स्पिंडल की पूरी क्षमता का उपयोग करें

उद्योगक्षेत्र में, माल ले जाने के लिए आम तौर पर ट्रक या ट्रेलर का उपयोग किया जाता है। इसी हेतु जंगल में हाथी का उपयोग करते हैं। ट्रक या ट्रेलर में माल भरते समय हम ध्यान देते हैं कि माल ढ़ोने की उसकी क्षमता का पूरा उपयोग (कभीकभार क्षमता से भी ज्यादा!) किया जा रहा है। क्योंकि यातायात पर खर्च किए जाने वाली रकम पूरी वसूल करने की हमारी इच्छा रहती है। जैसे, हम जानते हैं कि जंगल में लकड़ी के बड़े कुन्दे आसानी से ढ़ोने वाले हाथी को एक हल्की ड़ाली उठाने के लिए इस्तेमाल करना उसकी क्षमता का उचित उपयोग नहीं होगा। अब इसी दृष्टि से हम अपने कारखाने में होने वाली सी.एन.सी. मशीन का विचार करेंगे। यह मशीन ट्रक से भी महंगी होने पर भी, उसका इस्तेमाल करते समय हम उस पर किए जाने वाले काम का प्रोग्रैम कार्यक्षम एवं अचूक होने पर अधिक ध्यान देते हैं। पुर्जा बनाने के लिए आवश्यक आवर्तन समय (साइकिल टाइम) तथा उससे संबंधित लागत का विचार, तुलना में, कम किया जाता है। यह मुद्दा स्पष्ट करने वाला एक उदाहरण देखते हैं।

मानिए कि आपके सी.एन.सी. लेथ के स्पिंडल की शक्ति अधिकतम 15 kW है। इस मशीन का घंटे का दर 200 रुपये है। इस पर पुर्जे का हेवी रफ टर्निंग 10 मिनटों के आवर्तन समय में होता है। यह मशीन हर दिन 20 घंटे चलाई जाती है।

यदि आप 5 kW शक्ति का उपयोग करें, तो

1. आप मशीन की 33% क्षमता का उपयोग करेंगे।

2. एक दिन में आप 4000 रुपये कमाएंगे।

आप 15 kW शक्ति का उपयोग करें, तो

1. आवर्तन समय 3.3 मिनट होगा।

2. एक दिन में आप 12000 रुपये कमाएंगे।

यह एक सामान्य निरीक्षण है कि आपकी शॉप फ्लोर पर बिठाए सी.एन.सी. लेथ पर होने वाला स्पिंडल लोड मीटर (चित्र क्र. 1), स्पिंडल की 30%-35% शक्ति का इस्तेमाल होता दिखाता है। ज्यादातर सी.एन.सी. प्रोग्रैमिंग में जब यंत्रण के पैरामीटर तय किए जाते हैं तब स्पिंडल की शक्ति का विचार नहीं किया जाता।

1. आपके कारखाने में बिठाई हुई मशीन की संख्या बड़ी मात्रा में हो, तो आप जरूरत से ज्यादा मशीन इस्तेमाल कर रहे हैं।

2. आपके पास अगर सीमित संख्या में मशीन हो और आप जॉबवर्क कर रहे हो, तो आप अपनी क्षमता की तुलना में अल्प मुनाफा कमा रहे हैं।

उपलब्ध मशीनों का अधिकतम उपयोग कर के मुनाफा किस तरह सुधारा जा सकता है, इसके बारे में कुछ महत्वपूर्ण मुद्दे अब हम समझ लेंगे।

स्पिंडल मोटर की संरचना समझ लें और देखें कि स्पिंडल की शक्ति का पूरा उपयोग किया जा रहा है।

मोटर के चलते दौरान उसके वाइंडिंग में, I2R नियम के अनुसार उष्मा पैदा होती है। जब अधिक शक्ति निर्माण होती है तब वाइंडिंग में अधिक धारा (करंट) होती है, जिस कारण अधिक उष्मा पैदा होती है। वाइंडिंग पर चढ़ाया हुआ उष्मारोधी आवरण अधिकतम 1800 से. तापमान सह सकता है, उसके बाद वह जल जाने का (चित्र क्र. 2) खतरा होता है।

