कस्टम सीएनसी शाफ्ट विनिर्माण प्रक्रिया

एक अच्छी तरह से मशीनीकृत कस्टम शाफ्ट एक सटीक सीएनसी (कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल) निर्माण कार्य की अभिव्यक्ति है। प्रतीत होता है कि सरल बेलनाकार रूप के बावजूद, शाफ्ट ऑटोमोटिव पावरट्रेन जैसे जटिल तंत्र के मुख्य घटकों में से हैं - जिनमें से एक इंजन, एक ट्रांसमिशन, एक ड्राइवशाफ्ट, एक्सल और एक अंतर शामिल है; इन सभी को पहियों पर शक्ति और टॉर्क स्थानांतरित करने के लिए उचित रूप से इंजीनियर किए गए शाफ्ट की आवश्यकता होती है। लगभग सभी आंतरिक-दहन वाहनों में, ड्राइवशाफ्ट को इंजन और एक्सल के बीच एक पुल के रूप में कार्य करते हुए पूरे वाहन का भार भी वहन करना पड़ता है। जहां तक अंतर की बात है, इसके शाफ्ट को कॉर्नरिंग के दौरान कुछ पहियों को अलग-अलग गति से घूमने की अनुमति देने के लिए बिजली की डिलीवरी का प्रबंधन करना होगा।

उनके जटिल कार्यों को ध्यान में रखते हुए, सीएनसी शाफ्ट निर्माण प्रक्रिया में सावधानीपूर्वक योजना और सटीक प्रोग्रामिंग का अत्यधिक महत्व है। शुरुआती डिज़ाइन अवधारणा से लेकर सतह की फिनिशिंग तक, वर्कफ़्लो के हर चरण में, विवरणों पर सीमा रेखा-जुनूनी ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

कस्टम दस्ता विनिर्माण वर्कफ़्लो

सीएनसी मोड़ यह संभवतः कस्टम शाफ्ट बनाने का सबसे आम तरीका है, लेकिन सीएनसी ग्राइंडिंग या अधिक उन्नत ईडीएम (इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग) जैसी वैकल्पिक प्रक्रियाओं का उपयोग करना भी संभव है। हालाँकि, विधि चाहे जो भी हो, लक्ष्य एक ही रहता है: सबसे कुशल तरीके से पूर्व-निर्धारित विनिर्देश के अनुसार उद्देश्य-निर्मित कस्टम शाफ्ट का निर्माण करना। प्रत्येक विधि भी कमोबेश समान मूल वर्कफ़्लो का अनुसरण करती है।

डिज़ाइन

सीएनसी शाफ्ट निर्माण प्रक्रिया विनिर्देशों, उत्पादों के इच्छित अनुप्रयोगों, परिचालन स्थितियों और आंतरिक समीक्षा टीम या स्वतंत्र तृतीय-पक्ष संगठन (यदि आवश्यक हो) द्वारा अनुमोदन की आवश्यकताओं को समझने के साथ शुरू होती है। एक बार इसमें शामिल सभी पक्षों द्वारा एक समझौता कर लिया जाता है, तो वर्कफ़्लो का पहला चरण डिज़ाइन और प्रोग्रामिंग के इर्द-गिर्द घूमता है।

मशीनिस्ट को लंबाई और व्यास सहित आयाम, साथ ही पसंद की सामग्री का निर्धारण करना होगा। डिज़ाइन चरण के भाग के रूप में, एक इंजीनियरिंग टीम विशिष्टताओं को रिकॉर्ड और सत्यापित करती है। यदि ग्राहक कोई तकनीकी ड्राइंग प्रदान नहीं करता है, तो निर्माता को बनाए जाने वाले कस्टम शाफ्ट की एक सीएडी (कंप्यूटर-एडेड डिज़ाइन) फ़ाइल तैयार करनी चाहिए। परियोजना की आवश्यकताओं के आधार पर, डिजाइनरों और इंजीनियरों को कंप्यूटर पर सिम्युलेटेड शक्ति परीक्षण और विफलता विश्लेषण करने के लिए एक साथ काम करना पड़ सकता है।

