پریسجن کیلیبریشن کے ساتھ CNC سے تبدیل شدہ شافٹ پر ٹیپر کی خرابیوں کو کیسے ختم کیا جائے۔

پریسجن کیلیبریشن کے ساتھ CNC سے تبدیل شدہ شافٹ پر ٹیپر کی خرابیوں کو کیسے ختم کیا جائے۔

مصنف: پی ایف ٹی، شینزین

خلاصہ: CNC سے تبدیل شدہ شافٹ میں ٹیپر کی خرابیاں جہتی درستگی اور اجزاء کے فٹ ہونے سے نمایاں طور پر سمجھوتہ کرتی ہیں، جس سے اسمبلی کی کارکردگی اور مصنوعات کی وشوسنییتا متاثر ہوتی ہے۔ یہ مطالعہ ان غلطیوں کو ختم کرنے کے لیے ایک منظم درستگی کیلیبریشن پروٹوکول کی افادیت کی تحقیقات کرتا ہے۔ طریقہ کار مشین ٹول ورک اسپیس میں ہائی ریزولوشن والیومیٹرک ایرر میپنگ کے لیے لیزر انٹرفیومیٹری کا استعمال کرتا ہے، خاص طور پر ہندسی انحراف کو نشانہ بناتے ہوئے جو ٹیپر میں حصہ ڈالتے ہیں۔ غلطی کے نقشے سے اخذ کردہ معاوضہ ویکٹر، CNC کنٹرولر کے اندر لاگو ہوتے ہیں۔ 20mm اور 50mm کے برائے نام قطر کے ساتھ شافٹ پر تجرباتی توثیق نے ابتدائی اقدار 15µm/100mm سے 2µm/100mm کے بعد کیلیبریشن سے کم تک ٹیپر غلطی میں کمی کو ظاہر کیا۔ نتائج اس بات کی تصدیق کرتے ہیں کہ ھدف شدہ جیومیٹرک غلطی کا معاوضہ، خاص طور پر لکیری پوزیشننگ کی غلطیوں اور گائیڈ ویز کے کونیی انحراف کو دور کرنا، ٹیپر کے خاتمے کا بنیادی طریقہ کار ہے۔ پروٹوکول صحت سے متعلق شافٹ مینوفیکچرنگ میں مائکرون سطح کی درستگی حاصل کرنے کے لیے ایک عملی، ڈیٹا پر مبنی نقطہ نظر پیش کرتا ہے، جس کے لیے معیاری میٹرولوجی آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ مستقبل کے کام کو معاوضے کے طویل مدتی استحکام اور عمل کی نگرانی کے ساتھ انضمام کو تلاش کرنا چاہیے۔

1 تعارف

ٹیپر انحراف، CNC سے بدلے ہوئے بیلناکار اجزاء میں گردش کے محور کے ساتھ غیر ارادی ڈائیمیٹرک تغیر کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، درست مینوفیکچرنگ میں ایک مستقل چیلنج بنی ہوئی ہے۔ اس طرح کی غلطیاں اہم فعال پہلوؤں پر براہ راست اثر کرتی ہیں جیسے بیئرنگ فٹ، سیل کی سالمیت، اور اسمبلی کائینیٹکس، جو ممکنہ طور پر قبل از وقت ناکامی یا کارکردگی میں انحطاط کا باعث بنتی ہیں (اسمتھ اینڈ جونز، 2023)۔ جب کہ ٹول پہننے، تھرمل ڈرفٹ، اور ورک پیس کے انحراف جیسے عوامل غلطیاں پیدا کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، خود CNC لیتھ کے اندر غیر معاوضہ جیومیٹرک غلطیاں — خاص طور پر لکیری پوزیشننگ اور محور کی کونیی سیدھ میں انحراف — کو منظم ٹیپر کی بنیادی وجوہات کے طور پر شناخت کیا جاتا ہے (Chen et al. 2024)۔ روایتی آزمائشی اور غلطی کے معاوضے کے طریقے اکثر وقت طلب ہوتے ہیں اور کام کے پورے حجم میں مضبوط غلطی کی اصلاح کے لیے درکار جامع ڈیٹا کی کمی ہوتی ہے۔ یہ مطالعہ لیزر انٹرفیومیٹری کا استعمال کرتے ہوئے ایک منظم درستگی کیلیبریشن کے طریقہ کار کو پیش کرتا ہے اور اس کی توثیق کرتا ہے تاکہ سی این سی سے تبدیل شدہ شافٹ میں ٹیپر کی تشکیل کے لیے براہ راست ذمہ دار ہندسی غلطیوں کی مقدار درست ہو اور ان کی تلافی کی جا سکے۔

2 تحقیق کے طریقے

2.1 کیلیبریشن پروٹوکول ڈیزائن

بنیادی ڈیزائن میں ترتیب وار، والیومیٹرک ایرر میپنگ اور معاوضہ کا طریقہ شامل ہے۔ بنیادی مفروضہ یہ ثابت کرتا ہے کہ سی این سی لیتھ کے لکیری محور (X اور Z) کی درست طریقے سے پیمائش کی گئی اور معاوضہ جیومیٹرک غلطیوں کا براہ راست تعلق پیدا ہونے والے شافٹ میں قابل پیمائش ٹیپر کے خاتمے سے ہوگا۔

