قدرت موتور دستگاه CNC برمبنای اسب بخار، محاسبه توان دستگاه برش CNC با بهرهگیری از ضریب K، که یکی از روشهای نسبتاً ساده محسوب میشود، میتواند نقش مهمی در بهبود راندمان، کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینههای عملیاتی و افزایش بهرهوری ایفا کند. در بسیاری از کارگاههای تولیدی، دستگاه یا سلول ماشینکاری معمولاً وظیفه تولید یک نوع قطعه با مواد مشخص را بر عهده دارد. در چنین شرایطی، شناخت عوامل K که مختص گروههای مختلف مواد هستند، اهمیت فراوانی پیدا میکند.
این عوامل برای تعیین حداکثر نرخ حذف مواد (MRR) بر اساس توان دستگاه مورد استفاده قرار میگیرند. هرچند رتبهبندی ماشینکاری ارائهشده توسط مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) مبنای مناسبی برای سنجش سختی ماشینکاری برخی مواد فراهم میکند، اما نمیتواند اطلاعات دقیق و جامع درباره نیازهای ماشینابزار برای کار با این مواد ارائه دهد.
با اینکه تجهیزات پیشرفتهای مانند ابزارهای برش مدرن، نرمافزارهای CAM و ماشینابزارهای بهروز توسعه یافتهاند، کاربرد برخی قطعات و تنظیمات دستگاهها هنوز هم میتواند تحت تأثیر روشهای سنتی سختکاری قرار گیرد. بنابراین، ترکیب و بهکارگیری روشهای مدرن همراه با تکنیکهای سنتی قادر است تأثیر قابلتوجهی بر بهبود کارایی و کاهش هزینههای تولید داشته باشد.
اسب بخار به چه معناست ؟
اسب بخار یکی از واحدهای قدرت در سیستم امپراتوری است که میزان کار انجامشده در واحد زمان را نشان میدهد. این مفهوم توسط جیمز وات، مهندس اسکاتلندی، معرفی شد و در واقع توان یک ماشین را بر اساس کشش اسب مقایسه میکند. بر اساس روایتهای تاریخی، جیمز وات در دوران فعالیت خود در معادن، قدرت کششی اسبها را اندازهگیری کرد و به این نتیجه رسید که یک اسب بخار معادل حدود 33000 فوتپوند کار در یک دقیقه است.
این محاسبه سرانجام به ایجاد واحدی به نام اسب بخار ختم شد. برای اندازهگیری قدرت موتور، معمولاً از دستگاهی به نام دینامومتر استفاده میشود. این ابزار نوعی ترمز مکانیکی است که بارهای مختلفی را به موتور اعمال کرده و امکان محاسبه گشتاور و قدرت موتور در دورهای گوناگون را فراهم میکند.
به همین دلیل قدرت موتور غالباً به شکل اسب بخار ترمز (Brake Horsepower) بیان میشود که معمولاً در دور مشخصی از موتور توضیح داده میشود. این رویکرد نه تنها شناخت دقیقتری از توان موتور ارائه میدهد، بلکه به مهندسان امکان ارزیابی عملکرد موتور در شرایط متفاوت را نیز میدهد.
بهره وری از دستگاه CNC چقدر است ؟
اپراتورهای ماشینکاری اغلب با شرایطی مواجه میشوند که ابزارهای مورد استفاده آنها، با وجود توانایی کار در نرخ مشخصی از برداشت مواد (MRR)، به دلیل محدودیتهای توان ماشین قابل استفاده بهینه نیستند. در کارگاهها یا واحدهای تولیدی کوچک، که با انواع مواد و قطعات متنوع سروکار دارند، چنین محدودیتی ممکن است تأثیر چشمگیری بر بهرهوری نداشته باشد؛ اما دقت بالایی در برنامهریزی و انتخاب ابزار را طلب میکند.
در مقابل، برای تولیدکنندگانی که حجم زیادی از یک نوع قطعه خاص را تولید میکنند، توان دستگاه CNC در هماهنگی با نوع ماشین ابزار اهمیت ویژهای پیدا میکند. برای ارزیابی نیازمندیهای توان دستگاه، ابتدا باید پارامترهای برش مشخص شوند. هرچه اندازه ابزار بزرگتر و عملیات برش سنگینتر باشد، نیروی بیشتری از دستگاه CNC مورد نیاز خواهد بود. در این مرحله میتوان محاسبات لازم را آغاز کرد. بهطور کلی، توجه به قدرت ماشین و انتخاب مناسب ابزار نقش قابل توجهی در افزایش کیفیت و سرعت فرآیند تولید دارد.
قدرت موتور دستگاه CNC برمبنای اسب بخار
برای تخمین حداکثر توان مصرفی دستگاههای مختلف، میتوان از اطلاعات مربوط به توان موتوری (HP) آنها استفاده کرد. بیشتر انرژی مورد نیاز در ابزارهایی مانند جاروبرقی، اسپیندل و کمپرسور هوا تأمین میشود. به طور مثال، اگر یک اسپیندل با توان 10 اسب بخار، دو پمپ خلاء با توان مجموع 20 اسب بخار و یک کمپرسور با توان 15 اسب بخار داشته باشید که قادر به تولید 50 فوت مکعب هوا در دقیقه (CFM) باشد، مجموع توان مصرفی کل به حدود 53 اسب بخار خواهد رسید.
با توجه به اینکه هر اسب بخار تقریباً برابر با 750 وات است، این مقدار معادل حدود 40 کیلووات میشود. در صورتی که تعرفه برق شما به ازای هر کیلوواتساعت 10 سنت باشد، محاسبات نشان میدهد که هزینه برق در حداکثر ظرفیت به 4 دلار در ساعت میرسد.
اما در عمل، دستگاهها معمولاً در حالت حداکثری کار نمیکنند؛ به همین دلیل هزینه واقعی شما معمولاً کمتر از نصف این مقدار بوده و حدوداً به 2 دلار در ساعت میرسد. همچنین راههای مختلفی برای کاهش بیشتر این هزینه وجود دارد. نکته قابل توجه این است که این محاسبه ساده بیان میکند هزینههای برق فقط بخش کوچکی از هزینههای کلی عملیات یک دستگاه CNC را شامل میشود و معمولاً بسیار کمتر از هزینههای مواد اولیه است.
قدرت موتور دستگاه CNC از چه چیزی گرفته می شود ؟
انتخاب صحیح دوک یا سر فرز از اهمیت زیادی برخوردار است. سرعت اسپیندل که معمولاً با مقادیر 12000، 15000، 18000، 24000 و 40000 دور در دقیقه مشخص میشود، لزوماً نشاندهنده عملکرد دائم دستگاه در این سرعتها نیست. این مقادیر قابل تنظیم بوده و میتوان با استفاده از اینورتر سرعت مورد نظر را کنترل کرد.
با این حال، چیزی که باید مدنظر قرار گیرد، ارتباط مستقیم بین توان اسپیندل و رابطه گشتاور و سرعت چرخش است. به بیان سادهتر، اگر سرعت چرخش به نصف کاهش یابد، گشتاور بدون تغییر باقی میماند اما توان تقریباً به نصف کاهش پیدا خواهد کرد. از این رو، در هنگام انتخاب دوک یا سر فرز باید دقت داشت که ترکیب مناسبی از سرعت و گشتاور متناسب با نیازهای کاری انتخاب شود تا عملکرد بهینه دستگاه تضمین شود.
