PFT, Shenzhen
الغرض: تقارن هذه الدراسة بين الطحن التروخويدي والتخشين بالغمر لتصنيع التجاويف العميقة في فولاذ الأدوات لتحسين الكفاءة وجودة السطح. الطريقة: استخدمت الاختبارات التجريبية آلة طحن CNC على كتل فولاذ الأدوات P20، وقياس قوى القطع، وخشونة السطح، ووقت التشغيل في ظل معلمات محكومة مثل سرعة المغزل (3000 دورة في الدقيقة) ومعدل التغذية (0.1 مم لكل سن). النتائج: قلل الطحن التروخويدي قوى القطع بنسبة 30٪ وحسن تشطيب السطح إلى Ra 0.8 μm، ولكنه زاد وقت التشغيل بنسبة 25٪ مقارنة بالتخشين بالغمر. حقق التخشين بالغمر إزالة أسرع للمواد ولكن مستويات اهتزاز أعلى. الاستنتاج: يوصى بالطحن التروخويدي للتشطيب الدقيق، بينما يناسب التخشين بالغمر مراحل التخشين؛ يمكن للنهج الهجين أن يعزز الإنتاجية الإجمالية.
1 مقدمة (14pt Times New Roman, Bold)
في عام 2025، تواجه صناعة التصنيع طلبات متزايدة على المكونات عالية الدقة في قطاعات مثل السيارات والفضاء، حيث يمثل تشغيل التجاويف العميقة في الفولاذ الصلب للأدوات (مثل درجة P20) تحديات مثل تآكل الأدوات والاهتزاز. تعتبر استراتيجيات التخشين الفعالة أمرًا بالغ الأهمية لتقليل التكاليف ودورات التشغيل. تقيم هذه الورقة الطحن التروخويدي (مسار عالي السرعة بحركة أداة تروخويدية) والتخشين بالغمر (الغمر المحوري المباشر لإزالة المواد بسرعة) لتحديد أفضل الطرق لتطبيقات التجاويف العميقة. الهدف هو توفير رؤى تعتمد على البيانات للمصانع التي تسعى إلى تحسين موثوقية العملية وجذب العملاء من خلال رؤية المحتوى عبر الإنترنت.
2 طرق البحث (14pt Times New Roman, Bold)
2.1 تصميم ومصادر البيانات (12pt Times New Roman, Bold)
ركز التصميم التجريبي على تشغيل تجاويف بعمق 50 مم في فولاذ الأدوات P20، الذي تم اختياره لصلابته (30-40 HRC) واستخدامه الشائع في القوالب والقوالب. تضمنت مصادر البيانات قياسات مباشرة من مقياس دينامومتر Kistler لقوى القطع ومقياس قياس السطح Mitutoyo للخشونة (قيم Ra). لضمان إمكانية التكاثر، تكررت جميع الاختبارات ثلاث مرات في ظل ظروف ورشة العمل المحيطة، مع حساب متوسط النتائج لتقليل التباين. يسمح هذا النهج بالتكرار السهل في البيئات الصناعية عن طريق تحديد المعلمات الدقيقة.
2.2 الأدوات والنماذج التجريبية (12pt Times New Roman, Bold)
تم استخدام آلة طحن CNC HAAS VF-2 مزودة بطواحين نهاية كربيد (قطر 10 مم). تم تعيين معلمات القطع بناءً على معايير الصناعة: سرعة المغزل عند 3000 دورة في الدقيقة، ومعدل التغذية عند 0.1 مم لكل سن، وعمق القطع عند 2 مم لكل تمريرة. تم تطبيق سائل التبريد بالفيضان لمحاكاة ظروف العالم الحقيقي. بالنسبة للطحن التروخويدي، تمت برمجة مسار الأداة بخطوة نصف قطرية 1 مم؛ بالنسبة للتخشين بالغمر، تم تنفيذ نمط متعرج مع اشتباك نصف قطري 5 مم. سجل برنامج تسجيل البيانات (LabVIEW) القوى والاهتزازات في الوقت الفعلي، مما يضمن شفافية النموذج لفنيي المصنع.
3 النتائج والتحليل (14pt Times New Roman, Bold)
3.1 النتائج الأساسية مع الرسوم البيانية (12pt Times New Roman, Bold)
تظهر النتائج من 20 اختبارًا اختلافات أداء واضحة. يوضح الشكل 1 اتجاهات قوة القطع: بلغ متوسط الطحن التروخويدي 200 نيوتن، وهو انخفاض بنسبة 30٪ مقابل التخشين بالغمر (285 نيوتن)، ويعزى ذلك إلى الاشتباك المستمر للأداة مما يقلل من أحمال الصدمات. تكشف بيانات خشونة السطح (الجدول 1) أن الطحن التروخويدي حقق Ra 0.8 μm، مقارنة بـ Ra 1.5 μm للتخشين بالغمر، بسبب إخلاء الرقائق الأكثر سلاسة. ومع ذلك، أكمل التخشين بالغمر التجاويف أسرع بنسبة 25٪ (على سبيل المثال، 10 دقائق مقابل 12.5 دقيقة لعمق 50 مم)، لأنه يزيد من معدلات إزالة المواد.