2.2 ڈیٹا کا حصول اور تجرباتی سیٹ اپ

• مشین ٹول: ایک 3 محور CNC ٹرننگ سینٹر (بنا: Okuma GENOS L3000e، کنٹرولر: OSP-P300) ٹیسٹ پلیٹ فارم کے طور پر کام کرتا ہے۔

• پیمائش کا آلہ: لیزر انٹرفیرومیٹر (XD لکیری آپٹکس اور RX10 روٹری ایکسس کیلیبریٹر کے ساتھ Renishaw XL-80 لیزر ہیڈ) نے NIST معیارات کے مطابق ٹریس ایبل پیمائش ڈیٹا فراہم کیا۔ ISO 230-2:2014 کے طریقہ کار پر عمل کرتے ہوئے، لکیری پوزیشن کی درستگی، سیدھا پن (دو طیاروں میں)، پچ، اور X اور Z دونوں محوروں کے لیے 100mm کے وقفوں سے پورے سفر (X: 300mm، Z: 600mm) پر ناپا گیا۔

• ورک پیس اور مشیننگ: ٹیسٹ شافٹ (مواد: AISI 1045 اسٹیل، طول و عرض: Ø20x150mm، Ø50x300mm) مستقل حالات میں مشینی کی گئی تھی (کاٹنے کی رفتار: 200 m/min، فیڈ: 0.15 mm/rev، Cuted To.5mm-Depth of car. DNMG 150608) انشانکن سے پہلے اور بعد میں داخل کریں۔ کولنٹ لگایا گیا۔

• ٹیپر کی پیمائش: پوسٹ مشیننگ شافٹ کے قطر کو لمبائی کے ساتھ ساتھ 10 ملی میٹر کے وقفوں پر ایک اعلی درستگی کوآرڈینیٹ ماپنے والی مشین (سی ایم ایم، زیس کونٹورا جی2، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت خرابی: (1.8 + L/350) µm) کا استعمال کرتے ہوئے ناپا گیا۔ ٹیپر غلطی کا حساب قطر بمقابلہ پوزیشن کے لکیری ریگریشن کی ڈھلوان کے طور پر کیا گیا تھا۔

2.3 غلطی کے معاوضے پر عمل درآمد

لیزر پیمائش سے والیومیٹرک غلطی کے اعداد و شمار کو محور سے مخصوص معاوضے کی میزیں بنانے کے لیے Renishaw کے COMP سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے پروسیس کیا گیا۔ یہ میزیں، لکیری نقل مکانی، کونیی غلطیوں، اور سیدھے پن کے انحراف کے لیے پوزیشن پر منحصر اصلاحی اقدار پر مشتمل ہیں، براہ راست مشین ٹول کے جیومیٹرک ایرر معاوضے کے پیرامیٹرز میں CNC کنٹرولر (OSP-P300) میں اپ لوڈ کیے گئے تھے۔ شکل 1 بنیادی جیومیٹرک غلطی کے اجزاء کی وضاحت کرتا ہے جس کی پیمائش کی گئی ہے۔

3 نتائج اور تجزیہ

3.1 پری کیلیبریشن ایرر میپنگ

لیزر پیمائش سے نمایاں ہندسی انحرافات کا انکشاف ہوا جو ممکنہ ٹیپر میں حصہ ڈالتے ہیں:

• Z-axis: Z=300mm پر +28µm کی پوزیشنی خرابی، 600mm کے سفر پر -12 آرکیسیک کی پچ کی خرابی جمع۔

• X-axis: 300mm کے سفر پر +8 arcsec کی Yaw ایرر۔
  یہ انحراف ٹیبل 1 میں دکھائے گئے Ø50x300mm شافٹ پر ماپا جانے والی پری کیلیبریشن ٹیپر کی غلطیوں کے ساتھ سیدھ میں آتے ہیں۔ غالب خامی پیٹرن نے ٹیل اسٹاک کے سرے کی طرف قطر میں مسلسل اضافے کی نشاندہی کی۔

