گزارش کاراموزی شركت ماشين كاران نو انديش (قالب سازي و تولید قطعه )

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
گزارش کاراموزي شركت ماشين كاران نو انديش (قالب سازي)در 53 صفحه ورد قابل ويرايش

فهرست مطالب

عنوان

اطلاعاتي در مورد شرکت ماشين کاران نوانديش

مقدمه

قالب سازي سريع

مهمترين مزاياي ابزار سازي سريع

قالب سازي RTV Silicon Rubber

مراحل فرايند ساخت قالب سيليکوني

فرآيند Ketool3D

تفت جوشي مستقيم فلزي DMLS

جوشکاري در قالب سازي

قالبهاي دايکاست

ريختگري در غالب دوغابي

مزايا و محدوديتها

انواع روشهاي ريخته گري دقيق

مواد نسوز در فرآيند پوسته اي دقيق

ماشين کاري سريع

پس زمينه تاريخي

اولين تعريف از ماشين کاري سريع

تعريف هاي عملي از ماشين کاري سريع

برخي معايب استفاده از ماشين کاري سريع

ابزارها

فلزات غير فرو فلزات فرو

روش نوين براي آج زني فک گيرهروش نويني

سنگ زني خزشي چيست؟

تفاوت ميان سنگ زني رفت و برگشتي



اطلاعاتي در مورد شرکت ماشين کاران نوانديش

1. مقدمه :

انگيزه اي فراگير صنعتگران كشور را به تلاش روز افزون جهت بهبود بهره وري و ارتقا كيفي و ايجاد تنوع و نوع آوري در محصولات دعوت مي كند.

گروه صنعتي نوانديش با تكيه بر پتانسيل تحقيق و توسعه و با به كارگيري تكنولوژي هايي كه با استانداردهاي روز همگام و همراه مي باشد و قابل رقابت با محصولات مشابه خارجي است، در كنار ديگر صنعتگران گامي بلند در جهت بهبود كيفيت خدمات و كسب رضايت خاطر مشتريان برداشته است. كه اين همه، ميسر نيست مگر با حمايت، اعتماد و پشتيباني متخصصين، توليد كنندگان و صنعت گران كشور.

2. آشنايي با شركت ماشين کاران نوانديش :

شركت ماشين کاران نوانديش داري دو سهام دار است که در سال 1378 با استفاده از همفكري و مشاوره جمعي از متخصصين و كارشناسان در صنعت قالبسازي و توليد قطعات خودرو كشور با نام گروه صنعتي نوانديش فعاليت خود را در زمينه ساخت و توليد قطعات پليمري آغاز نمود و پس از آن براي همگام سازي با دانش جهاني به برپايي سيستم ISO – 9001 اقدام نموده و با نام نوتاش قالب تهران كار خود را ادامه مي دهد.

در بدو امر فعاليت هاي اين واحد صنعتي بر تجهيز و تامين هر چه بيشتر كار با دستيابي به ماشين آلات و تكنولوژي روز و نيروي انساني ماهر متمركز گرديد.

دقت در طراحي و ساخت، تضمين كيفيت در محصولات و خدمات، دستيابي به رضايتمندي مشتري و بهبود در كيفيت خدمات در سايه حضور تيمي آگاه با پشتوانه تكنولوژي و نوآوري، امروز گروه صنعتي نوانديش را به عنوان يكي از قالب سازان مطرح در زنجيره تامين صنعت خودرو معرفي مي نمايد.

عمده ي فعاليت اين واحد ساخت قالب هاي تزريق پلاستيك، دايكاست، باكاليت در صنعت خودرويي، صنايع مخابراتي، صنايع آرايشي و بهداشتي، كمك پزشكي و صنايع ريلي كشور مي باشد.







3. خدمات اين واحد صنعتي به شرح ذيل مي باشد :

طراحي و مشاوره در ساخت انواع قالب هاي پلاستيك، دايكاست، باكاليت (مهندسي معكوس، طراحي قطعه، اپتيك، CMM)

واحد طراحي و مهندسي نوانديش با به كارگيري نرم افزارهاي رايج (CAM/CAD) جهت ترسيم نقشه هاي فني دو بعدي و سه بعدي از قطعات و قالب دقت در طراحي و ساخت را مد نظر و هدف خويش قرار داده است.

