ปัญหาทั่วไปและวิธีการแก้ไขปัญหาของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมในการตัดด้วยลวด NC

ในการตัดเฉือนชิ้นส่วนอลูมิเนียมด้วยเครื่อง CNC ปัญหาต่างๆ เช่น การสึกหรออย่างรุนแรง ไฟฟ้าลัดวงจร สายไฟขาด การบิดเบี้ยวของร่องตัด และการเสียรูปของชิ้นงาน มักเกิดขึ้นบ่อยครั้ง และบางผลิตภัณฑ์ก็ต้องทิ้งไปโดยตรง ผู้เขียนได้สรุปปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญในการปฏิบัติงานจริง โดยอิงจากประสบการณ์หลายปี
ประการแรก ปัญหาลวดขาดง่ายสำหรับชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่ถูกตัดด้วยลวด
เหตุผลที่ชิ้นส่วนอลูมิเนียมที่ตัดด้วยลวดเส้นเดียวแตกหักง่าย
การตัดด้วยลวดอะลูมิเนียม เนื่องจากวัสดุมีความอ่อนนุ่ม การกำจัดเศษจึงทำได้ยาก และอะลูมิเนียมที่อุณหภูมิสูงจะเกิดฟิล์มแข็งได้ง่ายมาก ส่งผลให้เศษอะลูมิเนียมหรืออลูมินาจำนวนมากติดอยู่บนลวดโมลิบเดนัมได้ง่าย เมื่อลวดโมลิบเดนัมสัมผัสกับชิ้นส่วนของบล็อกป้อน จะเกิดการสึกกร่อนเป็นร่องอย่างรวดเร็ว การผสมอะลูมิเนียมที่อ่อนนุ่มกับสารกัดกร่อนที่แข็งเข้าด้วยกัน เมื่อเติมลงในร่องแล้ว จะทำให้ร่องนั้นถูกบดจนขาด และลวดจะขาดออกจากกัน
2 วิธีแก้ปัญหา
ลวดโมลิบเดนัมถูกหนีบที่บล็อกป้อนวัสดุเนื่องจากปัญหาการปรับตำแหน่งบล็อกป้อนวัสดุของโครงลวด เพื่อป้องกันการสึกหรอของบล็อกร่องป้อนวัสดุที่ทำให้ประสิทธิภาพต่ำ การตัดซ้ำหลายครั้งบนพื้นผิวทำให้คุณภาพของวัสดุลดลง และเกิดการสิ้นเปลืองลวดที่ขาด
เมื่อความหนาของวัสดุเกิน 40 มม. โดยทั่วไปแล้วจะใช้เวลาในการประมวลผล 3-4 ชั่วโมง หลังจากหมุนบล็อกป้อนวัสดุเล็กน้อยเป็นมุมหนึ่ง ดังแสดงในรูปที่ 1b ทิศทางการหมุนครั้งแรกดังแสดงในรูปที่ 1a ประมวลผล 8 ชั่วโมง แล้วหมุนกลับไปในทิศทางที่แสดงในรูปที่ 1b เพื่อให้การปรับตำแหน่งบล็อกป้อนวัสดุหลังจากประมวลผล 8 ชั่วโมงแต่ละครั้ง ช่วยลดโอกาสที่ลวดจะขาด การประมวลผลในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ช่วยลดต้นทุนการประมวลผลและเพิ่มผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจได้อย่างมาก โปรดทราบว่าโดยทั่วไปแล้วบล็อกป้อนวัสดุและแรงดันไฟฟ้าของลวดอิเล็กโทรดจะอยู่ที่ 0.5-1 มม. เมื่อตัดร่องครบสามจุดบนพื้นผิวหนึ่ง ให้หมุนบล็อกป้อนวัสดุ 90 องศา และทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนกระทั่งตัดร่องครบทั้งสี่ด้าน จากนั้น ให้ใส่ปะเก็นขนาด 1-2 มม. ใกล้กับแนวการสุ่มตัวอย่างของแผ่นรองด้านข้าง แล้วปรับตำแหน่งของบล็อกป้อนวัสดุไปทางซ้าย ซึ่งเทียบเท่ากับการเปลี่ยนบล็อกป้อนวัสดุใหม่ ช่วยประหยัดต้นทุนการผลิต
