स्पिंडलला पूर्ण क्षमतेने वापरा

 

आपल्या उद्योगांमध्ये मालाची वाहतूक करण्यासाठी सर्रास ट्रक किंवा ट्रेलरचा वापर केला जातो. त्याच कामासाठी जंगलामध्ये हत्ती वापरतात. ट्रक किंवा ट्रेलरमध्ये माल भरताना आपण सर्वजण तो ट्रक त्याच्या क्षमतेइतक्या (किंवा काहीवेळा त्याच्यापेक्षाही जास्त!) वजनाच्या मालाने भरला जाईल याची पुरेपुर काळजी घेतो. कारण अर्थातच आपण माल वाहतुकीसाठी जेवढा पैसा खर्च करणार असतो, त्याची पूर्ण वसुली व्हावी ही आपली इच्छा असते. त्याचप्रमाणे जंगलातील हत्ती जर मोठा ओंडका वाहून नेत असेल, तर त्याला एखादी फांदी न्यायला लावणे हा त्याच्या क्षमतेचा अपुरा वापर आहे हे लगेच समजते. हेच जर का आपण आपल्या कारखान्यातील सी.एन.सी. मशीनच्या वापराबद्दल बघितले, तर ते मशीन ट्रकपेक्षाही जास्त महागडे असूनसुद्धा त्याचा वापर करताना बहुतेकवेळा आपण त्यावर होणाऱ्या कामाचा प्रोग्रॅम कसा कार्यक्षम आणि अचूक असेल याकडे प्राधान्याने लक्ष देतो. यंत्रभाग बनवायला लागणारा आवर्तन काळ (सायकल टाइम) आणि त्याच्याशी संलग्न असलेला खर्च याचा त्यामानाने कमीच विचार केला जातो. यासाठी आपण उदाहरण पाहू.

 

तुमच्या सी.एन.सी. लेथच्या स्पिंडलची शक्ती जास्तीजास्त 15kW आहे. त्या मशीनचा ताशी दर 200 रुपये आहे. त्या मशीनवर यंत्रभागाचे हेवी रफ टर्निंग 10 मिनिटे या आवर्तन काळाने होते. मशीन प्रति दिवस 20 तास काम करते.

जर तुम्ही 5kW शक्ती वापरली तर,

1. मशीनची 33% क्षमता तुम्ही वापरता.

2. एक दिवसामध्ये तुम्ही 4000 रुपये मिळविता.

जर तुम्ही 15kW शक्ती वापरली तर,

1. आवर्तन काळ 3.3 मिनिटे असेल.

2. एका दिवसामध्ये तुम्ही 12,000 रुपये कमवाल.

तुमच्या शॉप फ्लोअरवरील सी.एन.सी. लेथवर असलेल्या स्पिंडल लोड मीटरवर (चित्र क्र. 1) साधारणपणे 30% ते 35% स्पिंडल शक्ती वापरली जाते, असा अनुभव आहे. बहुतेकवेळा सी.एन.सी. प्रोग्रॅमिंगमध्ये यंत्रणाचे (कटिंग) पॅरामीटर ठरविले जात असताना आपण स्पिंडल शक्तीचा विचार करीत नाही.

1. जर तुमच्या कारखान्यामध्ये मशीनची क्षमता मोठी असेल, तर तुम्ही गरजेपेक्षा जास्त मशीन वापरत आहात.

2. जर तुम्ही मर्यादित संख्येच्या मशीन वापरून जॉब वर्क करीत असाल, तर तुम्ही तुमच्या क्षमतेच्या खूप कमी पैसे मिळवित आहात.

आपल्याकडील मशीनचा जास्तीतजास्त उपयोग करून नफ्यात कशी सुधारणा करता येईल, यासंबंधी आपण काही महत्त्वाच्या गोष्टी आता पाहणार आहोत.

स्पिंडल मोटर नीट समजून घ्या आणि स्पिंडलच्या शक्तीचा पुरेपूर वापर कसा करता येईल ते पहा.

मोटर वापरीत असताना त्यातील वाइंडिंगमध्ये I2R नियमानुसार उष्णता निर्माण होते. जेव्हा जास्त शक्ती निर्माण होते, तेव्हा वाइंडिंगमधील करंट जास्त असतो, त्यामुळे जास्त उष्णता निर्माण होते. वाइंडिंगवरील उष्णतारोधक आवरण जास्तीतजास्त 180° से. तापमानापर्यंत टिकते. त्यानंतर वाइंडिंग जळण्याचा धोका (चित्र क्र. 2) निर्माण होतो.