यदि सब कुछ सत्यापित और अनुमोदित है, तो अगले चरण में CAM (कंप्यूटर-एडेड मैन्युफैक्चरिंग) सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके सीएनसी मशीन के लिए टूल पथ तैयार करना शामिल है। पथ अनिवार्य रूप से मशीन-पठनीय निर्देश हैं जो नियंत्रित करते हैं कि सीएनसी को कैसे संचालित करना चाहिए। ऐसे निर्देशों में ज्यामितीय कोड शामिल होते हैं जो मशीन को बताते हैं कि कार्टेशियन समन्वय प्रणाली (एक्स, वाई और जेड अक्ष) में कैसे चलना है और इसमें घूर्णी गति, आंदोलनों का क्रम, प्रारंभ बिंदु, फ़ीड दर, स्टॉप पॉइंट, कोण, प्रतीक्षा शामिल हो सकते हैं। समय, आदि। फिर एक मशीनिस्ट कोड को सीएनसी नियंत्रक में लोड करेगा।

सीएनसी मशीन सेटअप

उपकरण पथ उत्पन्न करने के अलावा, निर्माता को मशीन को ठीक से स्थापित भी करना होता है। बहुत कम चीजें सही प्रकार की मशीन तैयार करने से अधिक महत्वपूर्ण होती हैं, उदाहरण के लिए खराद या मिलिंग, और काटने के उपकरण। वर्कपीस (शाफ्ट में तब्दील होने वाली सामग्री) को उचित फिक्स्चर के साथ मजबूती से सुरक्षित किया जाना चाहिए। जब तक निर्माता नए कटिंग टूल्स का उपयोग नहीं करता है, एक मशीनिस्ट को यह सुनिश्चित करना होगा कि वे सभी यथासंभव तेज हों या कम से कम वर्कपीस को आकार देने के लिए पर्याप्त तेज हों।

मशीनिंग

कस्टम शाफ्ट निर्माण के लिए सीएनसी टर्निंग मानक विकल्प है। या तो एक मशीनिस्ट या एक स्वचालित प्रक्रिया यह सुनिश्चित करती है कि वर्कपीस मशीन से चिपका हुआ है। चूँकि वर्कपीस तेज़ गति से घूम रहा है, काटने के उपकरण वांछित आकार प्राप्त होने तक इसमें से सामग्री का एक निर्धारित भाग घटाते/हटाते हैं। विभिन्न प्रकार के विशेष काटने वाले उपकरण क्रमिक रूप से लागू किए जा सकते हैं और कई अलग-अलग बिंदुओं और कोणों से वर्कपीस के साथ संपर्क बनाएंगे।

शाफ्ट निर्माण में सीएनसी टर्निंग का सबसे बड़ा लाभ बेलनाकार घटक पर काम करते समय उच्च दक्षता और सटीकता है। और लगभग हर कस्टम शाफ्ट पहले से ही बेलनाकार धातु बार से तैयार किया गया है। सीएनसी टर्निंग के साथ क्रमिक सटीक कटौती स्वाभाविक रूप से आसान हो जाती है क्योंकि मशीन वास्तव में बेलनाकार आकार के किसी भी वर्कपीस को संभालने के लिए डिज़ाइन की गई है। सटीक टूल पथ और सही कटिंग टूल को देखते हुए, मशीन एक ही सत्र में कम से कम लगभग पूर्ण कस्टम शाफ्ट का उत्पादन कर सकती है। गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए काटने की पूरी प्रक्रिया के दौरान निरंतर निगरानी की आवश्यकता होती है।

परिष्करण

कई परिष्करण विधियाँ (कस्टम शाफ्ट के लिए) उपलब्ध हैं जैसे एनोडाइजिंग, पैसिवेशन और बीड-ब्लास्टिंग। सतह परिष्करण का मुख्य उद्देश्य भौतिक उपस्थिति में सुधार करना है, लेकिन साथ ही यह खुरदुरे किनारों को चिकना करके और काटने की प्रक्रिया से बची हुई किसी भी सामग्री को हटाकर कार्यक्षमता को बढ़ाता है। इनके अलावा, फिनिशिंग में यह सुनिश्चित करने के लिए अंतिम जांच भी शामिल होती है कि निर्मित शाफ्ट सबसे छोटे मिलीमीटर तक आवश्यक आयामों तक सटीक है।

