1 طريقة البحث 

1.1 نهج التصميم

قامت الدراسة بتقييم كيفية تأثير قرارات هندسية وتحمل محددة على تكلفة تشغيل آلات CNC. تم اختيار ثلاث فئات أجزاء تمثيلية:

1. أغلفة ذات جدران رقيقة،

2. أعمدة دقيقة،

3. أقواس وظيفية مصنوعة من الألومنيوم 6061-T6 والفولاذ المقاوم للصدأ 304 و POM.

تم تصميم كل فئة بميزات متغيرة، بما في ذلك عمق الجيب، ونصف قطر الزاوية، وعدد الثقوب، وهندسة الشطب، وعرض نطاق التحمل. تم تصميم جميع اختلافات الميزات لتتوافق مع القيود الصناعية الشائعة النطاق وقدرات الموردين.

1.2 مصادر البيانات

نشأت البيانات من:

• سجلات وقت الدورة التي تم الحصول عليها من مراكز تشغيل رأسية ثلاثية وأربعة محاور مستخدمة في الإنتاج الروتيني،
• قياسات تآكل الأدوات التي تم جمعها من خلال أجهزة الضبط المسبق،
• محاكاة مسار الأداة التي تم إنشاؤها بواسطة CAM بناءً على Mastercam 2024،
• أوراق تفصيل التكلفة المقدمة من قسم تخطيط الإنتاج.

لضمان الاتساق، تم تطبيع جميع معلمات التشغيل باستخدام نفس درجة أداة القطع، ونافذة سرعة المغزل، وظروف سائل التبريد.

1.3 الأدوات وقابلية التكرار

استخدمت التجربة:

• Mastercam 2024 لتوليد مسار الأداة،
• ميكرومترات رقمية Mitutoyo للتحقق من الأبعاد،
• نموذج تكلفة موحد (العمل، وتكلفة الآلة في الساعة، وتكلفة المواد، وتكلفة الأداة).

يمكن تكرار سير العمل بالكامل عن طريق تطبيق هندسات CAD متطابقة، وإعدادات CAM، ومخزون المواد.

2 النتائج والتحليل

2.1 مقارنة وقت الدورة

يلخص الجدول 1 التغيير في وقت الدورة عند تبسيط الميزات غير الوظيفية.
(في المستند النهائي، استخدم جدولًا من ثلاثة أسطر مع محاذاة ووحدات مناسبة.)

الجدول 1 تقليل الميزات مقابل تغيير وقت الدورة

تشير النتائج إلى أن الجيوب المبسطة ونصف الأقطار الموحدة تقلل بشكل كبير من عمليات التشغيل. أظهرت الجيوب العميقة ونصف الأقطار المخصصة الصغيرة أعلى ارتباط بزيادة تآكل الأدوات ودورات الخشونة/التشطيب الممتدة.

2.2 تأثير التحمل

أدى توسيع نطاقات التحمل من ±0.01 مم إلى ±0.05 مم إلى خفض وقت التشطيب بنسبة 14-19٪. تم تقليل خطوات تعويض انحراف الأداة وفقًا لذلك، وكانت هناك حاجة إلى عدد أقل من تكرارات الفحص.

2.3 مقارنة بالنتائج الحالية

تُبلغ الدراسات الحالية حول نمذجة تكلفة CNC عن اتجاهات مماثلة في العلاقة بين نطاقات التحمل ووقت التشطيب. تؤكد التجربة هذه الملاحظات وتحدد الفائدة للإنتاج متعدد المواد.

3 المناقشة

3.1 تفسير النتائج

تنبع معظم تخفيضات التكاليف من تبسيط مسار الأداة والمشاركة المحسنة للقاطع. تسمح الأقطار الأكبر باستراتيجيات التغذية العالية، مما يقلل من تآكل الأدوات. يؤدي توسيع التحمل مباشرة إلى تقليل عمليات التشطيب، خاصة بالنسبة لمكونات الفولاذ المقاوم للصدأ حيث تكون مقاومة القطع عالية.

3.2 القيود

• تم تقييم ثلاث مواد فقط؛ لم يتم تضمين السبائك المقاومة للحرارة والتيتانيوم.
• تم استبعاد التشغيل بخمسة محاور، مما يحد من قابليته للتطبيق على الهندسات المعقدة للفضاء الجوي.
• افترضت نمذجة التكلفة معدلات عمل وكهرباء مستقرة، والتي قد تختلف عبر المناطق.

3.3 الآثار العملية

يمكن للمصنعين الذين يصممون أجزاء CNC للإنتاج السريع دمج نصائح DFM هذه لتقليل التكلفة لكل وحدة دون تغيير الأداء الهيكلي. يعد توحيد الأقطار وتعديل التحملات غير الحرجة فعالاً بشكل خاص في أحجام الدُفعات التي تقل عن 500 قطعة/شهر.

4 الخاتمة

توضح التقييم أن الاستخدام المتسق لإرشادات DFM—التبسيط الهندسي، والأقطار المحسنة، ونطاقات التحمل المعقولة—يقلل من تكلفة التشغيل في المقام الأول من خلال تقليل وقت الدورة واستخدام الأدوات. تدعم هذه الرؤى التطبيقات المستقبلية في إعادة تصميم المكونات وقياس أداء الموردين. قد يتوسع البحث الإضافي ليشمل التشغيل متعدد المحاور والسبائك المعقدة.