मोटर कशा पद्धतीने चालत आहे, त्या पॅटर्नवर मोटर किती गरम होणार ते अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, आपल्या घरात पाणी खेचण्यासाठी वापरला जाणारा पंप सलग एकाच भारावर चालत असतो तर, सी.एन.सी. मशीनमध्ये मोटर फक्त यंत्रण चालू होते तेव्हाच त्यावर भार असतो. टूल बदलताना, कार्यवस्तू बदलताना मोटर बंद असते.

चित्र क्र. 3 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे कार्यवस्तूचे लोडिंग अथवा टूल बदल होत असताना मोटरवरील भार शून्य असतो, तर रफ यंत्रण चालू असताना मोटर जास्तीतजास्त भारावर काम करते. खाच तयार करीत असताना, फिनिश यंत्रण चालू असताना, तसेच आटे तयार करताना, ज्याप्रमाणात मटेरियल कापले जात असते त्यानुसार मोटरवरील भार कमी-जास्त झालेला आपल्याला दिसतो.

 

मशीनबरोबर मिळणाऱ्या माहितीपत्रकात (कॅटलॉग) आपल्याला तक्ता क्र. 1 आणि 2 आढळतात.

कंटिन्युअस रेटिंग : ज्या जास्तीतजास्त मूल्याला मोटर स्थिर आणि सुरक्षित तापमानामध्ये सलग 24 तास चालू शकेल ते मूल्य म्हणजे कंटिन्युअस रेटिंग होय.

शॉर्ट टर्म रेटिंग : मोटरमधून मिळणारी थोड्या काळापुरतीच (30/15/10 मिनिटे) उपलब्ध असणारी जास्तीतजास्त शक्ती म्हणजे शॉर्ट टर्म रेटिंग होय. मोटर चालू असताना तिचे तापमान सातत्याने वाढत असते. रेटिंगमध्ये निर्देश केलेल्या वेळेपेक्षा जास्त काळ त्या शक्तीवर मोटर चालली तर ती जळण्याचा धोका निर्माण होतो.

शक्ती आणि टॉर्कचे मूल्य स्थिर नसते. ते स्पिंडलच्या गतीवर (rpm) अवलंबून असते. आलेख क्र. 1 मधील लाल रेषा कंटिन्युअस रेटिंग दाखविते, तर हिरवी रेषा शॉर्ट टर्म रेटिंग दाखवित आहे. शॉर्ट टर्म रेटिंग हे 30/15/10 मिनिटांसाठी असून ते मशीनच्या आकारावर अवलंबून असते.

आलेख क्र. 1 च्या आधारे शक्तीच्या वापरासंदर्भातील काही नियम पुढे दिले आहेत.

1. मशीन चालविताना मोटर रेटिंग्ज (कंटिन्युअस/शॉर्ट टर्म), वेग-शक्ती आलेख, ड्युटी सायकलच्या माहितीचा वापर करा.

2. किती शक्ती वापरीत आहात ते मोटरच्या गतीवर अवलंबून असते.

3. मोटरवरील भाराचा विचार करताना कंटिन्युअस रेटिंग मूल्य 100% वापरा.

4. शॉर्ट टर्म रेटिंग मूल्यसुद्धा आपण 100% वापरू शकता. पण फक्त दिलेली वेळेची मर्यादा पाळून.

वेग/शक्ती आलेख कसा वापरायचा हे समजण्यासाठी पुढे 2 उदाहरणे दिली आहेत.

1. जर रफ टर्निंग ऑपरेशनसाठी 45 मिनिटे लागत असतील, तर मोटरला कोणतेही नुकसान न होऊ देता तेवढ्या वेळेत काम होण्यासाठी मोटरची 11 kW शक्ती उपलब्ध असेल.

2. जर 10 मिनिटे यंत्रण करावयाचे असेल, तर त्यासाठी 250 rpm गतीवर जास्तीतजास्त 7.5 kW शक्ती आणि 286 Nm टॉर्क उपलब्ध असेल.

यंत्रणासाठी आवश्यक असणारी शक्ती पुढील घटकांवर अवलंबून असते.

1. यंत्रण पॅरामीटर F, S, D.

2. यंत्रभागाच्या मटेरियलची टेन्साइल स्ट्रेंग्थ

3. टूलचा संपर्क कोन (अॅप्रोच अँगल)

4. मोटरकडून स्पिंडलकडे शक्ती हस्तांतरण होण्याची कार्यक्षमता

मोटरकडून स्पिंडलकडे शक्ती हस्तांतरण होण्याची कार्यक्षमता 80% आहे, असे गृहीत धरून

प्रत्यक्ष मोटरची उपलब्ध शक्ती P1 = P/0.8

P = स्पिंडलकडून उपलब्ध शक्ती (kW)

S = यंत्रण वेग (मीटर/मिनिट)

D = कापाची खोली (मिमी.)

