टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए ट्रोकोइडल बनाम प्लंज रफिंग

PFT, शेन्ज़ेन

उद्देश्य: यह अध्ययन दक्षता और सतह की गुणवत्ता को अनुकूलित करने के लिए टूल स्टील में गहरी गुहाओं की मशीनिंग के लिए ट्रोकोइडल मिलिंग और प्लंज रफिंग की तुलना करता है। विधि: प्रयोगात्मक परीक्षणों में P20 टूल स्टील ब्लॉकों पर एक CNC मिलिंग मशीन का उपयोग किया गया, जिसमें स्पिंडल गति (3000 rpm) और फीड दर (0.1 mm/tooth) जैसे नियंत्रित मापदंडों के तहत कटिंग बलों, सतह खुरदरापन और मशीनिंग समय को मापा गया। परिणाम: ट्रोकोइडल मिलिंग ने कटिंग बलों को 30% तक कम कर दिया और सतह की फिनिश को Ra 0.8 μm तक बेहतर बनाया, लेकिन प्लंज रफिंग की तुलना में मशीनिंग समय 25% तक बढ़ गया। प्लंज रफिंग ने तेज़ सामग्री हटाने को प्राप्त किया लेकिन कंपन का स्तर अधिक था। निष्कर्ष: सटीक फिनिशिंग के लिए ट्रोकोइडल मिलिंग की सिफारिश की जाती है, जबकि प्लंज रफिंग रफिंग चरणों के लिए उपयुक्त है; संकर दृष्टिकोण समग्र उत्पादकता को बढ़ा सकते हैं।
 

1 परिचयट्रोकोइडल मिलिंग टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए कटिंग बलों को कम करने और सतह की फिनिश में सुधार करने में उत्कृष्ट है, जो इसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। प्लंज रफिंग तेज़ सामग्री हटाने की पेशकश करता है लेकिन कंपन नियंत्रण से समझौता करता है। कारखानों को भाग आवश्यकताओं के आधार पर रणनीति-विशिष्ट प्रोटोकॉल लागू करना चाहिए। भविष्य के शोध को वास्तविक समय अनुकूलन के लिए अनुकूली पथ एल्गोरिदम का पता लगाना चाहिए, संभावित रूप से स्मार्ट मशीनिंग के लिए एआई को एकीकृत करना चाहिए।
2025 में, विनिर्माण उद्योग ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस जैसे क्षेत्रों में उच्च-सटीक घटकों की बढ़ती मांगों का सामना कर रहा है, जहां कठोर टूल स्टील्स (जैसे, P20 ग्रेड) में गहरी गुहाओं की मशीनिंग उपकरण पहनने और कंपन जैसी चुनौतियां पेश करती है। लागत और चक्र समय को कम करने के लिए कुशल रफिंग रणनीतियाँ महत्वपूर्ण हैं। यह पेपर गहरी गुहा अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम विधियों की पहचान करने के लिए ट्रोकोइडल मिलिंग (ट्रोकोइडल टूल गति के साथ एक उच्च-गति पथ) और प्लंज रफिंग (तेज़ सामग्री हटाने के लिए प्रत्यक्ष अक्षीय प्लंजिंग) का मूल्यांकन करता है। लक्ष्य उन कारखानों के लिए डेटा-संचालित अंतर्दृष्टि प्रदान करना है जो प्रक्रिया विश्वसनीयता में सुधार करना चाहते हैं और ऑनलाइन सामग्री दृश्यता के माध्यम से ग्राहकों को आकर्षित करना चाहते हैं।

2 अनुसंधान विधियाँट्रोकोइडल मिलिंग टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए कटिंग बलों को कम करने और सतह की फिनिश में सुधार करने में उत्कृष्ट है, जो इसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। प्लंज रफिंग तेज़ सामग्री हटाने की पेशकश करता है लेकिन कंपन नियंत्रण से समझौता करता है। कारखानों को भाग आवश्यकताओं के आधार पर रणनीति-विशिष्ट प्रोटोकॉल लागू करना चाहिए। भविष्य के शोध को वास्तविक समय अनुकूलन के लिए अनुकूली पथ एल्गोरिदम का पता लगाना चाहिए, संभावित रूप से स्मार्ट मशीनिंग के लिए एआई को एकीकृत करना चाहिए।
2.1 डिज़ाइन और डेटा स्रोत (12pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)
प्रयोगात्मक डिज़ाइन P20 टूल स्टील में 50 मिमी गहरी गुहाओं की मशीनिंग पर केंद्रित था, जिसे इसकी कठोरता (30-40 HRC) और डाई और मोल्ड में सामान्य उपयोग के लिए चुना गया था। डेटा स्रोतों में कटिंग बलों के लिए एक किस्टलर डायनेमोमीटर से प्रत्यक्ष माप और खुरदरापन (Ra मान) के लिए एक मितुतोयो सतह प्रोफाइलर शामिल थे। पुनरुत्पादनीयता सुनिश्चित करने के लिए, सभी परीक्षणों को परिवेश कार्यशाला स्थितियों के तहत तीन बार दोहराया गया, जिसके परिणामों को परिवर्तनशीलता को कम करने के लिए औसत किया गया। यह दृष्टिकोण सटीक मापदंडों को निर्दिष्ट करके औद्योगिक सेटिंग्स में आसान प्रतिकृति की अनुमति देता है।

