तिरक्या छिद्रांचे अचूक यंत्रण

Udyam Prakashan Marathi    07-May-2020
Total Views |

1_1  H x W: 0 x
 
सरळ रेषेतील रेसिप्रोकेटिंग चलन वर्तुळाकारात रूपांतरित करणारा क्रँकशाफ्ट, इंजिनमधील एक महत्त्वाचा भाग आहे. यामुळे वाहनाला गती मिळते. क्रँकशाफ्टची निर्मिती करणे तसे क्लिष्ट काम आहे, परंतु, वाहनउद्योगात याची मोठ्या प्रमाणात गरज असते. त्यामुळे क्रँकशाफ्टचे उत्पादन वाढविण्यासाठी बाजारात जे काही नवीन तंत्रज्ञान येते त्याचे सर्वांकडून स्वागतच केले जाते. कटिंग टूलमध्ये अग्रणी असणारे सँडविक कोरोमंट, वाहनउद्योगासाठी लागणाऱ्या यंत्रभागांच्या (पार्ट) यंत्रणासाठी (मशीनिंग) नेहमीच योगदान देत आले आहेत. क्रँकशाफ्टवरील ऑइल होल कमी व्यास आणि अधिक लांबीची, तसेच तिरकी असल्यामुळे त्यांचे यंत्रण हे कष्टाचे काम असते. मात्र, सँडविकने या समस्येवर एक प्रभावी उपाय शोधला आहे. यामुळे उत्पादकतेत वाढ होण्याबरोबरच टूलचे आयुर्मानही वाढले आहे. 
 
क्रँकशाफ्टचे मटेरियल बहुदा कास्ट आयर्न (ISO K) किंवा स्टील (ISO P) असून, ते कास्टिंग, फोर्जिंग बिलेट्स या स्वरुपात तयार केले जाते. कास्ट आयर्न मुख्यत्वे नोड्यूलर ग्रॅफाइटयुक्त असतात. (CGG60, CGG70 आणि CGG80) तर फोर्ज्ड स्टील 42CrMo4 आणि C-38 या प्रकारात येतात. क्रँकशाफ्ट कास्ट आयर्नचा असावा की स्टीलचा हे ताकद, वजन आणि किंमत यांचा विचार करून ठरविले जाते. सध्या याचे प्रमाण साधारण 50:50 असे आहे. 
 

2 3_2  H x W: 0 
 
समस्या
 
दोन्ही बाजूच्या बेअरिंगला वंगण पुरविण्यासाठी क्रँकशाफ्टला सामान्यत: चार तिरपी भोके पाडलेली असतात. (ही संख्या सिलिंडरच्या आकड्यानुसार बदलते.) प्रत्येक छिद्र साधारणतः 27° ते 29° अंशाच्या कोनात असते आणि शाफ्टच्या आकाराप्रमाणे त्याचा व्यास 5 ते 8 मिमी. एवढा असतो. तर खोली जवळपास 90 मिमी. असते. ही छिद्रे एकमेकांना जोडल्या गेलेल्या दोन जर्नल आणि काउंटर वेटमधून आरपार गेलेली असतात. अनेकदा ही तिरकी छिद्रे आणि काही सरळ छिद्रे एकमेकांना छेदतात.
 
छिद्रांचा व्यास आणि लांबी यांचे गुणोत्तर जास्त असल्याने म्हणजे कापाची खोली व्यासाच्या जवळपास 25 पट असल्याने ही प्रक्रिया क्रँकशाफ्ट प्रॉडक्शन लाइनवरच पण डीप होल ड्रिलिंग करणाऱ्या स्पेशल मशीनद्वारा केली जाते. 
 