ตัวอย่างเช่น: ความหนาของแผ่นอลูมิเนียมแต่ละชิ้นคือ 2 มม. รวมทั้งหมด 8 ชิ้น ประมวลผลพร้อมกัน ใช้เวลาประมาณ 8 ชั่วโมงในการปรับพื้นผิวสัมผัสของบล็อกป้อนชิ้นงาน การประมวลผลวันละ 8 ชั่วโมง ทำให้ลวดขาดภายใน 6 วัน จากนั้นใช้ไมโครมิเตอร์วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดโมลิบเดนัมเพียง 0.125 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางของลวดโมลิบเดนัมเดิมคือ 0.18 มม.) โดยการปรับตำแหน่งของบล็อกป้อนชิ้นงานอย่างมากเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาลวดขาด

แน่นอนว่า เมื่อความต้องการความแม่นยำของขนาดชิ้นงานค่อนข้างสูง จำเป็นต้องวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดโมลิบเดนัม และปรับปริมาณการชดเชยให้ทันท่วงที เพื่อให้มั่นใจได้ว่าตรงตามข้อกำหนดความแม่นยำของขนาด

สอง การเสียรูปของชิ้นงาน
1 สาเหตุที่ทำให้ชิ้นงานเสียรูปทรง
กระบวนการผลิตชิ้นงาน การกลึง การอบชุบความร้อน การให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ แรงภายใน และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้าง เช่น การเกิดความเค้นตกค้างภายใน ภายใต้สภาวะที่ปราศจากอิทธิพลภายนอกในช่วงเวลาหนึ่ง การกระจายความเค้นจะค่อนข้างสมดุล แต่กระบวนการ WEDM เนื่องจากวัสดุชิ้นงานถูกตัดและเฉือนจำนวนมาก จึงสามารถเปลี่ยนแปลงการกระจายความเค้นได้เช่นกัน เมื่อเวลาผ่านไป ความเค้นจะค่อยๆ เข้าสู่สมดุล ทำให้ชิ้นงานเกิดการเสียรูป ปรากฏการณ์การเสียรูปนี้จะเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียม
2 วิธีแก้ปัญหา
(1) กระบวนการตัดก่อนชิ้นส่วนที่รับแรงในขั้นตอนการอบชุบความร้อนครั้งแรกเพื่อขจัดแรงภายใน เพื่อไม่ให้เกิดการเสียรูปจากแรงมากเกินไปเพื่อรักษาขนาดของชิ้นส่วนให้คงที่ แน่นอนว่าวัสดุที่แตกต่างกัน วิธีการแปรรูปก็ไม่เหมือนกัน
(2) วิธีการตัดขอบด้านนอกโดยทั่วไปไม่สามารถตัดผ่านรูลวดจากด้านข้างของชิ้นงานได้ ดังแสดงในรูปที่ 2a วิธีนี้แตกหักง่ายมาก เนื่องจากชิ้นงานจะเสียรูปหลังจากคลายความเครียด ทำให้ความแม่นยำในการตัดลดลง เพื่อหลีกเลี่ยงและลดการเสียรูปในการผลิต สามารถใช้วิธีการตัดผ่านรูลวดเพื่อรักษาโครงร่างคร่าวๆ ให้ปิดสนิท ดังแสดงในรูปที่ 2B ซึ่งสามารถลดความเครียดและการเสียรูปในกระบวนการผลิตได้
(ก) การตัดภายนอก (ข) เพื่อเล่นผ่านการประมวลผลรูสายไฟ
(3) การใช้สองวิธีตัดเพื่อความแม่นยำในการกลึงชิ้นส่วน ควรใช้สองวิธีตัดจะดีที่สุด
ดังแสดงในกระบวนการในรูปที่ 3 โดยใช้แคลมป์เหล็กรูปตัว V ยึดปลายด้านหนึ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. และปลายอีกด้านหนึ่งถูกแขวนไว้ หลังจากทำการประมวลผลตามปกติและวัดด้วยไมโครมิเตอร์แล้ว พบว่าขนาดการประมวลผลบริเวณใกล้กับแคลมป์เหล็กรูปตัว V คือ 2.00 มม. และขนาดการประมวลผลที่ปลายอีกด้านหนึ่งเพียง 1.86 มม. นี่คือกระบวนการตัดแบบออนไลน์ เนื่องจากวัสดุชิ้นงานถูกตัดเพื่อเปลี่ยนการกระจายความเค้นของการเสียรูปของชิ้นงาน
