उच्च गति काटने के उपकरण

सीएनसी मशीनिंग की तेज़-तर्रार दुनिया में, गति और परिशुद्धता ही सब कुछ है। हाई-स्पीड कटिंग (HSC) उन निर्माताओं के लिए एक पसंदीदा तरीका बन गया है जिन्हें कम समय में गुणवत्तापूर्ण पुर्जे बनाने की ज़रूरत होती है। पारंपरिक कटिंग विधियों के विपरीत, HSC में अत्यधिक उच्च स्पिंडल गति और फ़ीड दर शामिल होती है, जिससे मशीनिस्ट सटीकता से समझौता किए बिना सामग्री को जल्दी से हटा सकते हैं।

इस प्रक्रिया में कटिंग टूल का प्रदर्शन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए एक ऐसा टूल आवश्यक है जो तेज़, ठंडा और स्थिर रहते हुए उच्च गति को संभाल सके। इसलिए सही हाई-स्पीड कटिंग टूल मशीन जितनी ही महत्वपूर्ण है।

तो, HSC उपकरण नियमित कटिंग उपकरणों से किस तरह भिन्न हैं? सबसे पहले, वे ठोस कार्बाइड जैसी उन्नत सामग्रियों से बने होते हैं और गर्मी प्रतिरोधी परतों के साथ लेपित होते हैं। वे तीव्र कटिंग स्थितियों का सामना करने, घिसाव को कम करने और बेहतर सतह फिनिश देने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

इस लेख में, हम हाई-स्पीड कटिंग टूल्स के बारे में आपको जो कुछ भी जानना चाहिए, उसके बारे में जानेंगे - वे क्या हैं और कैसे काम करते हैं, वे किस सामग्री से बने हैं, उनके लाभ, अनुप्रयोग और उन्हें कुशलतापूर्वक उपयोग करने के लिए विशेषज्ञ सुझाव। चाहे आप नए हों सीएनसी या एक अनुभवी मशीनिस्ट, यह गाइड आपको अपने एचएससी उपकरणों से अधिकतम लाभ प्राप्त करने में मदद करेगा।

उच्च गति काटने वाले उपकरण क्या हैं?

हाई-स्पीड कटिंग (HSC) उपकरण विशेष रूप से इंजीनियर कटिंग उपकरण हैं जिनका उपयोग CNC मशीनिंग में बहुत तेज़ गति से सामग्री को हटाने के लिए किया जाता है। वे सटीकता, शक्ति और स्थायित्व बनाए रखते हुए पारंपरिक उपकरणों की तुलना में तेज़ स्पिंडल गति और फ़ीड दरों पर काम करने के लिए बनाए गए हैं। उनका उद्देश्य उत्पादकता को बढ़ावा देना, मशीनिंग समय को कम करना और बेहतर सतह खत्म करना है।

हाई-स्पीड कटिंग का संक्षिप्त इतिहास

हाई-स्पीड कटिंग की अवधारणा 20वीं सदी की शुरुआत में हाई-स्पीड स्टील (HSS) के आविष्कार के साथ शुरू हुई। HSS ने उस समय पुराने कार्बन स्टील की तुलना में अधिक कटिंग गति की अनुमति देकर मशीनिंग में क्रांति ला दी।

समय के साथ, ठोस कार्बाइड, सिरेमिक और CBN (क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड) जैसी नई सामग्री विकसित की गई। इन सामग्रियों ने और भी तेज़ गति, लंबे समय तक उपकरण जीवन और कठिन-से-काटने वाली सामग्रियों की बेहतर मशीनिंग की अनुमति दी।

काटने की गति को समझना

काटने की गति को आम तौर पर सतह फीट प्रति मिनट (SFM) या मीटर प्रति मिनट (MPM) में मापा जाता है। HSC में, उपकरण अक्सर सामग्री और उपकरण व्यास के आधार पर 10,000 RPM से अधिक स्पिंडल गति पर चलते हैं।

