विस्तृत विश्लेषण
(ए) क्लाइम्ब मिलिंग की विशेषताओं का गहन विश्लेषण
- काटने की मोटाई और काटने की प्रक्रिया में परिवर्तन
क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान, काटने वाले उपकरण के प्रत्येक दांत की मोटाई धीरे-धीरे छोटे से बड़े तक बढ़ने का एक पैटर्न दिखाती है। जब काटने वाले उपकरण का दांत वर्कपीस के संपर्क में आता है, तो काटने की मोटाई शून्य होती है। इसका मतलब है कि काटने वाले उपकरण का दांत प्रारंभिक चरण में काटने वाले उपकरण के पिछले दांत द्वारा छोड़ी गई काटने वाली सतह पर फिसलता है। केवल जब काटने वाले उपकरण का दांत इस काटने वाली सतह पर एक निश्चित दूरी तक फिसलता है और काटने की मोटाई एक निश्चित मूल्य तक पहुँच जाती है, तो क्या काटने वाले उपकरण का दांत वास्तव में काटना शुरू करता है। काटने की मोटाई को बदलने का यह तरीका पारंपरिक मिलिंग से काफी अलग है। समान काटने की परिस्थितियों में, काटने की इस अनूठी प्रारंभिक विधि का काटने वाले उपकरण के पहनने पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। चूँकि काटने वाले उपकरण के दांत में काटना शुरू करने से पहले एक फिसलने की प्रक्रिया होती है, इसलिए काटने वाले उपकरण के काटने वाले किनारे पर प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है, जो काटने वाले उपकरण की सुरक्षा के लिए फायदेमंद है। - काटने का रास्ता और उपकरण का घिसाव
पारंपरिक मिलिंग की तुलना में, क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान कटिंग टूल के दांतों द्वारा वर्कपीस पर यात्रा का पथ छोटा होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्लाइम्ब मिलिंग की कटिंग विधि कटिंग टूल और वर्कपीस के बीच संपर्क पथ को अधिक प्रत्यक्ष बनाती है। ऐसी परिस्थितियों में, समान कटिंग स्थितियों में, क्लाइम्ब मिलिंग का उपयोग करते समय कटिंग टूल का घिसाव अपेक्षाकृत कम होता है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्लाइम्ब मिलिंग सभी वर्कपीस के लिए उपयुक्त नहीं है। चूँकि कटिंग टूल के दांत हर बार वर्कपीस की सतह से काटना शुरू करते हैं, अगर वर्कपीस की सतह पर एक कठोर त्वचा है, जैसे कि बिना उपचार के कास्टिंग या फोर्जिंग के बाद कुछ वर्कपीस, तो क्लाइम्ब मिलिंग उपयुक्त नहीं है। क्योंकि कठोर त्वचा की कठोरता अपेक्षाकृत अधिक होती है, इसका कटिंग टूल के दांतों पर अपेक्षाकृत बड़ा प्रभाव पड़ेगा, कटिंग टूल के घिसाव में तेजी आएगी, और कटिंग टूल को नुकसान भी पहुँच सकता है। - काटने से होने वाली विकृति और बिजली की खपत
क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान औसत कटिंग मोटाई बड़ी होती है, जिससे कटिंग विरूपण अपेक्षाकृत कम होता है। कम कटिंग विरूपण का अर्थ है कि कटिंग प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस सामग्री का प्रतिबल और विकृति वितरण अधिक समान होता है, जिससे स्थानीय प्रतिबल सांद्रता के कारण होने वाली मशीनिंग समस्याएँ कम होती हैं। साथ ही, पारंपरिक मिलिंग की तुलना में, क्लाइम्ब मिलिंग की बिजली की खपत कम होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान कटिंग टूल और वर्कपीस के बीच कटिंग बल का वितरण अधिक उचित होता है, जिससे अनावश्यक ऊर्जा हानि कम होती है और मशीनिंग दक्षता में सुधार होता है। बड़े पैमाने पर उत्पादन या ऊर्जा खपत की आवश्यकताओं वाले मशीनिंग वातावरण में, क्लाइम्ब मिलिंग की इस विशेषता का महत्वपूर्ण आर्थिक महत्व है।
