பாரம்பரிய இணைப்பு முறைகளை விட சிறந்த நன்மைகள்

லாப்பிங் பற்றி அறிதல்: உயர் துல்லிய பயன்பாடுகளில் அடிப்படைகள் மற்றும் பங்கு

லாப்பிங் என்றால் என்ன? மேற்பரப்பு முடிப்பில் முக்கிய இயந்திரம் மற்றும் நோக்கம்

மிகச் சரியான முறையில் பரப்புகளிலிருந்து சிறிய அளவு பொருளை அகற்றி, ஒரு மைக்ரோனுக்கும் குறைவான மிக சுத்தமான மேற்பரப்பைப் பெறவும், மிகவும் தட்டையான பரப்புகளை உருவாக்கவும் லாப்பிங் செயல்முறை பயன்படுகிறது. பொதுவான தேய்த்தல் அல்லது ஹோனிங் செயல்முறைகளிலிருந்து இதை வேறுபடுத்துவது, பணி செய்யப்படும் பகுதிக்கும் சுழலும் லாப் தகட்டிற்கும் இடையே வைக்கப்படும் திரவத்தில் வைரம், அலுமினியம் ஆக்சைட் அல்லது சிலிக்கான் கார்பைட் போன்ற தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தேய்ப்புத் துகள்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த செயல்முறை பல திசைகளில் ஒரே நேரத்தில் இயங்குவதன் மூலம் தொந்தரவான திசைசார் கீறல்களை அகற்றுகிறது, இதனால் மேற்பரப்பு முரண்பாடு Ra 0.1 மைக்ரோனுக்கும் குறைவாக இருக்கலாம். பெரும்பாலான பாரம்பரிய தேய்த்தல் முறைகள் அடையக்கூடியதை விட இது மிகவும் சுத்தமானது. விமானங்களுக்கான பாகங்களை உருவாக்குவது அல்லது கட்டுமானத் திட்டங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ரீபார் இணைப்பான்களை உருவாக்குவது போன்ற அழுத்தத்தின் கீழ் பொருட்கள் சரியாகப் பொருந்த வேண்டிய தொழில்களுக்கு லாப்பிங் மிகவும் அவசியமானதாகிறது. இந்தத் துறைகள் எல்லாம் இந்த செயல்முறையைச் சார்ந்திருப்பதற்கான காரணம், அடைப்புகள் எவ்வளவு இறுக்கமாக இருக்க வேண்டும் என்பதும், பாகங்கள் சரியாக எவ்வாறு சீரமைக்கப்பட வேண்டும் என்பதும் குறித்து கண்டிப்பான தேவைகளைக் கொண்டிருப்பதே ஆகும்.

லாப்பிங் எவ்வாறு செயல்படுகிறது: தேய்மானங்கள், அழுத்தம் மற்றும் இயக்க இயந்திரவியல்

பொருளை அகற்றுவதை இயக்கும் மூன்று காரணிகள்:

• தேய்மானத்தின் தேர்வு : கடினமான எஃகிற்கு வைரத் துகள்கள் (5–40 µm) அவற்றின் கடினத்தன்மை மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு காரணமாக முன்னுரிமை அளிக்கப்படுகின்றன
• தொடர்பு அழுத்தம் : அகற்றும் விகிதத்தை மேற்பரப்பு நேர்த்தியுடன் சமப்படுத்த 0.1–0.25 MPa இடையே பராமரிக்கப்படுகிறது
• சுற்று இயக்கம் : 50–150 RPM சுழற்சிகள் 2–10 mm சமநிலைத்தன்மையுடன் உள்ளூர் தாழ்வுகளைத் தடுக்கின்றன

"மூன்று-உடல் தேய்மான" இயந்திரம் 150mm விட்டத்தில் ±0.3 µm தடிமனை பராமரிக்கும் போது 0.8–3 µm/நிமிடம் விகிதத்தில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பொருள் அகற்றத்தை சாத்தியமாக்குகிறது—இரும்புச் சட்டக் கூட்டுகளில் நம்பகமான திரைச்சி இணைப்பை உறுதி செய்வதற்கு இது அவசியம்.

