सिलिंडर लायनरचे बोरिंग

 

यंत्रभागांमध्ये आधीच असलेले भोक (होल) मोठे करून आवश्यक व्यास मिळविण्यासाठी त्यावर बोरिंग केले जाते. सर्व प्रकारचे धातू, कास्ट अथवा फोर्ज्ड् केलेल्या यंत्रभागावर ही प्रक्रिया केली जाऊ शकते. यंत्रभागाचा आकार (साइज) आणि घाट (शेप) यांच्यानुसार व्ही.एम.सी., एच.एम.सी. किंवा लेथ मशिनवरदेखील आवश्यक आकाराचे बोअर तयार करणे शक्य असते.

 

भोकाचे अचूक माप मिळविण्यासाठी यंत्रभागात प्रथम ड्रिलिंग, मग रफ बोरिंग, सेमीफिनिश बोरिंग आणि सरतेशेवटी अंतिम फिनिश बोरिंग करावे लागते. कास्ट अथवा फोर्ज्ड् केलेल्या यंत्रभागांमधील भोकाच्या बाबतीत रफ बोरिंग टूल, सेमीफिनिश बोरिंग टूल आणि सर्वात शेवटी फिनिश बोरिंग टूलचा उपयोग करावा लागतो. बोरिंग ऑपरेशन क्लिष्ट असते, कारण त्यात पुढील गुणवैशिष्ट्ये साध्य करणे आवश्यक असते.

 

 

 

• भोकाच्या शेवटापर्यंत आकारामधील सरळपणा 

• भोकाच्या वरच्या भागात, मध्यात आणि तळाशी समान लंबगोलाकारिता (ओव्हॅलिटी) 

• भोकाच्या सुरुवातीपासून शेवटापर्यंत समान पृष्ठीय फिनिश 

 

उपरोक्त गुणवैशिष्ट्ये यंत्रभागाचा आकार, घाट किंवा भूमिती, मटेरियल, रचना (यंत्रभागाची निर्मिती कास्टिंग, फोर्जिंग किंवा ब्लॉक/प्लेट मटेरियल यापैकी कशामधून केली आहे.) यावर अवलंबून असतात.

प्रत्येक बोरिंगसाठी टूलिंगची निवड करणे ही एक महत्त्वाची बाब असते. म्हणून बोरिंग प्रक्रियेकरिता वापरले जाणारे टूलिंग आपल्याला समजून घ्यावे लागेल. यंत्रभागातील घन भागामध्ये बोरिंग करताना टूल निवडण्यासाठी पुढील बाबींचा विचार करणे आवश्यक असते. 

 

ड्रिल : सेमीफिनिश आणि फिनिश बोरिंगसाठी पुरेसा स्टॉक ठेवून शक्य तितक्या जास्तीतजास्त व्यासापर्यंत ड्रिल करणे. 

सेमीफिनिश बोरिंग : ड्रिलपेक्षा मोठ्या आकाराच्या बोरिंग बारवरील मल्टीपल इन्सर्ट पॉकेटद्वारा हे करता येते.

फिनिश बोरिंग : यासाठी नेहमी टूलवर सूक्ष्म समायोजन यंत्रणा (मायक्रो अॅडजस्टमेंट युनिट मॅकेनिझम) असलेले एकच पॉकेट असणारे बोरिंग टूल निवडणे आवश्यक आहे. बोअरच्या अंतिम आकारानुसार टूल निवडावे लागते.

 

भोक मोठे करण्याची प्रक्रिया विविध पद्धतींनी केली जाऊ शकते.

 

अ. इंटरपोलेशन पद्धतीने बोरिंग

या प्रक्रियेमध्ये टूलचा प्रवेश करण्याचा कोन 90° किंवा त्यापेक्षा जास्त असायला (चित्र क्र. 1 अ, ब आणि क ) हवा, कारण आपल्याला भोकाच्या आवश्यक आकाराबरोबर त्याची वरची बाजू, कडेच्या बाजूशी काटकोनात येणे आवश्यक आहे. अशा परिस्थितीत 4 कोपऱ्यांचे +ve भूमिती असलेले चौरस आकाराचे, 2 कोपऱ्यांचे +ve भूमिती असलेले आयताकृती आकाराचे इन्सर्ट किंवा टूल वापरावे लागेल. बोरिंग प्रक्रिया हेलिकल इंटरपोलेशन किंवा हेलिकल रॅम्पिंग पद्धतीने केली जाऊ शकते किंवा इंटरपोलेशनद्वारे काउंटर बोरिंग निर्माण करूनही केली जाऊ शकते. चित्र क्र. 1 अ, ब, क मध्ये हेलिकल इंटरपोलेशन पद्धत दाखविली आहे.