सतही गति से तात्पर्य है कि उपकरण कार्यवस्तु की सतह को कितनी तेजी से काटता है - और यह दक्षता और गुणवत्ता निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

एचएससी उपकरणों पर निर्भर उद्योग

उच्च गति वाले काटने वाले औजारों का व्यापक रूप से उन उद्योगों में उपयोग किया जाता है जिनमें परिशुद्धता और गति की आवश्यकता होती है, जैसे:

● एयरोस्पेस (एल्यूमीनियम और टाइटेनियम घटक)

● ऑटोमोटिव (इंजन पार्ट्स, मोल्ड्स)

● मोल्ड और डाई बनाना (कठोर स्टील और ग्रेफाइट)

● चिकित्सा विनिर्माण (टाइटेनियम प्रत्यारोपण, शल्य चिकित्सा उपकरण)

उच्च गति काटने वाले औजारों में प्रयुक्त सामग्री

हाई-स्पीड स्टील (एचएसएस)

HSS एक समय में अपनी कठोरता और उच्च तापमान पर कठोरता बनाए रखने की क्षमता के कारण काटने के औजारों के लिए मानक था। इसका उपयोग आज भी सामान्य प्रयोजन की मशीनिंग और कम गति वाले कार्यों के लिए किया जाता है।
लाभ: सस्ती, तेज करने में आसान, मजबूत
दोष: उच्च गति पर जल्दी खराब हो जाता है

कार्बाइड उपकरण

कार्बाइड उपकरण मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं: ठोस कार्बाइड और कार्बाइड आवेषणठोस कार्बाइड अत्यंत कठोर होता है और उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होता है, जबकि कार्बाइड इन्सर्ट लागत दक्षता प्रदान करते हैं, क्योंकि केवल इन्सर्ट को बदलने की आवश्यकता होती है।
लाभ: उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध, उच्च तापमान पर कठोरता बरकरार रखता है
दोष: भंगुर, HSS से अधिक महंगा

सिरेमिक उपकरण

सिरेमिक उपकरण कच्चा लोहा और गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातुओं जैसी कठोर सामग्रियों को तेज़ गति से काटने के लिए आदर्श हैं। वे प्रदर्शन में कमी किए बिना बहुत उच्च तापमान पर चल सकते हैं।
लाभ: बहुत गर्मी प्रतिरोधी, कठोर सामग्रियों के लिए बढ़िया
दोष: भंगुर, नरम धातुओं पर सीमित उपयोग

सेर्मेट्स और सीबीएन (क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड)

सेर्मेट्स सिरेमिक और धातु सामग्री को मिलाते हैं, जो अच्छा पहनने का प्रतिरोध और सतह खत्म प्रदान करते हैं। कठोरता में हीरे के बाद CBN दूसरे स्थान पर है और कठोर स्टील के लिए एकदम सही है।
लाभ: लंबे जीवन, कठोर भागों परिष्करण के लिए उत्कृष्ट
दोष: महँगा, विशिष्ट अनुप्रयोगों तक सीमित

हीरा-लेपित उपकरण

इनका उपयोग अलौह धातुओं जैसे एल्युमिनियम, कंपोजिट और प्लास्टिक की मशीनिंग के लिए किया जाता है। वे बेजोड़ घिसाव प्रतिरोध और सतह परिष्करण प्रदान करते हैं।
लाभ: बेहतरीन फिनिश, अत्यंत लंबे समय तक चलने वाला
दोष: स्टील के लिए उपयुक्त नहीं, उच्च लागत

सही सामग्री का चयन

सामग्री का चुनाव वर्कपीस की सामग्री, काटने की गति और वांछित सतह खत्म पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, कार्बाइड या सिरेमिक उपकरण उच्च गति पर कठोर धातुओं के लिए आदर्श होते हैं, जबकि HSS नरम धातुओं और कम गति के लिए बेहतर अनुकूल हो सकता है।