วิธีการปรับปรุงกระบวนการคือ การเพิ่มความหนาของการแปรรูปขั้นกลางครั้งแรกจาก 2 มม. เป็น 2.4 มม. โดยเว้นระยะขอบ 0.2 มม. ในด้านการตัดครั้งแรก (โดยใช้ลวดโมลิบเดนัมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.18 มม. เมื่อทำการกลึงหยาบอย่างรวดเร็ว) หลังจากตัดครั้งแรกแล้ว ชิ้นงานเดิมจะถูกทำลายสมดุลความเค้นภายใน และได้สมดุลใหม่ จากนั้นจึงทำการขัดเงาครั้งที่สอง โดยวัดขนาดสุดท้ายได้ 1.99 มม. เพื่อทดสอบขนาดที่ต้องการ
ประการที่สาม การตัดชิ้นส่วนอะลูมิเนียมทำให้เกิดปัญหาไฟฟ้าลัดวงจรและการบิดเบี้ยวของร่องตัดได้ง่าย
1. การวิเคราะห์สาเหตุของปัญหา
ในการประมวลผลประจำวัน การตัดชิ้นงานที่มีความหนามากเป็นเรื่องยาก เนื่องจากข้อจำกัดของสภาวะการกัดเซาะด้วย EDM ความหนาของชิ้นงานมีจำกัด มีสารหล่อเย็นเข้าสู่ชิ้นงานไม่เพียงพอ ช่องว่างของผลิตภัณฑ์จากการกัดเซาะด้วยไฟฟ้าไม่สามารถกำจัดออกไปได้ตามปกติ การประมวลผลไม่เสถียร และไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลจนกว่าจะเกิดการลัดวงจร ซึ่งในกระบวนการตัดอะลูมิเนียม ปรากฏการณ์นี้มีโอกาสเกิดขึ้นได้มากกว่า
โดยปกติแล้ว เครื่องมือตัดนอกสายการผลิตจะมีฟังก์ชันป้องกันการลัดวงจร เมื่อเกิดการลัดวงจร แท่นเครื่องมือจะหยุดเคลื่อนที่ทันที และหยุดนิ่งอยู่กับที่เพื่อรอการประมวลผล อย่างไรก็ตาม ในการประมวลผลอะลูมิเนียม อะลูมิเนียมมีความอ่อนนุ่มและเบา ทำให้เศษวัสดุหลุดออกยาก บางครั้งหลังจากเกิดการลัดวงจร จุดปล่อยประจุในบริเวณการประมวลผลจะถ่ายโอนไปยังบล็อกป้อนชิ้นงาน บล็อกและลวดโมลิบเดนัมจะถูกป้อนด้วยการปล่อยประจุ แม้ว่าระหว่างชิ้นงานและลวดอิเล็กโทรดจะอยู่ในสถานะลัดวงจร แต่สถานะการปล่อยประจุของเครื่องจักรเป็นปกติ ดังนั้นเครื่องจักรจึงไม่ได้รับการป้องกันการลัดวงจรเนื่องจากการลัดวงจรระหว่างชิ้นงานและลวดโมลิบเดนัม เครื่องจักรนี้ยังคงดำเนินการตัดตามขั้นตอนปกติ การประมวลผลชิ้นงานด้วยการปล่อยประจุทำให้ไม่สามารถตัดชิ้นงานที่มีรูปร่างและขนาดปกติได้ เนื่องจากลวดโมลิบเดนัมดึงเป็นร่องในชิ้นงานอะลูมิเนียมที่อ่อนนุ่ม ทำให้ร่องตัดบิดเบี้ยว ส่งผลให้ชิ้นงานเสียหาย ดังแสดงในรูปที่ 4 ของเฟืองประมวลผล ส่วนสองส่วนแรกของการประมวลผลมีการบิดเบี้ยวของร่องตัดและชิ้นงานเสียหาย
2 วิธีในการแก้ปัญหา
