ניתוח מעמיק ואופטימיזציה של נתוני מיקום עיבוד שבבי ומתקנים במרכזי עיבוד שבבי
תקציר: מאמר זה מפרט בפירוט את הדרישות והעקרונות של נתון מיקום העיבוד במרכזי עיבוד שבבי, כמו גם ידע רלוונטי על מתקני פירוק, כולל הדרישות הבסיסיות, הסוגים הנפוצים ועקרונות הבחירה של מתקני פירוק. הוא בוחן לעומק את החשיבות ואת קשרי הגומלין בין גורמים אלה בתהליך העיבוד של מרכזי עיבוד שבבי, במטרה לספק בסיס תיאורטי מקיף ומעמיק והדרכה מעשית לאנשי מקצוע ולמתרגלים רלוונטיים בתחום העיבוד המכני, על מנת להשיג אופטימיזציה ושיפור של דיוק, יעילות ואיכות העיבוד השבבי.
א. מבוא
מרכזי עיבוד שבבי, כמעין ציוד עיבוד שבבי אוטומטי בעל דיוק גבוה ויעילות גבוהה, תופסים מקום חשוב ביותר בתעשיית הייצור המכני המודרנית. תהליך העיבוד השבבי כרוך במספר רב של חוליות מורכבות, ובחירת נתון מיקום העיבוד השבבי וקביעת המתקנים הם בין המרכיבים המרכזיים. נתון מיקום סביר יכול להבטיח את המיקום המדויק של חומר העבודה במהלך תהליך העיבוד השבבי, ולספק נקודת התחלה מדויקת לפעולות החיתוך הבאות; מתקן מתאים יכול להחזיק את חומר העבודה ביציבות, להבטיח את התקדמותו החלקה של תהליך העיבוד השבבי, ובמידה מסוימת, להשפיע על דיוק העיבוד השבבי ויעילות הייצור. לכן, מחקר מעמיק על נתוני מיקום העיבוד השבבי והמתקנים במרכזי עיבוד שבבי הוא בעל משמעות תיאורטית ומעשית רבה.
מרכזי עיבוד שבבי, כמעין ציוד עיבוד שבבי אוטומטי בעל דיוק גבוה ויעילות גבוהה, תופסים מקום חשוב ביותר בתעשיית הייצור המכני המודרנית. תהליך העיבוד השבבי כרוך במספר רב של חוליות מורכבות, ובחירת נתון מיקום העיבוד השבבי וקביעת המתקנים הם בין המרכיבים המרכזיים. נתון מיקום סביר יכול להבטיח את המיקום המדויק של חומר העבודה במהלך תהליך העיבוד השבבי, ולספק נקודת התחלה מדויקת לפעולות החיתוך הבאות; מתקן מתאים יכול להחזיק את חומר העבודה ביציבות, להבטיח את התקדמותו החלקה של תהליך העיבוד השבבי, ובמידה מסוימת, להשפיע על דיוק העיבוד השבבי ויעילות הייצור. לכן, מחקר מעמיק על נתוני מיקום העיבוד השבבי והמתקנים במרכזי עיבוד שבבי הוא בעל משמעות תיאורטית ומעשית רבה.
II. דרישות ועקרונות לבחירת נתון במרכזי עיבוד שבבי
(א) שלוש דרישות בסיסיות לבחירת נתון
1. מיקום מדויק ומתקנים נוחים ואמינים
מיקום מדויק הוא התנאי העיקרי להבטחת דיוק עיבוד שבבי. משטח הנתון צריך להיות בעל דיוק ויציבות מספקים כדי לקבוע במדויק את מיקום חומר העבודה במערכת הקואורדינטות של מרכז העיבוד השבבי. לדוגמה, בעת כרסום מישור, אם יש שגיאת שטוחות גדולה במשטח נתון המיקום, הדבר יגרום לסטייה בין המישור המעובד לדרישות התכנון.
קיבוע נוח ואמין קשור ליעילות ולבטיחות של עיבוד שבבי. אופן קיבוע המתקן וחומר העבודה צריך להיות פשוט וקלה לתפעול, לאפשר התקנה מהירה של חומר העבודה על שולחן העבודה של מרכז העיבוד השבבי ולהבטיח שחומר העבודה לא יזוז או ישתחרר במהלך תהליך העיבוד השבבי. לדוגמה, על ידי הפעלת כוח הידוק מתאים ובחירת נקודות הידוק מתאימות, ניתן למנוע עיוות של חומר העבודה עקב כוח הידוק מוגזם, וגם למנוע תזוזה של חומר העבודה במהלך העיבוד עקב כוח הידוק לא מספיק.
מיקום מדויק הוא התנאי העיקרי להבטחת דיוק עיבוד שבבי. משטח הנתון צריך להיות בעל דיוק ויציבות מספקים כדי לקבוע במדויק את מיקום חומר העבודה במערכת הקואורדינטות של מרכז העיבוד השבבי. לדוגמה, בעת כרסום מישור, אם יש שגיאת שטוחות גדולה במשטח נתון המיקום, הדבר יגרום לסטייה בין המישור המעובד לדרישות התכנון.
קיבוע נוח ואמין קשור ליעילות ולבטיחות של עיבוד שבבי. אופן קיבוע המתקן וחומר העבודה צריך להיות פשוט וקלה לתפעול, לאפשר התקנה מהירה של חומר העבודה על שולחן העבודה של מרכז העיבוד השבבי ולהבטיח שחומר העבודה לא יזוז או ישתחרר במהלך תהליך העיבוד השבבי. לדוגמה, על ידי הפעלת כוח הידוק מתאים ובחירת נקודות הידוק מתאימות, ניתן למנוע עיוות של חומר העבודה עקב כוח הידוק מוגזם, וגם למנוע תזוזה של חומר העבודה במהלך העיבוד עקב כוח הידוק לא מספיק.
