मिलिंग मशिनच्या स्पिंडलची देखभाल

कोणतीही वस्तू तिच्या संपूर्ण कार्यकाळात आपण चांगल्या स्थितीत ठेवू किंवा राखू शकलो तर नेहमीच फायद्याचे असते. जर आपण आपले वाहन नेहमी चांगल्या स्थितीत ठेवले तर त्याच्या देखभालीसाठी (मेंटेनन्स) जास्त कष्ट घ्यावे लागत नाहीत. हे केवळ चांगल्या देखभालीमुळेच शक्य आहे. चांगल्या देखभालीचे फायदे पुढीलप्रमाणे आहेत.

 

1. ब्रेक डाऊन टाइम कमी होतो. 

2. मशिनचे आयुर्मान वाढते.

3. कार्यक्षमता वृद्धिंगत होते.

4. सुरक्षितता वाढते.

5. मशिन चांगल्याप्रकारे काम करते.

6. उत्पादाची चांगली गुणवत्ता मिळते.

 

मशिनचा स्पिंडल जर सुस्थितीत असेल तरच आपण मशिनकडून उच्च गुणवत्तेची खात्री देऊ शकतो. म्हणूनच स्पिंडलची देखभाल हा कळीचा मुद्दा आहे. या लेखामध्ये आपण मुख्यतः सी.एन.सी. मिलिंग स्पिंडलबद्दल (चित्र क्र. 1) माहिती घेणार आहोत. या स्पिंडलचे वर्गीकरण दोन मुद्द्यांवर आधारित आहे.

 

 

 

अ. ड्राइव्हवर आधारित स्पिंडलचे प्रकार 

या प्रकारामध्ये सी.एन.सी. मिलिंग मशिनचे चार प्रकारचे स्पिंडल आहेत. हे मुख्यतः स्पिंडलला ड्राइव्ह कशाप्रकारे दिलेला आहे यावर अवलंबून आहे.

1. बेल्ट ड्रिव्हन स्पिंडल (चित्र क्र. 2) : याची गती सुमारे 8000 आर.पी.एम.पर्यंत असते. घर्षण जास्त असल्यामुळे गतीला मर्यादा येतात.

2. गिअर ड्रिव्हन स्पिंडल (चित्र क्र. 3) : एच.एम.सी./ एच.बी.एम.वर मुख्यतः उच्च टॉर्क/कमी आर.पी.एम. 

3. डायरेक्ट ड्राइव्ह स्पिंडल शाफ्ट आणि सर्व्हो मोटर : यांच्यामध्ये कपलिंग असते. बेल्ट ड्रिव्हन स्पिंडलमध्ये घर्षणामुळे ड्रायव्हिंगचे तोटे (लॉस) असतात, ते टाळले जातात. 

4. बिल्ट इन मोटर किंवा इंटिग्रेटेड स्पिंडल : यामध्ये स्टेटर आणि रोटर हे स्पिंडलचेच भाग असतात. म्हणजे त्याला वेगळे पॅसिव्ह प्राइम मूव्हर नसतात.

 

 

 

या प्रकारच्या टेपरमध्ये महत्त्वाची बाब म्हणजे हत्यारधारक (टूल होल्डर) आणि स्पिंडलच्या फेसमध्ये अंतर (गॅप) असते. BT40 (चित्र क्र. 4) हा जास्त वापरात असणारा स्पिंडल आहे. याची गती सुमारे 8000 आर.पी.एम. असते, तर BT50 ची गती 6000 आर.पी.एम.असते. BT50 ची गती कमी असण्याचे कारण म्हणजे स्पिंडलचा आकार मोठा होतो आणि त्यामुळे वजनही जास्त असते.

 

 

 

हत्यारधारक आणि स्पिंडलच्या फेसमध्ये अंतर नसते. उच्च आर.पी.एम.ला जेव्हा गतिजन्य संतुलन (डायनॅमिक बॅलन्स) असण्याची गरज असते, तेव्हा या टेपरचा (चित्र क्र. 5) वापर केला जातो. आताच्या नवीन मशिन उच्च आर.पी.एम.च्या असल्याने हे टेपर जास्त वापरले जाते. टूलचा मागील भाग स्पिंडलला पूर्णपणे चिकटत असल्याने अक्षीय आणि आरीय भार घेऊ शकतात. 