லாப்பிங்கின் பொதுவான வகைகள் மற்றும் அவற்றின் தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

வகை	செயலாற்று முறை	முக்கிய பயன்பாட்டு சந்தர்ப்பங்கள்	அடையப்பட்ட தாங்குதல்
ஒற்றைப் பக்கம்	ஒரு தேய்மான பரப்பு	வால்வு தகடுகள், அளவு தகடுகள்	±0.25 µm தட்டைத்தன்மை
இருபுறமும்	ஒரே நேர இரு பக்க பரப்பு	சிலிக்கான் வேஃபர்கள், பெயரிங்குகள்	0.05 µm இணைப்பாடு
சுதந்திர தேய்மானம்	செறிவு அடிப்படையிலான துகள்கள்	ஒப்டிகல் லென்ஸ்கள், இரும்புச் சட்ட இணைப்பான்கள்	<0.15 µm Ra
நிரந்தர அரிப்பு	டயமண்ட் பொதிந்த தகடுகள்	கார்பைடு கருவிகள், அறுவை சிகிச்சை மாற்று உறுப்புகள்	±0.1 µm உருவளவு நேர்க்கோட்டுத்தன்மை

இருமுக லாப்பிங் முறை பூமிக்குள் அதிர்வு ஏற்படும் பகுதிகளில் கட்டமைப்பு நம்பகத்தன்மையை உறுதி செய்ய 50mm திரையில் <0.2 mm/மீ இணைத்தன்மையை அடைவதற்காக இரும்புச் சட்ட இணைப்பான் உற்பத்தியில் அதிகரித்து பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மேம்பட்ட லாப்பிங் மூலம் சிறந்த மேற்பரப்பு முடித்தல் மற்றும் தடிமன்

அரைத்தல் மற்றும் ஹோனிங்கை தாண்டி சப்-மைக்ரான் மேற்பரப்பு முடித்தல் அடைதல்

இன்றைய லாப்பிங் செயல்முறை 0.1 மைக்ரோமீட்டருக்கும் குறைவான மேற்பரப்பு முரணுதலை அடைய முடியும், இது உண்மையில் Ra இல் தோராயமாக 0.4 மைக்ரோமீட்டர் அளவில் இருக்கும் கிரைண்டிங் அல்லது Ra இல் தோராயமாக 0.2 மைக்ரோமீட்டர் அளவில் இருக்கும் ஹோனிங்கை விட சிறந்தது, குறிப்பாக மிகவும் துல்லியமான பயன்பாடுகளுக்கு. இது எவ்வாறு சாத்தியமாகிறது? இதற்கு காரணம் மூன்று-உடல் அழுக்கணிம செயல்முறையின் வழியாக இச்செயல்முறை செயல்படுவதாகும். வைர அழுக்கணிமங்கள் இச்செயல்முறையின் போது சுதந்திரமாக நகர்ந்து, மேற்பரப்பின் சிறிய உச்சிகளை மெதுவாக அழிக்கின்றன. 2024ஆம் ஆண்டு வெளியிடப்பட்ட சமீபத்திய ஆராய்ச்சி ஒன்று மேலும் சுவாரஸ்யமான விஷயத்தைக் கண்டறிந்துள்ளது. கெராமிக் பாகங்களில் பழைய முறை இரும்பு ஆக்சைடு சளிகளுக்குப் பதிலாக ரெசின் பிணைக்கப்பட்ட வைர அழுக்கணிமங்களைப் பயன்படுத்தும்போது Ra மதிப்பு கிட்டத்தட்ட இரண்டு மூன்றில் ஒரு பங்காகக் குறைகிறது. இதுபோன்ற மேம்பாடுதான் இன்று பல தயாரிப்பாளர்கள் நவீன லாப்பிங் தொழில்நுட்பங்களை நோக்கி திரும்புவதற்கான காரணம்.