2. חישוב מידות פשוט
בעת חישוב מידות של חלקי עיבוד שונים בהתבסס על נתון מסוים, יש לפשט את תהליך החישוב ככל האפשר. פעולה זו יכולה להפחית שגיאות חישוב במהלך התכנות והעיבוד, ובכך לשפר את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד חלק עם מערכות חורים מרובות, אם הנתון שנבחר יכול להפוך את חישוב מידות הקואורדינטות של כל חור לפשוט, הדבר יכול להפחית את החישובים המורכבים בתכנות בקרה נומרית ולהפחית את ההסתברות לשגיאות.
בעת חישוב מידות של חלקי עיבוד שונים בהתבסס על נתון מסוים, יש לפשט את תהליך החישוב ככל האפשר. פעולה זו יכולה להפחית שגיאות חישוב במהלך התכנות והעיבוד, ובכך לשפר את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד חלק עם מערכות חורים מרובות, אם הנתון שנבחר יכול להפוך את חישוב מידות הקואורדינטות של כל חור לפשוט, הדבר יכול להפחית את החישובים המורכבים בתכנות בקרה נומרית ולהפחית את ההסתברות לשגיאות.
3. הבטחת דיוק עיבוד שבבי
דיוק עיבוד שבבי הוא מדד חשוב למדידת איכות העיבוד השבבי, כולל דיוק ממדי, דיוק צורה ודיוק מיקום. בחירת הנתון צריכה להיות מסוגלת לשלוט ביעילות בשגיאות עיבוד שבבי כך שחומר העבודה המעובד יעמוד בדרישות שרטוט התכנון. לדוגמה, בעת סיבוב חלקים דמויי ציר, בחירת קו המרכז של הציר כנתון המיקום יכולה להבטיח טוב יותר את גליליות הציר ואת הקואקסיאליות בין חלקי ציר שונים.
דיוק עיבוד שבבי הוא מדד חשוב למדידת איכות העיבוד השבבי, כולל דיוק ממדי, דיוק צורה ודיוק מיקום. בחירת הנתון צריכה להיות מסוגלת לשלוט ביעילות בשגיאות עיבוד שבבי כך שחומר העבודה המעובד יעמוד בדרישות שרטוט התכנון. לדוגמה, בעת סיבוב חלקים דמויי ציר, בחירת קו המרכז של הציר כנתון המיקום יכולה להבטיח טוב יותר את גליליות הציר ואת הקואקסיאליות בין חלקי ציר שונים.
(ב) שישה עקרונות לבחירת נתון מיקום
1. נסה לבחור את נתון התכנון כנתון המיקום
נתון התכנון הוא נקודת המוצא לקביעת מידות וצורות אחרות בעת תכנון חלק. בחירת נתון התכנון כנתון המיקום יכולה להבטיח ישירות את דרישות הדיוק של מידות התכנון ולהפחית את שגיאת חוסר היישור של הנתון. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק בצורת קופסה, אם נתון התכנון הוא המשטח התחתון ושני משטחי הצד של הקופסה, אז שימוש במשטחים אלה כנתון המיקום במהלך תהליך העיבוד יכול להבטיח בנוחות שדיוק המיקום בין מערכות החורים בקופסה יהיה עקבי עם דרישות התכנון.
נתון התכנון הוא נקודת המוצא לקביעת מידות וצורות אחרות בעת תכנון חלק. בחירת נתון התכנון כנתון המיקום יכולה להבטיח ישירות את דרישות הדיוק של מידות התכנון ולהפחית את שגיאת חוסר היישור של הנתון. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק בצורת קופסה, אם נתון התכנון הוא המשטח התחתון ושני משטחי הצד של הקופסה, אז שימוש במשטחים אלה כנתון המיקום במהלך תהליך העיבוד יכול להבטיח בנוחות שדיוק המיקום בין מערכות החורים בקופסה יהיה עקבי עם דרישות התכנון.
2. כאשר לא ניתן לאחד את נתון המיקום ואת נתון התכנון, יש לשלוט בקפדנות בשגיאת המיקום כדי להבטיח דיוק עיבוד שבבי
כאשר בלתי אפשרי לאמץ את נתון התכנון כנתון המיקום עקב מבנה חומר העבודה או תהליך העיבוד וכו', יש צורך לנתח ולשלוט במדויק בשגיאת המיקום. שגיאת המיקום כוללת את שגיאת חוסר היישור של הנתון ואת שגיאת ההזזה של הנתון. לדוגמה, בעת עיבוד חלק בעל צורה מורכבת, ייתכן שיהיה צורך לעבד תחילה משטח נתון עזר. בשלב זה, יש צורך לשלוט בשגיאת המיקום בטווח המותר באמצעות תכנון מתקן ושיטות מיקום סבירות כדי להבטיח דיוק עיבוד. ניתן להשתמש בשיטות כגון שיפור דיוק רכיבי המיקום ואופטימיזציה של פריסת המיקום כדי להפחית את שגיאת המיקום.
כאשר בלתי אפשרי לאמץ את נתון התכנון כנתון המיקום עקב מבנה חומר העבודה או תהליך העיבוד וכו', יש צורך לנתח ולשלוט במדויק בשגיאת המיקום. שגיאת המיקום כוללת את שגיאת חוסר היישור של הנתון ואת שגיאת ההזזה של הנתון. לדוגמה, בעת עיבוד חלק בעל צורה מורכבת, ייתכן שיהיה צורך לעבד תחילה משטח נתון עזר. בשלב זה, יש צורך לשלוט בשגיאת המיקום בטווח המותר באמצעות תכנון מתקן ושיטות מיקום סבירות כדי להבטיח דיוק עיבוד. ניתן להשתמש בשיטות כגון שיפור דיוק רכיבי המיקום ואופטימיזציה של פריסת המיקום כדי להפחית את שגיאת המיקום.
3. כאשר יש צורך לעבד ולעבד את חומר העבודה יותר מפעמיים, הנתון שנבחר אמור להיות מסוגל להשלים את עיבוד כל חלקי הדיוק המרכזיים במיקום אחד.