 

 

 

टर्निंग सेंटरवर या प्रकारचे स्पिंडल वापरले जातात. सँडविकचे हे पेटेंटेड डिझाइन आहे. या प्रकारात थर्मिस्टर फेस बटिंग असते. पण हे टेपर किचकट असते. याला तीन लोब असतात आणि हे खराब झाल्यास दुरुस्त करणे जवळजवळ अशक्य असते. त्यामुळे यांचा वापर फार कमी प्रमाणात केला जातो. केनामेटल कंपनीनेसुद्धा त्यांचे स्वतःचे खास टेपर बनविले आहेत. वेगवेगळ्या कंपन्या जरी असे स्वतःचे टेपर बनवित असले तरी त्यातल्या त्यात ISO आणि HSK टेपर जास्त वापरले जातात. 

 

परदेशी मशिन आणि भारतातील सी.एन.सी. मशिनचा विचार केला तर परदेशी मशिनवर जास्त आर.पी.एम. साठी (8,000 आर.पी.एम.पेक्षा जास्त) बिल्ट इन मोटर स्पिंडल/इंटिग्रेटेड स्पिंडल बसविलेले असतात. भारतीय मशिनमध्ये मात्र हे स्पिंडल फारसे वापरत नाहीत, कारण त्यांची जोडणी क्लिष्ट असते आणि किंमतदेखील जास्त असते. त्याचप्रमाणे त्यांच्या देखभालीचा खर्चसुद्धा जास्त असतो. बिल्ट इन मोटर स्पिंडलची जोडणी इलेक्ट्रोमेकॅनिकल असते. यासाठी लागणारे कौशल्य आणि ज्ञान असणे आवश्यक असते. मोटर हा स्पिंडलचाच भाग असल्यामुळे त्याच्याबरोबर एन्कोडर, एन्कोडर रिंग, क्लॅम्प/डीक्लॅम्प सिलेंडर, क्लॅम्प पोझिशन, डीक्लॅम्प पोझिशन, नो क्लॅम्प पोझिशन, नो टूल पोझिशनसाठी लागणारे सगळे संवेदक (सेन्सर) स्पिंडलचे भाग होतात. स्टेटर असल्यामुळे थर्मिस्टर त्याचाच भाग होतो. या सगळ्याची काळजी घ्यावी लागते. ही जोडणी करताना एखादा थर्मिस्टर राहिला तर मशिनवर तापमानाचा अलार्म वाजतो आणि मशिन बंद पडते. बर्‍याच वेळा असेही घडते की, स्पिंडल दुरुस्त/ नुतनीकरण केल्यावर त्याची चाचणी घेऊन पास केला जातो, मात्र जेव्हा ग्राहकाच्या मशिनवर स्पिंडलची चाचणी घेतली जाते तेव्हा तो व्यवस्थित काम करीत नाही. त्यावेळी ग्राहकाकडे जाऊनच समस्येचे निराकरण करावे लागते. या क्लिष्टतेमुळे बिल्ट इन मोटर स्पिंडलचा वापर मर्यादित राहिला आहे. 

 

आजही बिल्ट इन मोटर स्पिंडल आयात केले जातात. भारतात बनणारे बिल्ट इन मोटर स्पिंडल साधारणपणे 15000 आर.पी.एम.पर्यंतचे बनतात. प्रगत सी.एन.सी. मशिनच्या स्पिंडलची गती 30000 ते 36000 आर.पी.एम.पर्यंत असते. या स्पिंडलची सर्वसाधारण वापरात असणारी गती 20000 आर.पी.एम. आहे. या प्रकारचे स्पिंडल दुरुस्ती आणि नूतनीकरण करण्याचे कौशल्य, ज्ञान आमच्याकडे आहे. म्हणून अशाप्रकारचे स्पिंडल दुरुस्तीसाठी आमच्याकडे येत असतात. 

 

1. आयुमर्यादा संपणे. प्रत्येक वस्तुची काहीतरी कार्य करण्याची मर्यादा असते. साधारणपणे 3 वर्ष स्पिंडल विनातक्रार चालतो. अर्थात जर देखभाल व्यवस्थित असेल तरच हे शक्य होते.

2. प्रदूषित वातावरणामुळे (काँटॅमिनेशन) बेअरिंग खराब होतात. भेसळयुक्त तेल, धूर यामुळे ही समस्या निर्माण होते.

