Machining Analysis MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Machining Analysis - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

CNC में मशीनिंग मानदंड:

मशीनिंग यह दर्शाता है कि निर्दिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए किसी सामग्री को कितनी आसानी से मशीनीकृत किया जा सकता है। CNC (कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण) मशीनिंग में, मशीनिंग क्षमता निर्धारित करने के लिए विभिन्न मानदंडों पर विचार किया जाता है, जिसमें पृष्ठ परिसज्जा, चिप प्रकार, उपकरण जीवन और शक्ति उपयोग शामिल हैं। ये मानदंड बेहतर दक्षता, गुणवत्ता और लागत-प्रभावशीलता के लिए मशीनिंग प्रक्रिया को अनुकूलित करने में मदद करते हैं।

आइए मानदंडों और CNC मशीनिंग में उनके महत्व का विश्लेषण करें:

• पृष्ठ परिसज्जा: मशीनीकृत भाग की पृष्ठ परिसज्जा महत्वपूर्ण है क्योंकि यह भाग के प्रदर्शन, सौंदर्यशास्त्र और कार्यक्षमता को प्रभावित करती है। एक अच्छी पृष्ठ परिसज्जा यह सुनिश्चित करती है कि भाग आवश्यक विशिष्टताओं और मानकों को पूरा करता है। CNC मशीनिंग में, उच्च-गुणवत्ता वाली पृष्ठ परिसज्जा प्राप्त करना उन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है जहाँ परिशुद्धता और उपस्थिति महत्वपूर्ण है।
• चिप प्रकार: मशीनिंग के दौरान उत्पादित चिप्स का प्रकार सामग्री की मशीनिंग क्षमता का संकेत दे सकता है। निरंतर चिप्स आमतौर पर अच्छी मशीनिंग क्षमता का संकेत देते हैं, जबकि असंतत या खंडित चिप्स खराब मशीनिंग क्षमता का संकेत दे सकते हैं। मशीनिंग प्रक्रिया की दक्षता और चिकनाई को निर्धारित करने के लिए चिप प्रकार महत्वपूर्ण है।
• उपकरण जीवन: उपकरण जीवन उस अवधि को संदर्भित करता है जब तक कि एक काटने वाला उपकरण प्रतिस्थापन की आवश्यकता होने से पहले प्रभावी ढंग से प्रदर्शन कर सकता है। लंबे उपकरण जीवन का अर्थ है डाउनटाइम में कमी और उपकरण प्रतिस्थापन के लिए कम लागत। CNC मशीनिंग में, उत्पादकता और लागत-दक्षता बनाए रखने के लिए उपकरण जीवन का अनुकूलन करना महत्वपूर्ण है।
• शक्ति उपयोग: मशीनिंग में शक्ति उपयोग मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान खपत की जाने वाली ऊर्जा को संदर्भित करता है। कुशल शक्ति उपयोग का अर्थ है कम परिचालन लागत और पर्यावरणीय प्रभाव। जबकि शक्ति उपयोग एक विचार है, यह अक्सर पृष्ठ परिसज्जा, चिप प्रकार और उपकरण जीवन की तुलना में कम महत्वपूर्ण होता है।

उपरोक्त मानदंडों को ध्यान में रखते हुए, CNC मशीनिंग में महत्व का सही घटता क्रम है:

विकल्प 2: (ii) चिप प्रकार, (i) पृष्ठ परिसज्जा, (iv) शक्ति उपयोग, (iii) उपकरण जीवन

इस क्रम के पीछे तर्क है:

• चिप प्रकार: चिप प्रकार सबसे महत्वपूर्ण मानदंड है क्योंकि यह सीधे मशीनिंग प्रक्रिया की दक्षता, चिकनाई और समग्र मशीनिंग क्षमता को प्रभावित करता है। चिप प्रकार को समझने से काटने की स्थिति और उपकरण चयन को अनुकूलित करने में मदद मिलती है।
• पृष्ठ परिसज्जा: पृष्ठ परिसज्जा अगला महत्वपूर्ण मानदंड है क्योंकि यह अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता और कार्यक्षमता को प्रभावित करती है। विशिष्टताओं को पूरा करने और भाग के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए वांछित पृष्ठ परिसज्जा प्राप्त करना महत्वपूर्ण है।
• शक्ति उपयोग: शक्ति उपयोग को चिप प्रकार और पृष्ठ परिसज्जा के बाद माना जाता है क्योंकि, जबकि परिचालन लागत और ऊर्जा दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है, यह मशीनिंग प्रक्रिया की गुणवत्ता और प्रभावशीलता के लिए माध्यमिक है।
• उपकरण जीवन: सूचीबद्ध मानदंडों में उपकरण जीवन सबसे कम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मुख्य रूप से लागत और डाउनटाइम को प्रभावित करता है। महत्वपूर्ण होने पर भी, यह अन्य मानदंडों की तरह मशीनिंग प्रक्रिया की गुणवत्ता और दक्षता को सीधे प्रभावित नहीं करता है।

महत्वपूर्ण जानकारी:

अन्य विकल्पों का और विश्लेषण करने के लिए:

• विकल्प 1: (i) पृष्ठ परिसज्जा, (ii) चिप प्रकार, (iv) शक्ति उपयोग, (iii) उपकरण जीवन
  • यह विकल्प पृष्ठ परिसज्जा को सबसे महत्वपूर्ण मानदंड के रूप में रखता है, जो सटीक नहीं है क्योंकि चिप प्रकार का मशीनिंग क्षमता पर अधिक प्रत्यक्ष प्रभाव पड़ता है।
• विकल्प 3: (i) पृष्ठ परिसज्जा, (ii) चिप प्रकार, (iii) उपकरण जीवन, (iv) शक्ति उपयोग
  • यह विकल्प उपकरण जीवन को शक्ति उपयोग से पहले रखता है, जो आदर्श नहीं है क्योंकि शक्ति उपयोग समग्र दक्षता और लागत को उपकरण जीवन की तुलना में अधिक सीधे प्रभावित करता है।
• विकल्प 4: (ii) चिप प्रकार, (i) पृष्ठ परिसज्जा, (iii) उपकरण जीवन, (iv) शक्ति उपयोग
  • यह विकल्प उपकरण जीवन को शक्ति उपयोग से पहले रखता है, विकल्प 3 के समान। जबकि चिप प्रकार और पृष्ठ परिसज्जा को सही ढंग से प्राथमिकता दी जाती है, शक्ति उपयोग के बाद उपकरण जीवन पर विचार किया जाना चाहिए।

निष्कर्ष में, CNC मशीनिंग मानदंड में महत्व का सही घटता क्रम विकल्प 2 द्वारा सबसे अच्छा दर्शाया गया है: (ii) चिप प्रकार, (i) पृष्ठ परिसज्जा, (iv) शक्ति उपयोग, (iii) उपकरण जीवन। यह क्रम यह सुनिश्चित करता है कि मशीनिंग क्षमता को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों को प्राथमिकता दी जाती है, जिससे इष्टतम मशीनिंग प्रदर्शन और दक्षता प्राप्त होती है।

संकल्पना:

मर्चेंट के पहले विश्लेषण से

जहाँ, ϕ = अपरूपण कोण, β = घर्षण कोण, α = काटने का रेक कोण

α (रेक कोण), β (घर्षण कोण), और ϕ (अपरूपण कोण) के बीच संबंध के लिए कई सिद्धांत हैं।

अर्नस्ट - मर्चेंट सिद्धांत:

स्टेबलर सिद्धांत (संशोधित अर्नस्ट - मर्चेंट सिद्धांत):

ली और शेफ़र सिद्धांत:

व्याख्या:

कर्तन उपकरण की सामग्री:

• काटे जाने वाले पदार्थ से कठोर और मजबूत होनी चाहिए
• आघात भार का प्रतिरोध कर पाए इस प्रकार सख़्त होनी चाहिए
• घर्षण प्रतिरोधी होनी चाहिए, ताकि उपकरण के लंबे जीवन में योगदान दे सके
• कम क्षरण दर होनी चाहिए
• अच्छा यंत्रीकरण होना चाहिए

कर्तन उपकरण की सामग्री में निम्नलिखित गुण होने चाहिए:

• शीत कठोरता
• तप्त कठोरता
• चर्मलता

शीत कठोरता

• यह सामान्य तापमान पर सामग्री में कठोरता की मात्रा है।
• कठोरता वह गुण है जिसके द्वारा यह अन्य धातुओं को काट / खरोंच कर सकती है।
• जब कठोरता बढ़ जाती है, तो भंगुरता भी बढ़ जाती है, और एक सामग्री, जिसमें बहुत अधिक शीत कठोरता होती है, वह कर्तन उपकरण के निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं है।

तप्त कठोरता

• यह बहुत अधिक तापमान पर भी अपने शीत कठोरता गुण को बरकरार रखने के लिए एक उपकरण सामग्री की क्षमता है।
• मशीनिंग के दौरान, उपकरण और कार्य-वस्तु के बीच घर्षण के कारण ताप उत्पन्न होता है, और उपकरण इसकी कठोरता को खो देता है, और इसकी कर्तन क्षमता कम हो जाती है।
• यदि कोई उपकरण कर्तन के दौरान तापमान में वृद्धी के साथ भी अपनी कर्तन क्षमता को बनाए रखता है, तो यह कहा जा सकता है कि इसमें तप्त कठोरता का गुण है।

चर्मलता

• धातु कर्तन के दौरान आकस्मिक भार के कारण होते विभंग का प्रतिरोध करने के गुण को 'चर्मलता' कहा जाता है।
• यह उपकरण के काटने वाले किनारों के टूटने को कम करता है।

तापीय चालकता 

• तापीय चालकता किसी पदार्थ की ऊष्मा का संचालन करने की क्षमता है।
• चिप टूल इंटरफ़ेस से ऊष्मा को दूर करने के लिए कर्तन उपकरण में उच्च तापीय चालकता होनी चाहिए

तापीय स्थिरता:

• तापीय स्थिरता को ऊष्मा के तनाव के तहत टूटने का विरोध करने के लिए सामग्री की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है।
• कर्तन उपकरण की तापीय स्थिरता अधिक होनी चाहिए ताकि यह उच्च तापमान पर टूट न जाए।

लागत:

• कर्तन उपकरण की लागत इष्टतम होनी चाहिए।
• किसी को सस्ता कर्तन उपकरण नहीं खरीदना चाहिए और मशीनिंग प्रक्रिया को बर्बाद नहीं करना चाहिए।
• ये सस्ते उपकरण उन उपकरणों की तुलना में लंबे समय में बहुत महंगे साबित होते हैं जिनकी प्रारंभिक लागत अधिक होती है लेकिन उच्च गति पर अधिक समय तक संचालित नहीं किया जा सकता है।

घिसाव प्रतिरोध:

यह आसंजन और घर्षण के कारण घिसाव का विरोध करने के लिए कर्तन उपकरण की क्षमता है

वर्णन:

मर्चेंट द्वारा विभिन्न बलों के बीच संबंध को बड़ी संख्या में अवधारणाओं के साथ तैयार किया गया है:

1. चिप दो बराबर विपरीत और संरेखीय परिणामी बलों की क्रिया के तहत स्थिर समतुल्यता में एक मुक्त निकाय के रूप में कार्य करता है।
2. निर्मित किनारों के बिना एक निरंतर चिप उत्पादित होता है।
3. कर्तन वेग स्थिर रहता है।
4. कर्तन उपकरण में तीव्र कर्तन छोर होते हैं और यह वस्तु के साथ कोई पार्श्व संपर्क नहीं बनाता है, मर्चेंट ने व्यास के रूप में सदिश F वाले वृत्त के अंदर विभिन्न बलों को दर्शाने वाले का एक संक्षिप्त और सबसे आसान तरीका बताया।