شرح خدمات در طراحي :

1- ارائه طرح پيشنهادي در ارتباط با ساخت قالب

2- اخذ نمونه هاي مشابه قطعات (CKD)

3- اخذ نقشه هاي CKD يا فايل هاي موجود در مورد قالب

4- ترسيم نقشه هاي سه بعدي قطعه و ارسال مدارك به مشتري جهت تاييد

5- ارائه يك نسخه كامل از نقشه هاي قالب پس از اتمام فاز طراحي به مشتري

ساخت، اجرا و راه اندازي قالب هاي تزريق پلاستيك، دايكاست، باكاليت

واحد ساخت پس از اتمام فاز طراحي و اخذ تاييديه مدارك فني توسط مشتري با استفاده از برنامه زمانبندي در قالب پروژه فعاليت خود را آغاز مي نمايد.

اين فعاليت ها با بهره گيري از تكنولوژي هاي روز و تكيه بر عملكرد دقيق و بالا بردن درصد اطمينان، كاهش هزينه ها و دستيابي به رضايت مشتريان در تحويل به موقع محصولات و خدمات و سطح كارايي و كيفيت بالا انجام مي گيرد.

شرح خدمات در ساخت و اجرا :

1- تهيه گانت چارت برنامه ريزي ساخت و ارائه يك نسخه آن به مشتري

2- اجراي سيستم هاي حفاظتي براي بالا بردن ايمني قالب ها

3- استفاده از سيستم هاي راهگاه گرم جهت كاهش ضايعات در توليد و بهبود كيفيت قطعات و محصولات

4- ارائه گزارش هاي پيشرفت كار هر 2 هفته بصورت مكتوب يه مشتريان

5- سخت كاري قالب

و ...

تعميرات و نگهداري قالب هاي صنعتي

امروزه مشخص نمودن چگونگي اجراي فعاليت هاي نگهداري و تعميرات ابزار آلات توليدي به منظور حصول اطمينان از استمرار قابليت فرآيند مورد توجه بسياري از واحدهاي صنعتي پيشرفته مي باشد.

به منظور استفاده مفيد و حصول اطمينان از استقرار قابليت فرآيند و همچنين حداقل كردن زمان ركود توليد و خواب دستگاه ها، فعاليت هاي نگهداري روي تجهيزات توليدي به خصوص قالب هاي صنعتي به عنوان ابزارهاي كليدي شناسايي و برنامه ريزي مي شود.

از جمله اين فعاليت ها، نگهداري و تهميرات پيشگيرانه جهت جلوگيري از به فعليت رسيدن حالت هاي خرابي بالقوه در تجهيزات توليد مي باشد.

ü جهت نگهداري و تعميرات به صورت توافقي طي دوره هاي مشخص زماني انجام مي گردد.

ü جهت تسريع در امور توليد هنگام خرابي قالب با حضور در كارخانه مشتري نسبت به تعمير آن اقدام نموده و در صورت نياز به تجهيزات بيشتر با انتقال قالب به محل كارخانه نوتاش نسبت به تعميرات آن اقدام مي گردد.

ü خدمات فوق براي قالب هايي كه توسط ديگر شركت ها ساخته شده نيز پذيرفته مي گردد.



قالب سازي سريع

لبهاي نرم معمولا از سيليکون، رزينهاي اپوکسي، آلياژهاي نقطه ذوب پايين و شنهاي ريخته گري ساخته مي شوند، و امکان ريخته گري فقط يک نمونه و يا توليد تعداد کمي را فراهم ميکنند. در روشهاي قالبسازي سخت، که قالب معمولا از فولاد ساخته مي شود، امکان توليد تعداد بيشتري قطعه فراهم ميشود.قالب سازي مستقيم به معني ساخت مستقيم به معني ساخت مستقيم قالب ، بوسيله فرايند RP است. بعنوان مثال در مورد قالب تزريق پلاستيک، حفه هاي نري و مادگي، راهگاها و سيستم پران، مستقيما با اســـــتفاده از فرايند RP ساخته مي شود. در قالب سازي غير مستقيم، فقط الگوي اصلي با استفاده از فــــــــــــرايند RP ساخته مي شود، و سپس مي توان يک قالب سيليکوني، رزيني اپوکسي، فلز نقطه ذوب پايين، يا سراميکي را از الگوي اصلي بدست آورد.

مهمترين مزاياي ابزار سازي سريع عبارتند از:

زمان لازم براي ساخت ابزار و يا قالب از چند ماه به چند روز يا هفته کاهش مي يابد.

هزينه توليد به ميزان قابل توجهي کاهش مي يابد.

