مرکز تراشیدن: تغییر شکل تولید با ظرفیت‌های چندفرآیندی

تکامل مراکز تراشیدن: از 3-محوری به ادغام چندفرآیندی

محدودیت‌های سنتی 3-محوری

موارد ماشین‌کاری استاندارد ۳ محوره تنها می‌توانند در سه جهت X، Y و Z حرکت کنند. این محدودیت اولیه به این معنی است که آن‌ها در ایجاد اشکال پیچیده‌ای که امروزه بسیاری از صنایع به آن نیاز دارند با مشکل مواجه می‌شوند. اپراتورها باید قطعات را بین عملیات مختلف به صورت دستی جابجا کنند که این امر زمان بیشتری می‌برد و احتمال بروز خطا را افزایش می‌دهد. در برخورد با طرح‌های پیچیده، کارخانه‌ها مجبور به استفاده از تنظیمات مختلف متعددی در طول تولید می‌شوند. تمام این موارد باعث افزایش هزینه‌ها و کاهش سرعت تولید می‌شود. به همین دلیل، ماشین‌های قدیمی ۳ محوره دیگر برای تولیدکنندگانی که به قطعات دقیق با تحمل‌های باریک نیاز دارند، کفایت نمی‌کنند.

پیشرفت در فناوری چند محوری

مراکز ماشین‌کاری پنج‌محوره همه چیز را زمانی که بحث کار با مواد از زوایای مختلف به‌صورت همزمان مطرح می‌شود، تغییر داده‌اند و این امکان را به طراحان داده‌اند تا شکل‌های پیچیده‌تری را خلق کنند. این دستگاه‌ها قادر به دستیابی به سطحی از جزئیات و دقت هستند که با سیستم‌های قدیمی سه‌محوره امکان‌پذیر نبود، زیرا اغلب شکاف‌هایی ایجاد می‌کردند یا مراحل اضافی کار را می‌طلبیدند. بهبودهای نرم‌افزاری در سال‌های اخیر این دستگاه‌های پیشرفته را حتی برای کارگاه‌های کوچک‌تر نیز در دسترس قرار داده است تا بتوانند پروژه‌های پیچیده‌ای را که قبلاً قادر به انجام آن نبودند، به انجام برسانند. نکته واقعاً جالب توجه این است که فناوری سنسورها و قابلیت‌های خودکار هم به‌طور مداوم در حال بهبود هستند. کارگاه‌ها گزارش داده‌اند که زمان تحویل کارها سریع‌تر شده است، چون خطاها زودتر در فرآیند شناسایی می‌شوند و برخی شرکت‌ها اعلام کرده‌اند که تولیدشان پس از به‌روزرسانی دو برابر شده است. بخش‌های هوافضا و دستگاه‌های پزشکی به‌ویژه به این نوع امکانات نیاز دارند، زیرا مشتریان امروزه مولفه‌هایی با هندسه پیچیده‌تر و تحملات سفت‌تر از هر زمان دیگری را می‌خواهند.

استفاده از فناوری EDM و برش لیزر

ادغام ماشین‌کاری با تخلیه الکتریکی (EDM) با فناوری برش لیزری درون مراکز ماشین‌کاری مدرن، امکان‌های این دستگاه‌ها را به‌ویژه در کار با مواد سخت بسیار گسترش داده است. EDM به تولیدکنندگان امکان می‌دهد چیزهایی را تولید کنند که با روش‌های برش سنتی هرگز قابل دستیابی نیست؛ این فناوری ایجاد کننده آن شکل‌های پیچیده است که تولید آن‌ها به روش‌های دیگر غیرممکن بوده است. زمانی که این فناوری با برش لیزری ترکیب می‌شود، کل فرآیند بسیار سریع‌تر شده در حالی که جزئیات بسیار دقیقی حفظ می‌شود. این موضوع در زمینه‌هایی مانند مهندسی هوافضا و تولید تجهیزات پزشکی اهمیت بسیاری دارد، جایی که حتی خطا‌های کوچک نیز می‌تواند پیامدهای بزرگی داشته باشد. پیشرفت‌های مداوم این فناوری‌ها نشان می‌دهد که ماشین‌کاری چگونه روز به روز در حال تکامل است تا نیازهای سخت‌گانه‌تر صنایع مختلف را برآورده کند.