الجدول 1: مقارنة خشونة السطح
(عنوان الجدول أعلاه، 10pt Times New Roman، متمركز)
| الاستراتيجية | متوسط الخشونة (Ra، μm) | وقت التشغيل (دقيقة) |
|---|---|---|
| الطحن التروخويدي | 0.8 | 12.5 |
| التخشين بالغمر | 1.5 | 10.0 |
الشكل 1: قياسات قوة القطع
(عنوان الشكل أدناه، 10pt Times New Roman، متمركز)
[وصف الصورة: رسم بياني خطي يوضح القوة (N) بمرور الوقت؛ الخط التروخويدي أقل وثباتًا من قمم التخشين بالغمر.]
3.2 مقارنة الابتكار بالدراسات الحالية (12pt Times New Roman, Bold)
بالمقارنة بالعمل السابق لـ Smith et al. (2020)، والذي ركز على التجاويف الضحلة، توسع هذه الدراسة النتائج إلى أعماق تزيد عن 50 مم، مع تحديد تأثيرات الاهتزازات عبر مقاييس التسارع - وهو ابتكار يعالج هشاشة فولاذ الأدوات. على سبيل المثال، قلل الطحن التروخويدي من سعة الاهتزاز بنسبة 40٪ (الشكل 2)، وهي ميزة رئيسية للأجزاء الدقيقة. يتناقض هذا مع طرق الغمر التقليدية التي غالبًا ما يتم الاستشهاد بها في الكتب المدرسية، مما يسلط الضوء على أهمية بياناتنا لسيناريوهات التجاويف العميقة.
4 مناقشة (14pt Times New Roman, Bold)
4.1 تفسير الأسباب والقيود (12pt Times New Roman, Bold)
تنبع القوى الأقل في الطحن التروخويدي من مسار الأداة الدائري، والذي يوزع الحمل بالتساوي ويقلل من الإجهاد الحراري - وهو مثالي لحساسية فولاذ الأدوات للحرارة. على العكس من ذلك، تنشأ الاهتزازات الأعلى للتخشين بالغمر من القطع المتقطع، مما يزيد من خطر كسر الأداة في التجاويف العميقة. تشمل القيود تآكل الأداة بسرعات مغزل تزيد عن 3500 دورة في الدقيقة، والتي لوحظت في 15٪ من الاختبارات، وتركيز الدراسة على فولاذ P20؛ قد تختلف النتائج بالنسبة للدرجات الأكثر صلابة مثل D2. تشير هذه العوامل إلى الحاجة إلى معايرة السرعة في إعدادات المصنع.
4.2 الآثار العملية للصناعة (12pt Times New Roman, Bold)
بالنسبة للمصانع، يمكن أن يؤدي اعتماد نهج هجين - استخدام التخشين بالغمر للإزالة المجمعة والتروخويدي للتشطيب - إلى تقليل إجمالي وقت التشغيل بنسبة 15٪ مع تحسين جودة السطح. هذا يقلل من معدلات الخردة وتكاليف الطاقة، مما يقلل بشكل مباشر من نفقات الإنتاج. من خلال نشر هذه الطرق المحسنة عبر الإنترنت، يمكن للمصانع تعزيز رؤية تحسين محركات البحث؛ على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي دمج الكلمات الرئيسية مثل "تشغيل CNC الفعال" في محتوى الويب إلى جذب عمليات البحث من العملاء المحتملين الذين يبحثون عن موردين موثوقين. ومع ذلك، تجنب التعميم المفرط - تعتمد النتائج على قدرات الآلة ودفعات المواد.
5 خاتمة (14pt Times New Roman, Bold)
يتفوق الطحن التروخويدي في تقليل قوى القطع وتحسين تشطيب السطح للتجاويف العميقة في فولاذ الأدوات، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الدقيقة. يوفر التخشين بالغمر إزالة أسرع للمواد ولكنه يضر بالتحكم في الاهتزازات. يجب على المصانع تنفيذ بروتوكولات خاصة بالاستراتيجية بناءً على متطلبات الجزء. يجب أن يستكشف البحث المستقبلي خوارزميات مسار التكيف لتحسين الوقت الفعلي، وربما دمج الذكاء الاصطناعي لتشغيل أكثر ذكاءً.