उपकरण ज्यामिति और कोटिंग प्रौद्योगिकी

हाई-स्पीड कटिंग में टूल ज्यामिति की भूमिका

उपकरण ज्यामिति का उच्च गति संचालन के दौरान काटने की दक्षता, चिप हटाने और ताप नियंत्रण पर प्रमुख प्रभाव पड़ता है।

● रेक कोण यह निर्धारित करता है कि उपकरण सामग्री को किस प्रकार काटता है - सकारात्मक रेक काटने वाले बल और ताप को कम करता है।

● हेलिक्स कोण चिप प्रवाह और सतह परिष्करण को प्रभावित करता है; नरम सामग्रियों के लिए उच्च कोण बेहतर होते हैं।

● एंड मिल्स जैसे उपकरणों में फ्लूट डिजाइन महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह चिप्स को निकालने में मदद करता है और उच्च गति से काटने के दौरान रुकावट को रोकता है।

उचित ज्यामिति कंपन को कम करने, उपकरण के जीवन को बढ़ाने और मशीनिंग सटीकता में सुधार करने में मदद करती है।

एचएससी उपकरणों के लिए उन्नत कोटिंग्स

आधुनिक कटिंग औजारों में अक्सर उच्च गति से काटने की तीव्र गर्मी और तनाव को झेलने के लिए उन्नत कोटिंग्स होती हैं। लोकप्रिय कोटिंग्स में शामिल हैं:

● TiAlN (टाइटेनियम एल्युमिनियम नाइट्राइड): उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध

● TiCN (टाइटेनियम कार्बोनाइट्राइड): कठोरता और घिसाव प्रतिरोध को बढ़ाता है

● AlCrN (एल्युमिनियम क्रोमियम नाइट्राइड): शुष्क मशीनिंग के लिए उत्तम

● डीएलसी (डायमंड-लाइक कार्बन): गैर-लौह कटाई में घर्षण को कम करता है

● डायमंड कोटिंग: कंपोजिट और ग्रेफाइट जैसी अति-कठोर सामग्रियों के लिए आदर्श

कोटिंग्स प्रदर्शन को कैसे बेहतर बनाती हैं

कोटिंग्स एक थर्मल बैरियर बनाती हैं, घर्षण को कम करती हैं, और सामग्री को उपकरण से चिपकने से रोकती हैं। इसके परिणामस्वरूप उपकरण का जीवन लंबा होता है, कम घिसाव होता है, और सतह की बेहतर फिनिश होती है, खासकर उच्च गति वाले संचालन के दौरान।

लेपित बनाम लेपित नहीं उपकरण

लेपित औजार अक्सर बिना लेपित औजारों की तुलना में 2 से 5 गुना ज़्यादा समय तक चलते हैं। उदाहरण के लिए, TiAlN-लेपित एंड मिल कठोर स्टील में तीक्ष्णता बनाए रख सकती है, जहाँ बिना लेपित औजार जल्दी खराब हो सकते हैं।

उच्च गति काटने वाले उपकरणों के उपयोग के लाभ

सामग्री हटाने की तेज़ दरें

उच्च गति वाले कटिंग औजारों का सबसे बड़ा लाभ यह है कि वे सामग्री को जल्दी से हटा सकते हैं। उच्च स्पिंडल गति और अनुकूलित टूल पथों के साथ, ये उपकरण पारंपरिक औजारों की तुलना में वर्कपीस को बहुत तेज़ी से काट सकते हैं।

बेहतर सतह परिष्करण और परिशुद्धता

तेज़ गति से काटने से साफ़ और चिकनी सतहें बनती हैं। चूँकि उपकरण तेज़ी से और सटीक तरीके से चलता है, इसलिए यह कंपन को कम करता है और उपकरण के निशान कम से कम छोड़ता है, जो एयरोस्पेस, मेडिकल और मोल्ड-मेकिंग अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

उपकरण का लम्बा जीवन (जब सही ढंग से उपयोग किया जाए)

सही फीड, स्पीड और टूल होल्डर के साथ जोड़े जाने पर, HSC उपकरण काफी लंबे समय तक चल सकते हैं। उनकी गर्मी प्रतिरोधी सामग्री और कोटिंग्स घिसाव को कम करती हैं, जिससे कटिंग एज लंबे समय तक तेज रहती है।

