اسپارک کاری دقیق و سری

اسپارک کاری دقیق و سریع Fast and Accurate EDM 

مترجمان :

رضا شیرزاد(دانشجوی مکانیک)

مرتضی حسینایی(مهندس مکانیک)

منبع :American Machinist , 1999

مقدمه :

اگر بخواهیم روشهای براده برداری را به دو دسته مکانیکی و فیزیکی تقسیم کنیم می بایست فرزکاری . . . .


اسپارک کاری دقیق و سری

اسپارک کاری دقیق و سری

اسپارک کاری دقیق و سریع Fast and Accurate EDM مترجمان : رضا شیرزاد(دانشجوی مکانیک) مرتضی حسینایی(مهندس مکانیک) منبع :American Machinist , 1999 مقدمه اگر بخواهیم روشهای براده برداری را به دو دسته مکانیکی و فیزیکی تقسیم کنیم می بایست فرزکاری ، تراشکاری و سنگ زنی و غیره را جزو روشهای مکانیکی دسته بندی کرده و براده برداری به روش الکترو شیمیایی (ECM) و اسپارک کاری (EDM) را در دسته فیزیکی جای داد که تفاوت مهم EDM و ECM در سیال مورد استفاده در فرآیند است . در ECM سیال بکار رفته رسانای جریان (الکترولیت) بوده اما در EDM از سیال به عنوان عایق (دی الکتریک) استفاده می شود . ماشین کاری با EDM روشی است که در آن از فلزات با روش تخلیه الکتریکی میتوان براده برداری کرد . اسپارک عمل موضعی است که با تناوب زمانی، براده ها را به صورت حجم های فلزی کوچک (آرد مانند) بتدریج از سطح قطعه کار جدا می سازد که به این عمل اصطلاحا اروژن (erosion – به معنای فرسایش) گفته می شود . موضوع دیگری که باید در مورد آن توضیح داده شود موتور خطی (liner motor ) می باشد . موتورهای خطی اساسا مانند یک موتور معمولی دوار هستند که از یک طرف در طول بریده شده باشد و آن را به صورت مسطح (گسترده) درآوریم . این موتورها کاربردهای زیادی دارند مثلا برای باز کردن درها ، حرکت تسمه های نقاله ، جرثقیل های سقفی ، سیستم های قفل و ترمز و کلاچ ها . اما در اینجا بحث در مورد موتورهای خطی است که از سرعت بسیار بالای (36 m/min) برخوردار هستند که در ماشینهای اسپارک شرکت SODICK استفاده شده اند که نسبت به همه موارد فوق از دقت و حساسیت فوق العاده ای باید برخوردار باشند . شرکت SODICK در اسپارک های مدل AM35L و Aφ35L از این موتورها بجای سیستم های هیدرولیکی و پیچی استفاده کرده است . در سال 1996 شرکت SODICK کار کردن بر روی موتورهای خطی ، برای استفاده در اسپارک ها را آغاز کرد . این شرکت به مزایای موتورهای خطی در پارامترهایی نظیر سرعت و تنظیم پی برده بود . علاوه بر آن ، به عقیده رئیس شرکت SODICK – آقای Furu Kava- این کار جدید یک ضد حمله است که هدف قرار داده است (زمان اسپارک کاری روی قالب ها را که با مراکز ماشین کاری سرعت بالا high speed machining center کاهش می یافت (توضیح اینکه : قبل از اسپارک کاری با عملیات براده برداری توسط high speed machining center زمان اسپارک کاری روی قالب ها را کاهش میداده اند ) . سنتر ماشین های یاد شده بسیار دقیق و سریع می باشند که قادرند روی فلزات سخت کار کنند و کیفیت سطحی که ایجاد میکنند در حدی استکه نیاز به پرداخت کاری را برطرف میکنند . به هر ترتیب ، اسپارک های مجهز به موتورهای خطی قادرند سریعتر ، دقیق تر و عمیق تر از سایر اسپارک ها که موتور خطی ندارند براده برداری کنند . برای مثال یک اسپارک که با موتور خطی کار می کند می تواند یک حفره (cavity) به عمق 70mm را در 2 ساعت وچهل دقیقه براده برداری کند در حالی که در همان شرایط از لحاظ ابعاد الکترود و سایر پارامترها ، ماشینهای مرسوم و قدیمی با صرف زمانی به اندازة 2 ساعت تا عمق 40mm براده برداری میکنند . در کل موتورهای خطی در اسپارک به قدری سریع محور Z را حرکت می دهند که میتوان چنین تصور کرد که ماشین کاری حفره های عمیق نیازی به زمان شستشو ندارند . موتورهای خطی همراه با کنترل کننده های (SMC) Sodick نه تنها سرعت و دقت را مهیا میسازند (مثلا در مدل AM35Lبا دقتی به اندازة mm 0001/0 و تعداد کورس 1440 کورس در دقیقه) بلکه