மேற்பரப்புத் தரத்தைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகள்: அழுக்கணிம துகள், வேகம் மற்றும் சுமை

லாப்பிங் முடிவுகளை ஆளும் மூன்று முக்கிய அளவுருக்கள்:

• அழுக்கணிம துகள் அளவு : நானோ அளவிலான வைரங்கள் (0.1–5 µm) கண்ணாடி போன்ற முடித்த தரத்தை அடைய உதவுகின்றன
• ஒப்பீட்டு வேகம் : 0.5–3 மீ/வி இடைவெளி வெப்பத்தால் ஏற்படும் சிதைவை குறைப்பதற்கு ஏற்றது
• தொடர்பு அழுத்தம் : 10–30 kPa பயனுள்ள பொருள் அகற்றுதலையும், மேற்பரப்பு நேர்மையையும் சமநிலைப்படுத்துகிறது

கடினமான எஃகு பாகங்களில் நிலையான சுமை அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, குறைந்த சுழற்சி வேகங்கள் மற்றும் தழுவிய அழுத்த கட்டுப்பாடு கீழ்ப்படல சேதத்தை 42% குறைக்கின்றன.

வழக்கு ஆய்வு: ரீபார் கப்பலர் உற்பத்தியில் அதிக துல்லியத் தேவைகள்

சீசமிக் சுமைகளுக்கு எதிராக கட்டமைப்பு நேர்மையை பராமரிக்க, ரீபார் கப்பலர்கள் திரையிடப்பட்ட பரப்புகளில் ±0.005 மிமீக்கு குறைவான தளப்படிவத்தை தேவைப்படுத்துகின்றன. முன்னணி உற்பத்தியாளர் CNC கிரைண்டிங்கிலிருந்து தானியங்கி லாப்பிங்குக்கு மாறியதன் மூலம், அதிக வலிமை கொண்ட உலோகக் கலவை கப்பலர்களில் தொடர்ச்சியான 0.07 µm Ra ஐ அடைந்ததன் மூலம், நூல் தேய்மான சம்பவங்களை 78% குறைத்தது.

தளப்படிவ செயல்திறன் ஒப்பிடுதல்: லாப்பிங் மற்றும் பாரம்பரிய இயந்திர முறைகள்

சுய-அணியமாக்கப்பட்ட பணி தாங்கிகள் மற்றும் குழம்புகளின் கனமத்தை கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் லாப்பிங் λ¼/4 ஆப்டிக்கல் தட்டைத்தன்மையை (0.00006 மிமீ விலகல்) அடைகிறது. இதற்கு மாறாக, 50க்கும் மேற்பட்ட இயந்திர அமைப்புகளை ஒப்பிடும் தொழில்துறை நிலைகளில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 150 மிமீ நீளத்திற்கு 0.01 மிமீ க்கும் குறைவான தட்டைத்தன்மையை பராமரிப்பதில் பாரம்பரிய மில்லிங் மற்றும் கிரைண்டிங் செயல்முறைகள் தோல்வியடைகின்றன, ஏனெனில் கருவியின் விலகல் இதற்கு காரணமாகிறது.

பொருள் அகற்றும் வீதத்தில் உள்ள சமரசங்கள்: லாப்பிங் செயல்முறைகளில் வேகத்தை விட துல்லியம்

லாப்பிங் மற்றும் கிரைண்டிங் மற்றும் ஹோனிங்: செயல்திறன், கட்டுப்பாடு மற்றும் துல்லியம்