(1) ประการแรกคือการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสมตามความหนาที่แตกต่างกัน โดยกำหนดพารามิเตอร์การตัดลวดที่แตกต่างกัน จากการทดลองหลายครั้ง พบว่าการประมวลผลวัสดุอลูมิเนียมอัลลอยด์อาจเหมาะสมที่จะลดความกว้างของพัลส์ เนื่องจากความกว้างของพัลส์ลดลง พลังงานของพัลส์เดี่ยวลดลง รอยการปล่อยประจุมีขนาดเล็ก และยังสามารถลดขนาดและปริมาณของอนุภาคอลูมินา ลดการสึกหรอของบล็อกป้อนได้อีกด้วย ในทางกลับกัน การเพิ่มช่องว่างของพัลส์จะช่วยให้การกำจัดเศษวัสดุง่ายขึ้น ลดการยึดติดของลวด ปรับปรุงความเสถียรของการตัด และปรับปรุงความเรียบของพื้นผิวชิ้นงาน หากช่องว่างของพัลส์แคบเกินไป ผลิตภัณฑ์จากการปล่อยประจุอาจเกิดขึ้นได้ และหากช่องว่างของการปล่อยประจุช้าเกินไป จะทำให้การแตกตัวเป็นไอออนไม่เสถียร และอาจนำไปสู่การขาดของลวดหรือการบิดเบี้ยวของร่องตัดได้ง่าย
อัตราการป้อนที่ตั้งไว้ต่ำกว่าอัตราการกัดกร่อนจริงของชิ้นงาน และสถานะการตัดเฉือนเปิดอยู่ ความเร็วในการตัดจึงช้า เนื่องจากจุดหลอมเหลวและจุดระเหยของโลหะผสมอลูมิเนียมต่ำ ปริมาณพลังงานการปล่อยประจุเดียวกันจึงเพิ่มขึ้น และช่องว่างการปล่อยประจุมีขนาดใหญ่ เนื่องจากช่องว่างการปล่อยประจุ แรงดันพัลส์จึงไม่สามารถแตกตัวระหว่างตัวกลางของเหลวได้ทันท่วงที ทำให้ลดอัตราการใช้พัลส์ลงอย่างมาก ในขณะเดียวกัน ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดลวดที่มากเกินไปจะทำให้แอมพลิจูดเพิ่มขึ้น กระบวนการจึงไม่เสถียร และอาจถึงขั้นทำให้ลวดขาดได้ เมื่อความเร็วในการป้อนมากกว่าความเร็วการกัดกร่อนที่เป็นไปได้จริงของชิ้นงาน (เรียกว่าการติดตามหรือการป้อน) การประมวลผลจะเกิดการลัดวงจรได้ง่าย ความเร็วในการป้อนและการตัดจริงก็จะลดลง แต่การกัดกร่อนของอลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าก็ไม่สามารถกำจัดได้ ลวดนำไฟฟ้าจึงขาดและเกิดการลัดวงจร ดังนั้น การปรับการป้อนความถี่แปรผันอย่างเหมาะสม จะช่วยให้ได้สถานะการประมวลผลที่ดีขึ้น วงจรควบคุมการป้อนความถี่แปรผันทั้งหมดมีจุดปรับแต่งหลายจุด ซึ่งส่วนใหญ่ติดตั้งอยู่ในตู้ควบคุมของเครื่องมือกล โดยทั่วไปไม่ควรเปลี่ยนแปลง มีปุ่มหมุนติดตั้งอยู่บนแผงควบคุม สามารถปรับปุ่มหมุนให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมตามสถานการณ์เฉพาะ เพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านค่ามิเตอร์กระแส มิเตอร์แรงดัน และการสั่นของสายโมลิบเดนัมมีน้อย และอยู่ในสภาวะการติดตามที่ดีที่สุด
เช่น ในการแปรรูปชิ้นงานหนา โดยทั่วไปในช่วงเริ่มต้น (5 มม.) เนื่องจากลวดอิเล็กโทรดสั่นง่าย และความเข้มข้นของของเหลวหล่อเย็นสูง จึงควรเพิ่มพลังงานพัลส์เดี่ยวและเพิ่มช่วงเวลาพัลส์ โดยอัตราส่วนความกว้างพัลส์ต่อช่วงเวลาพัลส์อย่างน้อย (1:8) เพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานพัลส์เดี่ยวและการกัดกร่อนทางไฟฟ้าเพียงพอในช่วงเวลาที่เหมาะสม ในขณะเดียวกันก็ลดกระแสการตัดเฉือน โดยทั่วไปต่ำกว่า 2A เมื่อการประมวลผลมีเสถียรภาพแล้ว จึงค่อยลดช่วงเวลาพัลส์ลงตามความเหมาะสม เพิ่มกระแสการประมวลผลประมาณ 3A และแรงดันไฟฟ้าประมาณ 75V ค่าเฉลี่ยของการปล่อยประจุของลวดโมลิบเดนัมไม่ได้เพิ่มขึ้น แต่ความสามารถในการสร้างประกายไฟและแรงระเบิดของประกายไฟจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าควรมีความเหมาะสมและมีค่ามากขึ้น มิฉะนั้นจะทำให้การประมวลผลไม่เสถียรและคุณภาพของชิ้นส่วนที่แปรรูปจะลดลง