सीएनसी दस्ता विनिर्माण विधियाँ

पसंदीदा तरीका आमतौर पर सीएनसी टर्निंग है, लेकिन यह निर्माता के पास एकमात्र विकल्प नहीं है। वास्तव में, गुणवत्तापूर्ण सतह फिनिश और सख्त सहनशीलता प्राप्त करने के लिए कुछ अलग-अलग प्रक्रियाओं का उपयोग करके जटिल डिजाइन वाला एक कस्टम शाफ्ट तैयार किया जाता है। सबसे आम शाफ्ट निर्माण विधियों में से कुछ में शामिल हैं:

सीएनसी टर्निंग

जब तक वर्कपीस आकार में बेलनाकार है, सीएनसी मोड़ आदर्श घटिया विनिर्माण तकनीक है। प्रक्रिया के दौरान, ठोस वर्कपीस की एक पट्टी को चक से सुरक्षित किया जाता है और उच्च गति से घुमाया जाता है, जबकि विशेष काटने वाले उपकरण इसमें से अनावश्यक सामग्री को सटीक रूप से हटा देते हैं। उच्च गति रोटेशन यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक कट बेलनाकार वर्कपीस की पूरी परिधि में समान रूप से बनाया गया है। सीएनसी टर्निंग एक बार में निर्दिष्ट व्यास और चिकनी फिनिश प्राप्त करने के लिए एक कुशल मशीन है। यह उच्च मात्रा में उत्पादन के लिए भी पसंदीदा विकल्प है।

सीएनसी पीसना

यदि सीएनसी टर्निंग से वर्कपीस से बड़ी मात्रा में सामग्री कट जाती है, तो सीएनसी ग्राइंडिंग अपघर्षक व्हील का उपयोग करके सामग्री को हटा देती है। इसके अलावा, दोनों विधियों में बुनियादी प्रक्रियाएँ मूलतः समान हैं। वे गुणवत्ता के मामले में भी समान रूप से विश्वसनीय हैं, हालांकि जब उत्पादन की गति की बात आती है तो पीसने की गति थोड़ी पीछे रह जाती है। ज्यादातर मामलों में, सीएनसी ग्राइंडिंग का उपयोग पहले से ही मशीनीकृत शाफ्ट की सतह परिष्करण कार्य के लिए किया जाता है।

सीएनसी ड्रिलिंग

कुछ शाफ्ट केवल धातु के बेलनाकार बार से अधिक नहीं होते हैं, लेकिन छेद और खांचे से सुसज्जित होते हैं ताकि उन्हें गियर और अन्य रोटरी घटकों में फिट किया जा सके। ड्रिलिंग विभिन्न आयामों के गियर को समायोजित करने के लिए अलग-अलग गहराई और चौड़ाई के खांचे भी बनाता है। या तो मशीनी शाफ्ट या ड्रिलिंग उपकरण खांचे के कोण, आकार और स्थिति के आधार पर घूम और घूम सकते हैं।

सीएनसी मिलिंग

जब एक मशीनीकृत शाफ्ट को कुछ स्थितियों में कीवे, स्प्लिन या फ्लैट की आवश्यकता होती है, सीएनसी मिलिंग सुविधाओं को गढ़ने का सबसे अच्छा विकल्प है। कटिंग/मिलिंग उपकरण उच्च गति से घूमते हैं और वांछित आकार बनाने के लिए शाफ्ट से सामग्री हटाते हैं। प्रक्रिया के दौरान, शाफ्ट स्थिर रह सकता है या स्थिति को समायोजित करने के लिए थोड़ा हिल और झुक सकता है।

ईडीएम

ईडीएम में कोई कटिंग, ड्रिलिंग और मिलिंग उपकरण नहीं है। सिस्टम के अंदर, वर्कपीस को सुरक्षित किया जाता है और एक सकारात्मक टर्मिनल (एनोड) से जोड़ा जाता है, जबकि "आकार देने" वाला उपकरण कैथोड से जुड़ा होता है। जब उन्हें एक-दूसरे के करीब रखा जाता है, तो उत्पन्न विद्युत प्रवाह चिंगारी पैदा करता है। चिंगारी से उत्पन्न अत्यधिक गर्मी वर्कपीस से सामग्री को पिघला और वाष्पित कर सकती है। ईडीएम का उपयोग अक्सर तब किया जाता है जब मशीनी शाफ्ट को जटिल छोटे कट की आवश्यकता होती है।