தேய்த்தல் ஒரு வினாடிக்கு ஏறத்தாழ அரை முதல் ஒரு கன அங்குலம் வரை பொருளை வேகமாக நீக்குகிறது, அதே நேரத்தில் செதில்போக்குதல் ஒரு வினாடிக்கு 0.1 முதல் 0.3 கன அங்குலம் என்ற மெதுவான வேகத்தில் செயல்படுகிறது. ஆனால் தேய்த்தல் (லாப்பிங்) வேறுபட்டது. இது வேகமாக செல்வதை விட, சரியான முடித்தலை அடைவதில் கவனம் செலுத்துகிறது, ஒவ்வொரு வினாடிக்கும் 0.02 கன அங்குலத்திற்கும் குறைவானதை நீக்குகிறது. இந்த பரிமாற்றம் மேலும் ஆழமாக பார்க்கும்போது பொருத்தமாகத் தெரிகிறது. ஏனெனில் இது மிகவும் மெதுவாக நகர்கிறது, எனவே தேய்ப்புத் துகள்கள் மற்ற முறைகள் முற்றிலும் தவறவிடும் பரப்புகளில் உள்ள சிறிய குறைபாடுகளை சரி செய்ய முடிகிறது. தேய்த்தலுக்குப் பிறகு பரப்பு நேர்த்தித் தன்மை அளவீடுகள் 0.01 முதல் 0.1 மைக்ரோமீட்டர் இடைவெளிக்கு குறைகிறது, இது பொதுவாக தேய்த்தல் அடையும் முடித்தலை விட ஏறத்தாழ மூன்றில் இரண்டு பங்கு மேம்பட்டதாகும். ஒவ்வொரு மைக்ரோன் முக்கியமான உயர்தர ஒப்டிக்கல் லென்ஸ்கள் அல்லது துல்லியமான எரிபொருள் ஊசிப்பாய்ச்சல்கள் போன்ற பாகங்களை உற்பத்தி செய்யும் போது, தயாரிப்பாளர்கள் அந்த அளவு துல்லியத்திற்காக கூடுதல் நேரத்தை செலவழிக்க தயாராக உள்ளனர்.

தத்துவக் கொள்கை	சராசரி MRR (அங்குல³/வி)	பரப்பு நேர்த்தித் தன்மை (Ra)	முதன்மை பயன்பாட்டு சூழ்நிலை
அடித்துரைச் செய்தல்	0.5–1	0.4–0.8 µm	வேகமான தொகுதி பொருள் நீக்கம்
செதில்போக்குதல்	0.1–0.3	0.2–0.4 µm	சிலிண்டர் துளை முடிக்கும்
லாப்பிங்	<0.02	0.01–0.1 µm	அதி-துல்லியமான தட்டையான பரப்புகள்

அளவிடப்பட்ட சான்று: பதிலாக்கும் நுட்பங்களில் பொருள் அகற்றும் விகிதங்கள்

2023இல் ஒரு ஆய்வு இயற்கை இந்த வர்த்தகத்தை அளவிட்டது: லாப்பிங் 0.02 mm³/நிமிடம் MRRஐ அடைந்தது, அதே நேரத்தில் 0.05 µm தட்டைத்தன்மையை பராமரித்தது, அதே நேரத்தில் கிரைண்டிங் 0.5 mm³/நிமிடம் MRRஐ வழங்கியது, ஆனால் 0.3 µm தட்டைத்தன்மை மாறுபாடு இருந்தது. இந்த 25:1 விகிதம் மைக்ரான் அளவிலான சகிப்புத்தன்மையை தேவைப்படுத்தும் தயாரிப்பாளர்கள் மெதுவான, மேலும் துல்லியமான செயல்முறைகளை ஏன் தேர்வு செய்கிறார்கள் என்பதை விளக்குகிறது.

தொழில்துறை முரண்பாடு: உயர் துல்லியத்திற்கான மெதுவான செயல்முறைகள்

உயர் மதிப்புள்ள பாகங்கள் பெரும்பாலும் மிக மெதுவான செயலாக்க படிகளை எடுத்துக்கொள்கின்றன. 0.01 µm பரப்பு ஒருமைப்பாட்டை தேவைப்படுத்தும் ஜெட் டர்பைன் பிளேடுகள் கிரைண்டிங்கை விட 3–5 மடங்கு அதிக நேரம் லாப்பிங்கில் செலவிடுகின்றன, இருப்பினும் பதிலாக்குதலுக்குப் பிந்தைய குறைபாடுகளில் 90% குறைவாக உள்ளன. சொசைட்டி ஆஃப் மேனுஃபேக்சரிங் இன்ஜினியர்ஸிலிருந்து ஆராய்ச்சி பேரிங் ரேஸ்களுக்கு ஒவ்வொரு 10% MRR குறைப்பிற்கும் 14% துல்லியத்தில் மேம்பாடு இருப்பதை குறிப்பிடுகிறது.

