قالب سازی 4

-5-2 عملیات سطحی ( پرداخت نهایی )

در تولید تمامی محصولات نوری ، شرایط سطح حفره قالب ( تخلخل ، موجها ، زبری ) در کیفیت محصول نهایی بسیار مهم هستند . این موضوع تأثیر زیادی بر زمان و در نتیجه بر هزینه ساخت قالب دارد . این مورد بر نیروی جدایش و مقدار رسوب ترموستها و لاستیکها نیز اثر دارد .

بیشترین پرداخت در سطح پرداخت آینه ای لازم است که خروج قطعه از قالب را راحت می کند . بر خلاف موارد فوق ، در تولید قطعاتی که زیبایی ظاهری آنها لازم نیست ، از حفره قالب با سطح آماده نشده استفاده می شود . در این موارد ، خواص جدایش تعیین کننده شرایط سطحی حفره قالب است . سطوح بافت دار هم به همین صورت هستند .

بافت قطعه ، تعیین کننده جدایش آسان قطعه است و اگر بافت قطعه شیارهایی مایل نسبت به جهت خروج قطعه از قالب داشته باشد نیروی جدایش بیشتر از نیروی جدایش در قالبهای پرداخت شده است . در ادامه برخی از روشهای پولیش بیان می شوند .

2-5-2-1 سنگ زنی و پولیش ( دستی یا کمکی )

پس از تکمیل حفره قالب با تراشکاری ، فرزکاری ، EDM و ... سطح را باید با سنگ زنی و پولیش صاف کرد تا کیفیت سطحی لازم برای تولید قطعه و جدایش آسان ایجاد شود . این کار حتی امروزه نیز اغلب به صورت دستی انجام می شود و تجهیزات با توان الکتریکی و بادی و همچنین مافوق صوتی نیز به کار می روند ( 23-21 ) . جزئیات ترتیب مراحل عملیات ، سنگ زنی خشن و دقیق و پرداخت در شکل 19 نمایش داده می شود .

با سنگ زنی خشن ، سطح فلزی تمیز و از نظر هندسی صحیح با زبریm µ 1 > R به دست می آید ، که آن را می توان با یک مرحله سنگ زنی دقیق یا پولیش تمام کرد ( 24 ) .

 اگر مرحله پولیش با دقت انجام شود و برخی قوانین ابتدائی رعایت شوند سطحی با زبری به ارتفاع m µ 01 . 0 – 001 . 0 به دست می آید . البته پیش شرط این عمل ، استفاده از فولادهای عاری از ناخالصی با ساختار دانه بندی ظریف ، مثل فولادهای ذوب مجدد شده است ( بخش 1-1-8 ) . پرداخت کاملاً اتوماتیک ، ضعفهای زیادی دارد . بنابراین ، این روشها فقط در ترکیب با روشهای مکانیکی دستی به کار می روند . این روشها برای تکمیل مطالب به صورت خلاصه بیان شده اند .

2-5-2-2 پرداخت ارتعاشی

پرداخت ارتعاشی ، یک حالت از روش حرکت چرخشی سریع مرسوم است . قطعه کارها در داخل یک ظرف قرار روی دانه ای ( granulated zing  ) ، آب ، آلومین به عنوان محیط پرداخت و عامل مرطوب کننده یا ترکیب ضد زنگ پر می شود . سپس در ظرف حرکت ارتعاشی ایجاد می شود . به این ترتیب ، ترکیب به شدت مخلوط و بر دیوارهای قالب فشرده می شود . بنابراین ، یک عامل تمیز کاری ، که دیواره ها را صاف می کند انجام می شود . ضعف این روش ، سایش لبه ها است . باید این لبه ها را با پوشش کردن محافظت کرد  ( 25 ) . محدودیت این روش ، اندازه و وزن قالبها است .

2-5-2-3 سند بلاست ( لپینگ افشانه ای )

سند بلاست یکی از معروفترین و کاربردی ترین روشها است . در این روش ، ترکیب هوا – آب که حاوی دانه های شیشه ای است ، محیط دمیدن را تشکیل می دهد . سطوح قالب ، تحت فشار kpa 1000 – 500 و به وسیله این ترکیب آماده سازی می شوند .

این کار تمامی ناصافیها از قبیل شیارها را تسطیح می کند . کیفیت سطحی حاصل ، با سطوحی که به صورت مکانیکی آماده شده اند قابل مقایسه نیست . ارتفاع زبری تقربیاً m µ 5 است ( 25 ) . محدودیت این روش ، اندازه و وزن قالبها است .

2-5-2-4 لپینگ فشاری

این روش یک حالت لپینگ افشانه ای است که به الکترود – هونینگ هم معروف است . کاربرد آن محدود به آماده سازی سوراخها است . همانطور که از اسم آن پیداست ، این روش در ساخت ابزارهای تزریق پروفیل که در آنها سوراخهایی به اشکال مختلف و با کوچکترین اندازه باید پولیش شوند کاربرد ویژه ای دارد . در این فرآیند ، از یک ترکیب پرداخت خمیری با ویسکوزیته های مختلف که شامل کاربید سیلیسیم ، کاربید بور و یا ذرات الماس که نسبت به ابعاد سوراخ اندازه های مختلفی از آن به کار می روند ، استفاده می شود . این مجموعه به عقب و جلو حرکت داده می شود و ارتفاع زبری متوسط m µ 05 .0 = R به دست می آید ( 28 ، 26 ) . فرآیند به صورت اتوماتیک انجام می شود و فقط یک زمان کوتاه برای نصب و تنظیم لازم دارد .