जहाँ, γ = उपकरण का रेक कोण, ϕ = अपरूपण कोण, β = उपकरण मुख का घर्षण कोण 

मर्चेंट के संशोधित सिद्धांत के अनुसार रेक कोण γ, अपरूपण कोण ϕ, और घर्षण कोण β के बीच संबंध को निम्न रूप में नीचे दर्शाया गया है

2ϕ - α + β = π/2 

संकल्पना: 

आयतीय कर्तन से 

चिप मोटाई अनुपात 

जहाँ t बिना कटे हुए चिप की मोटाई है।, tc विच्छेदित चिप की मोटाई है

∴ Vc = V × r 

Additional Information

आरेख

V = कर्तन वेग, Vs = अपरुपण वेग, Vc = चिप वेग

त्रिभुज से हम लिख सकते हैं,

ज्या नियम का उपयोग करके:

• वर्कपीस के सापेक्ष उपकरण के वेग को कर्तन वेग (V) कहा जाता है।
• वर्कपीस (अपरुपण सतह) के सापेक्ष चिप के वेग को अपरुपण वेग (Vs) कहा जाता है।
• उपकरण के सापेक्ष चिप के वेग को चिप वेग (Vc) कहा जाता है।
• अपरुपण सतह के साथ सरकने वाली चिप का वेग  के द्वारा दिया जाता है 

संकल्पना:

Chip velocity ‘VC’:

• The velocity with which the chip moves over the rake face of the cutting tool. Also represented as Vf
• The chip velocity Vc is the velocity of the chip relative to the tool and directed along the tool face.
• Since chip velocity is the relative velocity between tool and chip hence, If we assume the chip to be stationary then this chip velocity can be considered as the velocity of the tool along the tool rake face.

Shear velocity ‘VS’: The velocity with which metal of the work-piece shears along the shear plane. It is also called the velocity of the chip relative to work-piece.

Cutting velocity ‘V’: The velocity with which the tool moves relative to the work-piece.

The relationship b/w these velocities are:

From velocity triangle-

V = VC + VS

and from sine rule

वेग संबंध निम्न समीकरण द्वारा दिया गया है:

यहाँ v_s अपरूपण सतह के अनुदिश फिसलने वाली चिप का वेग है।

गणना:

 = 

व्याख्या:

अवधारणा:

जहाँ अपरूपण कोण है और घर्षण कोण से निम्न प्रकार संबंधित है:

जहाँ:

• (अपरूपण कोण)
• (लंबकोणीय रेक कोण)

गणना:

प्रतिस्थापित मान:

⇒ β = -40°

अब, घर्षण गुणांक की गणना करें:

वर्णन:

उच्च कर्तन तापमान का विकास मशीनिंग में एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। नीचे दी गयी आकृति में मशीनिंग के दौरान कर्तन क्षेत्र में ऊष्मा उत्पादन के स्रोत को दर्शाता है- 

प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र (PSZ):

• प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र वस्तु और धातु चिप के बीच होता है। 
• PSZ में जब अपरूपण क्रिया होती है, तो पदार्थ के अणुओं के बीच मौजूद आणविक बंध टूट जाता है।
• आणविक बंध को तोड़ने के लिए इसे ऊर्जा की एक विशिष्ट मात्रा के आपूर्ति की आवश्यकता होती है, वे ऊष्मा ऊर्जा के रूप में ऊर्जा की बराबर मात्रा को मुक्त करते हैं।
• उत्पादित ऊष्मा में से ऊष्मा की अधिकतम मात्रा (60 से 65%) का वहन चिप द्वारा किया जाता है। 

द्वितीयक अपरूपण क्षेत्र (SSZ):