मोटर किस तरह से चलाई जाती है, उस पैटर्न पर भी उसके गरम होने का स्तर निर्भर करता है। मिसाल के तौर पर, अपने घर में पानी चढ़ाने हेतु बिठाया हुआ पंप एक ही भार पर निरंतर काम करता है। लेकिन किसी सी.एन.सी. मशीन की मोटर पर सिर्फ यंत्रण के दौरान ही भार होता है। टूल या कार्यवस्तु बदलते समय वह बंद रहती है।

जैसा कि चित्र क्र. 3 में दर्शाया है, कार्यवस्तु लोड-अनलोड होते समय अथवा टूल बदलते समय मोटर पर शून्य भार होता है। मोटे (रफ) यंत्रण के दौरान मोटर अधिकतम भार पर काम करती है। खांचा बनाते समय, फिनिश यंत्रण के दौरान, थ्रेड काटते समय जितनी मात्रा में मटीरीयल काटा जा रहा हो उसके अनुसार मोटर पर होने वाला भार बदलता रहता है।

मशीन के साथ दी जाने वाली जानकारी पुस्तिका (कैटलॉग) में हम तालिका क्र. 1 एवं 2 देख सकते हैं।

 

 

शॉर्ट टर्म रेटिंग : मोटर से कुछ समय तक ही (जैसे 30/15/10 मिनट) मिल सकने वाली अधिकतम शक्ति को शॉर्ट टर्म रेटिंग कहा जाता है। चलती मोटर का तापमान बढ़ता ही रहता है। रेटिंग में निर्देशित समय से अधिक समय के लिए उस शक्ति पर चलाई जाने से वह जल सकती है।

शक्ति तथा टॉर्क के मूल्य स्थिर नहीं होते, स्पिंडल की गति (आर.पी.एम.) के अनुसार वे बदलते रहते हैं। आलेख क्र. 1 में होने वाली लाल रेखा कंटिन्यूअस रेटिंग, तो हरी रेखा शॉर्ट टर्म रेटिंग दर्शाती है। शॉर्ट टर्म रेटिंग 30/15/10 मिनटों के लिए होता है और यह मशीन के आकार पर निर्भर रहता है।

शक्ति का उपयोग करनेसंबंधि कुछ नियम आगे दिए हैं, जो आलेख क्र. 1 पर आधारित हैं।

1. मशीन चलाते समय मोटर रेटिंग (कंटिन्यूअस/शॉर्ट टर्म), गति/शक्ति आलेख, ड्यूटी साइकिल की जानकारी आदि का

उपयोग करें।

2. ध्यान में रखें कि उपयोग की जाने वाली शक्ति की मात्रा, मोटर की गति पर निर्भर होती है।

3. मोटर पर होने वाले भार के संदर्भ में, कंटिन्यूअस रेटिंग मूल्य का 100% उपयोग करें।

4. आप शॉर्ट टर्म रेटिंग का भी 100% उपयोग कर सकते हैं, लेकिन निर्धारित समय-सीमा का ध्यान रख कर।

गति/शक्ति आलेख का उपयोग समझाने हेतु आगे दो मिसाल दी गई हैं।

1. रफ टर्निंग ऑपरेशन के लिए 45 मिनट लगते हो, तो मोटर को कोई हानि पहुँचाए बिना उस समयावधि में काम करने के लिए मोटर की 11kW शक्ति उपलब्ध होगी।

2. अगर 10 मिनट यंत्रण करना हो, तो उसके लिए 250 RPM गति पर अधिकतम 7.5 kW शक्ति और 286Nm टॉर्क उपलब्ध होगा।

यंत्रण के लिए आवश्यक शक्ति, आगे दिए हुए घटकों पर निर्भर होती है।

1. यंत्रण पैरामीटर F, S, D

2. पुर्जे के मटीरीयल की तन्य शक्ति (टेन्साइल स्ट्रेंग्थ)

3. टूल का संपर्क कोण (अैप्रोच अैगल)

4. मोटर से स्पिंडल तक शक्ति के स्थानांतरण की कार्यक्षमता

मोटर से स्पिंडल तक शक्ति के स्थानांतरण की कार्यक्षमता 80% मान ली,

तो मोटर की वास्तविक उपलब्ध शक्ति P1 = P/0.8

P = स्पिंडल से उपलब्ध शक्ती (kW)

S = यंत्रण गति (मीटर/ मिनिट)

D = काट की गहराई (मिमी.)