2-5-2-5 پرداخت الکتروشیمیایی

در پرداخت الکترشیمیایی ، لایه های رویی قطعه کار به صورت آندی و بدون تأثیر مکانیکی یا گرمایی بر قالب جدا می شوند ( 29 ) . برداشت ماده از یک عنصر میکرسکوپی آغاز می شوند و با افزایش زمان فرآیند به آرامی ، سطوح ناصاف بزرگتر را نیز صاف و گرد می کند . سطح به دست آمده صاف است ولی تخت نمی باشد و موجهای باقیمانده روی آن مشخص هستند ( 30 ) . نقصهای فولاد مانند ناخالصیها و تخلخل مشخص می شوند . بنابراین بساری از انواع فولادها ، مخصوصاً فولادهای کربنی ، را نمی توان پرداخت الکتروشیمیایی کرد ( 25 ) .

2-5-2-6 پرداخت با تخلیه الکتریکی

پرداخت با تخلیه الکتریکی یک روش جدید و مستقل نیست . این تکنیک یک روش ماشینکاری با تخلیه الکتریکی ( بخش 2-6-1 ) است و سریعاً پس از پرداخت سایشی ظریف انجام می شود . بنابراین سایش و پرداخت در یک دستگاه و با یک تنظیم انجام می شوند . ساختار سطح پس از پرداخت با تخلیه الکتریکی ، با صفی از گودیهای حاصل از تخلیه که متصل و به هم بسته هستند ، مشابه ماشینکاری با تخلیه الکتریکی ، شناخته می شود . البته در اینجا ، این چاله ها عمیق و بیشتر آنها دایروی هستند و اندازه تمامی آنها تقریباً مساوی است . زبری سطح قالبهایی که به این روش پرداخت شده اند تقریباً m µ 3 .0 – 1 . 0 =R و قطر چاله های تخلیه حدود m µ 10 است . این کیفیت در حد سطوح سنگ زده شده ظریف است و اغلب نیازها در قالبسازی را بر طرف می کند . بنابراین پولیش دستی ، که در قطعات پیچیده مشکل است ، دیگر لازم نیست .

2-5-3 ادغام طراحی کامپیوتری و برنامه نویسی NC

یکی از کارهایی که در طراحی کامپیوتری قالبها و ماشین آلات انجام می شود ، تهیه داده های کنترلی برای ادامه کار با ماشین ابزارهای کنترل عددی ( NC  ) است . در اینجا منظور از برنامه نویسی NC مجموعه اطلاعات فنی و هندسی برای فرآیند کار است .

در ماشین ابزارهای مرسوم ، این اطلاعات توسط اپراتور برای تنظیم کلیه متغیرهای لازم در ماشین ( مانند حرکت برشی ابزار ، پیشروی ، شرطها ، تعداد چرخش ، اطلاعات اضافی ) به کار می رود . ماشینهایی که وسایل کپی کاری دارند ، طرح سطح مدل را با یک حس کننده تعقیب کرده و این اطلاعات را به حرکت ابزار تبدیل می کنند . در ماشینهای ساده یا طرحهای قدیمی ، بادامکها اطلاعات کاری را ایجاد می کنند ( مانند تحریک برگشتها ، کنترل پیشروی ( 33 ) ) . شکل 20 روشهای مرسوم و روشهای آینده ساخت قالب را نمایش می دهد .

در ماشینهای NC انتقال اطلاعات به صورت عددی و بر مبنای کد گذاری مشخص ( مثلاًٌ حالت CLDATA ) انجام می شود . دو حالت عملیات وجود دارند : برنامه نویسی دستی و مکانیکی که برنامه نویسی کامپیوتری است .

در برنامه نویسی دستی NC برنامه ریز باید کلیه حرکتها و مراحل تبدیل در ماشین را به ترتیب درست تعیین کرده و کدگذاری نماید . برای این کار مراحل برنامه ریزی زیر انجام می شود :

- تشخیص ترتیب کاری ،

- پیدا کردن ابزار مورد نیاز ،

- تعیین داده های فنی و

- کد گذاری اطلاعات به دست آمده برای حرکت و تبدیل .

قسمت کنترل ماشینهای مدرن با استفاده از توابع کمکی و زیر برنامه ها ( مثلاً تقسیم اتوماتیک قسمتها ، پیچ زنی و قلاویز کردن ، فرزکاری گودالها ) قسمت بزرگی از این کارها را خود انجام می دهد و کار فرد را کاهش می دهد . توسعه زیاد ریز پردازنده های کنترل کننده ، برنامه نویسی مکالمه ای و شبیه سازی فرآیند بر روی صفحه را امکانپذیر ساخته است . نمایش فرآیند با رنگهای مختلف و از دیدهای متفاوت مفید است . ادغام سیستمهای برنامه نویسی و کنترل ماشین ، کارگاههای کوچک را هم در استفاده از روش NC بدون مشکلی ، توانا می سازد و تغییرات سازمانی بزرگتری قابل انجام هستند .