עבור חלקי עבודה שיש לחבר אותם מספר פעמים, אם הנתון עבור כל חיבור אינו עקבי, יווצרו שגיאות מצטברות, אשר ישפיעו על הדיוק הכולל של חומר העבודה. לכן, יש לבחור נתון מתאים כדי להשלים את עיבוד כל חלקי הדיוק המרכזיים ככל האפשר בחיבור אחד. לדוגמה, בעת עיבוד חלק עם מספר משטחי צד ומערכות חורים, ניתן להשתמש במישור ראשי ובשני חורים כנתון עבור חיבור אחד כדי להשלים את עיבוד רוב החורים והמישורים המרכזיים, ולאחר מכן ניתן לבצע עיבוד של חלקים משניים אחרים, מה שיכול להפחית את אובדן הדיוק הנגרם על ידי חיבורים מרובים.
עבור חלקי עבודה שיש לחבר אותם מספר פעמים, אם הנתון עבור כל חיבור אינו עקבי, יווצרו שגיאות מצטברות, אשר ישפיעו על הדיוק הכולל של חומר העבודה. לכן, יש לבחור נתון מתאים כדי להשלים את עיבוד כל חלקי הדיוק המרכזיים ככל האפשר בחיבור אחד. לדוגמה, בעת עיבוד חלק עם מספר משטחי צד ומערכות חורים, ניתן להשתמש במישור ראשי ובשני חורים כנתון עבור חיבור אחד כדי להשלים את עיבוד רוב החורים והמישורים המרכזיים, ולאחר מכן ניתן לבצע עיבוד של חלקים משניים אחרים, מה שיכול להפחית את אובדן הדיוק הנגרם על ידי חיבורים מרובים.
4. הנתון הנבחר צריך להבטיח השלמת כמה שיותר תוכן עיבוד שבבי
זה יכול להפחית את מספר המתקנים ולשפר את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק גוף מסתובב, בחירת המשטח הגלילי החיצוני שלו כנתון המיקום יכולה להשלים פעולות עיבוד שונות כגון חריטה במעגל חיצוני, עיבוד שבבי של הברגה וכרסום חריצים במתקנים אחד, תוך הימנעות מבזבוז זמן והפחתת דיוק הנגרמים על ידי מתקנים מרובים.
זה יכול להפחית את מספר המתקנים ולשפר את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק גוף מסתובב, בחירת המשטח הגלילי החיצוני שלו כנתון המיקום יכולה להשלים פעולות עיבוד שונות כגון חריטה במעגל חיצוני, עיבוד שבבי של הברגה וכרסום חריצים במתקנים אחד, תוך הימנעות מבזבוז זמן והפחתת דיוק הנגרמים על ידי מתקנים מרובים.
5. בעת עיבוד שבבי בקבוצות, נתון המיקום של החלק צריך להיות עקבי ככל האפשר עם נתון קביעת הכלי לקביעת מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה.
בייצור אצווה, קביעת מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה היא קריטית להבטחת עקביות עיבוד שבבי. אם נתון המיקום תואם את נתון קביעת הכלי, ניתן לפשט את פעולות התכנות וקביעת הכלי, ולהפחית שגיאות הנגרמות מהמרת נתונים. לדוגמה, בעת עיבוד אצווה של חלקים זהים דמויי פלטה, ניתן למקם את הפינה השמאלית התחתונה של החלק במיקום קבוע על שולחן העבודה של המכונה, וניתן להשתמש בנקודה זו כנתון קביעת הכלי לקביעת מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה. בדרך זו, בעת עיבוד כל חלק, יש צורך לפעול רק לפי אותם פרמטרים של תוכנית וקביעת כלי עבודה, מה שמשפר את יעילות הייצור ואת יציבות דיוק העיבוד.
בייצור אצווה, קביעת מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה היא קריטית להבטחת עקביות עיבוד שבבי. אם נתון המיקום תואם את נתון קביעת הכלי, ניתן לפשט את פעולות התכנות וקביעת הכלי, ולהפחית שגיאות הנגרמות מהמרת נתונים. לדוגמה, בעת עיבוד אצווה של חלקים זהים דמויי פלטה, ניתן למקם את הפינה השמאלית התחתונה של החלק במיקום קבוע על שולחן העבודה של המכונה, וניתן להשתמש בנקודה זו כנתון קביעת הכלי לקביעת מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה. בדרך זו, בעת עיבוד כל חלק, יש צורך לפעול רק לפי אותם פרמטרים של תוכנית וקביעת כלי עבודה, מה שמשפר את יעילות הייצור ואת יציבות דיוק העיבוד.
6. כאשר נדרשים מספר מתקנים, הנתון צריך להיות עקבי לפני ואחרי
בין אם מדובר בעיבוד גס או בעיבוד גימור, שימוש בנתון עקבי במהלך קיבועים מרובים יכול להבטיח את דיוק המיקום בין שלבי עיבוד שונים. לדוגמה, בעת עיבוד חלק תבנית גדול, מעיבוד גס ועד עיבוד גימור, שימוש תמיד במשטח הפרידה ובמיקום חורי התבנית כנתון יכול להפוך את המרווחים בין פעולות עיבוד שונות לאחידים, תוך הימנעות מהשפעה על הדיוק ואיכות פני השטח של התבנית הנגרמת על ידי מרווחים לא אחידים בעיבוד עקב שינויים בנתונים.
בין אם מדובר בעיבוד גס או בעיבוד גימור, שימוש בנתון עקבי במהלך קיבועים מרובים יכול להבטיח את דיוק המיקום בין שלבי עיבוד שונים. לדוגמה, בעת עיבוד חלק תבנית גדול, מעיבוד גס ועד עיבוד גימור, שימוש תמיד במשטח הפרידה ובמיקום חורי התבנית כנתון יכול להפוך את המרווחים בין פעולות עיבוד שונות לאחידים, תוך הימנעות מהשפעה על הדיוק ואיכות פני השטח של התבנית הנגרמת על ידי מרווחים לא אחידים בעיבוד עקב שינויים בנתונים.