به علت کاهش زمان توليد و هزينه ها، بسياري از طراحان و مهندسين تمايل دارند قطعات را قبل از توليد انبوه در مرحله طراحي آزمايش کنند و در نتيجه بسياري از عيوب طراحي از بين مي رود.
به دليل استفاده مستقيم از اطلاعات نرم افزارهاي طراحي ، بسياري از خطاهاي فردي کاهش مي يابند.

قالب سازي RTV Silicon Rubber

يکي از رايج ترين کاربردهاي نمونه سازي سريع در قالبسازي، ساخت قالب به روش RTV Silicon Rubber مي باشد. سيليکون ماده اي گران و پر مصرف است که مي توان با قالب گيري آن در اطراف الگوي (مدل) مرجع يک قطعه، به قالب آن دست يافت، اين الگوي مرجع توسط يکي از روشهاي نمونه سازي سريع ساخته مي شود. ريخته گري در خلاء با قالب Silicon Rubberانعطاف پذيرترين روش RT، براي ساخت قطعات پلاستيکي، سراميکي و فلزي است.

مراحل فرايند ساخت قالب سيليکوني:

ساخت الگوي اصلي (مرجع) توسط يکي از روشهاي RP

پرداخت و تميزکاري الگو

اتصال سيستم راهگاهي به الگو

قراردادن الگو و سيستم راهگاهي به صورت معلق در جعبه و ريختن سيليکون مايع در اطراف الگو پخت سيليکون به منظور جامد سازي ايجاد يک خط جدايش توسط يک چاقوي جراحي وتقسيم قالب به دو نيمه خارج ساختن الگوي مرجع از داخل قالب آماده کردن قالب براي تزريق بوسيله قالبهاي Silicon Rubber معمولا مي توان حدود 20 قطعه توليد با خواص مکانيکي مشابه ترموپلاستيک هاي مهندسي نظير ABS ، PE ، PP و يا لاستيک توليد نمود.

مهمترين ويژگيهاي روش قالب سازي سيليکوني عبارتند از: ساخت ارزان و سريع قالب، ساخت قالب با آرايش نهايي عالي و قالب استفاده از مواد مختلف. بعلاوه اين فرايند هم براي قطعات کوچک و هم براي قطعات بزرگ مناسب است. علاوه بر قالگيري رزين، ماتريسهاي (حفره هاي) سيليکوني براي قالبگيري تزريقي (فشار پايين) مدلهاي ريخته گري دقيق نيز مناسب مي باشند.



قالبهاي دايکاست

ساختمان قالب:

در زير جنبه هاي مهم طراحي قالب را مورد برسي قرار مي دهيم:

تقسيم قالب:

همانطور كه ذكر شدهر قالب دايكاست بصورت دو تكه است يعني قالب ازيك نيمه ثابت(طرف تزريق)ويك متحرك (طرف بيرون انداز)تشكيل شده است . نيمه ثابت قالب (نيمه تزريق قالب)به كفشك ثابت ماشين ريخته گري تحت فشار مونتاژ مي شود . در حالي كه نيمه متحرك قالب (نيمه بيرون انداز قالب )به كفشك متحرك محكم مي شود هر دو نيمه قالب در حالت آماده تزريق بسته هستند و با نيروي بسته نگهدارنده اي كه از طرف ماشين ايجاد مي گردد،در حالت بسته نگه داشته مي شوند . سطح تماس هر دو نيمه قالب ، سطح جدايش قالب ناميده مي شود. براي اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بايستي سطح قالب كاملاً آب بندي و از اين جهت به صورت سطح سنگ زني شده و يا هم سطح شده باشد .دقت انطباق صفحات قالب كه روي هم قرار مي گيرند اهميت زيادي دارند .بهتر است كه لبة خارجي در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت زاويه 4 5 پخ زده شوند . به اين ترتيب از خرابي لبه ها توسط ضربه يا برخورد كه منجر به تغيير شكل لبه ها مي گردد و مي توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب مي شود .



