มีการเสนอกระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสานสำหรับการผลิตฐานหม้อน้ำท่อความร้อน ด้วยการทำให้ท่อความร้อนราบเรียบเบื้องต้นและการตัดเฉือนฐานอย่างแม่นยำด้วยเครื่องมือกล CNC เครื่องเดียว ทำให้ได้ความสม่ำเสมอในระดับสูงระหว่างพื้นผิวสัมผัสของท่อความร้อนและพื้นผิวฐาน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้จำกัดข้อผิดพลาดความเรียบโดยรวมให้อยู่ภายใน 0.05 มม. และบรรลุความหยาบผิว (Ra) ที่ 0.8–1.2 μm เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแบบเดิม เวลาการประมวลผลต่อหน่วยจะลดลง ทำให้มีความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพสูง และความเป็นไปได้สำหรับการผลิตจำนวนมาก วิธีการนี้ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตหม้อน้ำท่อความร้อนและส่วนประกอบโลหะที่คล้ายกันอย่างมีประสิทธิภาพ
ความเรียบของฐานหม้อน้ำท่อความร้อนส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการกระจายความร้อนและคุณภาพการประกอบ กระบวนการตัดเฉือนแบบหลายขั้นตอน-แบบเดิมๆ เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์จำนวนมาก ขั้นตอนการทำงานที่ยาวนาน และการหนีบและการขนส่งบ่อยครั้ง ซึ่งทั้งหมดนี้จำกัดประสิทธิภาพและความแม่นยำในการผลิต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำ จึงมีการเสนอกระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสาน ซึ่งรวมเอาการวางท่อความร้อนเบื้องต้นและการตัดเฉือนฐานอย่างแม่นยำไว้ในการทำงานของเครื่องจักร CNC เครื่องเดียว ทำให้เกิดการผลิตจำนวนมากที่มีความแม่นยำสูง- การศึกษายังสำรวจคุณค่าการใช้งานทางอุตสาหกรรมของการออกแบบกระบวนการ การตรวจสอบการทดลอง และกลยุทธ์การปรับให้เหมาะสม
02
ภาพ
การออกแบบกระบวนการรีดและกัดแบบผสมผสานสำหรับฐานหม้อน้ำท่อความร้อน
ภาพ
2.1 การวิเคราะห์หลักการกระบวนการ
ในระหว่างการตัดเฉือนฐานหม้อน้ำท่อความร้อน (ดูรูปที่ 1) คุณภาพของพื้นผิวสัมผัสท่อความร้อนและพื้นผิวด้านบนของฐานส่งผลโดยตรงต่อการกระจายความร้อนและคุณภาพของการประกอบ กระบวนการรีดใช้เครื่องมือที่ติดตั้งลูกบอลที่จัดเรียงสม่ำเสมอเพื่อทำให้ท่อความร้อนเรียบ โดยนำพื้นผิวสัมผัสมาใกล้กับพื้นผิวด้านบนของฐานและรับประกันความเรียบในเบื้องต้น ต่อจากนั้น มีการใช้กระบวนการกัดเพื่อความแม่นยำ-ตัดเฉือนทั้งท่อความร้อนแบบรีดและฐาน เพื่อให้แน่ใจว่าท่อความร้อนจะถูกเรียบเสมอกันและสร้างพื้นผิวที่เรียบและเรียบ วิธีการกลิ้งและการกัดแบบผสมผสานนี้รวมเอาขั้นตอนดั้งเดิมหลายขั้นตอนไว้ในการทำงานของ CNC เดียว ซึ่งช่วยลดการเคลื่อนย้ายชิ้นงานและ-เวลาในการจับยึดใหม่ ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนและคุณภาพพื้นผิว ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมากและลดต้นทุนการผลิต รูป
รูปที่ 1: แผนผังของฐานแผ่นระบายความร้อนของท่อความร้อน
2.2 การออกแบบแผนกระบวนการ