 

 

 

 

सामान्यपणे प्रथम ड्रिलिंग करून नंतर रफ, सेमीफिनिश आणि फिनिश बोरिंग अशी वेगवेगळी टूल वापरून बोरिंग केले जाते. रफ ते सेमीफिनिश बोरिंगसाठी एकत्रित टूलिंग (चित्र क्र. 2 आणि 3) करणे शक्य आहे आणि अंतिम फिनिश बोरिंगसाठी वेगळे टूल असेल. ड्रिल, रफ बोरिंग टूल आणि सेमीफिनिश बोरिंग टूल एकत्रित केल्याने टूलची संख्या आणि वेळ कमी होण्यास मदत होते. परंतु त्यासाठी पुरेशा ताकदीचे मशिन आणि यंत्रण बलांचा प्रतिकार करण्यासाठी मजबूत सेटअप असणे आवश्यक आहे.

 

 

 

 

ड्रिलिंगनंतर टर्निंग सेंटरवर भोक मोठे करण्यासाठी बोरिंग करताना बोरिंग बार नावाचे आणखी एक टूल वापरण्याची आवश्यकता असते. बोअरच्या आकारानुसार योग्य आकाराचा इन्सर्ट आणि बोरिंग टूलचा प्रकार वापरणे आवश्यक असते. बोरिंग करताना टूल ओव्हरहँग (चित्र क्र. 4), टूल मटेरियल, अॅप्रोच कोन (चित्र क्र. 5) किंवा लीड कोन, चिप दूर घेऊन जाण्यासाठी बोअरमधील टूल क्लिअरन्सची (चित्र क्र. 6) काळजी घेणे आवश्यक होते.

 

 

 

 

सिलिंडर लायनर बोरिंग हे अतिशय महत्त्वपूर्ण काम आहे. हे लायनर कास्ट आयर्नपासून बनविलेले असतात. ते नळीसारखे दिसतात. यांच्या निर्मितीमध्ये बाह्य व्यास (OD), अंतर्गत व्यास (ID) आणि फेस टर्निंग अशी कामे असतात. बाह्य व्यास आणि अंतर्गत व्यासाचे यंत्रण खूप महत्त्वाचे असते, कारण दोन्हीतील समकेंद्रियता राखणे आवश्यक आहे. त्याशिवाय सिलिंड्रिसिटी, लंबगोलाकारिता (ओव्हॅलिटी) आणि पृष्ठीय फिनिश असे अॅसेम्ब्लीदरम्यान आवश्यक असणारे इतर अत्यंत महत्त्वाचे पॅरामीटर असतात. सिलिंडर लायनर (चित्र क्र. 7) इंजिनच्या सिलिंडर ब्लॉकमध्ये वापरले जातात. अॅसेम्ब्लीनंतर अंतिम सेमीफिनिश बोरिंग आणि फिनिश बोरिंग इंजिन ब्लॉकच्या संरचनेनुसार व्ही.एम.सी. किंवा एच.एम.सी. वर केले जाते. 

 

आमच्या एका ग्राहकाने या कामात आमची मदत मागितली असता आम्ही अंतर्गत रफिंग आणि फिनिशिंगच्या कामावर लक्ष केंद्रित केले. यंत्रभाग ग्रे कास्ट आयर्नपासून बनलेला होता. त्यातील सिलिकॉनच्या जास्त प्रमाणामुळे त्याची कठीणता अधिक होती. त्यामुळे यंत्रणासाठी आम्हाला योग्य इन्सर्ट श्रेणी निवडणे आवश्यक होते.

 

 

 

यंत्रभाग : सिलिंडर लायनर 

मटेरियल : ग्रे कास्ट आयर्न

ऑपरेशन : अंतर्गत व्यासाचे रफ आणि फिनिश बोरिंग

मशिन : टर्निंग सेंटर

स्पिंडल पॉवर : 9 kW

मशिनचा अधिकतम आर.पी.एम. : 4000

 

सध्याच्या कार्यपद्धतीतील समस्या 

अ. इन्सर्टची अति प्रमाणात झीज

ब. टूलचा ओव्हरहँग जास्त असल्याने टवके उडणे (चिप ऑफ) 

क. कमी उत्पादकता/टूलचे कमी आयुर्मान

ड. प्रति यंत्रभाग जास्त खर्च

 

 

तक्ता क्र. 1 मध्ये दाखविल्यानुसार सध्याच्या प्रक्रियेत रफिंगसाठी कोपऱ्यांची त्रिज्या 1.2 मिमी. आणि अधिक कठीण श्रेणी असलेला SNMA स्क्वेअर इन्सर्ट वापरला होता. कापाची खोली साधारणपणे 1.75 मिमी. आणि बोरिंग बारचा व्यास 25 मिमी. होता. 