ريختگري در غالب دوغابي

مزايا و محدوديتها

الف: مهمترين مزاياي روش ريخته گري دقيق عبارتند از : - توليد انبوه قطعات با اشكال پيچيده كه توسط روشهاي ديگر ريخته گري نمي توان توليد نمود توسط اين فرايند امكان پذير مي شود. - مواد قالب و نيز تكنيك بالاي اين فرايند،‌- امكان تكرار توليد قطعات با دقت ابعادي وصافي سطح يكنواخت را ميدهد. - اين روش براي توليد كليه فلزات و آلياژهاي ريختگي به كار مي رود . همچنين امكان توليد قطعاتي از چند آلياژ مختلف وجود دارد. - توسط اين فرآيند امكان توليد قطعاتي با حداقل نياز به عملايت ماشينكاري و تمام كاري وجود دارد. بنابراين محدوديت استفاده از آلياژهاي با قابليت ماشينكاري بد از بين مي رود. - در اين روش امكان توليد قطعات با خصوصا متالورژيكي بهتر وجود دارد. - قالبت تطابق براي ذوب و ريخته گري قطعات در خلاء وجود دارد. - خط جدايش قطعات حذف مي شود و نتيجتا موجب حذف عيوبي مي شود كه در اثر وجود خط جدايش به وجود مي آيد.. –

ب:مهمترين محدوديتهاي روش ريخته گري دقيق عبارتنداز : - اندازه و وزن قطعات توليد شده توسط اين روش محدود بوده و عموما قطعات با وزن كمتر از 5 كيلوگرم توليد مي شود . - هزينه تجهيزات و ابزارها در اين روش نسبت به ساير روشها بيشتر است.

انواع روشهاي ريخته گري دقيق:

در اين فرايند دو روش متمايز در تهيه قالب وجود دارد كه عبارتند از روش پوسته اي و روش توپر به طور كلي اين دو روش درتهيه مدل با هم اختلاف ندارند بلكه در نوع قالبها با هم تفاوت دارند. فرايند قالبهاي پوستهاي سراميكي پوسته اي سراميكي درريخته گري دقيق: براي توليد قعطات ريختگي فولادي ساده كربني ، فولادهاي آلياژي ،‌فولاد هاي زنگ نزن، مقاومت به حرارت وديگر آلياژهايي با نقطعه ذوب بالاي اين روش به كار مي رود به طور شماتيك روش تهيه قالب را در اين فرآيند نشان مي دهند كه به ترتيب عبارتند از:

الف : تهيه مدلها : مدلهاي مومي يا پلاستيكي توسط ورشهاي مخصوص تهيه ميشوند.

ب : مونتاژ مدلها : پس از تهيه مدلهاي مومي يا پلاستيك معمولا تعدادي از آنها ( اين تعداد بستگي به شكل و اندازه دارد) حول يك راهگاه به صورت خوشه اي مونتاژ مي شوند در ارتباط باچسباندن مدلها به راهگاه بار ريز روشهاي مختلف وجود دارند كه سه روش معمولتر است و عبارتند از:

روش اول: محل اتصال در موم مذاب فرو برده مي شود و سپس به محل تعيين شده چسبانده مي شود .

روش دوم: اين روش كه به جوشكاري مومي معروف است بدين ترتيب است كه محلهاي اتصال ذوب شده به هم متصل مي گردند .

روش سوم: روش سوم استفاده از چسبهاي مخصوص است كه محل اتصال توسط جسبهاي مخصوص موم يا پلاستيكي به هم چسبانده مي شود. روش اتصال مدلهاي پلاستيكي نيز شبيه به مدلهاي مومي مي باشد..

ج : مدل خوشه اي و ضمائم آن در داخل دو غاب سراميكي فرو برده مي شود. درنتيجه يك لايه دو غاب سراميكي روي مدل را مي پوشاند

د:در اين مرحله مدل خوشه اي در معرض جريان باران ذرات ماسه نسوز قرار ميگيرد.‌تايك لايه نازك درسطح آن تشكيل شود .

ه: پوسته سراميكي ايجاده شده در مرحله قبل كاملاخشك مي شوند تا سخت و محلم شوند. مراحل ( ج ) (د) ( ه) مجددا براي جند بار تكرار مي شود . تعداد دفعات اين تكرار بستگي به ضخامت پوسته قالب مورد نياز دارد. معمولا مراحل اوليه از دوغابهايي كه از پودرهاي نرم تهيه شده ،‌استفاده شده و بتدريج مي توان از دو غاب و نيز ذرات ماسه نسوز درشت تر استفاده نمود. صافي سطح قطعه ريختگي بستگي به ذرات دو غاب اوليه و نيز ماسه نسوز اوليه دارد.

ز: مدول مومي يا پلاستيكي توسط ذوب يا سوزانده از محفظه قالب خارج مي شوند، به اين عمليات موم زدايي مي گويند . درعمليات موزدايي بايستي توجه نمود كه انبساط موم سبب تنش وترك در قالب نشود
ح: در قالبهاي توليد شده عمليات بار ريزي مذاب انجام مي شود ط: پس از انجماد مذاب ،‌پوسته سراميكي شكسته ميشود.

