৫-অক্ষ যন্ত্রাংশের সাথে কাস্টম ধাতব যন্ত্রাংশ তৈরি

৫-অক্ষ যন্ত্রাংশের সাথে কাস্টম ধাতব যন্ত্রাংশ তৈরি

লেখক:পিএফটি, শেনজেন

সারাংশ:উন্নত উৎপাদনের জন্য মহাকাশ, চিকিৎসা এবং শক্তি খাতে ক্রমবর্ধমান জটিল, উচ্চ-নির্ভুল ধাতব উপাদানের চাহিদা রয়েছে। এই বিশ্লেষণটি এই প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণে আধুনিক 5-অক্ষ কম্পিউটার সংখ্যাসূচক নিয়ন্ত্রণ (CNC) মেশিনিংয়ের ক্ষমতা মূল্যায়ন করে। জটিল ইম্পেলার এবং টারবাইন ব্লেডের প্রতিনিধিত্বকারী বেঞ্চমার্ক জ্যামিতি ব্যবহার করে, মহাকাশ-গ্রেড টাইটানিয়াম (Ti-6Al-4V) এবং স্টেইনলেস স্টিল (316L) এর উপর 5-অক্ষের তুলনায় মেশিনিং ট্রায়াল পরিচালিত হয়েছিল। ফলাফলগুলি 5-অক্ষ প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে মেশিনিং সময় 40-60% হ্রাস এবং পৃষ্ঠের রুক্ষতা (Ra) 35% পর্যন্ত উন্নতি প্রদর্শন করে, যা হ্রাসকৃত সেটআপ এবং অপ্টিমাইজড টুল ওরিয়েন্টেশনের জন্য দায়ী। ±0.025 মিমি সহনশীলতার মধ্যে বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য জ্যামিতিক নির্ভুলতা গড়ে 28% বৃদ্ধি পেয়েছে। উল্লেখযোগ্য আপফ্রন্ট প্রোগ্রামিং দক্ষতা এবং বিনিয়োগের প্রয়োজন হলেও, 5-অক্ষ মেশিনিং উচ্চতর দক্ষতা এবং ফিনিশ সহ পূর্বে অসম্ভাব্য জ্যামিতির নির্ভরযোগ্য উৎপাদন সক্ষম করে। এই ক্ষমতাগুলি উচ্চ-মূল্যবান, জটিল কাস্টম ধাতব অংশ তৈরির জন্য 5-অক্ষ প্রযুক্তিকে অপরিহার্য হিসাবে স্থান দেয়।

1. ভূমিকা
মহাকাশ (হালকা, শক্তিশালী যন্ত্রাংশের চাহিদা), চিকিৎসা (জৈব-সামঞ্জস্যপূর্ণ, রোগী-নির্দিষ্ট ইমপ্লান্টের প্রয়োজন), এবং শক্তি (জটিল তরল-পরিচালনা উপাদানের প্রয়োজন) এর মতো শিল্পগুলিতে কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশনের জন্য নিরলস প্রচেষ্টা ধাতব অংশের জটিলতার সীমানা ঠেলে দিয়েছে। সীমিত সরঞ্জাম অ্যাক্সেস এবং একাধিক প্রয়োজনীয় সেটআপ দ্বারা সীমাবদ্ধ ঐতিহ্যবাহী 3-অক্ষ CNC মেশিনিং জটিল কনট্যুর, গভীর গহ্বর এবং যৌগিক কোণের প্রয়োজন এমন বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে লড়াই করে। এই সীমাবদ্ধতার ফলে সঠিকতা হ্রাস পায়, উৎপাদন সময় বৃদ্ধি পায়, উচ্চ খরচ হয় এবং নকশা সীমাবদ্ধতা তৈরি হয়। 2025 সালের মধ্যে, অত্যন্ত জটিল, নির্ভুল ধাতব অংশগুলি দক্ষতার সাথে তৈরি করার ক্ষমতা আর বিলাসিতা নয় বরং একটি প্রতিযোগিতামূলক প্রয়োজনীয়তা। আধুনিক 5-অক্ষ CNC মেশিনিং, তিনটি রৈখিক অক্ষ (X, Y, Z) এবং দুটি ঘূর্ণন অক্ষ (A, B বা C) এর একযোগে নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, একটি রূপান্তরমূলক সমাধান উপস্থাপন করে। এই প্রযুক্তিটি কাটিং টুলকে একক সেটআপে কার্যত যেকোনো দিক থেকে ওয়ার্কপিসের কাছে যেতে দেয়, মৌলিকভাবে 3-অক্ষ মেশিনিংয়ের অন্তর্নিহিত অ্যাক্সেস সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করে। এই প্রবন্ধটি কাস্টম ধাতব যন্ত্রাংশ উৎপাদনের জন্য 5-অক্ষ যন্ত্রের নির্দিষ্ট ক্ষমতা, পরিমাণগত সুবিধা এবং ব্যবহারিক বাস্তবায়ন বিবেচনাগুলি পরীক্ষা করে।