ג. קביעת מתקנים במרכזי עיבוד שבבי
(א) דרישות בסיסיות לגופי חשמל
1. מנגנון ההידוק לא אמור להשפיע על ההזנה, ואזור העיבוד צריך להיות פתוח
בעת תכנון מנגנון ההידוק של מתקן, עליו להימנע מהפרעה לנתיב ההזנה של כלי החיתוך. לדוגמה, בעת כרסום עם מרכז עיבוד אנכי, ברגי ההידוק, לוחות הלחץ וכו' של המתקן לא צריכים לחסום את מסלול התנועה של חותך הכרסום. יחד עם זאת, אזור העיבוד צריך להיות פתוח ככל האפשר כך שכלי החיתוך יוכל לגשת בצורה חלקה לחומר העבודה לצורך פעולות חיתוך. עבור חלקים מסוימים בעלי מבנים פנימיים מורכבים, כגון חלקים עם חללים עמוקים או חורים קטנים, תכנון המתקן צריך להבטיח שכלי החיתוך יוכל להגיע לאזור העיבוד, תוך הימנעות ממצב שבו לא ניתן לבצע עיבוד עקב חסימת המתקן.
בעת תכנון מנגנון ההידוק של מתקן, עליו להימנע מהפרעה לנתיב ההזנה של כלי החיתוך. לדוגמה, בעת כרסום עם מרכז עיבוד אנכי, ברגי ההידוק, לוחות הלחץ וכו' של המתקן לא צריכים לחסום את מסלול התנועה של חותך הכרסום. יחד עם זאת, אזור העיבוד צריך להיות פתוח ככל האפשר כך שכלי החיתוך יוכל לגשת בצורה חלקה לחומר העבודה לצורך פעולות חיתוך. עבור חלקים מסוימים בעלי מבנים פנימיים מורכבים, כגון חלקים עם חללים עמוקים או חורים קטנים, תכנון המתקן צריך להבטיח שכלי החיתוך יוכל להגיע לאזור העיבוד, תוך הימנעות ממצב שבו לא ניתן לבצע עיבוד עקב חסימת המתקן.
2. על המתקן להיות מסוגל להתקין בצורה מכוונת על המכונה
על המתקן להיות מסוגל למקם ולהתקין במדויק על שולחן העבודה של מרכז העיבוד שבבי כדי להבטיח את המיקום הנכון של חומר העבודה ביחס לצירי הקואורדינטות של המכונה. בדרך כלל, משתמשים במפתחות מיקום, פיני מיקום ואלמנטים אחרים של מיקום כדי לשתף פעולה עם החריצים בצורת T או חורי המיקום על שולחן העבודה של המכונה כדי להשיג את ההתקנה המכוונת של המתקן. לדוגמה, בעת עיבוד חלקים בצורת קופסה עם מרכז עיבוד שבבי אופקי, מפתח המיקום בתחתית המתקן משמש לשיתוף פעולה עם החריצים בצורת T על שולחן העבודה של המכונה כדי לקבוע את מיקום המתקן בכיוון ציר ה-X, ולאחר מכן משתמשים באלמנטים אחרים של מיקום כדי לקבוע את המיקומים בכיוונים של ציר ה-Y וה-Z, ובכך להבטיח את ההתקנה הנכונה של חומר העבודה על המכונה.
על המתקן להיות מסוגל למקם ולהתקין במדויק על שולחן העבודה של מרכז העיבוד שבבי כדי להבטיח את המיקום הנכון של חומר העבודה ביחס לצירי הקואורדינטות של המכונה. בדרך כלל, משתמשים במפתחות מיקום, פיני מיקום ואלמנטים אחרים של מיקום כדי לשתף פעולה עם החריצים בצורת T או חורי המיקום על שולחן העבודה של המכונה כדי להשיג את ההתקנה המכוונת של המתקן. לדוגמה, בעת עיבוד חלקים בצורת קופסה עם מרכז עיבוד שבבי אופקי, מפתח המיקום בתחתית המתקן משמש לשיתוף פעולה עם החריצים בצורת T על שולחן העבודה של המכונה כדי לקבוע את מיקום המתקן בכיוון ציר ה-X, ולאחר מכן משתמשים באלמנטים אחרים של מיקום כדי לקבוע את המיקומים בכיוונים של ציר ה-Y וה-Z, ובכך להבטיח את ההתקנה הנכונה של חומר העבודה על המכונה.
3. קשיחות ויציבות המתקן צריכות להיות טובות
במהלך תהליך העיבוד, המתקן צריך לשאת את פעולות החיתוך, כוחות ההידוק וכוחות אחרים. אם קשיחות המתקן אינה מספקת, הוא יתעוות תחת פעולת כוחות אלה, וכתוצאה מכך יפחית את דיוק העיבוד של חומר העבודה. לדוגמה, בעת ביצוע פעולות כרסום במהירות גבוהה, כוח החיתוך גדול יחסית. אם קשיחות המתקן אינה מספקת, חומר העבודה ירטוט במהלך תהליך העיבוד, דבר שיפגע באיכות פני השטח ובדיוק הממדים של העיבוד. לכן, המתקן צריך להיות עשוי מחומרים בעלי חוזק וקשיחות מספיקים, ומבנהו צריך להיות מתוכנן בצורה סבירה, כגון הוספת קשיחים ואימוץ מבנים בעלי דופן עבה, כדי לשפר את קשיחותו ויציבותו.