ي: در آخرين مرحله قطعات از راهگاه جدا مي شوند.

مواد نسوز در فرآيند پوسته اي دقيق:

نوعي سيليس به دليل انبساطي حرارتي كم به طور گسترده به عنوان نسوز در روش پوسته اي دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ماده نسوز براي ريخته گري آلياژهاي آهني و آلياژهاي كبالت مورد استفاده قرار مي گيرد. زير كنيم شايد بيشترين كاربرد را به عنوان نسوز در فرآيند پوسته اي دارد. اين ماده بهترين كيفيت را در سطوح قطعه ايجاد نموده و در درجه حرارتهاي بالا پايدار بوده و نسبت به خورديگ توسط مذاب مقاوم است. آلومين به دليل مقاومت كم در برابر شوك حرارتي كمتر مورد استفاده قرار ميگيرد. به هر حال در برخي موارد به دليل مقاومت در درجه حرارت بالا ( تا حدودc ْ1760 مورد استفاده قرار مي گيرد.

چسبها :‌مواد نسوز به وسيله چسبها به يكديگر مي چسبد اين چسبها معمولا شيميايي مي باشند سليكات اتيل ،‌سيليكات سديم و سيليس كلوئيدي . سيليكات اتيل باعث پيدايش سطح تمام شده بسيار خوب ميشوند. سيليس كلوئيدي نيز باعث بوجود آمدن سطح تمام شده عالي مي شود.

اجزاي ديگر: يك تركيب مناسب علاوه بر مواد فوق شامل مواد ديگري است كه هر كدام به منظور خاصي استفاده مي شود.

اين مواد به اين شرح است : - مواد كنترل كننده ويسكوزيته - مواد تركننده جهت كنترل سياليت دو غاب و قابليت مرطوب سازي مدل - مواد ضد كف جهت خارج كردن حبابهاي هوا - مواد ژلاتيني جهت كنترل در خشك شدن و تقليل تركها فرايند تهيه قالبهاي توپر در ريخته گري دقيق: شكل به طول شماتيك مراحل تهيه قالب به روش توپر را نشان مي دهد كه عبارتند از :

الف : تهيه مدلهاي ذوب شونده

ب :‌مونتاژ مدلها : اين عمليات درقسمت

ج: توضيح داده شده ح: مدلهاي خوشه اي و ضمائم آن درداخل درجه اي قرار ميگيرد و دوغاب سراميكي اطراف آن ريخته ميشودتا درجه با دو غاب ديرگداز پر شود. به اين دو غاب دو غاب پشت بند نيز گفته ميشود . اين دو غاب در هوا سخت مي شود و بدين ترتيب قالب به اصطلاح توپر تهيه مي شود

