डीप होल मशीनिंग तकनीक: कटिंग प्रसंस्करण

3. चिप कर्ल

गहरे छेद वाली मशीनिंग में, छोटे, नियमित C-आकार के चिप्स बनाना वांछनीय होता है। इन चिप्स का चिप आयतन गुणांक कम होता है, ये आसानी से डिस्चार्ज हो जाते हैं और कम बिजली की खपत करते हैं। C-आकार के चिप्स का निर्माण चिप कर्लिंग शोल्डर की क्रिया द्वारा प्राप्त होता है, जो कटिंग गति v और फीड दर f के साथ उचित रूप से समन्वित होता है।

चिप कर्लिंग, चिप के कर्लिंग को कहते हैं। यह चिप के बहिर्वाह वेग में एक निश्चित दिशा में अंतर को दर्शाता है, जिसके परिणामस्वरूप चिप पर लंबवत या क्षैतिज रूप से असमान बल लगता है, जिससे चिप कर्ल हो जाती है। चिप के उपकरण से बाहर निकलने की दिशा के आधार पर, इसे आमतौर पर ऊपर की ओर कर्लिंग और पार्श्व कर्लिंग में विभाजित किया जा सकता है।

चिप की ऊपरी और निचली सतहों पर असमान बल के कारण ऊपर की ओर चिप कर्लिंग होती है, जिसके परिणामस्वरूप मोटाई की दिशा में ऊपर की ओर कर्लिंग होती है। जैसा कि चित्र 1.22 में दिखाया गया है, चिप की निचली परत का बहिर्वाह वेग Vht, ऊपरी परत के बहिर्वाह वेग V से अधिक है, और इसका अक्ष उपकरण और चिप के बीच की पृथक्करण रेखा के लगभग समानांतर है।

पार्श्व चिप कर्लिंग तब होती है जब चिप के बाएँ और दाएँ किनारों पर असमान बल लगाया जाता है, जिससे वह अपनी चौड़ाई में कर्ल हो जाती है। जैसा कि चित्र 1.23 में दिखाया गया है, चिप के आधार में उसकी चौड़ाई के अनुदिश एक वेग प्रवणता होती है, जिसके कारण चिप चिप के आधार के अभिलंब के परितः कोणीय वेग ωz से घूमती है, जिसके परिणामस्वरूप पार्श्व कर्लिंग होती है। कर्लिंग अक्ष सामान्यतः चिप के आधार के लंबवत होता है।

ऊपर की ओर चिप कर्लिंग चिप का द्वि-आयामी विरूपण है, जबकि पार्श्व चिप कर्लिंग त्रि-आयामी विरूपण है। वास्तविक मशीनिंग में, चिप कर्लिंग काटने की स्थिति, काटने के मापदंड और उपकरण की ज्यामिति जैसे कारकों से प्रभावित होती है। गहरे छेद वाली ड्रिलिंग में, यह उपकरण के रेक कोण λ, द्वितीयक काटने वाली धार और उपकरण की नोक की त्रिज्या, और काटने वाली धार के अनुदिश कतरनी कोण में भिन्नता से भी प्रभावित होती है। इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, गहरे छेद वाली ड्रिलिंग के दौरान वास्तविक पार्श्व कर्लिंग प्राप्त नहीं होती है। अधिकांश मामलों में, एक तिरछा कर्लिंग पैटर्न, जो ऊपर की ओर और पार्श्व कर्लिंग का एक संयोजन है, देखा जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि केवल यही कर्लिंग पैटर्न एक सर्पिल झुर्रीदार, पिरामिड के आकार की चिप उत्पन्न कर सकता है।

