جدول محتوا

راهنمای جامع خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی

راهنمای جامع خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی

مقدمه

همیشه در بین ماشینکارها، کارگاه‌های خدمات ماشینکاری و کارخانه‌ها، ماشینکاری پنج محور موضوع جذابی بوده و هست. اما خرید و تجهیز کارگاه‌ها به همون اندازه که جذابه، به همون اندازه هم برای صاحبان صنایع، ماشینکارها و قالبسازها و کارفرمایان موضوع پر چالشی بوده. بعضا مواردی دیدیم که به اشتباها کارگاهی بدون هیچ توجیه اقتصادی یا فنی‌ای هزینه‌ی سنگینی برای خرید ماشین پنج محور داده، و از طرفی خیلی‌ از قالبسازهارو دیدیم که با وجود دلایل زیاد برای تجهیز کارگاهشون، همچنان با ماشین آلات تراش یا فرزهای سه محور در حال خدمات و تولید هستند.

پارامترهای خرید خرید ماشین ابزار CNC پنج محور

دلایل زیادی عامل این چالش‌ها در انتخاب و تصمیم‌گیری هستند که میشه بهشون اشاره کرد. اما از مهمترین دلایلی که باعث این چالش در صنعت ایران هست، اولین، بحث تکنولوژی و کسب دانش برنامه نویسی و اجرا، و یا به زبان عامیانه ترسی هست که در دل صاحبان صنایع تولید و خدمات ماشینکاری وجود داره.

اما دومین عامل این چالش که من مهمتر از عامل قبلی می‌دونم، – چون با آگاهی از عامل دوم چالش های تصمیم‌گیری در مورد اول به راحتی رفع و رجوع میشه – موضوع عدم شناخت کافی از ماهیت دستگاههای پنج محور یا ماشینکاری‌ مولتی اکسیزه. عدم شناخت از اینکه جدای از پیچیدگی عملکرد ماشین های مولتی اکسیز، چه زمانی برای کارگاه یا کارخانه‌ی ما خرید این ماشین ها توجیه و منفعت اقتصادی داره.

در دید اکثر قریب به اتفاق جامعه ماشینکاری‌، تصور دستگاه‌های پنج محورعجین شده با حرکات پیچیده ابزار در فضا برای ماشینکاری سطوح free form، قیمت‌های سنگین خرید ماشین آلات و ابزارها، قطعات و استراتژی های ماشینکاری‌ پیچیده، هزینه‌های بالای آموزش و غیره. اما صرف نظر از همه‌ی این چالش ها:

 چه زمانی برای ارتقا و تجهیز کارگاه و کارخانه ما به انواع ماشین آلات مولتی اکسیز، فرزهای چهار و پنج محور، تراشهای مولتی اسپیندل و غیره مناسبه؟

زمان خرید ماشین ابزار CNC 5 محور 

·      اول اینکه رفته رفته همگی شاهد کاهش تعداد سفارشات هر قطعه در بازار تولید و خدمات بودیم و هستیم. افزایش تنوع در کارها و همزمان تعداد کمتر سفارشها، بازار رو به شدت رقابتی کرده و مجبوریم که به روش های تولید کارآمدتر و بهینه تر رو بیاریم.

·      دوم اینکه همزمان با افزایش تنوع سفارشات، زمان تحویل کارها هم به شدت کاهش پیدا کرده. بارها مشتری ای داشتیم که وارد کارگاه شده و قطعه یا قالبی رو با زمان تحویل دو سه روزه میخواسته!، و ما هیچ توجهی به این سفارشات نداشتیم و به راحتی – والبته به اشتباه – گفتیم نه! از اونجایی که سفارشاتمون دیرتر ثبت میشند و و زمان تحویلشون به شدت اومده پایینتر، اگه قصد پیشرفت و گرفتن بازار ماشینکاری، قالبسازی یا تولید رو داریم، بایستی که کارگاه و تولیدمون رو تا حد امکان انعطاف پذیر و Agile کنیم.

راهنمای جامع خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی
Agile Manufacturing

·      سوم اینکه رفته رفته سطح و لول انتظار صنعت و نتیجتا پیچیدگی و انتظار مشتری های تولید داره بالا میره. تامین کننده های تولیدی دیگه علاوه بر قیمت، لول و سطح، امکانات و محیط کارگاه هم جزو معیارهای انتخابشون شده. متاسفانه یا خوشبختانه، هر چقدر هم که در رشته مون تخصص داشته باشیم و استاد بی بدیل باشیم، مشتری که به کارگاه میاد اولین برآوردی که از کارگاه داره با ماشین آلات و امکانات و سطح نظافت و تمیزی کارگاهه. بخاطر همینه که هر روز توی تمامی شهرک های صنعتی میشنویم که کارگاه فلانی یا همسایه پایینی ماشین پنج محور، تراش-فرز، کاروسل بزرگ، فرز افقی سنگین یا دستگاه های سنگ CNC خریده!