د: عمليات بار ريزي انجام ميشود

ه : قالب سراميكي پس ازانجماد مذاب شكسته مي شود

و: قطعات از راهگاه جدا مي شوند شكل دادن به روش ريخته گري دو غابي مقدمه اين طريقه شبيه كار فيلتر پرس است ، به اين معنا كه مقدار آب به مواد اوليه اضافه شده تا حالت دو غابي به خود بگيرد. بايد خارج شود ،به اين دليل براي ساختن اشيا روش كندي است . به طور كلي اين روش موقعي مورد استفاده قرار ميگيرد كه شكل دادن به روشهاي اقتصادي تر غير ممكن باشد. ازطرف ديگر مواقعي از اين روش اسفتاده مي كنند كه تعدااد زيادي از قطعه مورد درخاواست نباشد . برتري بارز اين روش در توليد قطعات پيچيده است . دوغاب،‌داخل قالبهاي گچي متخلخل كه شكل مورد نظر را دارد، ريخته مي شود . آب دو غاب جذب قالب شده و دراثر اين عمل يك لايه از مواد دو غاب به ديواره قالب بسته مي شود و شكل داخل قالب را به خود مي گيرد.دو غاب در داخلي قالب باقي مي ماند تا زماني كه لايه ضخامت مورد نظر را پيدا كند. اگر ريخته گري تو خالي نباشد ،‌نيازي به تخليه دو غاب نيست ، ولي براي قطعاتي كه توخالي باشند، قالب برگدانده ميشود . دو غاب اضافي كه روي سطح قالب قرار دارد،‌به وسيله كرادكي تراشيده مي شود . سپس لايه اضافي با كمك چاقو در ناحيه ذخيره برداشته مي شود . جدارة تشكيل دشه كه همان قطعه نهايي موردنظر است، درقالب باقي مي ماند تا زماني كه كمي منقبض شده و از قالب جدا شود. سپس مي توان آن را از قالب در آورد . بعد از اينكه قطعه مورد نظر خشك شد،‌كليه خطوط اضافي كه دراثر قالب روي آن ايجاد شده است، با چاقو زده و يا به وسيله اسفنج تميز مي شود در اين مرحله قطعه آماده پخت است . چون آب اضافي دو غاب حين ريخته گري خارج شده ، سطح دو غاب در داخل قالب پايين مي آيد. به اين دليل معمولا يك حلقه بالاي قالب تعبيه مي شود تا دو غاب را بالاي قعطه مورد نظر نگه دارد. اين حلقه ممكن است از گچ و يا از لاستيك ساخته شود . اگر ازگچ ساخه شود ، داخل آن نيز دو غاب به جدا بسه شده و با كمك چاقو تراشيده ميشود. وقتي كه جسم داخل قالب گچي كمي خشك شد،‌اسفنجي نمدار دور آن كشيده مي شود تا سطحي صاف به دست آيد . اين روش كه در بالا به ان اشاره شد ، براي ريخته گري اجسامي است كه داخل آنها خالي است . مانند گلدان، زير سيگاري ، و غيره ... اما طريقه اي هم هست كه براي ساختن اجسام توپر به كار مي رود ، به اين تريتب كه دو غاب داخل قالب مي ماند تا اينكه تمام آن سف شود. براي ساختن اشيايي كه شكل پيچيده دارند ، ممكن است قالب گچي ازچندين قعطه ساخته شود تا بتوانيم جسم داخل آن را از قالب خارج كنيم ، هر قطعه قالب شامل جاي خالي است كه قعطه قالب ديگر در آن جا مي گيرد. (‌نروماده ) اگر قالب داراي قطعات زيادباشد،‌لازم است در حين ريخته گري خوب به هم چسبد اين كار را مي توان به وسيله نوار لاستيك كه محكم به دور آن مي بنديم انجام دهيم . هنگام در اوردن جسم از قالب بايد اين نوار لاستيكي را باز كرده و برداريم. غلظت مواد ريخته گري بايد به اندازه كافي باشد كه باعث اشباع شدن قالب از آب نشود . بخصوص موادي كه شامل مقدار زيادي خاك رس هستند،‌غلظت آنها به قدري كم خواهد شد كه ريخته گري آنها مشكل شده و معايبي هم در حين ريخته گري ايجادمي شود. براي اينكه دو غاب را به اندازه كافي روان كنيم . مواد روانسازي به دو غاب اضافه مي شود.

پس زمينه تاريخي

عبارت ماشين کاري سريع (HSM)، عموماً به فرزکاري انگشتي با سرعت دوراني بالا و پيشروي سريع بر مي گردد؛ به عنوان نمونه، پاکت تراشي در بدنه آلومينيومي هواپيماهابا نرخ براده برداري بالا. در طي 60 سال گذشته، ماشين کاري سريع در مورد گستره وسيعي از توليد قطعات فلزي و غير فلزي با وضعيت سطحي خاص در ماشين کاري مواد با سختي 50 HRC و بالاتر اعمال گرديده است.

براي بيشتر قطعات فولادي که تا حدود 32-42 HRC سخت شده اند، گزينه هاي ماشين کاري عبارتند از:

- ماشين کاري خشن و نيمه پرداختي در شرايطي که هنوز سخت نشده اند (آنيل)

- عمليات حرارتي براي دست يابي به سختي نهايي (در حدود 63 HRC)

- ماشين کاري الکترودها و اسپارک قطعات خاص قالبها (خصوصاً گوشه ها با شعاعهاي کوچک و حفره هاي عميق با دسترسي محدود براي ابزارهاي برشي)

- پرداخت و فوق پرداخت سطوح استوانه اي، تخت و حفره ها توسط کاربيد سمانته مناسب، Cermet (نوعي آلياژ سراميک و فلز)، کاربيد سراميک مخلوط شده يا نيتريد بورون مکعبي چند کريستالي (PCBN).

در مورد خيلي از قطعات و اجزاء، فرآيند توليد شامل آميزه اي از اين گزينه ها بوده و در مورد قالبها بايد پرداخت کاري دستي -که زمان بر است- را نيز اضافه نمود. در نتيجه، هزينه هاي توليد بالا رفته و زمان تدارک (Lead time) بيش از اندازه طولاني خواهد شد.