במהלך תהליך העיבוד, המתקן צריך לשאת את פעולות החיתוך, כוחות ההידוק וכוחות אחרים. אם קשיחות המתקן אינה מספקת, הוא יתעוות תחת פעולת כוחות אלה, וכתוצאה מכך יפחית את דיוק העיבוד של חומר העבודה. לדוגמה, בעת ביצוע פעולות כרסום במהירות גבוהה, כוח החיתוך גדול יחסית. אם קשיחות המתקן אינה מספקת, חומר העבודה ירטוט במהלך תהליך העיבוד, דבר שיפגע באיכות פני השטח ובדיוק הממדים של העיבוד. לכן, המתקן צריך להיות עשוי מחומרים בעלי חוזק וקשיחות מספיקים, ומבנהו צריך להיות מתוכנן בצורה סבירה, כגון הוספת קשיחים ואימוץ מבנים בעלי דופן עבה, כדי לשפר את קשיחותו ויציבותו.
(ב) סוגים נפוצים של גופי תאורה
1. גופי תאורה כלליים
למתקנים כלליים יש תחולה רחבה, כגון מלחציים, ראשי חלוקה וצ'אקים. מלחציים יכולים לשמש להחזקת חלקים קטנים שונים בעלי צורות קבועות, כגון קוביות וגלילים, והם משמשים לעתים קרובות בפעולות כרסום, קידוח ועיבוד שבבי אחרות. ניתן להשתמש בראשי חלוקה לביצוע עיבוד שבבי אינדוקס על חומרי עבודה. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלקים בעלי מאפיינים שווים-היקף, ראש החלוקה יכול לשלוט במדויק בזווית הסיבוב של חומר העבודה כדי להשיג עיבוד שבבי רב-תחנות. צ'אקים משמשים בעיקר להחזקת חלקי גוף מסתובבים. לדוגמה, בפעולות חריטה, צ'אקים בעלי שלוש לסתות יכולים להדק במהירות חלקים דמויי פיר ויכולים למרכז אותם אוטומטית, דבר שנוח לעיבוד שבבי.
למתקנים כלליים יש תחולה רחבה, כגון מלחציים, ראשי חלוקה וצ'אקים. מלחציים יכולים לשמש להחזקת חלקים קטנים שונים בעלי צורות קבועות, כגון קוביות וגלילים, והם משמשים לעתים קרובות בפעולות כרסום, קידוח ועיבוד שבבי אחרות. ניתן להשתמש בראשי חלוקה לביצוע עיבוד שבבי אינדוקס על חומרי עבודה. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלקים בעלי מאפיינים שווים-היקף, ראש החלוקה יכול לשלוט במדויק בזווית הסיבוב של חומר העבודה כדי להשיג עיבוד שבבי רב-תחנות. צ'אקים משמשים בעיקר להחזקת חלקי גוף מסתובבים. לדוגמה, בפעולות חריטה, צ'אקים בעלי שלוש לסתות יכולים להדק במהירות חלקים דמויי פיר ויכולים למרכז אותם אוטומטית, דבר שנוח לעיבוד שבבי.
2. גופי תאורה מודולריים
מתקנים מודולריים מורכבים מקבוצה של אלמנטים כלליים סטנדרטיים וסטנדרטיים. ניתן לשלב אלמנטים אלה באופן גמיש בהתאם לצורות שונות של חומר העבודה ולדרישות העיבוד השונות כדי לבנות במהירות מתקן המתאים למשימת עיבוד ספציפית. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק בעל צורה לא סדירה, ניתן לבחור לוחות בסיס מתאימים, חלקי תמיכה, חלקי מיקום, חלקי הידוק וכו' מספריית אלמנטי המתקן המודולרי ולהרכיב אותם למתקן בהתאם לפריסה מסוימת. היתרונות של מתקנים מודולריים הם גמישות גבוהה ויכולת שימוש חוזר, מה שיכול להפחית את עלות הייצור ואת מחזור הייצור של מתקנים, והם מתאימים במיוחד לניסויי מוצרים חדשים וייצור בכמויות קטנות.
מתקנים מודולריים מורכבים מקבוצה של אלמנטים כלליים סטנדרטיים וסטנדרטיים. ניתן לשלב אלמנטים אלה באופן גמיש בהתאם לצורות שונות של חומר העבודה ולדרישות העיבוד השונות כדי לבנות במהירות מתקן המתאים למשימת עיבוד ספציפית. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של חלק בעל צורה לא סדירה, ניתן לבחור לוחות בסיס מתאימים, חלקי תמיכה, חלקי מיקום, חלקי הידוק וכו' מספריית אלמנטי המתקן המודולרי ולהרכיב אותם למתקן בהתאם לפריסה מסוימת. היתרונות של מתקנים מודולריים הם גמישות גבוהה ויכולת שימוש חוזר, מה שיכול להפחית את עלות הייצור ואת מחזור הייצור של מתקנים, והם מתאימים במיוחד לניסויי מוצרים חדשים וייצור בכמויות קטנות.
3. גופי תאורה מיוחדים
מתקנים מיוחדים מתוכננים ומיוצרים במיוחד עבור משימת עיבוד שבבי אחת או יותר דומות. ניתן להתאים אותם אישית בהתאם לצורה, לגודל ולדרישות תהליך העיבוד הספציפיות של חומר העבודה כדי למקסם את הבטחת הדיוק והיעילות של העיבוד. לדוגמה, בעיבוד שבבי של בלוקי מנועי רכב, בשל המבנה המורכב ודרישות הדיוק הגבוהות של הבלוקים, מתקנים מיוחדים מתוכננים בדרך כלל כדי להבטיח את דיוק העיבוד של חורי גליל שונים, מישורים וחלקים אחרים. החסרונות של מתקנים מיוחדים הם עלות ייצור גבוהה ומחזור תכנון ארוך, והם בדרך כלל מתאימים לייצור בכמויות גדולות.