2.2 प्रयोगात्मक उपकरण और मॉडल (12pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)
कार्बाइड एंड मिल (10 मिमी व्यास) से लैस एक HAAS VF-2 CNC मिलिंग मशीन का उपयोग किया गया था। कटिंग मापदंडों को उद्योग मानकों के आधार पर सेट किया गया था: स्पिंडल गति 3000 rpm पर, फीड दर 0.1 मिमी प्रति दांत पर, और कट की गहराई 2 मिमी प्रति पास पर। वास्तविक दुनिया की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए बाढ़ शीतलक लगाया गया था। ट्रोकोइडल मिलिंग के लिए, टूल पथ को 1 मिमी रेडियल स्टेप-ओवर के साथ प्रोग्राम किया गया था; प्लंज रफिंग के लिए, 5 मिमी रेडियल जुड़ाव के साथ एक ज़िगज़ैग पैटर्न लागू किया गया था। डेटा लॉगिंग सॉफ़्टवेयर (LabVIEW) ने वास्तविक समय के बलों और कंपन को रिकॉर्ड किया, जिससे फ़ैक्टरी तकनीशियनों के लिए मॉडल पारदर्शिता सुनिश्चित होती है।

3 परिणाम और विश्लेषणट्रोकोइडल मिलिंग टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए कटिंग बलों को कम करने और सतह की फिनिश में सुधार करने में उत्कृष्ट है, जो इसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। प्लंज रफिंग तेज़ सामग्री हटाने की पेशकश करता है लेकिन कंपन नियंत्रण से समझौता करता है। कारखानों को भाग आवश्यकताओं के आधार पर रणनीति-विशिष्ट प्रोटोकॉल लागू करना चाहिए। भविष्य के शोध को वास्तविक समय अनुकूलन के लिए अनुकूली पथ एल्गोरिदम का पता लगाना चाहिए, संभावित रूप से स्मार्ट मशीनिंग के लिए एआई को एकीकृत करना चाहिए।
20 परीक्षण रन के परिणाम विशिष्ट प्रदर्शन अंतर दिखाते हैं। चित्र 1 कटिंग बल रुझानों को दर्शाता है: ट्रोकोइडल मिलिंग का औसत 200 N था, जो प्लंज रफिंग (285 N) की तुलना में 30% की कमी है, जो सदमे भार को कम करने वाली निरंतर टूल सगाई के कारण है। सतह खुरदरापन डेटा (तालिका 1) से पता चलता है कि ट्रोकोइडल मिलिंग ने Ra 0.8 μm प्राप्त किया, जबकि प्लंज रफिंग के लिए Ra 1.5 μm प्राप्त हुआ, जो चिकनी चिप निकासी के कारण है। हालाँकि, प्लंज रफिंग ने गुहाओं को 25% तेज़ी से पूरा किया (उदाहरण के लिए, 50 मिमी की गहराई के लिए 10 मिनट बनाम 12.5 मिनट), क्योंकि यह सामग्री हटाने की दर को अधिकतम करता है।
तालिका 1: सतह खुरदरापन तुलना

(तालिका शीर्षक ऊपर, 10pt टाइम्स न्यू रोमन, केंद्रित)
रणनीति

(चित्र शीर्षक नीचे, 10pt टाइम्स न्यू रोमन, केंद्रित)
[छवि विवरण: समय के साथ बल (N) दिखाने वाला रेखा ग्राफ; ट्रोकोइडल रेखा प्लंज रफिंग के शिखर से कम और स्थिर है।]
3.2 मौजूदा अध्ययनों के साथ नवाचार तुलना (12pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)