همه ی این دلایل خواه-ناخواه، کارگاه ها و کارخونه هارو مجبور میکنه که به فکر افزایش بهره وری در تولیداتشون و تجهیز کارگاه هاشون با دستگاه های CNC مدرن تر باشند.

یکی از بهترین و اولین راه حل هایی که برای جواب به این چالش های جدید بازار هست، دستگاه های چند محور (چهار محور، پنج محور، یا mill-turn) هستند. ازاونجا که

  • اولا امکان ماشینکاری چندین عملیات مختلف ماشینکاری روی انواع ماشین هارو تنها توی یک ستاپ – و افزایش چندین برابری دقت ماشینکاری به همین واسطه – به دستمون میده،
  • دوما باعث صرفه جویی و کاهش وحشتناک زمان ماشینکاری میشه…،
  • سوما زمان و هزینه و زحمت ساخت انواع فیکسچرهای ماشینکاری رو به صفر میرسونه،
  • چهارما امکان ساخت قطعات پیچیده مثل بلیدها، بلیسک ها، انواع فن ها، قطعات با زوایای منفی خاص و غیره که تا قبل از این با هیچ روشی امکان تولیدش رو نداشتیم رو به کارگاه یا کارخونه مون میده و بالتبع مشتریها و قرارداد های جدیدی با تامین کننده های ردیف اول صنایعی مثل هوا-فضا، مهندسی پزشکی، نیروگاهی و غیره رو به کارگاهمون میاره،
  • پنجما هزینه خرید ابزارهای خاص ماشینکاری مثلا برای حفره های عمیق رو در خدمات ماشینکاری به شدت کاهش میده و شاید
  • ده ها مزیت دیگه که همگی منتج به افزایش درآمد و سرمایه کارگاه ها و کارخانه ها  که در اینجا مجال صحبتش نیست.

برای اینکه به این موضوع برسیم، یک مثال ملموس و ساده ای میزنم، که مشخصا قابل تعمیم به هر کارگاه و کارخونه و قابل محاسبه برای هر صنعتگری با خدمات ماشینکاری هست. شما هم میتونید برای کارگاه یا کارخونه تون با چند تا حساب کتاب سر انگشتی برای قطعاتتون محاسبه کنید.

توجیه اقتصادی خرید ماشین ابزار 5 محور: مطالعه موردی

فرض کنید که قصد ماشینکاری صد عدد از قطعه‌ی زیر رو داریم:

راهنمای جامع خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی
مثالی از یک قطعه برای ماشینکاری

قطعه ی مشخص شده دارای 6 وجهه که از یک بلوک خام آلومینیومی قراره ماشینکاری بشه. علاوه بر 6 وجه نشان داده شده، دو تا سوراخ با قطر 3 میلیمتر (شکل سمت راست) هم با که قراره سیال رو جریان بده به محل اندازه گیری سنسور فشار سنج با زوایای خاصی باید سوراخکاری بشوند. پس بنابراین برای ماشینکاری به یک فرز 3 محور و ساخت حداقل دو عدد فیکسچر دقیق – برای ماشینکاری سوراخها با قطر 3 میلیمتر یا با استفاده از Angle Head – و مجموعا 8 ستاپ ماشینکاری نیازه. شکل زیر برنامه ماشینکاری تمامی ستاپ ها در نرم افزار Siemens NX نشون داده شده.

machine-tools-5-axis-cnc-guide
مدلسازی و ماشینکاری در نرم افزار زیمنس ان ایکس Siemens NX

فرض میکنیم، چنین قطعه ای رو همزمان میخوایم با یک ماشین فرز 5 محور ماشینکاری کنیم. جدول زیر در یک نگاه، تفاوت زمان ماشینکاری و زمان ستاپ کردن هر کدام از عملیات رو برای هر دو ماشین نشون میده. زمان ستاپ و تنظیم برای هر ستاپ به طور متوسط سی دقیقه در نظر گرفته شده. و زمان ماشینکاری هر عملیات نیز طبق گزارش زمان نرم افزار برای هر ستاپ با فرض سرعت برشی و پیشروی بهینه محاسبه شده.

خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی
خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی

طبق جدول بالا زمان ماشینکاری قطعه ی مشخص در ماشین فرز سه محور، بدون در نظر گرفتن زمان تعویض ابزار، زمان غیر برشی ابزار (Non-Cutting Moves) و زمان طراحی و ساخت فیکسچر سوراخکاری، هفت ساعت و پنجاه دقیقه محاسبه شده. با احتساب کمی از زمان های محاسبه نشده، زمان متوسط برای ماشینکاری با دستگاه 3 محور 8 ساعت برآورد میشه. از طرف دیگه زمان ماشینکاری همین قطعه با ماشین 5 محور به 3 ساعت کاهش پیدا میکنه. و این یعنی 5 ساعت کاهش زمان ماشینکاری! و زمان در ماشینکاری یعنی سود!

حالا بریم هزینه‌ی Shop Rate یا هزینه ی هر ساعت کار برای یک کارگاه ماشینکاری متوسط رو محاسبه کنیم:

فرض کنیم کارگاه نوعی با حدود 5 تا ماشین ابزار و ماشین آلات دیگه و غیره، 4 تا اوپراتور، یه آبدارچی و 1 مهندس نقشه کشی یا برنامه نویسی داریم، و ارزش تقریبی سرمایه کارگاه رو بطور حدود دوازده میلیار تومان در نظر میگیریم.

بنابراین هر ساعت گذر زمان برای مالک کارگاه یا کارخانه ای با مشخصات بالا، دو میلیون و دویست هزار تومان هزینه داره!

بنابراین ماشینکاری پنج محور که باعث کاهش زمان 5 ساعتی برای تولید هر قطعه میشه، اگر بخواهیم 100 عدد از این قطعه رو ماشینکاری کنیم، باعث کاهش هزینه ای برابر با یک میلیارد و هشتاد و پنج میلیون تومان میشه! این یعنی بیش از یک میلیارد کاهش هزینه ها و یعنی سود! یعنی بازگشت سرمایه ای که برای خرید یک ماشین ابزار پنج محور گذاشته شده!

هر کسی میتونه الان با منابع و سرمایه ی کارگاه یا کارخونه ی خودش و با چند حساب کتاب ساده توجیه پذیری خرید یک ماشین 5 محور رو برای کارگاه خودش بررسی کنه.

چالش های خرید ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها

اما انتخاب و خرید و راه اندازی و تعمیر و نگهداری و ستاپ و … یک ماشین ابزار پنج محور کار ساده ای نیست، و نسبت به یک دستگاه فرز سه محور کم پیچیده تره، و اینجوری نیست که بخریم، تمیز کنیم و آب صابون رو داخل سینی بریزیم و اسپیندل رو روشن کنیم و شروع کنیم به ماشینکاری! خیلی از کارگاه ها رو طی مدتها دیدیم که هنوز از ماشینهای 5 محورشون استفاده بهینه نمیکنند، یا تمام توان و ظرفیت ماشینشون درگیر نیست. برای تنظیم ستاپ هر کدام از سری قطعاتشون ساعت ها زمان سپری میکنند.

اما اولین چالش قبل از خرید یک دستگاه پنج محور انتخاب صحیح نوع ماشینه! رفتن به یک نمایشگاه خرید و فروش ماشین، و سپردن انتخاب نوع ماشین 5 محور به Dealer یکی از ابتدایی ترین اشتباهاتی هست که متاسفانه بین اکثر خریداران ماشین 5 محور مرسومه. دلال های ماشین آلات بدون هیچ توجهی به نوع قطعات ماشینکاری شما، تعداد و ظرفیت، ابعاد کاری شما، وزن، جنس و به طور کلی پارامترهای برش اکثر قطعات تولیدی شما، دسترسی محورها به قطعه حین ماشینکاری، نوع فیکسچرهای موجود و در دسترس و بهینه برای هر ماشین و بسیاری پارامترهای دیگه، تنها ماشین آلاتی که در بنگاهشون موجود هست رو به مشتری پیشنهاد میدن. بنابراین شما دارید یه سرمایه زیادی رو برای ماشینی میدید که تا گاها یک سال بعد از خریدتون به شناخت کاملی از اون ماشین نرسیدید!