آنها دارای حرکت آرام و یکنواختی بوده وارتعاشات را کاهش داده و باعث خفه نمودن صداها میشوند . علاوه بر تمام موارد فوق ، آنها از پیچ ساچمه ای (ball scrow) استفاده نمی کنند و در عمل لقی پیچ و مهره حذف می شود . فایده دیگر این استکه چون در استفاده از موتورهای خطی هیچ گشتاوری اعمال نمیگردد و چرخش محور وجود ندارد ، بنابراین سازندگان (این نوع اسپارک) با مشکلاتی که سازندگان سایر ماشینهای ابزار با آنها روبرو هستند مواجه نمی شوند . اما نکته قابل توجه این استکه دستیابی به حرکت خطی آسان نیست . برای این منظور شرکت Sodick باید سیستم تعادل محور عمودی را تکامل می بخشید بنحوی که نیروی بزرگ مغناطیسی بوجود آمده را تحمل کرده که برای این امر لازم است که محور عمودی و ستون صلبیت زیادی داشته باشند و بتوانند در برابر گرما و تغییر شکل یافتن در اثر حرارت تولید شده توسط موتور خطی مقاومت کند ، ضمنا باید ستون به نحوی ساخته شود که ارتعاشات به وجود آمده در اثر شتاب زیاد محور Z را جذب کند . شرکت Sodick تمام مشکلات فوق را با طراحی یک هد جدید حل کرده است . ماشین اسپارک مدل AM35L یک میز ثابت دارد که هد آن بر روی یک پل متحرک قرار گرفته است و علاوه بر محور Z موتورهای خطی محور X و Y را هم حرکت می دهند . در محور Z ماشین از نوعی سرامیک که ساخت خود شرکت Sodick می باشد استفاده شده است که ساختمان دستگاه را سبک تر ساخته و کاملا صلب و پایدار در مقابل حرارت می باشد . آهن رباهای موتور در دو طرف ستون سرامیکی جاسازی شده اند و ستون ثابت تشکیل شده از یک سیم پیچ (coil) که این سیم پیچ در واقع یک منبع تولید گرما میباشد . با توجه به گرمای تولید شده ، Sodick از کشوی سرامیکی استفاده کرده است که بتواند تغییر شکل های حرارتی را به حداقل رسانیده و صلابت هد را ثابت نگه دارد . در این کشوی سرامیکی با یک سیستم خنک کننده ، دما در حد رضایت بخشی نگه داشته می شود و برای جلوگیری از پایین افتادن محور Z هنگامیکه نیروهای مغناطیسی وجود ندارند یک سیلندر هوایی وزن هد و الکترود را تحمل میکند . Sodick توضیح میدهد که کار محور Z AM35L بسیار سریع است و حرکت و جهش های فوق العاده سریعی دارد . مانیتورهای SMC Servo Control نشان می دهند که الکترود با چه سرعتی به منظور براده برداری به طرف پایین حرکت میکنند و شرایط براده برداری را سریعتر از مدل های قبلی تنظیم میکنند . این حرکت عمودی فوق العاده سریع الکترود (36 m/min = 600mm/sec) همراه با 3000N نیرو درون حفره تلاطمی به وجود می آورد که براده های جدا شده از سطح براده برداری شده را بدون شستشوی آنها به حرکت در میآورد و از حفره خارج می کند . البته عدم شستشو به این معنی است که ماشین می تواند بدون نیاز به تنظیم کردن شیلنگ شستشو توسط اپراتور کار خود را ادامه دهد . تنظیم Positioning در سیستمهای ball screw موتور پیچ ساچمه ای را بر طبق فرمان منتقل شده از سیستم کنترل می چرخاند . یک مدل آنالوگ به دیجیتال (encoder) تعیین میکند که موتور باید به چه اندازه ای دوران کند تا الکترود مسی را به موقعیت لازم جهت جرقه زنی (sparking) هدایت کند . سیستم ذکر شده برای فرمان دادن و اندازه گیری خیلی پیچیده است و مسلما جریان اطلاعات بر دقت ماشین کاری تاثیر گذار خواهد بود . اما در موتورهای خطی موتور خودش (مستقیما بدون واسطه پیچ ) محور Z را حرکت میدهد . بنابراین فاصله ای که باید طی شود توسط مقیاس گر خطی اندازه گیری شده و فورا و مستقیما به موتور میرسد . رئیس Sodick میگوید این مکانیسم ساده یک پیشنهاد و دستاورد عالی با عکس العمل سریع و دارای قدرت مانور زیادی است که با دقت و سرعت موجود در این روش سازگار است . ماشین های AM35L از مقیاس گرهای شیشه ای نصب شده بر روی بدنه ستون استفاده می کنند که فقط برای تنظیم بینهایت دقیق ، طرح و برنامه ریزی شده اند

 

رضاشیرزاد ; ۸:٤٥ ‎ب.ظ ; یکشنبه ٢ آبان ۱۳۸٩