 

कास्टिंग मटेरियलची कठीणता जास्त असते आणि मटेरियलमध्ये कधी कधी कमी जास्त कठीणपणा असल्यामुळे इन्सर्टची अधिक लवकर झीज होत होती. लहान शँक व्यासामुळे आणि अधिक ओव्हरहँगमुळे टवके उडत होते. त्यामुळे यंत्रभागाच्या मटेरियलमधील भिन्नता सहन करण्यासाठी आम्ही कठीण श्रेणी आणि साधी भूमिती निवडली. यासाठी 32 मिमी. व्यासाच्या बोरिंग बारची निवड केली. भोकाचा व्यास रफिंगदरम्यान 49 मिमी. होता आणि अंतिम व्यास 50 मिमी. होता. आवर्तन काळ कमी करण्यासाठी आणि उत्पादकता सुधारण्यासाठी आम्ही सरकवेग वाढविला. 

 

 

 

 

फिनिशिंग ऑपरेशनमध्ये 1.2 मिमी. त्रिज्या असलेला TNMA 16 इन्सर्ट वापरण्यात येत होता. फिनिशिंगमध्ये यंत्रण वेग आणि सरकवेग दोन्ही जास्त होते. त्यासाठी आम्ही कठीण श्रेणी, कणखर (टफ) भूमिती आणि 32 मिमी. व्यासाचा शँक असलेला TNMG 16 इन्सर्ट निवडला. फिनिशिंगदरम्यान खूप जास्त उष्णता निर्माण होत असल्याने याठिकाणी साध्या भूमितीची निवड केली नाही. नवीन पद्धतीत इन्सर्टच्या भूमितीमुळे उष्णता लवकर वाहून नेली जात असल्याने इन्सर्टचे अधिक आयुर्मान मिळाले. बोरिंग कार्यपद्धतीत बदल केला नाही.

 

 

 

 

अ. रफिंगसाठी टफ कास्ट आयर्न श्रेणीचा इन्सर्ट वापरल्याने तोडमोड (ब्रेकेज) टाळली जाते आणि फिनिशिंगसाठी टफ भूमितीसह अधिक कठीण श्रेणी वापरल्याने झीज कमी होते आणि उष्णतेचे वहन होण्यात मदत होते.

ब. बोरिंग बारची लांबी इष्टतम असली की पृष्ठभागावर चॅटरिंग होत नाही. यंत्रभागाच्या लांबीनुसार बारची लांबी ठरवावी. (लांबी/व्यास यांचे योग्य गुणोत्तर निवडावे.)

क. यंत्रभागाचे क्लॅम्पिंग दृढ असले पाहिजे कारण पॅरामीटर उच्च आहेत.

 

सरकवेगामध्ये 0.32 वरून 0.35 असा बदल केल्यामुळे आणि टॉप क्लॅम्प असलेला अधिक मजबूत टूल शँक वापरल्यामुळे, आम्हाला रफिंगमध्ये टूलच्या आयुर्मानात लक्षणीय वाढ मिळाली. तसेच चिप ब्रेकर असलेला इन्सर्ट आणि टॉप क्लॅम्प प्रकाराचा मोठा शँक बोरिंग बार वापरल्यामुळे फिनिशिंगमध्ये उष्णता दूर वाहून नेण्यास मदत झाली. अंतर्गत बोरिंगदरम्यान चॅटरिंग कमी झाले आणि चांगला पृष्ठीय फिनिशदेखील मिळाला. फिनिशिंगमध्येदेखील चांगले टूल आयुर्मान मिळाले. 

फायदे 

 

1. रफिंगमध्ये टूल आयुर्मानात 100 टक्क्यांपेक्षा जास्त वाढ झाली.

2. उत्पादकता 38 टक्क्यांनी सुधारली.

3. प्रति यंत्रभागाचा खर्च 58 टक्क्यांनी कमी झाला.

4. रफिंगदरम्यान कोपऱ्यांवर होणारे चिपिंग बंद झाले.

5. फिनिशिंगमध्ये 70 टक्क्यांनी सुधारित टूल आयुर्मानाबरोबर चांगला पृष्ठीय फिनिश मिळाला.

 

 

 

 

विजेंद्र पुरोहित यांना मशिन टूल, कटिंग टूल डिझाइनमधील सुमारे 20 वर्षांचा अनुभव असून, सध्या ते ‘ड्युराकार्ब इंडिया’ कंपनीमध्ये तांत्रिक साहाय्य विभागाचे प्रमुख आहेत.