कम मशीनिंग समय = उच्च उत्पादकता

तेज़ कटिंग गति और उपकरण बदलने या फिर से काम करने के लिए कम डाउनटाइम के साथ, निर्माता कम समय में ज़्यादा पार्ट्स बना सकते हैं। इससे मशीन का बेहतर उपयोग होता है और ग्राहक के ऑर्डर के लिए तेज़ी से काम पूरा होता है।

उच्च मात्रा उत्पादन में लागत बचत

हालाँकि हाई-स्पीड कटिंग टूल्स की कीमत पहले से ज़्यादा हो सकती है, लेकिन वे अक्सर प्रति भाग कम लागत की ओर ले जाते हैं। गति, सटीकता और उपकरण की लंबी उम्र के संयोजन का मतलब है कम प्रतिस्थापन, कम श्रम और कम स्क्रैप सामग्री - ये सभी उच्च मात्रा में रन में बड़ी बचत को जोड़ते हैं।

पर्यावरण के अनुकूल

कई HSC प्रक्रियाएं कम शीतलक का उपयोग करती हैं या यहां तक ​​कि सूखी भी चलती हैं, जिससे शीतलक निपटान और रखरखाव से जुड़े पर्यावरणीय प्रभाव और लागत कम हो जाती है। यह उन्हें आधुनिक मशीनिंग में अधिक टिकाऊ विकल्प बनाता है।

उच्च गति काटने वाले औजारों के सामान्य अनुप्रयोग

एयरोस्पेस घटक

एयरोस्पेस उद्योग हल्के लेकिन मजबूत सामग्रियों जैसे एल्युमिनियम मिश्र धातु और टाइटेनियम की मशीनिंग के लिए उच्च गति वाले कटिंग उपकरणों पर बहुत अधिक निर्भर करता है। HSC उपकरण सख्त सहनशीलता, चिकनी फिनिश और तेज़ चक्र समय प्राप्त करने में मदद करते हैं - जो टरबाइन ब्लेड, संरचनात्मक फ़्रेम और इंजन घटकों जैसे भागों के लिए महत्वपूर्ण है।

स्वचालित भाग

ऑटोमोटिव क्षेत्र में, गति और दक्षता महत्वपूर्ण हैं। HSC उपकरणों का उपयोग इंजन ब्लॉक, ब्रेक घटकों और ट्रांसमिशन भागों जैसे भागों के लिए कच्चा लोहा, स्टील मिश्र धातु और एल्यूमीनियम को मशीन करने के लिए किया जाता है। उच्च फ़ीड दरों पर चलने की क्षमता उत्पादकता को बढ़ाती है और उच्च मात्रा वाली उत्पादन लाइनों पर लीड समय को कम करती है।

डाई और मोल्ड बनाना

यह उद्योग अक्सर कठोर स्टील, ग्रेफाइट और यहां तक ​​कि तांबे के मिश्र धातुओं से भी संबंधित है। उच्च गति वाले कटिंग उपकरण सटीक गुहा आकार देने और विस्तृत सतह खत्म करने में सक्षम होते हैं, जो प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग, धातु कास्टिंग और मुद्रांकन में उपयोग किए जाने वाले सांचों के लिए आवश्यक हैं।

चिकित्सकीय संसाधन

चिकित्सा विनिर्माण में सटीकता और स्वच्छता पर कोई समझौता नहीं किया जा सकता। HSC उपकरणों का उपयोग स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम और कोबाल्ट-क्रोम को मशीन करने के लिए किया जाता है ताकि अल्ट्रा-स्मूथ फिनिश और जटिल ज्यामिति के साथ सर्जिकल उपकरण, प्रत्यारोपण और कृत्रिम अंग बनाए जा सकें।

इलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रो-मशीनिंग

इलेक्ट्रॉनिक्स और छोटे-छोटे पुर्जों के निर्माण में, HSC उपकरण प्लास्टिक, तांबे और अन्य अलौह धातुओं की मशीनिंग के लिए आदर्श हैं। ये उपकरण बारीक-बारीक कटिंग, हाई-स्पीड ड्रिलिंग और कनेक्टर, केसिंग और माइक्रोचिप्स जैसे घटकों में सख्त सहनशीलता की अनुमति देते हैं।

उच्च गति कटिंग के साथ संगत सीएनसी मशीनें

हाई-स्पीड सीएनसी मशीनिंग सेंटर

सभी CNC मशीनें हाई-स्पीड कटिंग के लिए नहीं बनाई जाती हैं। विशेष हाई-स्पीड मशीनिंग (HSM) केंद्र तेज़ स्पिंडल गति और तेज़ टूल मूवमेंट की मांगों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इन मशीनों का इस्तेमाल अक्सर उन उद्योगों में किया जाता है जिनमें सटीकता और गति की आवश्यकता होती है, जैसे एयरोस्पेस, मेडिकल और मोल्ड मेकिंग।

संगत मशीनों की मुख्य विशेषताएं

एचएससी उपकरणों को समर्थन देने के लिए, एक सीएनसी मशीन में निम्नलिखित होना चाहिए:

● उच्च स्पिंडल गति, जो प्रायः 15,000 से 60,000 RPM तक होती है

● औजारों के बीच तेजी से बदलाव के लिए स्वचालित उपकरण परिवर्तक (एटीसी)

● लंबे मशीनिंग सत्रों के दौरान सटीकता बनाए रखने के लिए थर्मल स्थिरता
ये विशेषताएं चरम कटाई स्थितियों में भी निरंतर प्रदर्शन बनाए रखने में मदद करती हैं।

गतिशील कठोरता और कंपन नियंत्रण

उच्च गति संचालन कंपन उत्पन्न कर सकता है जो उपकरण जीवन और भाग सटीकता को प्रभावित करता है। इसलिए, सफल उच्च गति मशीनिंग के लिए मजबूत संरचनात्मक कठोरता और सक्रिय कंपन भिगोना प्रणाली वाली मशीनें आवश्यक हैं।

सॉफ्टवेयर और नियंत्रण प्रणालियों की भूमिका

उन्नत सीएनसी मशीनें उच्च गति नियंत्रण प्रणाली और अनुकूलित सीएएम सॉफ्टवेयर का उपयोग करती हैं। ये उपकरण सुचारू उपकरण पथों की गणना करते हैं, त्वरण/मंदी का प्रबंधन करते हैं, और अनावश्यक मशीन आंदोलनों को कम करते हैं। इसके परिणामस्वरूप चक्र समय तेज होता है, सतह की फिनिश बेहतर होती है, और उपकरण और मशीन दोनों पर कम घिसाव होता है।

एचएससी उपकरण के उपयोग में चुनौतियां और विचार

ऊष्मा उत्पादन और तापीय तनाव

उच्च गति से काटने से स्वाभाविक रूप से अधिक गर्मी पैदा होती है। यदि उचित तरीके से प्रबंधित नहीं किया जाता है, तो यह गर्मी वर्कपीस या उपकरण के थर्मल विरूपण का कारण बन सकती है, जिससे आयामी सटीकता प्रभावित होती है। गर्मी के निर्माण को कम करने के लिए उचित शीतलन रणनीतियाँ और उपकरण कोटिंग्स महत्वपूर्ण हैं।

उपकरण का घिसना और टूटना

काटने की उच्च गति के कारण, उपकरण का घिसाव तेजी से होता है, खासकर जब कठोर या घर्षणकारी सामग्रियों को मशीनिंग करते हैं। अनुचित उपयोग से उपकरण के टूटने या टूटने की भी संभावना हो सकती है, जिससे भाग की गुणवत्ता प्रभावित होती है और डाउनटाइम बढ़ जाता है।