ماشین ابزار CNC 5 محور - گروه ماشینکاری علمی
Manufacturer: Hermle Machine Tools

به دلیل محدودیت کلمات در این مقاله کوتاه، اگر بخوام یه اشاره سریع بکنم به برخی از مهمترین نکاتی که باید حین انتخاب ماشین داشته باشید، اولین مورد مربوط میشه به اندازه‌ی قطعاتتون! باید مد نظر داشته باشید کدام دستگاه بدون اینکه خیلی بزرگ یا خیلی کوچیک باشه برای همه قطعات مناسبه. دوما انتخاب نوع ترکیب یا Configuration محورهای ماشین ابزار 5 محوره. ماشین های 5 محور علاوه بر 3 محور خطی، دارای 2 محور دورانی هستند. این دو محور میتونند حول هر کدام از محورهای خطی دوران داشته باشند، و از طرفی این حرکات دورانی رو هم به میز و هم به کلگی یا اسپیندل دستگاه داد. بنابراین 12 نوع چیدمان یا Arrangment تنها در ساختمان حرکتی یک دستگاه 5-محور وجود داره که هر کدام از این نوع چیدمان و تنظیمات بایستی متناسب با نوع و اندازه و پارامترهای دیگه ی قطعات انتخاب بشوند.

راهنمای جامع خرید و بهره‌برداری از ماشین ابزار CNC پنج محور: استراتژی‌ها و مزایای کلیدی
Source: Secrets of 5-Axis Machining

به علاوه، بایستی قبل از خرید به ارتفاع میز و کورس حرکتی تمامی محورها نیز دسترسی داشت. در بعضی از ترکیب محورها، ابزار توانایی دسترسی به تمام نقاط Undercut مورد نیاز یک قطعه در ستاپ یک قطعه‌ی مشخص را نداره، یا ارتفاع میز بعد از بستن فیکسچرها اجازه‌ی دسترسی ابزار به ماشینکاری بالای قطعه رو نمیده! بنابراین الزاما قبل از انتخاب و خرید دستگاه بایستی با متخصصان حوزه ی ماشینکاری Multi-axis مشورت کرد.

دومین چالش ماشین های ابزار 5 محور مربوط میشه به تنظیمات کنترلر ماشین، تنظیمات ماشین، تنظیم تخصصی پست پروسسور (Post-processor) های بهینه – خاصه برای ماشین خریداری شده – و بعد از اینها آموزش – کامل تکنیک‌ها و استراتژی های ماشینکاری پنج محور – بصورت تخصصی و کامله، که برای همگی این موارد باز هم بایستی به متخصصای راه اندازی ماشین‌های چند-محور مراجعه کرد. عدم تنظیم پارامترهای دینامیکی کنترلرها با توجه به سینماتیک هر دستگاه و سرعت های برشی و پیشروی از مهمترین عوامل شایع در ماشینهای چند محوره که موجب لرزش محورهای دورانی در نقاط Singularity و چرخش های همزمان چندین محور با همدیگه میشه و در نهایت باعث خطای مختلف و دقت های پایین در قطعات تولیدی ماشین میشه.

سومین مورد مربوط میشه به انتخاب خلاقانه و صحیح نگه دارنده های قطعه کار یا Work-holding ها. انواع بسیار زیادی از نگه دارنده های قطعه کار وجود داره که بایستی برحسب تناسب تولید و قطعات هر کارخانه یا کارگاه انتخاب بشن. انتخاب مناسب یه گیرنده ی قطعه کار، از مهمترین پارامترهاییه که به طرز شگرفی زمان تولید رو پایین میاره، اما متاسفانه در کشور ما به هیچ وجه هیچ توجه و نگاهی به مزایا و لزوم استفاده از این متعلقات ماشین‌های چند محور نمیشه، و در نتیجه متاسفانه در کارگاه ها ساعت ها زمان صرف ستاپ قطعات پنج محور میشه، و به دلیل خطاهای انسانی در تنظیم و ستاپ قطعات، خطاهای بسیار زیادی در تولرانس قطعات تولیدی منتج میشه.

سخن آخر : راه حل گروه ماشینکاری علمی

در انتشار این مقاله یعنی اولین قسمت از مقالات ماشینکاری و ماشین ابزار 5 محور، تلاش شد که تا حدی دید صنعتگران و مدیران و صاحبان تولید رو در تصمیم به خرید و ارتقاء سیستم های تولیدیشون باز کنه، تا با نگاهی از بالاتر و جامع تر تصمیم صحیحی در این خصوص اتخاذ کنند. “گروه ماشینکاری علمی” با تیمی متخصص و با دانش فنی و تخصصی با اشراف کامل در این حوزه از ابتدا با مشاوره و انتخاب بهینه و تامین بدون واسطه ماشین آلات و تجهیزات پیشرفته ماشینکاری تا اجرا، انتقال دانش فنی و تخصصی و آموزش در کنار شما خواهد بود.

خدمات ماشینکاری پنج محور
ماشینکاری پره Impeller با فرز پنج محور DMU50 – گروه ماشینکاری علمی

لینک پست در اینستاگرام

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پیمایش به بالا