F = फीड रेट (मिमी./फेरा)

Kc0.4 = निर्दिष्ट यंत्रण बल (स्पेसिफिक कटिंग फोर्स)

q = अैप्रोच कोण

अगर

D = 4 मिमी., F = 0.3 मिमी./फेरा, S = 260 मी./मिनट, Kc0.4 = 2200 N/mm.2 और q = 95° हो, तो मोटर की 17.78 kW शक्ति आवश्यक होगी और यंत्रण हेतु 12.44 kW शक्ति उपलब्ध होगी।

स्पिंडल की शक्ति का अधिकतम उपयोग करने की दृष्टि से इष्टतम प्रोग्रैम बनाने के लिए आगे दिए गए मुद्दों का विचार करें।

हर ऑपरेशन के लिए,

1. यंत्रण गति निश्चित करें। कार्यवस्तु पर होने वाले अधिकतम तथा न्यूनतम व्यास ध्यान में ले कर RPM की व्याप्ति (रेंज) तय करें।

2. इस यंत्रण गति के लिए, शक्ति/टॉर्क आलेख से, समझ लें कि कितनी अधिकतम शक्ति तथा कितना टॉर्क उपलब्ध है।

3. इन्सर्ट के लिए काट की अधिकतम गहराई सेट करें, उसके लिए आवश्यक स्पिंडल शक्ति एवं टॉर्क का गणन करें।

4. काट की अधिकतम गहराई के लिए भी स्पिंडल शक्ति का पूरा उपयोग नहीं हो रहा हो, तो अधिकतम उपयोग किया जाने तक आप फीड रेट बढ़ा सकते हैं।

5. अपने पास उपलब्ध, विविध क्षमता वाली मशीनों के संदर्भ में इस गणन का उपयोग कर के देखें कि कौनसी मशीन के इस्तेमाल से इष्टतम लागत में काम किया जा सकता है।

यह हासिल करने के लिए आपको मशीन पैरामीटर का कुछ ज्ञान होना जरूरी है। साथ ही आपको कुछ समय भी देना होगा। लेकिन इसके बजाय, वास्तव में कुछ ऐसा होता है

1. अंदाजन चुने गए कटिंग पैरामीटर पर प्रोग्रैम लिखा जाता है, जैसे कि सभी रफ टर्निंग के लिए काट की गहराई 2 मिमी. होगी।

2. देखा जाता है कि आवश्यक गुणवत्ता के संदर्भ में पुर्जे का यंत्रण हुआ है या नहीं।

3. पुर्जा काटना आरंभ होता है।

F, S, D और टूल की आयु

यंत्रण गति (S) का बड़ा असर टूल की आयु पर होता है। इसकी तुलना में फीड रेट (F) का ज्यादा असर नहीं होता। काट की गहराई (D) का कोई भी असर, टूल की आयु पर नहीं होता।

मिसाल के तौर पर, यंत्रण गति (S) 20% बढ़ाने से टूल की आयु 50% घटती है। यंत्रण गति 50% बढ़ाई तो टूल की आयु 80% घटना संभव है। इसी लिए, आवर्तन समय घटाना हो तो हमेशा काट की गहराई (D) बढ़ाएं और आवश्यक हो तो फीड रेट (F) बढ़ाएं। यंत्रण गति चुनने हेतु, टूल उत्पादक ने दी हुई तालिका का उपयोग करें।

यह सब गणन उपयोगकर्ता के लिए सुलभ बनाने वाले कई साफ्टवेयर बाजारों में उपलब्ध हैं। उनमें से, कैडेम टेक्नोलॉजीज् ने बनाया CAPSturn साफ्टवेयर सबसे अधिक उपयोगी है। यंत्रण पैरामीटर के मूल्य बदलने से आवर्तन समय पर होने वाला असर तथा उत्पादन की लागत में होने वाले बदलाव भी हम आसानी से जान सकते हैं। यह जानकारी उपलब्ध होने से हम, स्पिंडल की शक्ति का पूरा इस्तेमाल कर के आवर्तन समय न्यूनतम रख सकते हैं और अर्थात उत्पादन का खर्चा घटाने के तरीके भी आसानी से तय कर सकते हैं।