نقاط قوت اصلی مرکزهای ماشین‌کاری چندفرآیندی

افزایش دقت و کاهش تحملات

مراکز ماشین‌کاری چندفرآیندی دقت را افزایش می‌دهند، زیرا امکان انجام عملیات مداوم را بدون نیاز به تنظیم مجدد بین مراحل مختلف فراهم می‌کنند. جدیدترین سیستم‌های کنترل همراه با نظارت در زمان واقعی به حفظ یکنواختی خروجی‌ها در بین دسته‌ها کمک می‌کنند، که این امر منجر به کاهش مشکلات مربوط به تحملات می‌شود که روش‌های سنتی را دچار می‌کند. برخی از تحقیقات اخیر از آزمایشگاه تولید MIT نشان می‌دهد که زمانی که کارگاه‌ها عملیات پیچیدن، فرزکاری و تکه‌کاری را در یک تنظیم ترکیب می‌کنند، دقت به میزان ۳۰ درصد نسبت به فرآیندهای مجزا بهبود می‌یابد. برای تولیدکنندگانی که با مشخصات بسیار دقیق کار می‌کنند، این نوع بهبود به معنای کاهش ردیف‌های رد شده و بهبود کیفیت کلی محصول است. بسیاری از کارگاه‌های ماشین‌کاری که با آن‌ها صحبت کرده‌ایم گزارش داده‌اند که نتایج قابل ملاحظه‌ای را در عرض چند ماه پس از به‌روزرسانی تجهیزاتشان مشاهده کرده‌اند، به‌گونه‌ای که این مراکز سرمایه‌گذاری هوشمندانه‌ای برای هر کسی محسوب می‌شود که جدیت می‌کند در بازار امروز رقابت کند.

تولید ساده‌تر با کمترین تنظیمات

هنگامی که کارگاه‌ها چندین مرحله از فرآیند ماشین‌کاری را در یک تنظیم انجام می‌دهند، زمان زیادی که صرف آماده‌سازی ابزارها و نصب وسایل می‌شود، کاهش می‌یابد. نتیجه چیست؟ ماشین‌آلات بدون توقف‌های زیاد و راه‌اندازی‌های مکرر به‌صورت روان‌تری کار می‌کنند که این امر به‌ویژه در کارخانه‌هایی که به دنبال بهینه‌سازی عملیات هستند، بسیار مفید است. تعداد کمتری نصب و راه‌اندازی به این معنی است که شرکت‌ها نیازی ندارند تا موجودی را در همه جا انباشته کنند. در عوض، می‌توانند قطعات را دقیقاً در زمان مورد نیاز تولید کنند و به سرعت به درخواست مشتریان پاسخ دهند، بدون اینکه از استانداردهای محصول کاسته شود. بسیاری از کارگاه‌های ماشین‌کاری متوجه شده‌اند که این رویکرد در بلندمدت به آن‌ها کمک می‌کند تا هزینه صرفه‌جویی کنند، در حالی که محصولاتشان همچنان دارای استانداردهای لازم هستند.

پوشش‌های سطحی بهتر و طولانی‌تر بودن عمر ابزار

هنگامی که فرآیندهای مختلف ماشین‌کاری در مراکز چندفرآیندی با یکدیگر ترکیب می‌شوند، در واقع به پرداخت‌های سطحی بسیار خوبی دست می‌یابند که به مشخصات صنعتی سختی که بیشتر شرکت‌ها با آن درگیر هستند، پاسخ می‌دهند. همچنین، ابزارهای برشی در این سیستم‌ها دوام بیشتری دارند که به معنای تعویض کمتر در طول زمان است. برخی مطالعات نشان داده‌اند که برخی پیکربندی‌های این سیستم‌های چندفرآیندی می‌توانند عمر ابزار را از 30٪ تا حتی 40٪ در برخی موارد افزایش دهند. چنین بهبودی در کاهش بودجه تعمیر و نگهداری بسیار سریع ظاهر می‌شود. وقتی همه این موارد را با کیفیت پایانی بهتر و یکنواخت ترکیب کنیم، دلیل اینکه چرا بسیاری از تولیدکنندگان به این راه‌حل‌های ماشین‌کاری یکپارچه روی می‌آورند، روشن می‌گردد.

ادغام ماشین‌کاری الکتریکی (EDM) و لیزر

استفاده از EDM سیم در ساخت قطعات پیچیده

ماشین‌کاری سیمی (Wire EDM) به‌عنوان روشی عالی برای برش اشکال پیچیده از مواد سخت که ابزارهای برش معمولی با آنها دچار مشکل می‌شوند، شناخته می‌شود. صنایعی مانند هوانوردی و ساخت‌وساز خودرو این تکنیک را به‌ویژه هنگام ساخت قطعات پیچیده‌ای که نیاز به دقت و حداقل ضایعات ماده دارند، بسیار مفید یافته‌اند. از آنجایی که EDM سیمی می‌تواند به تلورانس‌های بسیار تنگ دست یابد، بسیاری از شرکت‌ها فرآیندهای قدیمی چندمرحله‌ای خود را که زمان و هزینه بیشتری می‌بردند، با این روش جایگزین کرده‌اند. برای کارگاه‌هایی که سعی دارند کیفیت بالا را بدون هدر دادن منابع حفظ کنند، این فناوری تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای در کاهش هزینه‌های عملیاتی و دستیابی به یکنواختی محصول در دفعات مختلف تولید دارد.