ในการออกแบบโครงร่างกระบวนการ เครื่องมือรีดจะใช้ลูกบอลหลายลูกที่จัดเรียงเป็นวงกลมสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่ามีการใช้แรงกดสม่ำเสมอและความเรียบของฐาน จำนวนลูกบอลและระยะห่างสามารถปรับให้เหมาะสมโดยพิจารณาจากเส้นผ่านศูนย์กลางท่อความร้อนและความกว้างของร่อง เลือกหัวกัดปาดหน้าซึ่งสามารถหมุนได้ 360 องศา การป้อนตามขวางจะใช้ในการกัดพื้นผิวด้านล่างให้เสร็จสมบูรณ์ เพื่อให้แน่ใจว่าความดันของท่อความร้อน-พื้นผิวแบริ่งราบกับพื้นผิวฐาน ลำดับการตัดเฉือนจะถูกควบคุมโดยเครื่องมือกล CNC ซึ่งช่วยให้สามารถประมวลผลได้อย่างต่อเนื่อง โดยเปลี่ยนจากการกลิ้งเป็นการเปลี่ยนเครื่องมือ จากนั้นเป็นการกัด รูปแบบนี้ช่วยลดความจำเป็นในการสลับระหว่างเครื่องจักรและกระบวนการต่างๆ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระดับของระบบอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังรับประกันการทำงานร่วมกันในระดับสูงระหว่างการปรับระดับเริ่มต้นด้วยการรีดและการเก็บผิวละเอียดที่แม่นยำด้วยการกัด ซึ่งท้ายที่สุดจะช่วยเพิ่มความเสถียรของกระบวนการโดยรวม [1]
2.3 การออกแบบอุปกรณ์เครื่องจักรและฟิกซ์เจอร์
อุปกรณ์การตัดเฉือนที่เลือกคือเครื่องมือเครื่อง CNC ที่ติดตั้งเครื่องเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้สามารถหมุนเครื่องมือรีดได้ 360 องศา และสลับไปใช้หัวกัดสำหรับการกัดพื้นผิวด้านล่าง ซึ่งช่วยให้สามารถตัดเฉือนคอมโพสิตในเครื่องจักรเครื่องเดียวได้ ฐานระบายความร้อนถูกยึดไว้บนโต๊ะเครื่องจักรโดยใช้ฟิกซ์เจอร์เฉพาะ ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีการเคลื่อนตัวเกิดขึ้นระหว่างการรีดและการกัด ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการตัดเฉือน การออกแบบฟิกซ์เจอร์คำนึงถึงการวางตำแหน่งและแรงจับยึดที่สม่ำเสมอหลังจากสอดท่อความร้อนเข้าไปในร่อง ในขณะเดียวกันก็ป้องกันการเสียรูปของท่อความร้อน การออกแบบด้านความปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์และฟิกซ์เจอร์ยังรับประกันความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและความสมบูรณ์ของชิ้นงาน จึงรับประกันความเสถียรและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการตัดเฉือนคอมโพสิต
03
รูป
การศึกษาทดลองเกี่ยวกับการกลิ้งและการกัดด้วยเครื่องจักรคอมโพสิต
รูป
3.1 วัสดุและชิ้นงานทดลอง
ท่อความร้อนที่ใช้ในการทดลองเป็นท่อทองแดงขนาดมาตรฐาน เส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. และวัสดุฐานเป็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ การออกแบบร่องเป็นไปตามข้อกำหนดความทนทานต่อขนาดสำหรับท่อความร้อน ทำให้มั่นใจได้ถึงความกระชับพอดีและอำนวยความสะดวกในกระบวนการทำให้แบน พื้นผิวฐานผ่านการบำบัดล่วงหน้า-เพื่อปรับปรุงคุณภาพผิวสำเร็จ ลดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวและความเข้มข้นของความเค้นระหว่างการตัดเฉือน ดังนั้นจึงมั่นใจในความน่าเชื่อถือของข้อมูลการทดลอง
ความลึกและระยะห่างของร่องฐานได้รับการปรับปรุงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายแรงที่สม่ำเสมอบนลูกกลิ้ง ท่อความร้อนจะได้รับการทำความสะอาดก่อนการประกอบเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันหรือสิ่งเจือปนส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์ของการรีด ฐานถูกยึดไว้กับโต๊ะเครื่องมือกล CNC โดยใช้ฟิกซ์เจอร์ เพื่อให้มั่นใจว่าท่อความร้อนและฐานจะรักษาตำแหน่งสัมพัทธ์ที่มั่นคงระหว่างกระบวนการป้อนตามขวาง จึงเป็นการสร้างรากฐานการทดลองที่เชื่อถือได้สำหรับการดำเนินการรีดและกัดแบบรวมในภายหลัง
3.2 ขั้นตอนการทดลอง