प्रकार और इच्छित उपयोग के आधार पर, एक कस्टम शाफ्ट का निर्माण दो या अधिक मशीनिंग विधियों का उपयोग करके किया जा सकता है। धातुकर्म विश्लेषण यह निर्धारित कर सकता है कि कौन सी विधियाँ कुछ सामग्रियों के लिए सबसे अच्छा काम करती हैं।

कस्टम शाफ्ट के सामान्य प्रकार और अनुप्रयोग

कस्टम विनिर्माण के पीछे मुख्य विचार विशिष्ट उद्देश्यों की एक श्रृंखला के लिए सभी विभिन्न प्रकार के शाफ्ट का उत्पादन करना है। सबसे सामान्य प्रकार और उनके अनुप्रयोग इस प्रकार हैं।

खोखले शाफ्ट

जैसा कि नाम से पता चलता है, खोखले शाफ्ट अनिवार्य रूप से हवा, पानी, तेल, तार और अन्य घटकों/वस्तुओं को पारित करने की अनुमति देने के लिए बेलनाकार ट्यूब होते हैं। केंद्र में खालीपन के कारण, वे समान व्यास और लंबाई के अपने ठोस समकक्षों की तुलना में हल्के होते हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों में चिकित्सा उपकरण, कन्वेयर सिस्टम, प्लंबिंग सिस्टम और पंप शामिल हैं। यदि उच्च शक्ति वाली सामग्रियों से निर्मित किया जाता है, तो वजन कम करने में मदद के लिए प्रदर्शन कारों और विमानों के घटकों के निर्माण के लिए खोखले शाफ्ट का उपयोग किया जा सकता है।

विभाजित शाफ्ट

स्प्लिंड शाफ्ट की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उनमें अनुदैर्ध्य खांचे होते हैं या उनकी लंबाई के साथ कट होते हैं। खांचे एक मजबूत कनेक्शन बनाने और घूर्णी गति के सुचारू हस्तांतरण को सुनिश्चित करने के लिए गियर, चरखी, या किसी अन्य संबंधित घटकों में फिट होते हैं। ऐसी असेंबली उन अनुप्रयोगों में देखी जाती है जिनके लिए ऑटोमोटिव गियर कपलिंग और ट्रांसमिशन जैसी सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है।

पिरोया हुआ शाफ्ट

कुछ शाफ्टों को बोल्ट या स्क्रू जैसे अन्य यांत्रिक घटकों के साथ मजबूत संबंध बनाने के लिए बाहरी या आंतरिक धागे की आवश्यकता होती है। थ्रेडेड शाफ्ट का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनके लिए कई हिस्सों के आसान लेकिन सुरक्षित जुड़ाव और अलगाव की आवश्यकता होती है।

पतला शाफ्ट

आमतौर पर ऑटोमोटिव पुली सिस्टम, व्हील हब और गियर में देखा जाता है, पतला शाफ्ट उनकी लंबाई के साथ व्यास में धीरे-धीरे कमी करता है। एक छोर और दूसरे के बीच व्यास में अंतर सुरक्षित माउंटिंग सुनिश्चित करता है जब एक तंत्र के जुड़े बिंदु - शाफ्ट द्वारा ब्रिज किए गए - अलग-अलग आकार के होते हैं।

कुंजीयुक्त शाफ्ट

कुंजीयुक्त शाफ्ट में खांचा अन्य घटकों की कुंजी (या दांत) से मेल खाता है, जो शाफ्ट को अपनी स्थिति से फिसलने या स्वतंत्र रूप से घूमने से रोकता है। यह आमतौर पर स्प्रोकेट, गियर और पुली वाले तंत्र में पाया जाता है। कुंजीयुक्त शाफ्ट का उपयोग अक्सर उन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जिनमें उच्च-टोक़ तंत्र में घटकों के बीच दृढ़ संबंध बनाए रखना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए पंप और मोटर्स।

सीएनसी दस्ता सामग्री

एल्यूमीनियम और स्टेनलेस स्टील संभवतः सीएनसी शाफ्ट निर्माण के लिए सबसे आम सामग्री हैं, लेकिन अन्य धातुएं या यहां तक कि मिश्र धातु भी कुछ उद्देश्यों के लिए काम करते हैं।