2. পদ্ধতি
২.১ নকশা এবং বেঞ্চমার্কিং
সিমেন্স এনএক্স সিএডি সফটওয়্যার ব্যবহার করে দুটি বেঞ্চমার্ক যন্ত্রাংশ ডিজাইন করা হয়েছে, যা কাস্টম উৎপাদনের ক্ষেত্রে সাধারণ চ্যালেঞ্জগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে:

ইমপেলার:উচ্চ আকৃতির অনুপাত এবং টাইট ক্লিয়ারেন্স সহ জটিল, পাকানো ব্লেড সমন্বিত।

টারবাইন ব্লেড:যৌগিক বক্রতা, পাতলা দেয়াল এবং নির্ভুল মাউন্টিং পৃষ্ঠতল অন্তর্ভুক্ত করা।
এই ডিজাইনগুলিতে ইচ্ছাকৃতভাবে আন্ডারকাট, গভীর পকেট এবং অ-অর্থোগোনাল টুল অ্যাক্সেসের প্রয়োজন এমন বৈশিষ্ট্যগুলি অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে, বিশেষ করে 3-অক্ষ যন্ত্রের সীমাবদ্ধতাগুলিকে লক্ষ্য করে।

২.২ উপকরণ এবং সরঞ্জাম

উপকরণ:অ্যারোস্পেস-গ্রেড টাইটানিয়াম (Ti-6Al-4V, অ্যানিলড অবস্থা) এবং 316L স্টেইনলেস স্টিলকে তাদের চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন এবং স্বতন্ত্র মেশিনিং বৈশিষ্ট্যের প্রাসঙ্গিকতার জন্য নির্বাচিত করা হয়েছিল।

মেশিন:

৫-অক্ষ:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (Heidenhain TNC 640 নিয়ন্ত্রণ)।

৩-অক্ষ:HAAS VF-4SS (HAAS NGC নিয়ন্ত্রণ)।

টুলিং:রাফিং এবং ফিনিশিংয়ের জন্য কেনেমেটাল এবং স্যান্ডভিক করোম্যান্টের প্রলেপযুক্ত সলিড কার্বাইড এন্ড মিল (বিভিন্ন ব্যাস, বল-নোজ এবং ফ্ল্যাট-এন্ড) ব্যবহার করা হয়েছিল। টুল প্রস্তুতকারকের সুপারিশ এবং নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষার কাট ব্যবহার করে উপাদান এবং মেশিনের ক্ষমতা অনুসারে কাটিং প্যারামিটারগুলি (গতি, ফিড, কাটার গভীরতা) অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল।

কর্মক্ষেত্র:কাস্টম, সুনির্দিষ্টভাবে মেশিন করা মডুলার ফিক্সচার উভয় ধরণের মেশিনের জন্যই কঠোর ক্ল্যাম্পিং এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্য অবস্থান নিশ্চিত করে। 3-অক্ষের ট্রায়ালের জন্য, ঘূর্ণনের প্রয়োজন এমন অংশগুলিকে ম্যানুয়ালি স্পষ্টতা ডোয়েল ব্যবহার করে পুনঃস্থাপন করা হয়েছিল, যা সাধারণ দোকানের মেঝে অনুশীলনের অনুকরণ করে। 5-অক্ষের ট্রায়ালগুলি একটি একক ফিক্সচার সেটআপের মধ্যে মেশিনের সম্পূর্ণ ঘূর্ণন ক্ষমতা ব্যবহার করে।