ท่อความร้อนถูกสอดเข้าไปในร่องของฐานและยึดด้วยฟิกซ์เจอร์พิเศษ เพื่อให้มั่นใจว่ามีความขนานและกระจายแรงสม่ำเสมอเพื่อป้องกันการเสียรูปหรือการเคลื่อนตัวระหว่างการหนีบ ฟิกซ์เจอร์ถูกยึดไว้กับโต๊ะเครื่อง CNC เพื่อรักษาเสถียรภาพของชิ้นงานในระหว่างกระบวนการรีดและกัดในเวลาต่อมา จากนั้นเครื่อง CNC จะควบคุมเครื่องมือกลิ้งให้หมุนได้ 360 องศา โดยทำการกลิ้งผ่านฟีดตามขวาง วิธีนี้จะทำให้พื้นผิวที่ถูกบีบอัดของท่อความร้อนใกล้กับพื้นผิวด้านบนของฐานเพื่อการปรับระดับเบื้องต้น ในขณะที่แรงที่สม่ำเสมอที่ใช้โดยลูกบอลกลิ้งทำให้แน่ใจถึงความเรียบโดยรวมของฐาน
เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการรีด เครื่องมือจะสลับไปใช้หัวกัดปาดหน้าโดยอัตโนมัติเพื่อทำการกัดแบบหมุน 360 องศา ขั้นตอนนี้ทำให้พื้นผิวที่ถูกบีบอัดของท่อความร้อนแบบรีดจนกระทั่งเรียบไปกับพื้นผิวด้านบนของฐานอย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดพื้นผิวที่เรียบและเรียบ พารามิเตอร์หลัก-รวมถึงแรงกดในการหมุน จำนวนลูกกลิ้ง อัตราการป้อน และการตั้งค่าการกัด- ได้รับการบันทึกอย่างพิถีพิถันตลอดการทดลองเพื่อให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้สำหรับการปรับปรุงกระบวนการให้เหมาะสม การควบคุมคุณภาพ และการผลิตจำนวนมากในภายหลัง [2]
3.3 วิธีการวัด
ความเรียบวัดโดยใช้เครื่องวัดพิกัด (CMM) ที่มีความแม่นยำสูง-เพื่อประเมินความเรียบของพื้นผิวที่ถูกบีบอัดของท่อความร้อนและพื้นผิวด้านบนของฐาน เพื่อให้มั่นใจว่าข้อผิดพลาดของความเรียบโดยรวมยังอยู่ภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ ความเบี่ยงเบนของความเรียบจะคำนวณตามการวัดหลาย-จุด โดยมีการบันทึกการเปลี่ยนแปลงหลังจากขั้นตอนการรีดและการกัดแต่ละขั้นตอน ตรวจสอบความหยาบของพื้นผิวโดยใช้เครื่องวัดโปรไฟล์พื้นผิวเพื่อตรวจสอบว่าพื้นผิวสัมผัสของฐานและท่อความร้อนตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ นอกจากนี้ ความเสมอกันระหว่างพื้นผิวที่ถูกบีบอัดของท่อความร้อนและพื้นผิวด้านบนของฐานนั้นถูกวัดเพื่อวิเคราะห์ผลกระทบของกระบวนการรีดและการกัดแบบรวมต่อความแม่นยำของชิ้นงาน ซึ่งเป็นพื้นฐานที่เชื่อถือได้สำหรับการปรับกระบวนการให้เหมาะสมและการปรับพารามิเตอร์
3.4 ผลการทดลองและการวิเคราะห์
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสานทำให้เกิดการชะล้างระหว่างพื้นผิวที่ถูกบีบอัดของท่อความร้อนและพื้นผิวด้านบนของฐานได้ดีกว่าอย่างมาก เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตหลาย-ขั้นตอนแบบดั้งเดิม ข้อผิดพลาดของความเรียบโดยรวมจะถูกควบคุมภายใน 0.05 มม. และความขรุขระของพื้นผิว (Ra) อยู่ที่ 0.8–1.2 μm ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดด้านการตัดเฉือนสำหรับตัวระบายความร้อนที่มีความแม่นยำสูง- กระบวนการรีด (ดูรูปที่ 2) จะ-ปรับระดับท่อความร้อนล่วงหน้าอย่างมีประสิทธิผล รับประกันการกระจายแรงที่สม่ำเสมอ ลดปริมาตรของวัสดุที่ถูกดึงออกระหว่างการกัด ลดการสึกหรอของเครื่องมือ และเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดเฉือนและความเรียบของพื้นผิว วิธีการนี้ช่วยให้มั่นใจในความแม่นยำในการตัดเฉือนในขณะที่ลดความเข้มข้นของความเค้นในฐานท่อความร้อนและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเครื่องมือ
ภาพ
รูปที่ 2: แผนผังของกระบวนการรีด
1-ท่อความร้อน 2-เครื่องมือกลิ้ง 3-Ball 4-ฐานระบายความร้อนท่อความร้อน
เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการปั๊มและขัดแบบดั้งเดิม กระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสานช่วยประหยัดเวลาในการใช้อุปกรณ์และเวลาที่ต้องใช้สำหรับการหนีบรองได้อย่างมาก ข้อมูลการทดลองแสดงการลดเวลาในการประมวลผลต่อหน่วยลงประมาณ 30% นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังมีเสถียรภาพและความสามารถในการทำซ้ำสูง ช่วยให้มั่นใจในความแม่นยำในการตัดเฉือนชิ้นงานต่างๆ อย่างสม่ำเสมอในระหว่างการผลิตจำนวนมาก และลดอัตราของเสีย [3] วิธีการตัดเฉือนแบบผสมผสานนี้ผสานรวมกระบวนการต่างๆ ลดการแทรกแซงด้วยตนเอง เพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนการผลิต และยกระดับระบบอัตโนมัติในสายการผลิต
04
ภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีการกลิ้งและการกัดแบบผสมผสาน
ภาพ
4.1 การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์กระบวนการ
พารามิเตอร์กระบวนการสำหรับการรีดและการกัดแบบรวมมีผลโดยตรงต่อความเรียบของพื้นผิวสัมผัสของท่อความร้อนและคุณภาพพื้นผิวของฐาน ในกระบวนการรีด การเพิ่มแรงดันในการรีดและจำนวนลูกบอลให้เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ถึงแรงที่สม่ำเสมอบนท่อความร้อน ป้องกันการยื่นออกมาหรือการกดทับเฉพาะที่ และเพิ่มประสิทธิภาพในการรีด ต้องปรับระยะห่างของลูกบอล รูปแบบการจัดเรียง และความเร็วการหมุนตามเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อความร้อนและขนาดร่องฐาน เพื่อรองรับข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันของฐานท่อความร้อน ในกระบวนการกัด การปรับความลึกของการตัด อัตราป้อน และมุมการหมุนของเครื่องมือให้เหมาะสมจะลดการเอาออกของวัสดุ ปรับปรุงความเรียบและคุณภาพของพื้นผิวด้านล่าง ลดการสึกหรอของเครื่องมือและการสั่นของเครื่องจักร และรับประกันความแม่นยำและความเสถียรสูงของกระบวนการแบบรวม จึงให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตจำนวนมากของฐานแผ่นระบายความร้อนของท่อความร้อน. 4.2 การรวมกระบวนการและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ
การผสมผสานการรีดและการกัดบนเครื่องมือกล CNC เครื่องเดียวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก การบูรณาการกระบวนการนี้ช่วยลดการสิ้นเปลืองเวลาที่เกี่ยวข้องกับการตั้งค่าการจับยึดหลายครั้งและการสลับอุปกรณ์ที่พบในวิธีการดั้งเดิม ในขณะเดียวกันก็ลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากการขนส่งชิ้นส่วนหรือ-การจับยึดใหม่ ผลการทดลองระบุว่าเวลาในการประมวลผลต่อหน่วยลดลงประมาณ 30% เมื่อเทียบกับกระบวนการปั๊มและขัดแบบดั้งเดิม การใช้อุปกรณ์ดีขึ้น และทั้งการแทรกแซงด้วยตนเองและความซับซ้อนในการปฏิบัติงานลดลง [4]
4.3 วิธีการควบคุมคุณภาพ
ความแม่นยำในการจับยึดมีบทบาทสำคัญในคุณภาพของกระบวนการรีดและกัดแบบผสมผสาน การออกแบบอุปกรณ์จับยึดแบบพิเศษช่วยให้มั่นใจได้ว่าท่อความร้อนจะรักษาตำแหน่งที่มั่นคงในระหว่างการรีดและการกัด ป้องกันการเบี่ยงเบนของความเรียบที่เกิดจากการแทนที่หรือการเสียรูปของท่อความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต้องมีการกำหนดมาตรการการตรวจสอบและแก้ไขที่ครอบคลุม-รวมถึงการวัดความเรียบ การทดสอบความหยาบของพื้นผิว