EN
درک اجزای تراش و صلبیت ماشین
اجزای اصلی و آناتومی یک دستگاه تراش فلز
هنگام صحبت درباره نحوه کار یک ماشین تراش فلز، اساساً چهار قسمت اصلی وجود دارد که کل فرآیند را ممکن می‌کنند: سوپورت جلویی (هداستوک)، بستر، راهنما (کریج) و سوپورت عقبی (تیل‌استوک). بستر را می‌توان به عنوان ستون فقرات دستگاه در نظر گرفت، زیرا پایه محکمی را برای انجام دقیق عملیات ماشینکاری فراهم می‌کند. روی این بستر، سوپورت جلویی قرار دارد که شامل چرخ دنده و موتور است و موادی را که در حال پردازش هستند با سرعت‌های مختلف می‌چرخاند، بسته به نوع کار مورد نیاز. سپس بخش راهنما آمده که با یک پایه ابزار متصل شده و می‌تواند به جلو و عقب در امتداد بستر حرکت کند تا ابزارهای برش به درستی در موقعیت مناسب قرار گیرند. و در نهایت، نباید از سوپورت عقبی غافل شد! این قطعه زمانی مفید است که با قطعات بلندتری سروکار داشته باشیم یا وقتی که شخصی بخواهد عملیات سوراخکاری انجام دهد.
عملکرد و تعامل سوپورت جلویی، بستر، راهنما و سوپورت عقبی
محور اسپیندل در دماغه دستگاه مستقیماً به آن دستگیره‌ها یا سوکت‌هایی متصل می‌شود که قطعه کار را در جای خود ثابت نگه می‌دارند. هنگامی که این اسپیندل می‌چرخد، باعث حرکت اتوماتیک بستر دستگاه (کارو) به جلو و عقب در امتداد سطوح راهنمای تخته دستگاه می‌شود. این حرکت امکان انجام عملیات برش طولی با دقت بالا را فراهم می‌کند. در همان زمان، کارگران می‌توانند موقعیت دماغه دوم (تا استاک) را بسته به عملیات بعدی مورد نیاز تنظیم کنند. شاید قصد داشته باشند سوراخکاری انجام دهند، یا یک حفره را گشاد کنند، یا صرفاً قطعات بلند و نازک را در حین ماشینکاری تثبیت کنند. کار هماهنگ تمام این قطعات متحرک در عمل، تقریباً اطمینان حاصل کردن از نرخ یکنواخت برداشت مواد و ابعاد ثابت در تمام قطعات در حال پردازش را تضمین می‌کند.
تأثیر سفتی چرخ‌لاستی بر دقت در فرآیند ماشینکاری فلز
سختی یک ماشین تراش تأثیر زیادی بر دقت ماشینکاری قطعات دارد. وقتی قاب دستگاه محکم باشد، تحت فشار برش کمتر خم می‌شود و این امر باعث کاهش لرزش ابزار و ارتعاشات در خود قطعه کار می‌شود. برخی تحقیقات به بررسی طراحی‌های مختلف ماشین تراش پرداخته و نکته جالبی در مورد دستگاه‌هایی که با تخته‌های مقاوم‌تر ساخته شده‌اند مشاهده کرده‌اند. این مدل‌ها در مقایسه با مدل‌های معمولی، نقص‌های سطحی را حدود ۳۴ درصد کاهش می‌دهند. همچنین تنظیم دقیق تمام اجزا اهمیت دارد. باید دم‌استوک (Tailstock) دقیقاً در موقعیت مناسبی نسبت به جایی که شفت اسپیندل می‌چرخد قرار گیرد. این ترازبندی زمانی حیاتی می‌شود که با قطعاتی کار می‌کنید که دارای تلورانس‌های بسیار دقیق هستند، به‌ویژه در تولید قطعات هوافضا که حتی انحراف‌های بسیار کوچک نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد.
روشهای ایمن عملیات برای کاربران ماشین تراش فلز
اصول اساسی ایمنی در عملیات تراش
قبل از روشن کردن هر دستگاه تراش، مطمئن شوید که تمام چیزها به درستی تنظیم شده‌اند و قطعه‌ای که روی آن کار می‌شود به خوبی محکم شده است. برای تعادل، با سه نقطه تماس (دو دست و یک پا یا برعکس) به دستگاه تکیه دهید و به هیچ‌وجه به قسمت‌های در حال چرخش دستگاه در حین کار نزدیک شوید. طبق قوانین ایمنی OSHA، کارگران باید انگشترها و ساعت‌های دستی خود را درآورند، موهای بلند خود را جمع کنند و لباس‌های تنگ و فاقد چین و چروک بپوشند تا قسمتی از لباس در قطعات در حال چرخش گیر نکند. همچنین به این نکته توجه کنید: طبق گزارش NIOSH در سال ۲۰۲۳، حدود ۱۱ درصد از تمام حوادث در کارگاه‌های ماشینکاری مربوط به دستگاه‌های تراش است. محیط اطراف دستگاه را عاری از پرزهای تیز فلزی و یا تجمع روغن خنک‌کننده که زمین را لیز می‌کند، نگه دارید. یک کف سالن شلوغ فقط خطرناک نیست، بلکه باعث کاهش سرعت تولید نیز می‌شود.