(बी) पारंपरिक मिलिंग की विशेषताओं का गहन विश्लेषण
- कार्य-तालिका गति की स्थिरता
पारंपरिक मिलिंग के दौरान, चूँकि मिलिंग कटर द्वारा वर्कपीस पर लगाए गए क्षैतिज कटिंग बल की दिशा वर्कपीस की फीड गति की दिशा के विपरीत होती है, इसलिए वर्कटेबल के स्क्रू और नट हमेशा थ्रेड के एक तरफ को निकट संपर्क में रख सकते हैं। यह विशेषता वर्कटेबल की गति की सापेक्ष स्थिरता सुनिश्चित करती है। मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, वर्कटेबल की स्थिर गति मशीनिंग सटीकता सुनिश्चित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है। क्लाइम्ब मिलिंग की तुलना में, क्लाइम्ब मिलिंग के दौरान, चूँकि क्षैतिज मिलिंग बल की दिशा वर्कपीस की फीड गति की दिशा के समान होती है, जब कटिंग टूल के दांतों द्वारा वर्कपीस पर लगाया गया बल अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो वर्कटेबल के स्क्रू और नट के बीच क्लीयरेंस के कारण, वर्कटेबल ऊपर और नीचे गति करेगा। इसलिए, मशीनिंग सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताओं और उपकरण सुरक्षा के लिए सख्त आवश्यकताओं वाले कुछ मशीनिंग परिदृश्यों में, पारंपरिक मिलिंग का स्थिरता लाभ इसे अधिक उपयुक्त विकल्प बनाता है। - मशीनी सतह की गुणवत्ता
पारंपरिक मिलिंग के दौरान, काटने वाले उपकरण और वर्कपीस के दांतों के बीच घर्षण अपेक्षाकृत अधिक होता है, जो पारंपरिक मिलिंग की एक प्रमुख विशेषता है। अपेक्षाकृत अधिक घर्षण के कारण मशीनी सतह पर कार्य-सख्ती की घटना और भी गंभीर हो जाएगी। मशीनी सतह के कार्य-सख्ती से सतह की कठोरता बढ़ जाएगी, सामग्री की कठोरता कम हो जाएगी, और बाद की मशीनिंग प्रक्रियाओं की सटीकता और सतह की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ वर्कपीस मशीनिंग में, जिसमें बाद में पीसने या उच्च-सटीक संयोजन की आवश्यकता होती है, पारंपरिक मिलिंग के बाद ठंडी-सख्त सतह को मशीनिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ठंडी-सख्त परत को हटाने हेतु अतिरिक्त उपचार प्रक्रियाओं की आवश्यकता हो सकती है। हालाँकि, कुछ विशिष्ट मामलों में, जैसे कि जब वर्कपीस की सतह की कठोरता के लिए एक निश्चित आवश्यकता होती है या बाद की मशीनिंग प्रक्रिया सतह की ठंडी-सख्त परत के प्रति संवेदनशील नहीं होती है, पारंपरिक मिलिंग की इस विशेषता का भी उपयोग किया जा सकता है।
III. वास्तविक मशीनिंग में क्लाइम्ब मिलिंग और पारंपरिक मिलिंग की चयन रणनीतियाँ
वास्तविक सीएनसी मिलिंग मशीन मशीनिंग में, क्लाइम्ब मिलिंग या पारंपरिक मिलिंग का चयन करते समय कई कारकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, वर्कपीस की भौतिक विशेषताओं पर विचार किया जाना चाहिए। यदि वर्कपीस सामग्री की कठोरता अपेक्षाकृत अधिक है और सतह पर एक कठोर परत है, जैसे कि कुछ कास्टिंग और फोर्जिंग, तो पारंपरिक मिलिंग एक बेहतर विकल्प हो सकता है क्योंकि पारंपरिक मिलिंग एक निश्चित सीमा तक कटिंग टूल के घिसाव को कम कर सकती है और मशीनिंग प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित कर सकती है। हालाँकि, यदि वर्कपीस सामग्री की कठोरता एक समान है और सतह की गुणवत्ता की उच्च आवश्यकता है, जैसे कि कुछ सटीक यांत्रिक भागों की मशीनिंग में, तो क्लाइम्ब मिलिंग के अधिक लाभ हैं। यह सतह की खुरदरापन को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है और वर्कपीस की सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।