3. निष्काळजीपणे मशिनची हाताळणी केल्याने अपघात होतात. बर्‍याच वेळा मशिन स्वयंचलित अवस्थेत असताना अपघात होऊ शकतो. याचे मुख्य कारण म्हणजे सी.एन.सी. प्रोग्रॅम चुकीचा असणे आणि टूलच्या ऑफसेट नियंत्रकामध्ये नोंदणी करण्यामध्ये झालेल्या चुका असे असू शकते. 

4. वंगण प्रणालीमधील दोष. उदाहरणार्थ, पंप बंद पडणे, वंगणमार्गातील अडथळा, चुकीचे ऑइल वापरणे.

5. तापमान वाढणे. दोन भागातला क्लिअरन्स वाढणे. इंटिग्रेटेड स्पिंडलला थंड ठेवण्यासाठी चिलर वापरला जातो. कारण सततच्या फिरण्याने स्पिंडलचे तापमान वाढते. तसेच बेल्ट ड्रिव्हन स्पिंडलसाठीसुद्धा चिलर वापरला जातो. तो चिलर खराब होणे.

6. कंपने (व्हायब्रेशन) गतिज संतुलन (डायनॅमिक बॅलन्सिंग) बरोबर नसणे. सर्व्हो मोटरमुळे निर्माण होणारी कंपने. 

7. मशिन क्षमतेपेक्षा जास्त पॅरामीटरवर वापरणे. बर्‍याचवेळी छोट्या कंपनीत लोकांना मशिनच्या क्षमतेची पूर्ण कल्पना नसते. जुगाड पद्धतीने काम केल्यामुळे मशिनवर होणारा विपरीत परिणाम. उदाहरणार्थ, एखादे विचित्र टूल बनवून यंत्रण केल्यामुळे स्पिंडलवर होणारा विपरीत परिणाम.

8. सततच्या यंत्रण (कटिंग) बलामुळे स्पिंडलचा टेपर खराब होतो, ज्याला ‘बेल माउथिंग इफेक्ट’ असे म्हणतात. पुढचा मोठा व्यास, मोठा किंवा खराब होतो. बेल माउथिंगमुळे रनआउट कसा वाढतो ते चित्र क्र. 6 मध्ये दाखविले आहे. 

 

 

 

स्पिंडलची योग्यप्रकारे काळजी घेण्यासाठी एक स्पिंडल हेल्थ चेकअप प्रोग्रॅम तयार केला जातो. यामध्ये ज्या कामासाठी मशिन वापरले जाते त्याप्रमाणे देखभालीची वारंवारिता आपण ठरवू शकतो. उदाहरणार्थ, एअरोस्पेस, ऑटोमोबाइल, पंप आणि वॉल्व्ह यांचे भाग आणि त्यात लागणारी अचूकता यावर आपल्याला देखभाल कशी करावी हे ठरवावे लागते. दररोज सगळे मापदंड तपासण्याची गरज नाही. या प्रोग्रॅममध्ये पुढील गोष्टी तपासाव्यात. 

 

1. टेपरचे ब्ल्यू मॅचिंग बरोबर आहे का? 

2. गेज प्लेन बरोबर आहे का? 

3. मँड्रेलवर रनआउट किती आहे? मँड्रेलच्या 300 मिमी. लांबीवर जास्तीतजास्त 0.010 मिमी. (व्यासावर 10 मायक्रॉन) रनआउट असावा. अर्थात ISO मानकानुसार 0.020 मिमी.पर्यंत (20 मायक्रॉन) रनआउट चालतो, पण कार्यवस्तुची अचूकता जास्त असेल, तर मात्र मँड्रेलच्या 300 मिमी. लांबीवर 0.010 मिमी. रनआउट (10 मायक्रॉन) राखणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, भोकाचा व्यास, अनेक भोकांच्या केंद्रातील अंतर, समकेंद्रितता. त्यामुळे, नेमकी गरज काय आहे त्याप्रमाणे हा मापदंड आपल्याला ठरवावा लागतो. स्पिंडल रनआउट नेहमीच तपासावा. 