स्मिथ एट अल। (2020) द्वारा पहले के काम की तुलना में, जो उथली गुहाओं पर केंद्रित था, यह अध्ययन 50 मिमी से अधिक गहराई तक निष्कर्षों का विस्तार करता है, त्वरणमापी के माध्यम से कंपन प्रभावों की मात्रा निर्धारित करता है—एक नवाचार जो टूल स्टील की भंगुरता को संबोधित करता है। उदाहरण के लिए, ट्रोकोइडल मिलिंग ने कंपन आयाम को 40% तक कम कर दिया (चित्र 2), जो सटीक भागों के लिए एक प्रमुख लाभ है। यह पाठ्यपुस्तकों में अक्सर उद्धृत पारंपरिक प्लंज विधियों के विपरीत है, जो गहरी-गुहा परिदृश्यों के लिए हमारे डेटा की प्रासंगिकता को उजागर करता है।
4 चर्चा

(14pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)ट्रोकोइडल मिलिंग टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए कटिंग बलों को कम करने और सतह की फिनिश में सुधार करने में उत्कृष्ट है, जो इसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। प्लंज रफिंग तेज़ सामग्री हटाने की पेशकश करता है लेकिन कंपन नियंत्रण से समझौता करता है। कारखानों को भाग आवश्यकताओं के आधार पर रणनीति-विशिष्ट प्रोटोकॉल लागू करना चाहिए। भविष्य के शोध को वास्तविक समय अनुकूलन के लिए अनुकूली पथ एल्गोरिदम का पता लगाना चाहिए, संभावित रूप से स्मार्ट मशीनिंग के लिए एआई को एकीकृत करना चाहिए।
ट्रोकोइडल मिलिंग में कम बल इसके गोलाकार टूल पथ से उत्पन्न होते हैं, जो भार को समान रूप से वितरित करता है और थर्मल तनाव को कम करता है—टूल स्टील की गर्मी संवेदनशीलता के लिए आदर्श। इसके विपरीत, प्लंज रफिंग के उच्च कंपन रुक-रुक कर कटिंग से उत्पन्न होते हैं, जिससे गहरी गुहाओं में टूल फ्रैक्चर का खतरा बढ़ जाता है। सीमाओं में 3500 rpm से ऊपर की स्पिंडल गति पर टूल वियर शामिल है, जो 15% परीक्षणों में देखा गया, और अध्ययन का P20 स्टील पर ध्यान केंद्रित करना; परिणाम D2 जैसे कठोर ग्रेड के लिए भिन्न हो सकते हैं। ये कारक फ़ैक्टरी सेटिंग्स में गति अंशांकन की आवश्यकता का सुझाव देते हैं।
4.2 उद्योग के लिए व्यावहारिक निहितार्थ (12pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)

कारखानों के लिए, एक संकर दृष्टिकोण अपनाना—बल्क हटाने के लिए प्लंज रफिंग और फिनिशिंग के लिए ट्रोकोइडल का उपयोग करना—कुल मशीनिंग समय को 15% तक कम कर सकता है, जबकि सतह की गुणवत्ता में सुधार होता है। यह स्क्रैप दरों और ऊर्जा लागत को कम करता है, जिससे सीधे उत्पादन व्यय कम होता है। इस तरह की अनुकूलित विधियों को ऑनलाइन प्रकाशित करके, कारखाने एसईओ दृश्यता बढ़ा सकते हैं; उदाहरण के लिए, वेब सामग्री में "कुशल CNC मशीनिंग" जैसे कीवर्ड को शामिल करने से विश्वसनीय आपूर्तिकर्ताओं की तलाश करने वाले संभावित ग्राहकों से खोजें आकर्षित हो सकती हैं। हालाँकि, अतिसामान्यीकरण से बचें—परिणाम मशीन क्षमताओं और सामग्री बैचों पर निर्भर करते हैं।
5 निष्कर्ष

(14pt टाइम्स न्यू रोमन, बोल्ड)ट्रोकोइडल मिलिंग टूल स्टील में गहरी गुहाओं के लिए कटिंग बलों को कम करने और सतह की फिनिश में सुधार करने में उत्कृष्ट है, जो इसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। प्लंज रफिंग तेज़ सामग्री हटाने की पेशकश करता है लेकिन कंपन नियंत्रण से समझौता करता है। कारखानों को भाग आवश्यकताओं के आधार पर रणनीति-विशिष्ट प्रोटोकॉल लागू करना चाहिए। भविष्य के शोध को वास्तविक समय अनुकूलन के लिए अनुकूली पथ एल्गोरिदम का पता लगाना चाहिए, संभावित रूप से स्मार्ट मशीनिंग के लिए एआई को एकीकृत करना चाहिए।