4. चिप ब्रेकिंग

चिप ब्रेकिंग का तात्पर्य उचित अंतराल पर चिप्स के स्वतः टूटने से है। जैसे ही चिप रेक फेस से बाहर निकलती है, झुका हुआ (या चापाकार) चिप कर्लिंग प्लेटफ़ॉर्म अतिरिक्त विरूपण उत्पन्न करता है, जिससे चिप सामग्री अपनी कुछ प्लास्टिसिटी खो देती है। फिर चिप छेद के तल पर दबाव डालती है, जहाँ बंकन आघूर्ण की क्रिया के कारण यह और अधिक विकृत हो जाती है। जब यह विरूपण पर्याप्त सीमा तक पहुँच जाता है, तो चिप टूट जाती है। चिप ब्रेकिंग के दौरान, बिजली की खपत को कम करने और चिप के अत्यधिक अतिरिक्त विरूपण से बचने का ध्यान रखा जाना चाहिए। चित्र 1.24 एक एकल ब्रेकिंग चक्र के दौरान ऊपर की ओर मुड़ी हुई चिप के विकास को दर्शाता है।

चित्र 1.24 दर्शाता है कि जब चिप कर्ल त्रिज्या अपने अधिकतम पर पहुँच जाती है, तो चिप टूटने वाली होती है। चिप के कट जाने के बाद, कर्ल त्रिज्या न्यूनतम होती है, लेकिन शून्य नहीं। यह दर्शाता है कि चिप जड़ पर नहीं टूटती, बल्कि रेक फेस से निकलने के बाद अपने प्रारंभिक कर्ल के एक हिस्से को बरकरार रखती है। चिप की आंतरिक वलयाकार सतह (अर्थात, चिप की ऊपरी सतह) पर तनाव पड़ता है, जो चिप के बाहर निकलने के साथ बढ़ता जाता है, और अंततः चिप को C-आकार की चिप में तोड़ देता है। चिप टूटने के चार सामान्य पैटर्न हैं: वर्कपीस अवरोध, सर्पिल, पार्श्व अवरोध, और अनुप्रस्थ कर्ल, जैसा कि चित्र 1.25 में दिखाया गया है।

काटने की प्रक्रिया के दौरान बनने वाले चिप्स में महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण होता है, जिससे उनकी कठोरता बढ़ जाती है जबकि उनकी प्लास्टिसिटी और मजबूती में उल्लेखनीय कमी आती है। इस घटना को वर्क हार्डनिंग कहते हैं। वर्क हार्डनिंग के बाद, चिप्स कठोर और भंगुर हो जाते हैं, और बारी-बारी से झुकने या प्रभाव भार के अधीन होने पर आसानी से टूट जाते हैं। चिप्स द्वारा अनुभव किया जाने वाला प्लास्टिक विरूपण जितना अधिक होगा, कठोरता और भंगुरता उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी, और उनका टूटना उतना ही आसान होगा। उच्च-शक्ति, उच्च-प्लास्टिसिटी और उच्च-दृढ़ता वाली ऐसी सामग्रियों को काटते समय, जिन्हें तोड़ना कठिन होता है, उनकी प्लास्टिसिटी और मजबूती को कम करने के लिए चिप विरूपण को बढ़ाने का प्रयास किया जाना चाहिए, जिससे चिप टूट सके।

डीप-होल मशीनिंग में, समय-समय पर चिप टूटने से चिप की हैंडलिंग आसान हो जाती है। यदि चिप्स समय-समय पर नहीं टूटते हैं या अस्वाभाविक रूप से टूटते हैं, तो बलपूर्वक टूटना आवश्यक है। सामान्य विधियों में चिप ब्रेकर ग्रूव, टूल ज्यामिति में परिवर्तन और कटिंग मापदंडों का समायोजन शामिल हैं। उपयोग की जाने वाली विधि चाहे जो भी हो, फ्रैक्चर सिद्धांत अधिकतम विकृति सिद्धांत पर आधारित होता है। चिप के भीतर उत्पन्न विकृति चिप की मोटाई के समानुपाती और चिप कर्ल त्रिज्या के व्युत्क्रमानुपाती होती है। चिप टूटने के लिए, चिप की मोटाई बढ़ाना, चिप कर्ल त्रिज्या घटाना और चिप टूटने के विकृति मान को कम करना आवश्यक है। ये तीनों कारक चिप टूटने में समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और केवल इनके मानों का उचित मिलान करके ही संतोषजनक परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं।