يکي از اهداف و مقاصد صنايع قالب سازي اين بوده و هست که نياز به پوليش زدن دستي را کاهش داده و يا حذف نمايند و متعاقباً کيفيت را بهبود بخشيده و هزينه هاي توليد و زمان تدارک را کاهش دهند.

فاکتورهاي اقتصادي و فني اصلي براي پيشرفت ماشين کاري سريع

بقا – هميشه افزايش رقابت در بازارهاي فروش کالا با تهيه استانداردهاي جديد همراه است. نياز به بهره وري در زمان و هزينه روز به روز بيشتر و بيشتر مي شود. اين موضوع سبب مي شود تا پروسه ها و فناوريهاي توليدي نويني شکل بگيرد. ماشين کاري سريع، اميد بخش و ارائه دهنده راه حلهاي جديد است... .

مواد - پيشرفت مواد جديدي که ماشين کاري آنها مشکل است، بر نياز به يافتن راه حلهاي جديد ماشين کاري تأکيد مي نمايد. صنايع فضايي، آلياژهاي فولادي ضد زنگ و مقاوم به حرارت مخصوص به خود را داراست. صنايع اتومبيل سازي، کامپوزيتهاي دو فلزي، آهن فريتي و حجم رو به رشد آلومينيوم را داراست. صنعت قالبسازي اساساً با مشکل ماشين کاري فولادهاي ابزاري سخت شده از مرحله خشن کاري تا پرداخت کاري روبه روست.

کيفيت - نياز به قطعات و اجزاء محصولاتي با کيفيت بالاتر، نتيجه رقابتهاي رو به افزايش است. چنانچه ماشين کاري سريع درست به کار گرفته شود، راه حلهاي زيادي در اين زمينه ارائه مي دهد. يک نمونه جايگزين کردن پرداخت کاري دستي با ماشين کاري سريع است که خصوصاً در قالبها و يا قطعات با هندسه سه بعدي پيچيده از اهميت بالايي برخوردار است.

فرايندها – نياز به زمان بازده کوتاهتر از طريق کاهش تعداد باز و بست کردنها و روشهاي ساده تر، در خيلي از موارد مي تواند توسط ماشين کاري سريع برآورده شود. يک هدف نوعي در صنعت قالب سازي اين است که ابزارهاي سخت شده کوچک در يک set-up ماشين کاري شوند. فرايندهاي پر هزينه و زمان بر EDM را نيز مي توان توسط ماشين کاري سريع کاهش داده و يا حذف نمود.

طراحي و پيشرفت - امروزه يکي از ابزارهاي اصلي براي رقابت، فروش محصولات تازه و نوظهور مي باشد. در حال حاضر عمر متوسط قطعات خودروها در حدود 4 سال، قطعات کامپيوترها و خدمات جانبي آن 1.5 سال، و عمر گوشيهاي تلفن، 3 ماه و ... است. يکي از شرايط لازم براي چنين پيشرفت در تغيير سريع طرحها و محصولات و کاهش زمان عرضه آنها استفاده از تکنيکهاي ماشين کاري سريع است.

محصولات پيچيده - استفاده از سطوح چند کاره (multi-functional surfaces) بر روي قطعات در حال افزايش هستند، همچون طرحهاي جديد پره هاي توربين که قابليت ها و تواناييهاي جديد و بهينه اي بدست مي دهد. طرحهاي قبلي اجازه مي دانند که پره ها را توسط دست يا با روبات پوليش زني نمود، اما پره هاي جديدي که بسيار پيچيده تر شده اند، مي بايستي از طريق ماشين کاري و ترجيحاً ماشين کاري سريع، پرداخت شوند. در اين مورد نمونه هاي خيلي بيشتري از قطعات با ديواره نازک که مي بايستي ماشين کاري شوند، موجود است. (تجهيزات پزشکي، الکترونيک، محصولات دفاعي و اجزاء کامپيوترها)

اولين تعريف از ماشين کاري سريع:

در تئوري Salomon، ماشين کاري با سرعت برشي بالا... فرض مي شود که در سرعتهاي برشي خاص (5 تا 10 مرتبه بزرگتر نسبت به ماشين کاري معمولي)، دماي براده برداري در لبه برشي شروع به کاهش مي نمايد... .

در نتيجه ... به نظر مي رسد که شانسي براي بهبود توليد در ماشين کاري با ابزارهاي معمولي در سرعتهاي برشي بالا بدست دهد... .