F = फीड रेट (मिमी./फेरा)

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

θ = अॅप्रोच अँगल

जर,

D = 4 मिमी., F = 0.3 मिमी./फेरा, S = 260 मीटर/मिनिट, Kc0.4 = 2200 N/mm.2 आणि θ = 95° अंश असेल, तर मोटरची शक्ती 17.78 kW लागेल आणि यंत्रणासाठी 12.44 kW शक्ती उपलब्ध असेल.

स्पिंडल शक्तीचा जास्तीतजास्त वापर करण्याच्या दृष्टीने इष्टतम प्रोग्रॅम करण्यासाठी पुढील मुद्द्यांचा विचार करावा.

प्रत्येक ऑपरेशनसाठी,

1. यंत्रण वेग निश्चित करा. कार्यवस्तूवरील जास्तीतजास्त आणि कमीतकमी व्यास लक्षात घेऊन आर.पी.एम. ची रेंज ठरवा.

2. या यंत्रण वेगासाठी शक्ती/टॉर्क आलेखावरून, जास्तीतजास्त शक्ती आणि किती टॉर्क उपलब्ध आहे ते शोधा.

3. इन्सर्टसाठी जास्तीतजास्त कापाची खोली सेट करा. त्यासाठी लागणारी स्पिंडल शक्ती आणि टॉर्कचे गणित करा.

4. जर कापाच्या जास्तीतजास्त खोलीसाठीसुद्धा स्पिंडल शक्तीचा वापर पुरेपूर नसेल, तर तो वापर जास्तीतजास्त होईपर्यंत फीड रेट वाढवू शकता.

5. आपल्याकडे उपलब्ध विविध क्षमता असलेल्या मशीनसाठी हे गणित वापरून कोणते मशीन वापरल्याने इष्टतम खर्चात काम होते आहे ते पहा.

हे सर्व करण्यासाठी तुम्हाला मशीन पॅरामीटरचे ज्ञान आणि थोडा वेळ देण्याची गरज आहे. ते न करता प्रत्यक्षात काय होते तर,

1. थंब रूलने निवडलेल्या कटिंग पॅरामीटरसह प्रोग्रॅम लिहिला जातो. (उदाहरणार्थ, सर्व रफ टर्निंगसाठी 2 मिमी. कापाची खोली)

2. आपल्याला आवश्यक असलेल्या गुणवत्तेच्या दृष्टिकोनातून यंत्रभागाचे यंत्रण झाले आहे की नाही ते पाहिले जाते.

3. यंत्रभाग कापायला सुरुवात होते.

F, S, D आणि टूलचे आयुर्मान

यंत्रण वेग (S), टूलच्या आयुर्मानावर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करतो. फीड रेट (F) हा खूप कमी परिणाम करतो. कापाची खोली (D) याचा टूल आयुर्मानावर अजिबात परिणाम होत नाही.

म्हणजे उदाहरणार्थ,

यंत्रणवेग S 20 टक्क्याने वाढविला तर टूलचे आयुर्मान 50 टक्क्याने कमी होते. जर यंत्रणवेग S 50 टक्क्याने वाढविला तर टूलचे आयुर्मान 80 टक्क्याने घटण्याची शक्यता असते.

त्यामुळे आवर्तन काळ कमी करण्यासाठी नेहमी कापाची खोली (D) वाढवा आणि आवश्यकता असल्यास फीड रेट (F) वाढवा. यंत्रणवेग निवडण्यासाठी टूल उत्पादकाने पुरविलेल्या तक्त्याचा वापर करा.

ही सर्व गणिते वापरकर्त्याला सुलभपणे करण्यासाठी बाजारात अनेक सॉफ्टवेअर उपलब्ध आहेत. त्यापैकी कॅडेम टेक्नॉलॉजीज् ने तयार केलेले CAPSturn सॉफ्टवेअर उपयुक्त ठरते. यामधील यंत्रण पॅरामीटरची मूल्ये बदलल्यानंतर होणारा आवर्तन काळावरील परिणाम तसेच, उत्पादनाच्या खर्चात होणारे बदल आपल्याला सहज कळू शकतात. ही माहिती उपलब्ध झाल्याने आपण स्पिंडल शक्तीचा पुरेपूर वापर करून आवर्तन काळ कमीतकमी कसा करता येईल आणि अर्थातच उत्पादन खर्चात बचत कशी होईल हे सहजपणे ठरवू शकतो.