இரும்புச் சட்ட இணைப்பான் உற்பத்தியில் உற்பத்தித்திறன் மற்றும் சகிப்புத்தன்மையை சமநிலைப்படுத்துதல்

தானியங்குமயமாக்கல் மற்றும் நிகழ்நேர கட்டுப்பாட்டின் மூலம் தற்காலிக லாப்பிங் வேக-துல்லியத்திற்கான எல்லையை சந்திக்கிறது. அரிக்கும் ஓட்டத்தையும், அழுத்த சரிசெய்தலையும் உகந்த நிலைக்கு கொண்டு வருவதன் மூலம் 2024இல் நடத்தப்பட்ட சோதனை, சீசமிக் எதிர்ப்பு கட்டுமான இணைப்புகளுக்கு தேவையான ±0.005 mm திரெட் துல்லியத்தை பராமரிக்கும் போது, 30% வேகமான சுழற்சி நேரத்தை நிரூபித்தது. இந்த அணுகுமுறை உற்பத்தி அளவை பாதிக்காமல் ASME B1.1 இன் தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய உதவுகிறது.

தொழில்நுட்ப புதுமைகளுடன் பாரம்பரிய லாப்பிங்கின் குறைபாடுகளை சந்தித்தல்

பாரம்பரிய லாப்பிங்கின் சவால்கள்: நேரம், செலவு மற்றும் திறன் தேவை

கையால் சரிசெய்தல் மற்றும் மாறுபட்ட அரிக்கும் அழிவு காரணமாக பழமையான லாப்பிங் செயல்முறைகள் 30–50% அதிக சுழற்சி நேரத்தை தேவைப்படுத்தின. செயல்பாட்டு செலவில் 60% க்கும் அதிகமானது உழைப்பு செலவாக இருந்தது, அழுத்தம் மற்றும் இயக்க சரிசெய்தலை முறைப்படி கற்றுக்கொள்ள 200 மணி நேரத்திற்கும் அதிகமான பயிற்சி தேவைப்பட்டது.

பழமையான அமைப்புகளில் உள்ள உபகரணங்களின் சிக்கலான தன்மை மற்றும் பராமரிப்பு தேவைகள்

பழைய இயந்திரங்கள் வாராந்திர பராமரிப்பை தேவைப்படுத்தின, சக்கர மாற்றுதல் மற்றும் சீரமைப்பு சோதனைகளுக்காக உற்பத்தி நேரத்தில் 18% வரை இழப்பை சந்தித்தன. இயந்திர கியர் பயிற்சிகள் மற்றும் அனலாக் கட்டுப்பாடுகள் தோல்வி ஆபத்தை அதிகரித்தன, அதிக அளவிலான சூழல்களில் கணிசமான நிறுத்த செலவுகளுக்கு காரணமாயின.

அடுத்த தலைமுறை அரிப்பான்கள்: வைரம், கலப்பு மற்றும் நாநோ பொருள் முன்னேற்றங்கள்

நவீன வைரம் பொதிந்த அரிப்பான்கள் ±2 µm தடிமனை பராமரிக்கும் போது 40% வேகமான பொருள் அகற்றுதலை வழங்குகின்றன, பாரம்பரிய அலுமினியம் ஆக்சைடை விட சிறந்தவை. நாநோ-பூச்சு கலப்பு அரிப்பான்கள் தானியங்கி கூர்மைப்படுத்தும் இயந்திரங்கள் மூலம் கருவியின் ஆயுளை மூன்று மடங்கு நீட்டிக்கின்றன, இரும்புச்சட்ட இணைப்பான் உற்பத்தி போன்ற அதிக உற்பத்தி பயன்பாடுகளில் நுகர்வு செலவுகளைக் குறைக்கின்றன.