تحقيقات نوين، متأسفانه نتوانسته است اين تئوري را به طور امل تأييد نمايد. کاهش نسبي دما در لبه برنده براي مواد مختلف، در سرعتهاي برشي خاص رخ مي دهد. اين کاهش دما براي فولاد و چدن کوچک بوده و براي آلومينيوم و ديگر فلزات غير فرو بزرگتر مي باشد.

به عنوان يک تعريف منطقي از ماشين کاري سريع مي توان گفت: ماشين کاري در سرعتهاي به طور مشخص بالاتر نسبت به سرعتهاي معمول مورد استفاده در کارگاهها. اين سرعت به عوامل زير بستگي دارد:

1. ماده اي که مي بايستي ماشين کاري شود – به عنوان مثال: آلياژهاي آلومينيوم، سوپر آلياژهاي نيکل، فولادها، آلياژهاي تيتانيوم، چدن يا کامپوزيتها

2. نوع فرايند ماشين کاري – براي مثال: تراشکاري، فرزکاري يا سوراخکاري

3. ماشين ابزار مورد استفاده – براي مثال: قابليت هاي تواني، سرعت، پيشروي ماشين؛ ديگر مشخصات ماشين ابزار همچون پايداري استاتيکي و ديناميکي

4. ابزار برشي مورد استفاده – به عنوان نمونه: فولاد تند بر، ابزار کاربيدي، سراميکي يا الماسه

5. ملزومات قطعه کار – شکل، سايز، هندسه، سفتي، دقت و پرداخت

6. ملاحظات ديگر – دسترسي به براده، ايمني و اقتصاد

تعريف هاي عملي از ماشين کاري سريع:

• ماشين کاري با سرعت بالا در حقيقت تنها سرعت برشي بالا نيست. اين موضوع را مي بايستي به عنوان فرايندي که در آن عمليات با روشهاي بسيار خاص و با تجهيزات توليدي بسيار دقيق انجام مي گيرد، در نظر گرفت.

• ماشين کاري با سرعت بالا، لزوماً ماشين کاري با اسپيدلهاي با سرعت بالا نمي باشد. خيلي از کاربردهاي ماشين کاري سريع با اسپيندلهايي با سرعتهاي متوسط و با ابزارهاي بزرگ انجام مي گيرد.

• ماشين کاري سريع در پرداخت کاري فولادهاي سخت شده در سرعتها و پيشرويهاي بالا، اغلب 4-6 برابر سريعتر نسبت به ماشين کاري معمولي انجام مي پذيرد.

مزاياي استفاده از ماشين کاري سريع:

• حداقل فرسايش ابزار حتي در سرعتهاي بالا

• فرايندي با قابليت توليد بالا براي قطعات کوچک

• کاهش تعداد مراحل فرايند

در اين نوع ماشين کاري دماي قطعه کار و ابزار پايين نگه داشته مي شود که باعث مي شود در خيلي از موارد عمر ابزار طولاني تر شود. از طرف ديگر در ماشين کاري سريع، عمق ماشين کاري کم بوده و زمان درگيري براي لبه برنده بسيار کوتاه است. (در تصوير زير به وضوح تفاوت ميان ماشين کاري معمولي و ماشين کاري سريع از لحاط حرارت ايجاد شده و منطقه حرارت ديده ابزار در هر دو روش آشکار است.) بنابراين مي توان گفت که سرعت پيشروي به اندازه کافي بالا هست که حرارت نتواند گسترش پيدا کند. نيروي برشي کوچک باعث تغيير شکلهاي جزئي در ابزار مي شود. از آن جايي که نوعاً در اين نوع ماشين کاري، عمق برش کم است، نيروهاي برشي شعاعي بر روي ابزار و اسپيندل کوچک است. لذا ياتاقانهاي اسپيندل، ريلهاي راهنما و ballscrewها حفظ مي شوند.

برخي معايب استفاده از ماشين کاري سريع:

• نرخ سريغ افزايش و کاهش سرعت و توقف هاي مکرر اسپيندل باعث مي شود که راهنماها، ياتاقانهاي اسپيندل و ballscrewها سريعتر فرسوده شوند.

• نياز به دانش خاص فرايند، تجهيزات برنامه نويسي و رابطي براي انتقال سريع داده ها

• توقف اورژانسي عملاً لازم نيست. خطاهاي انساني، خطاهاي سخت افزاري يا نرم افزاري، پيامدهاي بزرگي به همراه خواهد داشت.

• نياز به طراحي خوب فرايند.