علی رغم این فواید ، از آنجا که تولید اطلاعات مربوطه توسط فرد انجام می شود و زمان و پول زیادی لازم دارد ، در تولید خطوط و لبه های پیچیده تر این روش قابل توجیه نیست .

از آنجا که شکل قطعه قالبگیری بیش از پیش با سیستم CAD بنا می شود ، تعریف سطح به صورت کاملاً عددی با افزودن داده های NC ممکن است ( شکل 21 ) .

به این علل ، راه حلهای سیستماتیک کاملاً جدیدی ارائه شده است که ادغام امکانات مختلف برای دستیابی ه ایده تولید مجتمع کامپیوتری (  CIM ) را ممکن کرده است . از همه مهمتر ، باید به ادغام طراحی به کمک کامپیوتر ( CAD ) و کنترل عددی به کمک کامپیوتر ( CAP )  ( 36 ) تأکید کرد ، که این روش به صورت برنامه های CAM /  CAM ، به وسیله بسیاری از تهیه کنندگان برنامه های CAD و CAD ارائه می شود . دو سیستم نرم افزاری پایه وجود دارند :

- داده های هندسی برای   NC ، از سیستم CAD ، به وسیله یک رابطه استاندارد شده به یک برنامه NC مستقل منتقل می شوند .

- واحد NC در سیستم CAD ادغام شده است .

در حالت اول ، اپراتور NC از شکل هندسی قطعه که در پایانه CAD است استفاده می کند :

طرحهای لازم برای مراحل مربوطه کاری از یک ضبط شده فراخوانده می شوند و به وسیله یک رابط استاندارد شده به سیستم NC منتقل می شوند . برنامه NC به صورت مکالمه ای بر روی صفحه و همراه با گرافیک پیش می رود . پس از اضافه کردن دستورات فنی مثل انتخاب قالب ، تلرانسها ، پیشروی و ... اپراتور برنامه NC را به زبان APT ، این برنامه مقدار زیادی مستقل از ماشین است  ، یا به شکل بندی CLADATA طبیعی دریافت می کند . عمل بعدی پردازنده ، باعث هماهنگ شدن برنامه با کنترل واقعی ماشین می شود .

در برنامه های CAD که با واحد  NC به صورت مجتمع هستند ، تمامی داده های حرکتی ، مستقیماً از اطلاعات سطحی که با سیستم CAD ساخته شده تولید می شوند . علاوه بر این در سیستم حجم جهت دار CAM / CAD می توان به سرعت عملیات Boolean ( گودالها ، حفره ها ، سوراخها ) را به صورت حجم برشی تعریف کرد . به این ترتیب مقدار کار انجام شده به صورت اساسی کم می شود . استفاده از یک بانک داده های معمولی در طراحی برنامه ریزی ، این امتیاز را دارد که تغییرات در مجموعه دادها اثر مرتبطی بر دیگر داده ها دارد . به این ترتیب تمامی اندازه ها پس از تصحیح طراحی به صورت اتوماتیک نوسازی می شوند . در انتقال داده بین بخشها و همچنین در انتقال بین انواع مختلف سیستمهای CAD  و NC از ایجاد خطا جلوگیری می شود . امتیاز دیگر سیستمهای مجتمع CAM / CAD در هنگام تغییر طراحی یک قطعه مشخص می شود : اگر فقط تغییر ابعاد قالب در نظر باشد و شکل آن فرقی نکند ( برای قطعات ساده مثل درپوشها ، کاسه نمد شفت و ... ) و اصول ساخت قالب هم یکسان باشد ، برای هر یک از آنها ایجاد یک حالت جدید بر پایه داده های هندسی واقعی لازم نیست . در عوض برنامه یک فهرست برای داده های واقعی ایجاد می کند که این اطلاعات به عنوان ورودی متغیرهای فرآیند است و در ضمن داده های فنی نیز در آن موجود هستند .

دامنه توابع یک واحد NC به صورت زیر است :

- تولیدی ، در نتیجه بهینه سازی حرکتهای ابزار ،

- تقسیم اتوماتیک مقاطع ،

- توانایی تعریف سیکلهای بزرگ ( خشن کاری ، پرداخت نهایی ) ،

- کار نقطه به نقطه ( مته کاری ، پیچ زنی ، قلاویز کردن ، برقوزدن ) ،

- فرز کاری حفره ها و سطوح با ماشینکاری یک طرفه ، دو طرفه ، چرخ دنده حلزونی ، چرخ دنده خورشیدی ، در نظر گرفتن جزیره ها و عمق براده برداری ،

- تعریف مسیرهای شروع و پایان .

- وارد کردن متغیرهای فنی مثل سرعت برشی ، قدرت سریع ، سرعت پیشروی ، تلرانس ، ارتفاع زبری ، حداکثر فاصله بین دو ابزار ،