ความเร็วในการตัดและความเรียบของพื้นผิวเป็นสองดัชนีทางเทคโนโลยีที่สำคัญ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มความเร็วในการตัดให้สูงขึ้นเพื่อให้ได้ความเรียบของพื้นผิวตามที่ต้องการ
(2) หากช่องว่างการปล่อยประจุไม่เหมาะสมตามความหนาของชิ้นงาน ช่องว่างการปล่อยประจุที่เล็กเกินไปอาจทำให้เกิดการลัดวงจร การปล่อยประจุไม่เอื้อต่อการระบายความร้อนและการกัดกร่อนของวัสดุ หากช่องว่างการปล่อยประจุใหญ่เกินไปจะส่งผลต่อความหยาบของพื้นผิวและความเร็วในการตัดเฉือน เมื่อตัดชิ้นงานหนา ควรพยายามใช้ลวดโมลิบเดนัมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นและความกว้างของพัลส์มากขึ้น เพื่อให้ช่องว่างการปล่อยประจุเพิ่มขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดเศษ และปรับปรุงเสถียรภาพในการตัด
(3) รักษาความสะอาดของสารหล่อเย็นและเปลี่ยนสารหล่อเย็นใหม่ให้ทันเวลา กรองสิ่งสกปรกและของเหลวหล่อเย็นที่ไหลย้อนกลับในโต๊ะด้วยตัวกรองเพื่อกรองสิ่งสกปรกในของเหลวหล่อเย็น จากนั้นวางฟองน้ำดูดซับของเหลวหล่อเย็นไว้ที่ทางออกของสารหล่อเย็น ซึ่งได้ผลดีมาก เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกำจัดเศษโลหะ สามารถป้องกันการเกิดร่องในการประมวลผลได้ โดยเติมผงซักฟอกและสบู่ก้อนลงในของเหลวหล่อเย็น เพื่อให้ประสิทธิภาพการล้างดีขึ้น เพิ่มความสามารถในการระบายเศษโลหะ และปรับปรุงสภาพการกำจัดเศษโลหะ ในขณะเดียวกัน ให้ปรับตำแหน่งของบล็อกป้อนหมุนหรือเปลี่ยนบล็อกป้อนใหม่ให้ทันเวลา ทำความสะอาดเศษโลหะที่จุดป้อนอนุภาคอยู่เสมอ และรักษาการสัมผัสที่ดีระหว่างลวดโมลิบเดนัมของบล็อกป้อน เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดปรากฏการณ์การระบาย ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวที่เกิดจากร่องตัดของชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ประการที่สี่ บทสรุป
จากการวิเคราะห์การทำงานจริงของสายการตัดในกระบวนการแปรรูปอะลูมิเนียม พบว่าอนุภาคอะลูมินาเกิดขึ้นได้ง่าย ส่งผลให้การนำไฟฟ้าลดลง เกิดการสึกหรอของบล็อกป้อนวัสดุ ลวดขาด และเกิดปรากฏการณ์ลัดวงจร ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณภาพและประสิทธิภาพในการแปรรูป สรุปได้เป็นปัญหาและแนวทางแก้ไขในทางปฏิบัติ วิธีการและมาตรการเหล่านี้มีความเป็นไปได้และใช้ได้จริง ซึ่งมีผลดีต่อการปรับปรุงคุณภาพของการตัดด้วยลวด ลดปัญหาลวดขาด ลัดวงจร และการบิดเบี้ยวของรอยตัดชิ้นส่วนอะลูมิเนียม