• यह धातु चिप और कर्तन उपकरण के बीच होता है। 
• SSZ में आपूर्ति की गयी ऊर्जा को चिप उपकरण अंतराफलक पर घर्षण की मौजूदगी के कारण ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। 
• आपूर्ति की गयी ऊर्जा के लगभग 30 से 35% को SSZ में ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। 
• उत्पादित ऊष्मा में से ऊष्मा की अधिकतम मात्रा का वहन चिप द्वारा किया जाता है, केवल एक छोटी मात्रा को उपकरण में स्थानांतरित किया जाता है। 
• यह उपकरण की तापीय चालकता के कारण चिप की तुलना में कम होता है। 

तृतीयक अपरूपण क्षेत्र (TSZ):

• यह वस्तु और उपकरण के बीच होता है। 
• TSZ में आपूर्ति की गयी ऊर्जा को उपकरण के कार्य अंतराफलक पर घर्षण की मौजूदगी के कारण ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। 
• आपूर्ति की गयी ऊर्जा के लगभग 5 से 10% को इस क्षेत्र में ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। 

कुल ऊष्मा का अपव्यय निम्न रूप में किया जाता है:

• कुल ऊष्मा के प्रमुख भाग का वहन प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र में प्रवाहमान चिप द्वारा किया जाता है। 
• कुल ऊष्मा का 5–15 % द्वितीयक अपरूपण क्षेत्र में कर्तन उपकरण में जाता है। 
• कुल ऊष्मा का 3–5 % पार्श्वभाग घर्षण क्षेत्र पर वस्तु में जाता है। 
• शेष ऊष्मा वायुमंडल में चली जाती है। 

संकल्पना:

मर्चेंट का मानदंड:

मशीनिंग की दी गयी स्थिति के तहत दिए गए उपकरण के साथ दिए गए वस्तु के पदार्थ के मशीनिंग के लिए मशीनिंग के दौरान किया गया कार्य मुख्य रूप से अपरूपण कोण पर निर्भर करता है। 

विभिन्न कोणों के बीच संबंध को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है:

2ϕ + β - α = 90°

इसे न्यूनतम ऊर्जा या न्यूनतम किये गए कार्य के लिए अनुकूलतम अपरूपण कोण संबंध कहा जाता है या न्यूनतम बल को मर्चेंट के मानदंड के रूप में भी जाना जाता है। 

गणना:

दिया गया है:

α = 20°, β = 40° , ϕ =?

अब, हमारे पास निम्न है

2ϕ + β - α = 90°

2ϕ + 40° - 20° = 90°

∴ ϕ = 35° 

ली और शेफर मानदंड:

मशीनिंग की न्यूनतम ऊर्जा मानदंड के लिए ली और शेफर अपरूपण कोण संबंध को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है 

ϕ + β - α = 45° 

स्टेबलर का मानदंड:

स्टेबलर के अपरूपण कोण संबंध को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

ϕ + β - α /2 = 45° 

संकल्पना:

मोड़ के दौरान अपरूपण विकृति को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

गणना:

दिया गया है:

α = 0°

अपरूपण विकृति 

न्यूनतम मान के लिए, 

फिर से 

∴ (2 × 2 × 1) + (2 × 2 × 1) = 8 > 0

इसलिए,  पर न्यूनतम मान

स्पष्टीकरण:

मापनीय और वास्तविक बलों के बीच संबंध स्थापित करने के लिए मर्चेंट वृत्त का उपयोग किया जाता है।

मानक नोटेशन वाला मर्चेंट वृत्त इस प्रकार दिया गया है:

जहां F =  N में घर्षण बल = 

N = N में सामान्य बल= 

FC = N में कर्तन बल = 

FT =  N में प्रणोद बल = 

μ = घर्षण गुणांक और α, β = क्रमशः रेक कोण और घर्षण कोण 

घर्षण गुणांक का अनुमान:

हम जानते हैं कि 

Additional Information

मर्चेंट वृत्त में, तीन त्रिभुजों का एक उभयनिष्ठ परिणाम होता है और इस प्रकार हम आवश्यक बलों को ज्ञात करने के लिए नीचे उल्लिखित संबंध स्थापित कर सकते हैं  