מתקנים מיוחדים מתוכננים ומיוצרים במיוחד עבור משימת עיבוד שבבי אחת או יותר דומות. ניתן להתאים אותם אישית בהתאם לצורה, לגודל ולדרישות תהליך העיבוד הספציפיות של חומר העבודה כדי למקסם את הבטחת הדיוק והיעילות של העיבוד. לדוגמה, בעיבוד שבבי של בלוקי מנועי רכב, בשל המבנה המורכב ודרישות הדיוק הגבוהות של הבלוקים, מתקנים מיוחדים מתוכננים בדרך כלל כדי להבטיח את דיוק העיבוד של חורי גליל שונים, מישורים וחלקים אחרים. החסרונות של מתקנים מיוחדים הם עלות ייצור גבוהה ומחזור תכנון ארוך, והם בדרך כלל מתאימים לייצור בכמויות גדולות.
4. גופי תאורה מתכווננים
מתקנים מתכווננים הם שילוב של מתקנים מודולריים ומתקנים מיוחדים. יש להם לא רק את הגמישות של מתקנים מודולריים, אלא גם יכולים להבטיח דיוק עיבוד שבבי במידה מסוימת. מתקנים מתכווננים יכולים להסתגל לעיבוד שבבי של חומרי עבודה בגדלים שונים או בעלי צורות דומות על ידי התאמת מיקומם של אלמנטים מסוימים או החלפת חלקים מסוימים. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של סדרה של חלקים דמויי פיר בקטרים שונים, ניתן להשתמש במתקנים מתכווננים. על ידי התאמת המיקום והגודל של מתקן ההידוק, ניתן להחזיק פירים בקטרים שונים, מה שמשפר את האוניברסליות ואת שיעור הניצול של המתקן.
מתקנים מתכווננים הם שילוב של מתקנים מודולריים ומתקנים מיוחדים. יש להם לא רק את הגמישות של מתקנים מודולריים, אלא גם יכולים להבטיח דיוק עיבוד שבבי במידה מסוימת. מתקנים מתכווננים יכולים להסתגל לעיבוד שבבי של חומרי עבודה בגדלים שונים או בעלי צורות דומות על ידי התאמת מיקומם של אלמנטים מסוימים או החלפת חלקים מסוימים. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של סדרה של חלקים דמויי פיר בקטרים שונים, ניתן להשתמש במתקנים מתכווננים. על ידי התאמת המיקום והגודל של מתקן ההידוק, ניתן להחזיק פירים בקטרים שונים, מה שמשפר את האוניברסליות ואת שיעור הניצול של המתקן.
5. גופי תאורה מרובי תחנות
מתקני רב-תחנות יכולים להחזיק בו זמנית מספר חלקי עבודה לעיבוד שבבי. סוג זה של מתקני עיבוד שבבי יכול להשלים את אותן פעולות עיבוד שבבי או שונות על מספר חלקי עבודה במחזור עיבוד שבבי אחד, ובכך לשפר משמעותית את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של פעולות קידוח והברגה של חלקים קטנים, מתקני רב-תחנות יכולים להחזיק בו זמנית מספר חלקים. במחזור עבודה אחד, פעולות הקידוח וההברגה של כל חלק מושלמות בתורן, מה שמפחית את זמן ההמתנה של המכונה ומשפר את יעילות הייצור.
מתקני רב-תחנות יכולים להחזיק בו זמנית מספר חלקי עבודה לעיבוד שבבי. סוג זה של מתקני עיבוד שבבי יכול להשלים את אותן פעולות עיבוד שבבי או שונות על מספר חלקי עבודה במחזור עיבוד שבבי אחד, ובכך לשפר משמעותית את יעילות העיבוד. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של פעולות קידוח והברגה של חלקים קטנים, מתקני רב-תחנות יכולים להחזיק בו זמנית מספר חלקים. במחזור עבודה אחד, פעולות הקידוח וההברגה של כל חלק מושלמות בתורן, מה שמפחית את זמן ההמתנה של המכונה ומשפר את יעילות הייצור.
6. משחקי קבוצות
מתקני קבוצה משמשים במיוחד להחזקת חומרי עבודה בעלי צורות דומות, גדלים דומים ושיטות מיקום, הידוק ועיבוד שבבי זהות או דומות. הם מבוססים על עקרון טכנולוגיית הקבוצה, קיבוץ חומרי עבודה בעלי מאפיינים דומים לקבוצה אחת, תכנון מבנה מתקן כללי והתאמה לעיבוד שבבי של חומרי עבודה שונים בקבוצה על ידי התאמה או החלפה של אלמנטים מסוימים. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של סדרה של גלגלי שיניים בעלי מפרט שונה, מתקן הקבוצה יכול להתאים את המיקום ואלמנטי ההידוק בהתאם לשינויים בצמצם, בקוטר החיצוני וכו' של גלגלי השיניים כדי להשיג אחיזה ועיבוד שבבי של גלגלי שיניים שונים, ובכך לשפר את יכולת ההסתגלות ויעילות הייצור של המתקן.
מתקני קבוצה משמשים במיוחד להחזקת חומרי עבודה בעלי צורות דומות, גדלים דומים ושיטות מיקום, הידוק ועיבוד שבבי זהות או דומות. הם מבוססים על עקרון טכנולוגיית הקבוצה, קיבוץ חומרי עבודה בעלי מאפיינים דומים לקבוצה אחת, תכנון מבנה מתקן כללי והתאמה לעיבוד שבבי של חומרי עבודה שונים בקבוצה על ידי התאמה או החלפה של אלמנטים מסוימים. לדוגמה, בעת עיבוד שבבי של סדרה של גלגלי שיניים בעלי מפרט שונה, מתקן הקבוצה יכול להתאים את המיקום ואלמנטי ההידוק בהתאם לשינויים בצמצם, בקוטר החיצוני וכו' של גלגלי השיניים כדי להשיג אחיזה ועיבוד שבבי של גלגלי שיניים שונים, ובכך לשפר את יכולת ההסתגלות ויעילות הייצור של המתקן.