২.৩ তথ্য সংগ্রহ ও বিশ্লেষণ

চক্র সময়:মেশিন টাইমার থেকে সরাসরি পরিমাপ করা হয়েছে।

পৃষ্ঠের রুক্ষতা (Ra):প্রতি অংশের পাঁচটি গুরুত্বপূর্ণ স্থানে মিতুতোয়ো সার্ফেস্ট এসজে-৪১০ প্রোফাইলোমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছে। প্রতিটি উপাদান/মেশিনের সংমিশ্রণে তিনটি অংশ মেশিন করা হয়েছে।

জ্যামিতিক নির্ভুলতা:Zeiss CONTURA G2 স্থানাঙ্ক পরিমাপ যন্ত্র (CMM) ব্যবহার করে স্ক্যান করা হয়েছে। CAD মডেলের সাথে সমালোচনামূলক মাত্রা এবং জ্যামিতিক সহনশীলতা (সমতলতা, লম্বতা, প্রোফাইল) তুলনা করা হয়েছে।

পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণ:চক্র সময় এবং Ra পরিমাপের জন্য গড় মান এবং মানক বিচ্যুতি গণনা করা হয়েছিল। নামমাত্র মাত্রা এবং সহনশীলতা সম্মতি হার থেকে বিচ্যুতির জন্য CMM ডেটা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

সারণি ১: পরীক্ষামূলক সেটআপের সারাংশ

৩. ফলাফল ও বিশ্লেষণ
৩.১ দক্ষতা বৃদ্ধি
৫-অক্ষ যন্ত্রের মাধ্যমে যথেষ্ট সময় সাশ্রয় করা সম্ভব হয়েছে। টাইটানিয়াম ইম্পেলারের ক্ষেত্রে, ৫-অক্ষ প্রক্রিয়াকরণ ৩-অক্ষ যন্ত্রের তুলনায় ৫৮% চক্র সময় কমিয়েছে (২.১ ঘন্টা বনাম ৫.০ ঘন্টা)। স্টেইনলেস স্টিলের টারবাইন ব্লেড ৪২% হ্রাস দেখিয়েছে (১.৮ ঘন্টা বনাম ৩.১ ঘন্টা)। এই লাভগুলি মূলত একাধিক সেটআপ এবং সংশ্লিষ্ট ম্যানুয়াল হ্যান্ডলিং/পুনঃস্থাপনের সময় বাদ দেওয়ার ফলে এবং অপ্টিমাইজড টুল ওরিয়েন্টেশনের কারণে দীর্ঘ, অবিচ্ছিন্ন কাট সহ আরও দক্ষ টুলপাথ সক্ষম করার ফলে।

৩.২ পৃষ্ঠের মান উন্নয়ন
৫-অক্ষ যন্ত্রের মাধ্যমে পৃষ্ঠের রুক্ষতা (Ra) ধারাবাহিকভাবে উন্নত হয়েছে। টাইটানিয়াম ইম্পেলারের জটিল ব্লেড পৃষ্ঠগুলিতে, গড় Ra মান 32% হ্রাস পেয়েছে (0.8 µm বনাম 1.18 µm)। স্টেইনলেস স্টিল টারবাইন ব্লেডেও একই রকম উন্নতি দেখা গেছে (Ra 35% হ্রাস পেয়েছে, গড় 0.65 µm বনাম 1.0 µm)। এই উন্নতির জন্য একটি ধ্রুবক, সর্বোত্তম কাটিয়া যোগাযোগ কোণ বজায় রাখার ক্ষমতা এবং ছোট টুল এক্সটেনশনগুলিতে উন্নত টুল দৃঢ়তার মাধ্যমে টুল কম্পন হ্রাস করার ক্ষমতা দায়ী।