उच्च गुणवत्ता वाले धारकों और संतुलित उपकरणों की आवश्यकता

उच्च RPM पर, कटिंग टूल या टूल होल्डर में कोई भी असंतुलन कंपन, कम सटीकता और खराब सतह फिनिश का कारण बन सकता है। सुरक्षित और स्थिर संचालन के लिए सटीक-संतुलित टूल होल्डर और टाइट क्लैम्पिंग सिस्टम आवश्यक हैं।

उचित फीड और गति का महत्व

गलत फीड रेट या स्पिंडल स्पीड का उपयोग करने से टूल फेल हो सकता है या खराब परिणाम मिल सकते हैं। सीएनसी ऑपरेटरों को प्रत्येक कार्य के लिए सामग्री, टूल प्रकार और वांछित फिनिश को ध्यान में रखते हुए इन मापदंडों की सावधानीपूर्वक गणना और अनुकूलन करना चाहिए।

मशीनिंग रणनीति मायने रखती है

सही दृष्टिकोण चुनना - क्लाइम्ब मिलिंग बनाम पारंपरिक मिलिंग या ड्राई बनाम वेट कटिंग - गर्मी अपव्यय, उपकरण जीवन और सतह की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। उच्च गति सेटिंग्स के साथ संयुक्त क्लाइम्ब मिलिंग को अक्सर बेहतर फिनिश के लिए पसंद किया जाता है।

मशीन रखरखाव और अंशांकन

HSC वातावरण में नियमित मशीन अंशांकन और रखरखाव महत्वपूर्ण है। स्पिंडल बियरिंग में छोटी सी भी गड़बड़ी या घिसावट उच्च गति पर बड़ी समस्याएँ पैदा कर सकती है, जिससे उपकरण का जीवन और भाग की सटीकता कम हो जाती है।

एचएससी उपकरण प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए सुझाव

शीर्षकों के बिना सूची इस प्रकार है:

● उच्च आरपीएम पर कंपन को न्यूनतम करने के लिए टूल होल्डरों का उचित निरीक्षण और संतुलन सुनिश्चित करें।

● ऑपरेशन के आधार पर उपयुक्त शीतलक या स्नेहन, जैसे एमक्यूएल (न्यूनतम मात्रा स्नेहन) या सूखी कटिंग का चयन करें।

● अचानक होने वाली खराबी को रोकने और पुर्जों की गुणवत्ता को स्थिर बनाए रखने के लिए उपकरण के घिसाव पर नजर रखें।

● उच्च गति वाले काटने के कार्यों के लिए अनुकूलित टूलपाथ बनाने के लिए उन्नत CAM सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।

● दक्षता और उपकरण जीवन को बढ़ाने के लिए वास्तविक समय प्रदर्शन डेटा के आधार पर फ़ीड दरों और मशीनिंग रणनीतियों को समायोजित करें।

वह एक कवर है!

आधुनिक विनिर्माण के लिए उच्च गति वाले कटिंग उपकरण आवश्यक हैं, जो गति, सटीकता और उत्पादकता के मामले में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं। सामग्री, ज्यामिति, कोटिंग्स और संगत मशीनों को समझकर, निर्माता उपकरण के प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकते हैं और बेहतर परिणाम प्राप्त कर सकते हैं।

हालांकि, उपकरण के जीवन को अधिकतम करने और डाउनटाइम को न्यूनतम करने के लिए गर्मी उत्पादन, उपकरण के घिसाव और मशीनिंग रणनीतियों जैसी चुनौतियों पर सावधानीपूर्वक ध्यान देना आवश्यक है।

उपकरण संतुलन, घिसाव की निगरानी और उन्नत CAM सॉफ़्टवेयर का उपयोग करने जैसी सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करके, निर्माता अपनी मशीनिंग प्रक्रियाओं को बेहतर बना सकते हैं और उच्च गति वाले कटिंग अनुप्रयोगों में उच्च दक्षता बनाए रख सकते हैं। सामग्री और प्रौद्योगिकी में निरंतर प्रगति के साथ, उच्च गति वाले कटिंग का भविष्य आशाजनक दिखता है।