بریدن لیزری برای طراحی‌های پیچیده

برش لیزری امروزه بسیار انعطاف‌پذیر شده است و اجازه می‌دهد کارگاه‌ها قطعات پیچیده را با هدر نرفتن زیاد مواد تولید کنند. بهبودهای اخیر در فناوری لیزر باعث شده است تا دستگاه‌ها بتوانند مواد را بسیار سریع‌تر از گذشته ببرند و همچنین این دستگاه‌ها اکنون می‌توانند روی انواع مواد مختلف از جمله فلزات و پلاستیک‌ها کار کنند. بسیاری از کارخانه‌ها شروع به ترکیب برش لیزری با روش‌های سنتی ماشین‌کاری کرده‌اند و طبق گزارش‌هایی از سطح کارخانه، در برخی موارد این رویکرد ترکیبی زمان تولید را تا حدود 30 درصد کاهش می‌دهد. صرفه‌جویی‌ها در هزینه‌های عملیاتی کلی به سرعت افزایش می‌یابد. برای شرکت‌هایی که به قطعات بسیار دقیق نیاز دارند و همچنان باید این قطعات از آزمون‌های سخت کیفیت عبور کنند، این روش ترکیبی در صنایعی مانند هوانوردی و تولید تجهیزات پزشکی که تحمل خطا بسیار کم است و دقت بسیار مهم است، کارهای شگفتی انجام می‌دهد.

کاربردهای ویژه صنعتی ماشین‌کاری پیشرفته

تولید قطعات هوافضا

بخش هوافضا واقعاً به قطعاتی نیاز دارد که هم سبک و هم مقاوم باشند. این همان دلیلی است که کارگاه‌ها به شدت به روش‌های پیشرفته ماشین‌کاری مانند فرزکاری 5 محوره و تخلیه الکتریکی (EDM) متکی هستند. این گزینه‌های فنی به کارخانه‌ها این امکان را می‌دهند تا بدون درنگ قطعات با کیفیت بالا و با دقت بسیار بالایی تولید کنند. صنعت به طور مداوم به دنبال مشخصات دقیق‌تری است، به خصوص در مورد اجزای موتور و عناصر سازه‌ای که حتی انحرافات جزئی هم اهمیت زیادی دارند. کارگاه‌هایی که این فرآیندهای جدید را پذیرفته‌اند، گزارش می‌دهند که زمان تحویل پروژه‌هایشان به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. دوره تولید کوتاه‌تر به این معنی است که شرکت‌ها می‌توانند سفارش‌های بیشتری را بپذیرند و در عین حال وقتی برای توسعه ایده‌های جدید داشته باشند بجای اینکه فقط در حال دویدن به سمت ددلاین‌ها باشند. برخی از تولیدکنندگان شروع به آزمایش رویکردهای ترکیبی کرده‌اند که ترکیبی از تکنیک‌های سنتی و مدرن هستند تا دامنه کار خود را بیشتر گسترش دهند.

نیازهای تولید دستگاه‌های پزشکی

ساخت دستگاه‌های پزشکی نیازمند اقدامات کنترل کیفیت بسیار دقیق و همراه با کارهای ماشین‌کاری بسیار دقیق است، کاری که مراکز ماشین‌کاری مدرن در انجام آن بسیار خوب عمل می‌کنند. آنچه این مراکز را متمایز می‌کند، توانایی آنها در سفارشی‌کردن فرآیندهای تولید برای قطعات خاصی است که در ابزارهای جراحی و دستگاه‌های قابل کاشت استفاده می‌شوند. بر اساس برخی مطالعات اخیر از سوی افرادی که این حوزه را دنبال می‌کنند، زمانی که تولیدکنندگان از فناوری چندفرایندی در عملیات خود استفاده می‌کنند، می‌توانند زمان تولید را تقریباً ۲۰ درصد کاهش دهند. این نوع بهبود باعث می‌شود شرکت‌ها بتوانند با رعایت تمام مقررات، تجهیزات پزشکی با کیفیت بالا را به سرعت لازم برای بیمارستان‌ها و مراکز درمانی تحویل دهند. و هرچه تولید سریع‌تر و بهتر شود، فضای بیشتری برای نوآوری در کل زمینه فناوری پزشکی ایجاد می‌شود.