मापने योग्य और वास्तविक बलों के बीच उपरोक्त संबंधों से, आवश्यक बलों के मानों की गणना मर्चेंट वृत्त का उपयोग करके की जा सकती है।

स्पष्टीकरण:

उच्च कर्तन तापमान का विकास मशीनिंग में एक प्रमुख चिंता का विषय है। नीचे दिया गया चित्र मशीनिंग के दौरान कर्तन क्षेत्र में ताप निर्माण के स्रोतों को दर्शाता है -

प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र (PSZ):

• प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र कार्यवस्तु और धातु चिप के बीच स्थित है।
• PSZ में जब अपरूपण क्रिया हो रही है तो सामग्री के परमाणुओं के बीच मौजूद परमाणु बंधन टूट रहा है।
• परमाणु बंधन को तोड़ने के लिए इसे एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आपूर्ति करने की आवश्यकता होती है, लेकिन परमाणु बंधन को तोड़ने के दौरान, वे ऊष्मा ऊर्जा के रूप में समान मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं।
• ऊष्मा से अधिकतम (60 से 65%) ऊष्मा की मात्रा चिप द्वारा दूर की जाती है।

द्वितीयक अपरूपण क्षेत्र (SSZ):

• यह धातु चिप और कर्तन उपकरण के बीच स्थित है ।
• SSZ में चिप साधन इंटरफेस में घर्षण की उपस्थिति के कारण आपूर्ति की गई ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
• SSZ में आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा का लगभग 30 से 35% ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
• उत्पन्न ऊष्मा में से अधिकतम मात्रा को चिप द्वारा ले जाया जाता है, केवल एक छोटी राशि उपकरण में स्थानांतरित की जाती है।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि उपकरण की तापीय चालकता चिप से कम है।

तृतीयक अपरूपण क्षेत्र (TSZ):

• यह कार्यवस्तु और उपकरण के बीच स्थित है ।
• TSZ में आपूर्ति की गई ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जो उपकरण कार्य इंटरफेस के घर्षण की उपस्थिति के कारण होती है।
• इस क्षेत्र में आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा का लगभग 5 से 10% ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

कुल मिलाकर अपव्ययित ऊष्मा इस प्रकार है:

• कुल ऊष्मा का एक बड़ा हिस्सा प्राथमिक अपरूपण क्षेत्र में बहने वाले चिप्स द्वारा ले जाया जाता है।
• कुल ऊष्मा का 5 से 15% द्वितीयक विरूपण क्षेत्र में एक कर्तन उपकरण में चला जाता है।
• कुल ऊष्मा का 3–5% हिस्सा फ्लैंक वियर क्षेत्र में कार्यवस्तु में जाता है।
• बाकी ऊष्मा वातावरण में चली जाती है।

संकल्पना:

मर्चेंट वृत्त बनाएं

यहां

R = परिणामी कर्तन बल, Fc = कर्तन बल घटक या स्पर्श रेखीय कर्तन बल 

FT = प्रणोद बल घटक या अक्षीय कर्तन बल, Fs = अपरूपण बल घटक, Fn = सामान्य बल घटक 

F = उपकरण तल पर घर्षण बल घटक, N = उपकरण तल पर सामान्य बल घटक, α0 = लाम्बिक रेक कोण 

β = घर्षण कोण, Φ = अपरूपण कोण, t1 = अकर्तित चिप की मोटाई 

अन्य बलों और अपरूपण कोण के संदर्भ में अपरूपण बल निम्न द्वारा दिया जाता है

F_s = F_c cos ϕ - F_T sin ϕ 

गणना:

दिया गया है F_c = 900 N, F_T = 810 N, ϕ = 11.31°, sin ϕ = 0.2;

⇒ cos ϕ = 0.98

F_s = 900 × 0.98 - 810 × 0.2 = 719.816 N ≈ 720 N