৩.৩ জ্যামিতিক নির্ভুলতা বৃদ্ধি
CMM বিশ্লেষণে ৫-অক্ষ প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে উচ্চতর জ্যামিতিক নির্ভুলতা নিশ্চিত করা হয়েছে। কঠোর ±0.025 মিমি সহনশীলতার মধ্যে থাকা গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলির শতাংশ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে: টাইটানিয়াম ইম্পেলারের জন্য ৩০% (৯২% সম্মতি বনাম ৬২%) এবং স্টেইনলেস স্টিল ব্লেডের জন্য ২৬% (৮৯% সম্মতি বনাম ৬৩%) অর্জন। এই উন্নতি সরাসরি একাধিক সেটআপ এবং ৩-অক্ষ প্রক্রিয়ায় প্রয়োজনীয় ম্যানুয়াল পুনঃস্থাপনের মাধ্যমে প্রবর্তিত ক্রমবর্ধমান ত্রুটিগুলি দূর করার ফলে ঘটে। যৌগিক কোণগুলির দাবিদার বৈশিষ্ট্যগুলি সবচেয়ে নাটকীয় নির্ভুলতা অর্জন দেখিয়েছে।

*চিত্র ১: তুলনামূলক কর্মক্ষমতা মেট্রিক্স (৫-অক্ষ বনাম ৩-অক্ষ)*

৪. আলোচনা
ফলাফলগুলি জটিল কাস্টম ধাতব যন্ত্রাংশের জন্য 5-অক্ষ যন্ত্রের প্রযুক্তিগত সুবিধাগুলি স্পষ্টভাবে প্রতিষ্ঠিত করে। চক্রের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাসের ফলে সরাসরি প্রতি-পার্ট খরচ কম হয় এবং উৎপাদন ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। উন্নত পৃষ্ঠের ফিনিশিং হ্যান্ড পলিশিংয়ের মতো গৌণ ফিনিশিং অপারেশনগুলিকে হ্রাস করে বা বাদ দেয়, খরচ এবং লিড টাইম আরও কমিয়ে দেয় এবং একই সাথে অংশের ধারাবাহিকতা বৃদ্ধি করে। মহাকাশ ইঞ্জিন বা মেডিকেল ইমপ্লান্টের মতো উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য জ্যামিতিক নির্ভুলতার উন্নতি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে অংশের কার্যকারিতা এবং সুরক্ষা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

এই সুবিধাগুলি মূলত ৫-অক্ষ যন্ত্রের মূল ক্ষমতা থেকে উদ্ভূত হয়: একযোগে বহু-অক্ষ চলাচল একক-সেটআপ প্রক্রিয়াকরণ সক্ষম করে। এটি সেটআপ-প্ররোচিত ত্রুটি এবং পরিচালনার সময় দূর করে। তদুপরি, ক্রমাগত সর্বোত্তম সরঞ্জাম অভিযোজন (আদর্শ চিপ লোড এবং কাটিয়া বল বজায় রাখা) পৃষ্ঠের সমাপ্তি উন্নত করে এবং যেখানে সরঞ্জামের দৃঢ়তা অনুমতি দেয় সেখানে আরও আক্রমণাত্মক মেশিনিং কৌশলগুলিকে অনুমতি দেয়, যা গতি বৃদ্ধিতে অবদান রাখে।

তবে, বাস্তবসম্মতভাবে গ্রহণের জন্য সীমাবদ্ধতা স্বীকার করা প্রয়োজন। একটি সক্ষম ৫-অক্ষ মেশিন এবং উপযুক্ত টুলিংয়ের জন্য মূলধন বিনিয়োগ ৩-অক্ষ সরঞ্জামের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। প্রোগ্রামিং জটিলতা দ্রুত বৃদ্ধি পায়; দক্ষ, সংঘর্ষ-মুক্ত ৫-অক্ষ টুলপাথ তৈরির জন্য অত্যন্ত দক্ষ সিএএম প্রোগ্রামার এবং অত্যাধুনিক সফ্টওয়্যার প্রয়োজন। মেশিনিংয়ের আগে সিমুলেশন এবং যাচাইকরণ বাধ্যতামূলক পদক্ষেপ হয়ে ওঠে। ফিক্সচারিং অবশ্যই সম্পূর্ণ ঘূর্ণন ভ্রমণের জন্য দৃঢ়তা এবং পর্যাপ্ত ক্লিয়ারেন্স উভয়ই প্রদান করবে। এই বিষয়গুলি অপারেটর এবং প্রোগ্রামারদের জন্য প্রয়োজনীয় দক্ষতার স্তরকে উন্নত করে।