5. चिप टूटने की समस्या नहीं

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील 1Cr18Ni9Ti, अवक्षेपण-कठोर स्टेनलेस स्टील 0Cr17Ni4Cu4Nb, और टाइटेनियम मिश्र धातु TC4 जैसी मशीनिंग में कठिन सामग्रियों के लिए, ऊपर वर्णित विभिन्न मशीनिंग विधियों के साथ भी, चिप ब्रेकिंग प्राप्त करना कठिन है। इसके बजाय, मोटे, सख्त, सर्पिल चिप्स बनते हैं, जिससे अक्सर चिप जाम हो जाती है। अभ्यास ने सिद्ध किया है कि इन सामग्रियों की मशीनिंग के लिए चिप ब्रेकिंग उपयुक्त नहीं है। इसके बजाय, चिप की चौड़ाई और मोटाई को नियंत्रित करके लंबे, पतले चिप्स बनाए जा सकते हैं ताकि संकरे, पतले, झुर्रीदार और लंबे चिप्स बनाए जा सकें जिन्हें कटिंग द्रव के साथ आसानी से निकाला जा सके। यह ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान सुचारू कटिंग सुनिश्चित करता है, चिप ब्रेकिंग के कारण होने वाले प्रभावों से बचाता है, ड्रिल बिट के स्थायित्व में सुधार करता है, और सुचारू डीप-होल मशीनिंग सुनिश्चित करता है। संक्षेप में, चिप प्रबंधन डीप-होल मशीनिंग में एक प्रमुख तकनीक है, और केवल चिप ब्रेकिंग ही एकमात्र लक्ष्य नहीं है। कुछ कठिन-से-काटने वाली सामग्रियों और छोटे-व्यास वाले डीप-होल मशीनिंग के लिए, उचित कटिंग के लिए चिप-मुक्त कटिंग अक्सर एक पूर्वापेक्षा होती है।

1.3.3

उचित मार्गदर्शन

गहरे छिद्रों के बड़े पहलू अनुपात के कारण, ड्रिल रॉड पतली और लंबी होती है, जिसके परिणामस्वरूप कम कठोरता होती है। इससे आसानी से कंपन हो सकता है और छिद्र विचलन हो सकता है, जिससे मशीनिंग की सटीकता और उत्पादन क्षमता प्रभावित होती है। इसलिए, गहरे छिद्रों वाली मशीनिंग में मार्गदर्शन संबंधी समस्याओं का गहन समाधान आवश्यक है। गहरे छिद्रों वाले काटने वाले औजार आमतौर पर एक तीन-बिंदु स्व-मार्गदर्शक प्रणाली का उपयोग करते हैं: द्वितीयक काटने वाला किनारा और दो गाइड ब्लॉक। इन तीन बिंदुओं की उचित व्यवस्था उचित गहरे छिद्रों वाली मशीनिंग के लिए आवश्यक प्रमुख मुद्दों में से एक है। गहरे छिद्रों वाले औजारों के लिए गाइड ब्लॉकों के इष्टतम वितरण को निर्धारित करने के लिए आमतौर पर निम्नलिखित दो सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है।