(ג) עקרונות בחירת מתקנים במרכזי עיבוד שבבי
1. תחת ההנחה של הבטחת דיוק עיבוד שבבי ויעילות ייצור, יש להעדיף גופי בקרה כלליים
יש להעדיף מתקנים כלליים בשל תחולתם הרחבה ועלותם הנמוכה כאשר ניתן לספק את דיוק העיבוד ויעילות הייצור. לדוגמה, עבור משימות עיבוד שבבי פשוטות של יחידה בודדת או אצווה קטנה, שימוש במתקנים כלליים כגון מלחציים יכול להשלים במהירות את החיבור והעיבוד של חומר העבודה ללא צורך בתכנון ויייצור מתקנים מורכבים.
יש להעדיף מתקנים כלליים בשל תחולתם הרחבה ועלותם הנמוכה כאשר ניתן לספק את דיוק העיבוד ויעילות הייצור. לדוגמה, עבור משימות עיבוד שבבי פשוטות של יחידה בודדת או אצווה קטנה, שימוש במתקנים כלליים כגון מלחציים יכול להשלים במהירות את החיבור והעיבוד של חומר העבודה ללא צורך בתכנון ויייצור מתקנים מורכבים.
2. בעת עיבוד שבבי בקבוצות, ניתן לשקול שימוש במתקנים מיוחדים פשוטים
בעת עיבוד בקבוצות, על מנת לשפר את יעילות העיבוד ולהבטיח עקביות של דיוק העיבוד, ניתן לשקול מתקני עיבוד מיוחדים פשוטים. למרות שמתקני עיבוד אלה מיוחדים, המבנים שלהם פשוטים יחסית ועלות הייצור לא תהיה גבוהה מדי. לדוגמה, בעת עיבוד חלק בעל צורה ספציפית בקבוצות, ניתן לתכנן לוחית מיקום מיוחדת והתקן הידוק כדי להחזיק את חומר העבודה במהירות ובדייקנות, לשפר את יעילות הייצור ולהבטיח דיוק עיבוד.
בעת עיבוד בקבוצות, על מנת לשפר את יעילות העיבוד ולהבטיח עקביות של דיוק העיבוד, ניתן לשקול מתקני עיבוד מיוחדים פשוטים. למרות שמתקני עיבוד אלה מיוחדים, המבנים שלהם פשוטים יחסית ועלות הייצור לא תהיה גבוהה מדי. לדוגמה, בעת עיבוד חלק בעל צורה ספציפית בקבוצות, ניתן לתכנן לוחית מיקום מיוחדת והתקן הידוק כדי להחזיק את חומר העבודה במהירות ובדייקנות, לשפר את יעילות הייצור ולהבטיח דיוק עיבוד.
3. בעת עיבוד שבבי בכמויות גדולות, ניתן לשקול מתקני עבודה מרובי תחנות ומתקני עבודה פנאומטיים, הידראוליים ומתקנים מיוחדים אחרים בעלי יעילות גבוהה.
בייצור בכמויות גדולות, יעילות הייצור היא גורם מפתח. מתקנים רב-תחנותיים יכולים לעבד בו זמנית מספר חומרי עבודה, ובכך לשפר משמעותית את יעילות הייצור. מתקנים פנאומטיים, הידראוליים ומתקנים מיוחדים אחרים יכולים לספק כוחות הידוק יציבים וגדולים יחסית, המבטיחים את יציבות חומר העבודה במהלך תהליך העיבוד, ופעולות ההידוק והשחרור מהירות, מה שמשפר עוד יותר את יעילות הייצור. לדוגמה, בקווי ייצור בכמויות גדולות של חלקי רכב, מתקנים רב-תחנותיים ומתקנים הידראוליים משמשים לעתים קרובות לשיפור יעילות הייצור ואיכות העיבוד.
בייצור בכמויות גדולות, יעילות הייצור היא גורם מפתח. מתקנים רב-תחנותיים יכולים לעבד בו זמנית מספר חומרי עבודה, ובכך לשפר משמעותית את יעילות הייצור. מתקנים פנאומטיים, הידראוליים ומתקנים מיוחדים אחרים יכולים לספק כוחות הידוק יציבים וגדולים יחסית, המבטיחים את יציבות חומר העבודה במהלך תהליך העיבוד, ופעולות ההידוק והשחרור מהירות, מה שמשפר עוד יותר את יעילות הייצור. לדוגמה, בקווי ייצור בכמויות גדולות של חלקי רכב, מתקנים רב-תחנותיים ומתקנים הידראוליים משמשים לעתים קרובות לשיפור יעילות הייצור ואיכות העיבוד.
4. בעת אימוץ טכנולוגיית קבוצתית, יש להשתמש בגופי קבוצה
בעת אימוץ טכנולוגיית קבוצתית לעיבוד חלקי עבודה בעלי צורות וגדלים דומים, מתקני קבוצתיים יכולים לממש את מלוא יתרונותיהם, להפחית את סוגי המתקני העיבוד ואת עומס העבודה בתכנון וייצור. על ידי התאמה סבירה של מתקני הקבוצתיים, הם יכולים להסתגל לדרישות העיבוד של חלקי עבודה שונים, ולשפר את הגמישות והיעילות של הייצור. לדוגמה, במפעלי ייצור מכניים, בעת עיבוד חלקים דמויי פיר מאותו סוג אך בעלי מפרט שונה, שימוש במתקני קבוצתיים יכול להפחית את עלויות הייצור ולשפר את נוחות ניהול הייצור.
בעת אימוץ טכנולוגיית קבוצתית לעיבוד חלקי עבודה בעלי צורות וגדלים דומים, מתקני קבוצתיים יכולים לממש את מלוא יתרונותיהם, להפחית את סוגי המתקני העיבוד ואת עומס העבודה בתכנון וייצור. על ידי התאמה סבירה של מתקני הקבוצתיים, הם יכולים להסתגל לדרישות העיבוד של חלקי עבודה שונים, ולשפר את הגמישות והיעילות של הייצור. לדוגמה, במפעלי ייצור מכניים, בעת עיבוד חלקים דמויי פיר מאותו סוג אך בעלי מפרט שונה, שימוש במתקני קבוצתיים יכול להפחית את עלויות הייצור ולשפר את נוחות ניהול הייצור.