ஸ்மார்ட் லாப்பிங்: தானியங்கி, நிகழ்நேர கண்காணிப்பு மற்றும் செயல்முறை கட்டுப்பாடு

கருவியின் அழிவைச் சமாளிக்க, 0.5 வினாடி பதில் நேரத்திற்குள் ஸ்பிண்டில் வேகங்களை சரிசெய்ய AI-ஓட்டப்படும் அமைப்புகள் இப்போது உள்ளன. முன்கணிப்பு பகுப்பாய்வு தரத்தைப் பாதிக்கும் முன்பே உள்ளமைந்த ஒழுங்கற்ற தன்மைகளைக் கண்டறிவதால், IoT-ஆதரவுடன் லாப்பிங் பயன்படுத்தும் தயாரிப்பாளர்கள் 35% குறைந்த மேற்பரப்பு குறைபாடுகளை அறிகின்றனர்.

செயலில் புதுமை: நவீன லாப்பிங் மூலம் ரீபார் கப்ளர் தயாரிப்பை உகந்ததாக்குதல்

சமீபத்திய சோதனை ஒன்று தேவையற்ற பின்னர் செயலாக்க தரைத்தலை நீக்குவதற்காக சூழலுக்கேற்ப லாப்பிங் நெறிமுறைகளைப் பயன்படுத்தி 0.1 µm Ra மேற்பரப்பு முடித்தலை அடைந்தது. ±5 µm தட்டைத்தன்மை தேவைகள் இன்னும் இறுக்கமாக இருந்தாலும், சுழற்சி நேரங்கள் 22% குறைந்தன, எனவே தொழில்நுட்ப ஒருங்கிணைப்பு பாரம்பரிய துல்லிய-வேக வர்த்தகங்களை எவ்வாறு தீர்க்கிறது என்பதை இது காட்டுகிறது.

தேவையான கேள்விகள்

லாப்பிங்கின் முக்கிய நோக்கம் என்ன?

ஒரு மைக்ரானுக்கும் குறைவான மிகவும் சுத்தமான மற்றும் தட்டையான மேற்பரப்புகளை அடைய லாப்பிங் பயன்படுகிறது, இது வானொலி மற்றும் கட்டுமானத் துறைகளில் உள்ள உயர் துல்லிய பயன்பாடுகளுக்கு அவசியமானதாக ஆக்குகிறது.

லாப்பிங், தரைத்தல் மற்றும் ஹோனிங் ஆகியவற்றிலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது?

லாப்பிங் என்பது சுழலும் லாப் தகட்டில் ஒரு திரவத்துடன் கலந்த தளர்வான அரிக்கும் துகள்களைப் பயன்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் கிரைண்டிங் மற்றும் ஹோனிங் நிலையான அரிக்கும் துகள்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த செயல்முறை குறைந்த பரப்பு உருமாற்றத்தையும், அதிக தட்டைத்தன்மை துல்லியத்தையும் அனுமதிக்கிறது.

லாப்பிங்கில் வைர துகள்களைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள் என்ன?

வைர துகள்கள் அவற்றின் கடினத்தன்மை மற்றும் நிலைத்தன்மை காரணமாக கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும், மேலும் பரப்பு நேர்மையை பராமரிக்கும் போதே பொருளை செயல்திறனாக அகற்ற உதவுகின்றன.

சில தொழில்களில் இரட்டைப் பக்க லாப்பிங் ஏன் முன்னிலைப்படுத்தப்படுகிறது?

இரட்டைப் பக்க லாப்பிங் சிறந்த இணை அமைப்பு மற்றும் தட்டைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது, இது சிலிக்கான் வேஃபர்கள் மற்றும் நிலநடுக்க மண்டலங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ரீபார் கப்ளர்கள் போன்ற தயாரிப்புகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கிறது.

தொழில்நுட்பம் பாரம்பரிய லாப்பிங் முறைகளை எவ்வாறு மேம்படுத்தியுள்ளது?

தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் லாப்பிங் செயல்முறைகளை தானியங்கி மயமாக்கி, சுழற்சி நேரங்கள் மற்றும் செலவுகளைக் குறைத்துள்ளன, மேலும் முன்னறிவிப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் நிகழ்நேர கண்காணிப்பு மூலம் துல்லியத்தை உறுதி செய்கின்றன.