अशा तऱ्हेने क्रँकशाफ्टवर ऑइल होलचे ड्रिलिंग करणे खरोखर मोठी समस्या होती. यामध्ये एकतर कोनात ड्रिल चालविणे, कमी व्यास आणि मोठी लांबी असल्यामुळे यंत्रणादरम्यान तयार होणाऱ्या चिप मोकळ्या करणे, क्वचित दुसऱ्या छिद्रात ड्रिल उघडणे, ड्रिल तुटणे अशामुळे ड्रिलचे अपेक्षित आयुष्य मिळविण्यात अनेक समस्या येत होत्या. त्यात भर म्हणून कारखानदारांनी मिनिमम क्वांटिटी ल्युब्रिकेशनवर (MQL) भर द्यायला सुरुवात केल्याने कमीतकमी ऑइल वापरून शीतकाची व्यवस्था करावी लागते. 
 

2 3_1  H x W: 0 
 
उपाय
 
वरील समस्यांमुळे खोलवर छिद्र पाडू शकणाऱ्या पुनरावृत्तीक्षम आणि सुरक्षित प्रक्रिया पार पाडू शकणाऱ्या टूलची गरज होती. त्यानुसार सँडविक कोरोमंटने आव्हान स्वीकारून CoroDrill 865 हे विशिष्ट ड्रिल बिट तिरक्या ऑइल होलसाठी विकसित केले. विकसित केलेल्या ड्रिल बिटचे वैशिष्ट्य म्हणजे ड्रिलच्या वळणाकृती फ्ल्यूटचे नवीन प्रोफाइल. या ड्रिलच्या विशिष्ट डिझाइनमुळे ते ताकदवान असण्यासह चिप तयार होण्याची प्रक्रिया सुधारली जाते. या फ्ल्यूटचा पृष्ठभाग गुळगुळीत असल्याने चिप बाहेर पडायला सुलभ होते. थ्रस्ट बल कमी लागते. छिद्राच्या कडेमध्ये सातत्य मिळते. ड्रिलचे टोक आणि कड यांच्यासाठी वापरलेल्या विशिष्ट भूमितीमुळे जास्तीतजास्त सरकवेगाने यंत्रण करता येते. ISO-K किंवा ISO-P प्रकारच्या क्रँकशाफ्टची वेगवेगळी काळजी घेण्यासाठी यात योग्य ते बदलही केले आहेत. 
 

4_1  H x W: 0 x 
 
परिणाम 
 
आमच्या एका ग्राहकाकडे 5 मिमी.चे ड्रिल बिट वापरून एक चाचणी घेण्यात आली. यामध्ये CGG80 क्रँकशाफ्टवरही तिरकी छिद्रे पाडण्यात आली. यंत्रण वेग 50 मी./मिनिट आणि सरकवेग 0.28 मिमी./परिभ्रमण आणि शीतक 17 ते 19 बार प्रेशरवर 19 मिली./तास फ्लो रेट अशी प्रक्रिया सेट केल्यावर ग्राहकाला उत्पादकतेत 108% सुधारणा आढळली आणि ड्रिलचे आयुर्मान 140 टक्क्यांनी वाढले. त्याशिवाय नव्या बळकट CoroDrill 865 च्या झिजेचा अंदाज आधीच करता येत असल्याने योग्यवेळी रीकंडिशन करता आले, ज्यातून पुन्हा नव्या टूलसारखे उत्पादन मिळविणे शक्य झाले. जास्त संख्येने क्रँकशाफ्ट बनविण्याचा आवाका असलेल्या उत्पादकांना हे नवे तंत्रज्ञान वापरल्यास नक्कीच फायदा होईल.
 