جدول 1: ٹیپر ایرر پیمائش کے نتائج

3.2 انشانکن کے بعد کی کارکردگی

اخذ شدہ معاوضے کے ویکٹر کے نفاذ کے نتیجے میں دونوں ٹیسٹ شافٹ (ٹیبل 1) کے لیے ناپے گئے ٹیپر کی غلطی میں ڈرامائی کمی واقع ہوئی۔ Ø50x300mm شافٹ نے +16.8µm/100mm سے +1.7µm/100mm تک کمی کا مظاہرہ کیا، جو کہ 89.9% بہتری کی نمائندگی کرتا ہے۔ اسی طرح، Ø20x150mm شافٹ نے +14.3µm/100mm سے +1.1µm/100mm (92.3% بہتری) تک کمی ظاہر کی۔ شکل 2 انشانکن سے پہلے اور بعد میں Ø50mm شافٹ کے ڈائیمیٹرک پروفائلز کا گرافی سے موازنہ کرتا ہے، واضح طور پر منظم ٹیپر رجحان کے خاتمے کو ظاہر کرتا ہے۔ بہتری کی یہ سطح دستی معاوضے کے طریقوں کے لیے بتائے گئے عام نتائج سے زیادہ ہے (مثال کے طور پر، Zhang & Wang، 2022 میں ~70% کمی کی اطلاع دی گئی ہے) اور جامع حجمی غلطی کے معاوضے کی افادیت کو نمایاں کرتا ہے۔

4 بحث

4.1 نتائج کی تشریح

ٹیپر غلطی میں نمایاں کمی براہ راست مفروضے کی توثیق کرتی ہے۔ بنیادی طریقہ کار Z-axis کی پوزیشنی خرابی اور پچ انحراف کی اصلاح ہے، جس کی وجہ سے ٹول کا راستہ تکلی محور کی نسبت مثالی متوازی رفتار سے ہٹ گیا کیونکہ گاڑی Z کے ساتھ چلی گئی۔ بقایا خرابی (<2µm/100mm) ممکنہ طور پر ایسے ذرائع سے پیدا ہوتی ہے جو جیومیٹرک معاوضے کے لیے کم قابل عمل ہوتے ہیں، جیسے مشینی کے دوران منٹ تھرمل اثرات، کاٹنے والی قوتوں کے تحت آلے کا انحراف، یا پیمائش کی غیر یقینی صورتحال۔

4.2 حدود

اس مطالعہ نے پروڈکشن وارم اپ سائیکل کی مخصوص، کنٹرول شدہ، قریب تھرمل توازن کے حالات کے تحت جیومیٹرک غلطی کے معاوضے پر توجہ مرکوز کی۔ اس نے وسیع پیمانے پر پیداواری رنز یا محیطی درجہ حرارت کے اہم اتار چڑھاو کے دوران ہونے والی تھرمل طور پر حوصلہ افزائی کی غلطیوں کا واضح طور پر ماڈل یا معاوضہ نہیں دیا۔ مزید برآں، گائیڈ ویز/بال سکرو کو شدید پہننے یا نقصان پہنچانے والی مشینوں پر پروٹوکول کی تاثیر کا جائزہ نہیں لیا گیا۔ معاوضے کو کالعدم کرنے پر بہت زیادہ کاٹنے والی قوتوں کا اثر بھی موجودہ دائرہ کار سے باہر تھا۔

4.3 عملی مضمرات

ظاہر شدہ پروٹوکول مینوفیکچررز کو اعلی درستگی کے سلنڈرکل موڑ کے حصول کے لیے ایک مضبوط، دوبارہ قابل طریقہ فراہم کرتا ہے، جو ایرو اسپیس، طبی آلات، اور اعلیٰ کارکردگی والے آٹوموٹیو اجزاء میں ایپلی کیشنز کے لیے ضروری ہے۔ یہ ٹیپر نان کنفارمنس سے وابستہ سکریپ کی شرح کو کم کرتا ہے اور دستی معاوضے کے لیے آپریٹر کی مہارت پر انحصار کو کم کرتا ہے۔ لیزر انٹرفیومیٹری کی ضرورت سرمایہ کاری کی نمائندگی کرتی ہے لیکن مائکرون سطح کی رواداری کا مطالبہ کرنے والی سہولیات کے لیے جائز ہے۔

5 نتیجہ

یہ مطالعہ ثابت کرتا ہے کہ منظم درستگی کیلیبریشن، والیومیٹرک جیومیٹرک ایرر میپنگ اور بعد میں CNC کنٹرولر معاوضے کے لیے لیزر انٹرفیومیٹری کا استعمال، CNC سے بدلی ہوئی شافٹ میں ٹیپر کی غلطیوں کو ختم کرنے کے لیے انتہائی موثر ہے۔ تجرباتی نتائج نے 2µm/100mm سے نیچے بقایا ٹیپر حاصل کرتے ہوئے، 89% سے زیادہ کمی کا مظاہرہ کیا۔ بنیادی میکانزم مشین ٹول کے محور میں لکیری پوزیشننگ کی غلطیوں اور کونیی انحراف (پچ، یاؤ) کا درست معاوضہ ہے۔ کلیدی نتائج یہ ہیں:

1. ٹیپر کی وجہ سے مخصوص انحرافات کی نشاندہی کرنے کے لیے جامع جیومیٹرک ایرر میپنگ بہت ضروری ہے۔

2. CNC کنٹرولر کے اندر ان انحرافات کا براہ راست معاوضہ ایک انتہائی موثر حل فراہم کرتا ہے۔

3. پروٹوکول معیاری میٹرولوجی ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے جہتی درستگی میں نمایاں بہتری فراہم کرتا ہے۔