(ד) מיקום קיבוע אופטימלי של חומר העבודה על שולחן העבודה של מכונת הכלי
מיקום הקיבוע של חומר העבודה צריך להבטיח שהוא נמצא בטווח תנועת העיבוד של כל ציר של כלי המכונה, תוך הימנעות ממצב שבו כלי החיתוך אינו יכול להגיע לאזור העיבוד או יתנגש ברכיבי כלי המכונה עקב מיקום קיבוע לא תקין. יחד עם זאת, יש לקצר את אורך כלי החיתוך כדי לשפר את קשיחות העיבוד של כלי החיתוך. לדוגמה, בעת עיבוד חלק גדול דמוי פלטה שטוחה, אם חומר העבודה מקובע בקצה שולחן העבודה של כלי המכונה, כלי החיתוך עלול להתארך יתר על המידה בעת עיבוד חלקים מסוימים, מה שמפחית את קשיחות כלי החיתוך, יגרום בקלות לרעידות ועיוות, ויפגע בדייקנות העיבוד ואיכות פני השטח. לכן, בהתאם לצורה, לגודל ולדרישות תהליך העיבוד של חומר העבודה, יש לבחור את מיקום הקיבוע בצורה סבירה כך שכלי החיתוך יוכל להיות במצב העבודה הטוב ביותר במהלך תהליך העיבוד, ובכך לשפר את איכות העיבוד והיעילות.
מיקום הקיבוע של חומר העבודה צריך להבטיח שהוא נמצא בטווח תנועת העיבוד של כל ציר של כלי המכונה, תוך הימנעות ממצב שבו כלי החיתוך אינו יכול להגיע לאזור העיבוד או יתנגש ברכיבי כלי המכונה עקב מיקום קיבוע לא תקין. יחד עם זאת, יש לקצר את אורך כלי החיתוך כדי לשפר את קשיחות העיבוד של כלי החיתוך. לדוגמה, בעת עיבוד חלק גדול דמוי פלטה שטוחה, אם חומר העבודה מקובע בקצה שולחן העבודה של כלי המכונה, כלי החיתוך עלול להתארך יתר על המידה בעת עיבוד חלקים מסוימים, מה שמפחית את קשיחות כלי החיתוך, יגרום בקלות לרעידות ועיוות, ויפגע בדייקנות העיבוד ואיכות פני השטח. לכן, בהתאם לצורה, לגודל ולדרישות תהליך העיבוד של חומר העבודה, יש לבחור את מיקום הקיבוע בצורה סבירה כך שכלי החיתוך יוכל להיות במצב העבודה הטוב ביותר במהלך תהליך העיבוד, ובכך לשפר את איכות העיבוד והיעילות.
ד. סיכום
בחירה סבירה של נתון מיקום העיבוד וקביעה נכונה של מקבעים במרכזי עיבוד שבבי הם חוליות מפתח להבטחת דיוק עיבוד שבבי ולשיפור יעילות הייצור. בתהליך העיבוד בפועל, יש צורך להבין לעומק את הדרישות והעקרונות של נתון המיקום, לבחור סוגי מקבעים מתאימים בהתאם למאפיינים ולדרישות העיבוד של חומר העבודה, ולקבוע את סכמת המקבעים האופטימלית בהתאם לעקרונות בחירת המקבעים. במקביל, יש לשים לב לאופטימיזציה של מיקום המקבעים של חומר העבודה על שולחן העבודה של המכונה כדי לנצל באופן מלא את היתרונות של דיוק גבוה ויעילות גבוהה של מרכז העיבוד, להשיג ייצור איכותי, בעלות נמוכה וגמישות גבוהה בעיבוד מכני, לעמוד בדרישות המגוונות יותר ויותר של תעשיית הייצור המודרנית, ולקדם את הפיתוח וההתקדמות המתמשכים של טכנולוגיית עיבוד מכני.
בחירה סבירה של נתון מיקום העיבוד וקביעה נכונה של מקבעים במרכזי עיבוד שבבי הם חוליות מפתח להבטחת דיוק עיבוד שבבי ולשיפור יעילות הייצור. בתהליך העיבוד בפועל, יש צורך להבין לעומק את הדרישות והעקרונות של נתון המיקום, לבחור סוגי מקבעים מתאימים בהתאם למאפיינים ולדרישות העיבוד של חומר העבודה, ולקבוע את סכמת המקבעים האופטימלית בהתאם לעקרונות בחירת המקבעים. במקביל, יש לשים לב לאופטימיזציה של מיקום המקבעים של חומר העבודה על שולחן העבודה של המכונה כדי לנצל באופן מלא את היתרונות של דיוק גבוה ויעילות גבוהה של מרכז העיבוד, להשיג ייצור איכותי, בעלות נמוכה וגמישות גבוהה בעיבוד מכני, לעמוד בדרישות המגוונות יותר ויותר של תעשיית הייצור המודרנית, ולקדם את הפיתוח וההתקדמות המתמשכים של טכנולוגיית עיבוד מכני.
באמצעות מחקר מקיף ויישום אופטימלי של נתוני מיקום העיבוד והמתקנים במרכזי עיבוד שבבי, ניתן לשפר ביעילות את התחרותיות של מפעלי ייצור מכניים. תחת ההנחה של הבטחת איכות המוצר, ניתן לשפר את יעילות הייצור, להפחית את עלויות הייצור וליצור יתרונות כלכליים וחברתיים גדולים יותר עבור מפעלים. בתחום העיבוד המכני העתידי, עם הופעתן המתמשכת של טכנולוגיות וחומרים חדשים, נתוני מיקום העיבוד והמתקנים במרכזי עיבוד שבבי ימשיכו גם הם לחדש ולהתפתח כדי להסתגל לדרישות עיבוד שבבי מורכבות ומדויקות יותר.