यशाचे रहस्य
 
विकसित करण्यात आलेल्या टूलच्या डिझाइनबरोबरच तिरप्या ड्रिलिंगच्या यंत्रण धोरणांचा (स्ट्रॅटेजी) विचार करणेही महत्त्वाचे होते. उदाहरणार्थ, सुरुवातीला मुख्य ड्रिल वापरण्याआधी पायलट ड्रिल वापरणे अत्यंत जरुरीचे असते. त्यामुळे ड्रिलिंग अचूक आणि अपेक्षित जागी होते. पायलट ड्रिलला टॉलरन्स P7 आणि त्याच्या पॉइंटचा कोन 150° आणि CoroDrill 865 ला M7 टॉलरन्स आणि 135° कोन आहे. पायलट ड्रिलने केलेल्या छिद्रात जेव्हा मुख्य ड्रिल चालविले जाते तेव्हा स्पिंडलचा पूर्ण वेग आणि सरकवेग वापरता येतो. जेव्हा दुसरे भोक यात फुटत असेल किंवा ड्रिलिंग संपत असेल तेव्हा, त्या बिंदूपासून साधारण 1 मिमी. अलीकडेपर्यंत पूर्ण क्षमतेने ड्रिल चालवावे आणि पुढे आधीच्या सरकवेगाच्या एका दशांश इतकाच सरकवेग ठेवावा. ड्रिल सतत एक दिशेने चालू ठेवावे, 'पेकिंग' करू नये. जेव्हा ड्रिलचे बाहेरचे कोपरे तिरक्या पृष्ठभागाच्या बाहेर येतील तेव्हा ड्रिल 50 आर.पी.एम वेग आणि 600 मिमी./मिनिट सरकवेगाने बाहेर काढावे.
 
यंत्रण वेग आणि सरकवेग 
 
5 मिमी. व्यासाच्या तिरक्या छिद्राचे ड्रिलिंग करावयाचे असेल, तर ISO K मटेरियलसाठी यंत्रणवेग 50 मी./मिनिट आणि सरकवेग 0.28 मी./परिभ्रमण ठेवणे उचित ठरेल. तेच ISO P साठी वापराच्या पद्धतीप्रमाणे सरकवेग मात्र 0.2 मी./परिभ्रमण ते 0.28 मी./परिभ्रमण इतका ठेवावा.
 
तिरक्या छिद्रांसाठी मशीनचा सेटअप आणि टूलची पकडसुद्धा महत्त्वाची आहे. टूल रनआउट 30 मायक्रॉनच्या आत असावा आणि उत्तम दर्जाचा हत्यारधारक (टूल होल्डर) किंवा श्रिंक फिट प्रकारचा हत्यारधारक वापरावा. 
 
MQL चा विचार 
 
उत्तम परिणाम मिळण्यासाठी शीतकाचा प्रवाह आणि दाब यांचे व्यवस्थापन महत्त्वाचे आहे. CoroDrill 865 बरोबरच त्याचा MQL साठी सुयोग्य शँक येतो, पण योग्य MQL प्रणाली निवडणे महत्त्वाचे आहे. हवा आणि वंगण यांचे मशीनच्या मागील भागात एकत्र झालेले मिश्रण, शीतकाची नळी टूलच्या स्पिंडलमधून टूलपर्यंत वितरित करते. ही सिंगल चॅनेल सिस्टिम झाली. या ठिकाणी प्रचलित हत्यारधारक वापरता येतात पण शीतक स्पिंडलमध्ये साठून राहण्याची शक्यता असते. त्यामुळे शीतकाची पातळी एकदम वाढू शकते. त्याउलट दुहेरी चॅनेल पद्धतीत हवा आणि ऑइल स्पिंडलमध्ये किंवा स्पिंडलच्या टोकाशी एकत्रित केली जाते. त्यामुळे हवेचा दाब जास्त मिळतो आणि शीतकाच्या कणांचा आकार एकसारखा येऊन डीप होल ड्रिलिंगसारख्या कामात चिप बाहेर निघणे सुलभ होण्यास मदत होते. 
 
CoroDrill 865 वापरल्याने यंत्रण क्षमता पुरेपूर वापरता येतात आणि L/D गुणोत्तर 25 पर्यंत असलेल्या तिरक्या छिद्रांचे ड्रिलिंग अधिक अचूक, विश्वासार्ह होतानाच चिप बाहेर काढण्याची प्रक्रियाही सुलभ होते.
 
 

sharad_1  H x W 
शरद कुलकर्णी
उपाध्यक्ष, राउंड टूल्स 
सँडविक कोरोमंट (दक्षिण पूर्व आशिया)  
8408880434
 
शरद कुलकर्णी यांत्रिकी अभियंते असून त्यांना टूलिंग क्षेत्रातील कामाचा प्रदीर्घ अनुभव आहे.