वास्तविक सीएनसी मिलिंग मशीन मशीनिंग में, क्लाइम्ब मिलिंग या पारंपरिक मिलिंग का चयन करते समय कई कारकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, वर्कपीस की भौतिक विशेषताओं पर विचार किया जाना चाहिए। यदि वर्कपीस सामग्री की कठोरता अपेक्षाकृत अधिक है और सतह पर एक कठोर परत है, जैसे कि कुछ कास्टिंग और फोर्जिंग, तो पारंपरिक मिलिंग एक बेहतर विकल्प हो सकता है क्योंकि पारंपरिक मिलिंग एक निश्चित सीमा तक कटिंग टूल के घिसाव को कम कर सकती है और मशीनिंग प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित कर सकती है। हालाँकि, यदि वर्कपीस सामग्री की कठोरता एक समान है और सतह की गुणवत्ता की उच्च आवश्यकता है, जैसे कि कुछ सटीक यांत्रिक भागों की मशीनिंग में, तो क्लाइम्ब मिलिंग के अधिक लाभ हैं। यह सतह की खुरदरापन को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है और वर्कपीस की सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।
वर्कपीस का आकार और माप भी महत्वपूर्ण विचारणीय बिंदु हैं। पतले और लंबे वर्कपीस के लिए, क्लाइम्ब मिलिंग मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस के विरूपण को कम करने में मदद करती है क्योंकि क्लाइम्ब मिलिंग का ऊर्ध्वाधर घटक बल वर्कपीस को वर्कटेबल पर बेहतर तरीके से दबा सकता है। जटिल आकार और बड़े आकार वाले कुछ वर्कपीस के लिए, वर्कटेबल की गति की स्थिरता और कटिंग टूल के घिसाव पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है। यदि मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान वर्कटेबल की गति की स्थिरता की आवश्यकता अपेक्षाकृत अधिक है, तो पारंपरिक मिलिंग एक अधिक उपयुक्त विकल्प हो सकता है; यदि कटिंग टूल के घिसाव को कम करने और मशीनिंग दक्षता में सुधार पर अधिक ध्यान दिया जाता है, और मशीनिंग आवश्यकताओं को पूरा करने वाली स्थितियों में, क्लाइम्ब मिलिंग पर विचार किया जा सकता है।
इसके अलावा, मिलिंग मशीन का यांत्रिक प्रदर्शन भी क्लाइम्ब मिलिंग और पारंपरिक मिलिंग के चयन को प्रभावित करेगा। यदि मिलिंग मशीन के स्क्रू और नट के बीच की निकासी को अपेक्षाकृत छोटे मान, जैसे कि 0.03 मिमी से कम, पर सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है, तो क्लाइम्ब मिलिंग के लाभ बेहतर ढंग से प्राप्त किए जा सकते हैं। हालाँकि, यदि मिलिंग मशीन की यांत्रिक परिशुद्धता सीमित है और निकासी की समस्या को प्रभावी ढंग से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, तो मशीनिंग गुणवत्ता की समस्याओं और वर्कटेबल की गति के कारण होने वाले उपकरण क्षति से बचने के लिए पारंपरिक मिलिंग एक अधिक सुरक्षित विकल्प हो सकता है। निष्कर्षतः, सीएनसी मिलिंग मशीन मशीनिंग में, सर्वोत्तम मशीनिंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए विशिष्ट मशीनिंग आवश्यकताओं और उपकरण स्थितियों के अनुसार क्लाइम्ब मिलिंग या पारंपरिक मिलिंग की उपयुक्त मिलिंग विधि का यथोचित चयन किया जाना चाहिए।