4. क्लॅम्पिंग बल (फोर्स) किती आहे ते तपासावे. क्लॅम्पिंग बल कमी आले तर त्यासाठी वापरलेल्या डिस्क स्प्रिंग तपासाव्या आणि खराब झालेल्या डिस्क स्प्रिंग काढून टाकून नवीन डिस्क स्प्रिंगची जोडणी करावी. नंतर पुन्हा एकदा क्लॅम्पिंग बल योग्य आहे का ते तपासावे. क्लॅम्पिंग बल कमी असताना मशिन चालविणे चुकीचे आहे. 

5. स्पिंडलचा आवाज, कंपन, तापमान यावर कर्मचार्‍याचे कायमच लक्ष असणे आवश्यक आहे. यालाच ‘मशिनशी संवाद साधणे’ असे म्हणतात. यासाठी कुठलेही वेळापत्रक नाही. समजा मशिनच्या हालचाल करणार्‍या भागांची टक्कर झाली तरी आवाज, कंपने आणि तापमान (NVT) व्यवस्थित आहे ना, हे तपासावे. स्पिंडल जेव्हा व्यवस्थित चालत असतो, तेव्हा वरील तीन बाबींवर लक्ष ठेवणे गरजेचे आहे. जर दुर्लक्ष केले तर मोठ्या समस्या निर्माण होतात. म्हणूनच आपण जागरूक असणे आवश्यक आहे. वर उल्लेख केलेल्या मापदंडाची आपण नोंद ठेवली तर ते फायद्याचेच ठरेल.

 

साधारणपणे स्पिंडल टेपरची 3 ते 4 वेळा दुरुस्ती करता येते. पण जास्त वेळा करण्याचा प्रयत्न केला तर गेज प्लेन आत जाते. अशा वेळेस टेपरच्या पृष्ठभागावर हार्ड क्रोम प्लेटिंग (HCP) केले जाते आणि नंतर ते टेपर ग्राइंड केले जाते.

दुसरी पद्धत म्हणजे स्पिंडल बोअर मोठे करून त्यामध्ये एक हार्ड स्लीव्ह/रिंग, श्रिंक फिट पद्धतीने बसविली जाते आणि नंतर टेपर बनविले जाते. श्रिंक फिटसाठी नायट्रोजन द्रावात थंड करून रिंग हाउसिंगमध्ये बसविली जाते. स्पिंडल आणि हत्यारधारकामध्ये तुलनात्मक गतीमध्ये फरक नसल्यामुळे रिंग निघून येत नाही. अर्थात ही पद्धत मशिन उत्पादक वापरत नाहीत. ही स्टँडर्ड पद्धत नसल्याने याची कोणी शिफारस करत नाही. पण आपण स्पिंडल मात्र वाचवू शकतो. 

 

काहीवेळा बेअरिंग हाउसिंगचा व्यास मोठा झालेला असतो. अशावेळी हार्ड क्रोम प्लेटिंग करून पाहिजे त्या मापाचे ग्राइडिंग केले जाते आणि त्यामध्ये नवीन बेअरिंग बसविले जाते. अशाप्रकारे नवीन स्पिंडलचा खर्च वाचतो. तसेच स्लीव्ह किंवा रिंग वापरूनसुद्धा दुरुस्ती केली जाते. हार्ड क्रोम प्लेटिंग साधारणपणे 0.1 ते 0.2 मिमी. जाडीचे केले जाते. जिथे तुलनात्मक गती असते तिथे 0.1 मिमी. जाडीचे हार्ड क्रोम प्लेटिंग केले जाते. त्यामुळे स्पिंडलचे चांगले आयुष्य मिळते. एकमेकांवर बसणार्‍या भागांमध्ये (मेटिंग कंपोनंट) कोणतीही सापेक्ष हालचाल नसल्यामुळे तिथे पापुद्रा निघालेला (पीलिंग) दिसत नाही. 

 

प्रतिबंधात्मक देखभालीकडे बर्‍याचवेळा दुर्लक्ष होते किंवा केले जाते. उत्पादनाच्या घाईमुळे म्हणा किंवा नंतर बघून दुरुस्तीला पाठवू अशा कारणांमुळे प्रतिबंधात्मक देखभाल होत नाही. त्याचा परिणाम मोठ्या बिघाडात (मेजर ब्रेकडाउन) होऊन मशिन बराच काळ बंद राहते.