และการตรวจสอบการจัดตำแหน่งของพื้นผิวสัมผัสของท่อความร้อน-เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การประมวลผลได้ทันท่วงที หรือ-หนีบใหม่เพื่อตอบสนองต่อข้อมูลที่ผิดปกติ การควบคุมคุณภาพควรรวมระบบการตรวจสอบเครื่องจักรตามเวลาจริง-ไว้ด้วยเพื่อให้ข้อเสนอแนะ-ในการปรับแรงและการเคลื่อนที่ระหว่างการตัดเฉือน สิ่งนี้ทำให้มั่นใจในความเสถียรและความสม่ำเสมอของกระบวนการรวม ดังนั้นจึงเป็นไปตามข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมสำหรับความแม่นยำสูงและคุณภาพพื้นผิวที่เหนือกว่าในฐานหม้อน้ำท่อความร้อน
05
ภาพ
การประยุกต์ใช้กระบวนการและมูลค่าทางวิศวกรรม
ภาพ
กระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสานทำให้มีความเสถียรและความสามารถในการทำซ้ำสูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตฐานหม้อน้ำท่อความร้อนจำนวนมาก การดำเนินการทั้งสองอย่างบนเครื่อง CNC เครื่องเดียวช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดตำแหน่งระหว่างพื้นผิวสัมผัสของท่อความร้อนและความเรียบของฐาน ลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ และรองรับข้อกำหนดฐานต่างๆ สามารถตอบสนองความต้องการด้านการผลิตได้ง่ายๆ ด้วยการปรับจำนวนลูกกลิ้ง แรงกดในการรีด และความลึกของการกัด การบูรณาการกระบวนการช่วยลดความจำเป็นในการตั้งค่าการจับยึดหลายครั้ง การขนย้ายวัสดุ และการสลับอุปกรณ์ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสายการผลิตและมาตรฐานการปฏิบัติงาน นี่เป็นโซลูชันที่เป็นไปได้สำหรับการผลิตจำนวนมากพร้อมทั้งรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน [5]
เมื่อเปรียบเทียบกับการตัดเฉือนหลายขั้นตอน{0}} แบบเดิม กระบวนการแบบผสมผสานนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและผลตอบแทนทางเศรษฐกิจได้อย่างมาก โดยจะช่วยลดเวลาการประมวลผลต่อหน่วยได้ประมาณ 30% ลดการใช้อุปกรณ์และความจำเป็นในการแทรกแซงด้วยตนเอง และลดทั้งอัตราของเสียและต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับงานตกแต่งสำเร็จในภายหลัง ด้วยการบูรณาการการควบคุมอัจฉริยะเข้ากับ-การตรวจสอบกระบวนการ วิธีการดังกล่าวทำให้สามารถปรับพารามิเตอร์กระบวนการและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ได้โดยอัตโนมัติ เหมาะสำหรับการตัดเฉือนฐานหม้อน้ำท่อความร้อนและส่วนประกอบโลหะที่มีความแม่นยำสูง-อื่นๆ ซึ่งให้โอกาสการใช้งานในวงกว้าง
06
ภาพ
บทสรุป
ภาพ
กระบวนการรีดและการกัดแบบผสมผสานผสมผสานกระบวนการทำให้ท่อความร้อนเรียบและการกัดฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความซับซ้อนของขั้นตอนการผลิตแบบดั้งเดิม และเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลและระดับระบบอัตโนมัติอย่างมีนัยสำคัญ ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงความเรียบที่ดีเยี่ยมระหว่างพื้นผิวสัมผัสของท่อความร้อนและฐาน โดยมีการควบคุมข้อผิดพลาดของความเรียบภายใน 0.05 มม. และความขรุขระของพื้นผิว (Ra) อยู่ในช่วง 0.8 ถึง 1.2 μm นอกจากนี้ เวลาประมวลผลต่อ-หน่วยจะลดลงประมาณ 30% และกระบวนการนี้มีความเสถียรสูง วิธีนี้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากของฐานหม้อน้ำท่อความร้อนและส่วนประกอบโลหะที่มีความแม่นยำสูง-อื่นๆ ซึ่งให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญและมีศักยภาพในการนำไปใช้อย่างกว้างขวาง