टाइटेनियम

यह हेवी-ड्यूटी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले सटीक शाफ्ट के लिए पसंदीदा उत्कृष्ट सामग्री है। इसकी शानदार संक्षारण-प्रतिरोधी संपत्ति और असाधारण ताकत-से-वजन अनुपात के लिए धन्यवाद, टाइटेनियम शाफ्ट का उपयोग अक्सर प्रदर्शन कारों और एयरोस्पेस उद्योगों में किया जाता है।

स्टेनलेस स्टील

सीएनसी शाफ्ट निर्माण के लिए संभवतः सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री, स्टेनलेस स्टील अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, स्थायित्व और ताकत के साथ एक विश्वसनीय धातु है। सामग्री विभिन्न प्रकार के ग्रेड और गुणवत्ता में आती है जो रासायनिक प्रसंस्करण और चिकित्सा उपकरणों से लेकर स्वचालित क्षेत्र और समुद्री वातावरण तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए डिज़ाइन की गई है।

कार्बन स्टील

1045 ग्रेड कार्बन स्टील एक अनुकरणीय सामग्री है; कुशल मशीनिंग के लिए पर्याप्त नरम, फिर भी यह कठोरता बढ़ाने के लिए गर्मी उपचार का सामना कर सकता है। कार्बन स्टील स्टेनलेस स्टील जितना संक्षारण प्रतिरोधी नहीं हो सकता है लेकिन फिर भी यह मोटर शाफ्ट या पंप शाफ्ट के लिए एक असाधारण सामग्री बनता है।

अल्युमीनियम

एक हल्की और संक्षारण प्रतिरोधी धातु, एल्युमीनियम अपेक्षाकृत नरम है और इसलिए अत्यधिक मशीनी है। यह आदर्श शाफ्ट सामग्री है जब वजन में कमी इच्छित अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण होती है।

अलॉय स्टील

सबसे पहली बात, मिश्र धातु इस्पात और इस्पात मिश्र धातु दो अलग चीजें हैं। मिश्र धातु इस्पात की संरचना में लगभग 5% मिश्र धातु तत्व होते हैं जिनमें क्रोमियम, निकल, टंगस्टन, वैनेडियम और मैंगनीज शामिल हो सकते हैं। यदि संक्षारण प्रतिरोध और मशीनीकरण अपरिहार्य है, तो कुछ सामग्रियां 4340 या 4140 मिश्र धातु इस्पात से बेहतर हैं।

निकल मिश्र धातु

असाधारण संक्षारण प्रतिरोध और उल्लेखनीय ताकत के साथ, निकल मिश्र धातु उच्च तापमान अनुप्रयोगों और हेवी-ड्यूटी टर्बाइनों में उपयोग किए जाने वाले सटीक शाफ्ट के लिए उपयुक्त सामग्री है।

शाफ्ट का अंतिम प्रदर्शन वजन, संक्षारण प्रतिरोध और तन्य शक्ति सहित कम से कम तीन अलग-अलग कारकों से बहुत प्रभावित होता है। कठोरता भी एक कारक होती है लेकिन अधिकांश धातुएँ आम तौर पर प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए पर्याप्त कठोर होती हैं, हालाँकि कुछ अन्य की तुलना में अधिक निंदनीय/मशीन योग्य होती हैं। जबकि टाइटेनियम और कार्बन स्टील वजन घटाने और ताकत/स्थायित्व के मामले में एल्यूमीनियम और स्टेनलेस स्टील से बेहतर हैं, वे अधिक महंगे भी हैं।

अंत नोट्स

सीएनसी शाफ्ट निर्माण में प्रारंभिक डिजाइन अवधारणा से लेकर सतह परिष्करण और गुणवत्ता नियंत्रण तक विस्तार-उन्मुख प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल है। इसलिए, सबसे पहले परियोजना की आवश्यकताओं, कामकाजी परिस्थितियों और तैयार शाफ्ट के इच्छित अनुप्रयोगों की अच्छी समझ होना सबसे अच्छा है, क्योंकि वे अंततः सामग्री की पसंद, मशीनिंग विधि और तैयार उत्पाद की समग्र गुणवत्ता को प्रभावित करेंगे। ध्यान रखें कि प्रत्येक सामग्री के अपने मजबूत और कमजोर बिंदु होते हैं, वैसे ही प्रत्येक मशीनिंग विधि के भी। इस प्रकार, सामान्य नियम गुणवत्ता और बजट के बीच अच्छा संतुलन प्राप्त करना है।