 

वर उल्लेख केल्याप्रमाणे जर बेल माउथिंग झाले असेल पण स्पिंडलची बेअरिंग चांगल्या अवस्थेत आहेत, अशावेळी आम्ही संपूर्ण स्पिंडल अ‍ॅसेम्ब्ली आमच्या मशिनवर दुरुस्त करून देतो. बेअरिंग न काढता आम्ही स्पिंडलचे टेपर जागेवरच ग्राइंड करून देतो. बेअरिंग एकदा काढल्यास पुन्हा नवीन बेअरिंगच बसवावी लागतात. बेल्ट ड्रिव्हन स्पिंडलच्या बेअरिंगच्या जोडीची किंमत सुमारे 35,000 ते 40,000 रुपये असते. उच्च वेगाच्या स्पिंडलमध्ये बर्‍याचवेळेला सिरॅमिक बेअरिंग वापरलेली असतात, ज्याची किंमत सुमारे दीड लाख रुपयांच्या पुढे असते. मोठ्या म्हणजे दोन कॉलम असलेल्या मशिनचे स्पिंडल क्लिष्ट आणि मोठे असतात. असे स्पिंडल आम्ही ग्राहकाकडे जाऊन दुरुस्त करून देतो. 

 

1. वंगण प्रणाली व्यवस्थित कार्य करते का ते तपासणे. जर पंप असेल, तर तो कार्यरत आहे का? शिफारस केलेले वंगणच वापरावे.

2. चिलर असल्यास त्याचे तापमान मर्यादेत आहे का, यावर लक्ष ठेवणे. चिलरमध्ये वापरले जाणारे तेल किंवा पाण्यातील ग्लायकॉल आवश्यक प्रमाणात असल्याचे तपासावे. 

3. हत्यारधारक स्पिंडलच्या टेपरमध्ये बसत असल्यामुळे त्याची गुणवत्ता तपासावी. हत्यारधारकावर गंज आलेला असेल किंवा तो खराब झालेला असेल तर यामुळे स्पिंडलचे टेपर खराब होऊ शकतात. 

4. पुल स्टडवरील काही खड्ड्यांमुळे (डेंट मार्क) स्पिंडल खराब होतो. त्यामुळे असे पुल स्टड बदलून नवीन पुल स्टड (चित्र क्र. 7) बसवावेत. 

 

 

 

 

 

1. ब्ल्यू मॅचिंग तपासावे. साधारणपणे 90% पेक्षा जास्त स्पिंडलचे ब्ल्यू मॅचिंग असणे आवश्यक आहे. हत्यारधारकाने ब्ल्यू मॅचिंग तपासणी करणे ही चुकीची पद्धत आहे. ब्ल्यू मॅचिंग गेजनेच ही तपासणी करावी. या गेजची किंमत केवळ 4,000-5,000 रुपयांपर्यंत असते. 

2. लेखात उल्लेख केल्याप्रमाणे, मँड्रेल रनआउट तपासणे आवश्यक आहे. आम्ही स्पिंडल दुरुस्त करून देताना मँड्रेल रनआउट 0.010 मिमी. 

मध्येच देतो. 

3. क्लॅम्पिंग बल तपासावे. ISO 40, ISO 50 टेपरसाठी हे बल मशिन मॅन्युअलमध्ये दिलेले असते. आमच्याकडे तसा तक्ता आहे. तक्ता क्र. 1 मधील बलाप्रमाणे क्लॅम्पिंग बल सेट करावे. हे साधारणपणे 6 महिन्यातून एकदा तपासावे. जर एखादा अपघात झाला तर त्वरित तपासावे. अ‍ॅल्युमिनिअमचे यंत्रण करताना जास्त भार (लोड) येत नाही, अशावेळी वर्षातून एकदा क्लॅम्पिंग बल तपासले तरी चालते. वरीलप्रमाणे स्पिंडलची काळजी घेतल्यास मशिनची कार्यक्षमता वाढण्यास निश्चित फायदा होतो. 

 

 

 

 

 

यांत्रिकी अभियंता असलेले राजेश मंडलिक ‘सेटको स्पिंडल’ या अग्रगण्य कंपनीचे संचालक आहेत. पुण्यात मुख्य कार्यालय असलेल्या या कंपनीची दिल्ली आणि चेन्नईमध्ये शाखा आहे. यशस्वी उद्योजक असतानाच मराठीतून विविध विषयांवर ते लेखनही करत असतात.