1. उपकरण की स्थिरता के आधार पर गाइड ब्लॉकों का इष्टतम वितरण निर्धारित करें।

1) गहरे छिद्र वाले औजारों की बल स्थितियाँ: गहरे छिद्र वाले औजारों की बल स्थितियाँ चित्र 1.26 में दर्शाई गई हैं। गहरे छिद्र वाले कटरों पर लगने वाले बलों को निम्नलिखित तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। (1) काटने वाला बल: इसे परस्पर लंबवत स्पर्शरेखीय बल Fzi, रेडियल बल F और अक्षीय बल Fu में विघटित किया जा सकता है। (2) घर्षण बल: जब गाइड ब्लॉक छिद्र की दीवार के सापेक्ष घूमता है, तो घर्षण बल Fn और Fa उत्पन्न होते हैं; जब गाइड ब्लॉक अक्षीय रूप से गति करता है, तो गाइड ब्लॉक और छिद्र की दीवार के बीच अक्षीय घर्षण बल Fa1 और Fa2 उत्पन्न होते हैं। इसी प्रकार, द्वितीयक कर्तन किनारे और छिद्र की दीवार के बीच घर्षण बल Fa और Ft3o हैं। (3) गाइड ब्लॉक का निष्कासन बल: गाइड ब्लॉक और द्वितीयक कर्तन किनारे और छिद्र की दीवार के बीच निष्कासन बल N, Ns और Ns हैं। 2) डीप होल कटर की स्थिरता: डीप होल कटर के वर्कपीस में ठीक से काम करने के लिए, गाइड ब्लॉक को हमेशा मशीनी होल वॉल के संपर्क में रहना चाहिए और मशीनिंग प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक निश्चित दबाव मौजूद होना चाहिए। इसके आधार पर, स्थैतिकी में "स्थिरता" की अवधारणा को कटिंग एज और गाइड ब्लॉक की स्थिति की उचित व्यवस्था के सैद्धांतिक आधार के रूप में प्रस्तुत किया गया है। यहाँ स्थिरता एक निश्चित गाइड ब्लॉक को संदर्भित करती है। स्थिरीकरण टॉर्क उस टॉर्क को संदर्भित करता है जो गैर-परीक्षित गाइड ब्लॉक को होल की सतह पर दबाता है, जिसमें गाइड ब्लॉक को फुलक्रम के रूप में जांचा जाता है। इसके विपरीत, ओवरटर्निंग मोमेंट उस मोमेंट को संदर्भित करता है जो गैर-परीक्षित गाइड ब्लॉक को होल वॉल से अलग करता है। इसलिए, एक डीप-होल टूल में दो स्थिरताएँ होती हैं: गाइड ब्लॉक 1 की स्थिरता Si और गाइड ब्लॉक 2 की स्थिरता S। पूरे डीप-होल टूल की स्थिरता के लिए, दोनों में से जो छोटा हो उसे टूल की स्थिरता S माना जाना चाहिए:

जब S1>S2, S=S2;

जब सी

जब S>1, तो उपकरण स्थिर होता है; जब S=1, तो यह महत्वपूर्ण होता है; और जब S<1, तो यह अस्थिर होता है।

स्थिरता S का उपयोग गाइड ब्लॉकों की स्थिति निर्धारित करने के आधार के रूप में किया जा सकता है। एक गहरे छिद्र वाले उपकरण की स्थिरता की गणना करने के लिए, चार संभावित गाइड ब्लॉक प्लेसमेंट के आधार पर, जैसा कि चित्र 127 में दिखाया गया है, चारों परिदृश्यों के लिए स्थिरीकरण आघूर्ण Mw और उलट आघूर्ण Mq की गणना के सूत्र दिए गए हैं (देखें समीकरण (1.4) से (1.7)। सूत्र में, Fver ऊर्ध्वाधर (Z-दिशा) परिणामी बल, N है; Fhor क्षैतिज (Y-दिशा) परिणामी बल, N है; Ms कटिंग टॉर्क, N·m है; Mb ड्रिल बिट सपोर्ट टॉर्क, N·m है; R ड्रिल बिट त्रिज्या, m है; और 8 और 8 दो गाइड पैड के स्थिति कोण हैं।

स्थिरीकरण क्षण और उलटा क्षण के लिए गणना सूत्र के अनुसार:

एस=एफ(एफ, एफओ, एम, एम, आर, 8, 8)

काटने वाले बलों की गणना के बाद, Fver, Fhor, Ms और M स्थिरांक हैं, और R भी एक स्थिरांक है। इस स्थिति में, स्थिरता S, स्थिति कोणों 8 और 8 का एक फलन है, अर्थात,

एस=एफ(8, 8)

8 और 8 के संभावित परिवर्तनों की सीमा लेते हुए, और उचित वृद्धि (सामान्यतः 1° से 5°) लेते हुए, 8 और 8 के किसी भी संयोजन के लिए ड्रिल बिट स्थिरता की गणना कीजिए। 8 और 8 जो स्थिरता को अधिकतम करते हैं (Si=Sz), उन्हें गाइड पैड के स्थिति कोण के रूप में लिया जाता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, गणना संबंधी जटिलता को कम करने और कंप्यूटर रनटाइम बचाने के लिए, & और & को उचित रूप से मिलान किया जा सकता है (सामान्यतः, & – & = 90°)। यह S को एक एकल-चर फलन बनाता है। एकल-चर पुनरावर्ती गणनाओं के माध्यम से, वह स्थिति कोण प्राप्त किया जा सकता है जिस पर & और & एक निश्चित मिलान के तहत अधिकतम स्थिरता प्राप्त करते हैं।

2. गाइड ब्लॉकों पर कार्यरत बलों के आधार पर गाइड ब्लॉकों का उचित वितरण निर्धारित करें।

गहरे छेद वाले टूल गाइड ब्लॉकों का लेआउट इस सिद्धांत के आधार पर भी निर्धारित किया जा सकता है कि दोनों गाइड ब्लॉकों पर लगने वाले सामान्य बल N और N बराबर हों। जब बल बराबर होते हैं, तो दोनों गाइड ब्लॉक समान रूप से घिसते हैं और कुंदता मानक को पूरा करते हैं। इससे एक गाइड ब्लॉक के अत्यधिक घिसाव के कारण असमान बलों और समय से पहले टूल विफलता से बचा जा सकता है, जिससे सामग्री की बचत होती है। 8 और & की संभावित सीमा के भीतर, उचित वृद्धि (सामान्यतः 1° से 5°) का उपयोग करके & और & के मानों की गणना की जाती है जिससे N = Nz प्राप्त होता है। यह मान दोनों गाइड ब्लॉकों का स्थिति कोण है जब बल बराबर होते हैं।

अधिकतम स्थिरता S के सिद्धांत और दोनों गाइड ब्लॉकों पर लगने वाले समान अभिलंब बल M और N के सिद्धांत के आधार पर गणना किए गए गाइड ब्लॉक स्थिति कोण अलग-अलग हैं। गहरे छेद वाली मशीनिंग स्थिरता, मशीनिंग सटीकता और उपकरण स्थायित्व को ध्यान में रखते हुए, गाइड ब्लॉक स्थिति कोण और θ को अधिकतम स्थिरता के सिद्धांत के अनुसार निर्धारित करना अधिक उचित है। दोनों गाइड ब्लॉकों पर परिणामी असमान बलों और असमान घिसाव की भरपाई, अधिक बल वहन करने वाले गाइड ब्लॉक की चौड़ाई बढ़ाकर की जा सकती है, जिससे भार वहन क्षेत्र बढ़ जाता है।

इस प्रकार, डीप-होल मशीनिंग प्रौद्योगिकी को एक स्थिर दबाव के साथ शीतलन और स्नेहन तरल पदार्थ, एक चिप हटाने प्रणाली, और अच्छी तरह से निर्देशित डीप-होल उपकरण, मशीन टूल्स और सहायक उपकरण को नियोजित करने के रूप में समझा जा सकता है ताकि कुशल और उच्च परिशुद्धता वाले डीप-होल मशीनिंग को प्राप्त किया जा सके।