ব্যবহারিক তাৎপর্য স্পষ্ট: ৫-অক্ষের মেশিনিং উচ্চ-মূল্যবান, জটিল উপাদানগুলির জন্য উৎকৃষ্ট যেখানে গতি, গুণমান এবং ক্ষমতার সুবিধাগুলি উচ্চতর কার্যকরী ওভারহেড এবং বিনিয়োগকে ন্যায্যতা দেয়। সহজ যন্ত্রাংশের জন্য, ৩-অক্ষের মেশিনিং আরও লাভজনক থাকে। সাফল্য প্রযুক্তি এবং দক্ষ কর্মী উভয়ের বিনিয়োগের উপর নির্ভর করে, পাশাপাশি শক্তিশালী CAM এবং সিমুলেশন সরঞ্জামগুলির উপরও। উৎপাদনযোগ্যতার (DFM) জন্য যন্ত্রাংশ ডিজাইন করার সময় ৫-অক্ষের ক্ষমতা সম্পূর্ণরূপে কাজে লাগানোর জন্য নকশা, উৎপাদন প্রকৌশল এবং মেশিন শপের মধ্যে প্রাথমিক সহযোগিতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

৫. উপসংহার
আধুনিক ৫-অক্ষের সিএনসি মেশিনিং ঐতিহ্যবাহী ৩-অক্ষ পদ্ধতির তুলনায় জটিল, উচ্চ-নির্ভুল কাস্টম ধাতব যন্ত্রাংশ তৈরির জন্য একটি স্পষ্টতই উন্নত সমাধান প্রদান করে। মূল অনুসন্ধানগুলি নিশ্চিত করে:

উল্লেখযোগ্য দক্ষতা:একক-সেটআপ মেশিনিং এবং অপ্টিমাইজড টুলপাথের মাধ্যমে চক্রের সময় ৪০-৬০% হ্রাস।

উন্নত গুণমান:সর্বোত্তম সরঞ্জামের অভিযোজন এবং যোগাযোগের কারণে পৃষ্ঠের রুক্ষতা (Ra) 35% পর্যন্ত উন্নত হয়েছে।

উচ্চতর নির্ভুলতা:±0.025 মিমি এর মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ জ্যামিতিক সহনশীলতা ধরে রাখার ক্ষেত্রে গড় ২৮% বৃদ্ধি, একাধিক সেটআপ থেকে ত্রুটি দূর করে।
এই প্রযুক্তি জটিল জ্যামিতি (গভীর গহ্বর, আন্ডারকাট, যৌগিক বক্ররেখা) উৎপাদন সক্ষম করে যা 3-অক্ষ যন্ত্রের মাধ্যমে অবাস্তব বা অসম্ভব, যা মহাকাশ, চিকিৎসা এবং শক্তি খাতের ক্রমবর্ধমান চাহিদাগুলিকে সরাসরি সম্বোধন করে।

৫-অক্ষের সক্ষমতায় বিনিয়োগের উপর সর্বাধিক লাভের জন্য, নির্মাতাদের উচ্চ-জটিলতা, উচ্চ-মূল্যের যন্ত্রাংশের উপর মনোযোগ দেওয়া উচিত যেখানে নির্ভুলতা এবং লিড টাইম গুরুত্বপূর্ণ প্রতিযোগিতামূলক কারণ। ভবিষ্যতের কাজের মধ্যে ৫-অক্ষের যন্ত্রাংশের সাথে ইন-প্রসেস মেট্রোলজির একীকরণ অন্বেষণ করা উচিত, যা রিয়েল-টাইম মান নিয়ন্ত্রণ এবং ক্লোজড-লুপ মেশিনিংয়ের জন্য, নির্ভুলতা আরও উন্নত করবে এবং স্ক্র্যাপ হ্রাস করবে। ইনকোনেল বা শক্ত ইস্পাতের মতো কঠিন-থেকে-মেশিন উপকরণের জন্য ৫-অক্ষের নমনীয়তা কাজে লাগিয়ে অভিযোজিত যন্ত্র কৌশলগুলিতে অব্যাহত গবেষণাও একটি মূল্যবান দিকনির্দেশনা প্রদান করে।