دستورالعمل‌های تجهیزات حفاظت فردی و محافظت از ماشین‌آلات
کارگران باید در هنگام کار با ماشین‌آلات، تجهیزات حفاظت فردی خاصی را به تن کنند. این تجهیزات شامل عینک ایمنی است که مطابق استانداردهای ANSI و دارای محافظ‌های جانبی مهم باشد، سمعک در هر زمان که صدای مداوم بیش از ۸۵ دسی‌بل وجود داشته باشد، و دستکش‌هایی که به خوبی روی دست تن می‌شوند و دارای سطح کف دست با قابلیت گیرداری مناسب هستند. برای محافظ‌های چاک، باید از نوع پلی‌کربنات شفاف استفاده شود که مطابق با مقررات ANSI B11.6-2021 باشد. این محافظ‌ها باید در هر زمان که مغزه در حال چرخش است، بسته نگه داشته شوند. بیشتر تراش‌های جدید در واقع دارای مکانیزم‌های قفل ایمنی (اینترا لاک) هستند. عمل این مکانیزم‌ها این است که اگر هر یک از پنل‌های محافظ باز باقی بمانند، اجازه راه‌اندازی ماشین را نمی‌دهند، که این موضوع منطقی است، چون هیچ‌کس نمی‌خواهد حوادثی ناشی از عدم وجود پوشش‌های محافظ رخ دهد.
خطرات رایج و نحوه پیشگیری از آنها در عملیات تراشکاری
طبق داده‌های OSHA از سال گذشته، تقریباً یک سوم تمام حوادث رخ‌داده در دستگاه‌های تراش زمانی اتفاق می‌افتد که قطعات در حال چرخش درگیر می‌شوند. برای جلوگیری از این نوع مشکلات، باید مطمئن شوید که چاک‌ها به درستی بالانس شده‌اند و قبل از شروع هر عملیات سوراخکاری، ترازبندی صحیح دم‌پشتی را بررسی کنید. برای کسانی که با محورهای بلندتر کار می‌کنند، رعایت این رویه منطقی است که اتکاهای ثابت را در هر فاصله‌ای معادل چهار برابر قطر قطعه‌کار قرار دهند. این کار به حفظ پایداری کمک می‌کند و حرکت نامطلوب تپشی (whipping) را در حین کار جلوگیری می‌کند. همچنین به یاد داشته باشید که بلافاصله پس از انجام تنظیمات، کلیدهای چاک را خارج کنید! باقی گذاشتن این کلیدها در دستگاه، منجر به حدود یک پنجم آسیب‌های ناشی از پرتاب شدن قطعات در مراکز تولید در سراسر کشور می‌شود.
امانت کار، ابزارها و تنظیمات برای دستیابی به بهترین نتایج تراشکاری
تنظیم صحیح قطعه‌کار و ابزار برش
تنظیم صحیح قطعه کار و ابزارها برای هرگونه عملیات دقیق روی چرخ‌لاسته کاملاً حیاتی است. بیشتر کارگاه‌ها تلاش می‌کنند قطعه کار را در حدود ۰٫۰۰۱ اینچ نسبت به محور اسپیندل تنظیم کرده و سپس آن را فقط به اندازه کافی محکم کنند تا بدون ایجاد نقاط تنش، در جای خود ثابت بماند. این مرحله ساده می‌تواند مشکلات مزاحم لرزش که دقت ابعادی را خراب می‌کنند را طبق یافته‌های شرکت ماکرا در سال گذشته، حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد کاهش دهد. در مورد ابزارهای برش، پیش‌تنیدگی مکانیکی به طور قابل توجهی از تغییر شکل ابزارها در حین برشهای سنگین جلوگیری می‌کند. و در مورد ابزارگیری، مطالعه جالبی درباره سی‌ان‌سی و تجهیزات نگهدارنده قطعه کار اخیراً منتشر شده که نشان می‌دهد انتخاب نگهدارنده‌های مناسب چقدر تأثیر بزرگی بر کیفیت پرداخت سطح دارد. برخی از کارگاه‌ها بهبودی حدود ۴۰ درصدی در یکنواختی کیفیت را پس از تعویض نگهدارنده‌های قدیمی با نمونه‌های متناسب گزارش کردند.
روشهای بستن قطعه کار: چرخ فک‌دار سه فکی در مقابل چهار فکی و سیستم‌های کلت
مچکه‌های سه لبه امکان مرکز‌گیری سریع قطعات متقارن را فراهم می‌کنند، در حالی که انواع چهارلبه اجازه تنظیم دقیق برای اشکال نامنظم را می‌دهند. سیستم‌های کلت در کاربردهای با سرعت بالا بسیار مناسب هستند و هم‌محوری زیر 0.0005 اینچ را برای قطرهای کمتر از 2 اینچ حفظ می‌کنند.
انتخاب جنس مناسب ابزار برش (HSS، سیمانیت، سرامیک)
فولاد سریع‌البرش (HSS) برای برشهای متناوب چندجانبه است، سیمانیت آلیاژهای سخت‌شده بالای 45 HRC را تحمل می‌کند و در عینه‌های سرامیکی می‌توانند در ماشینکاری پیوسته دماهایی بالاتر از 1200 درجه فارنهایت را تحمل کنند.
هندسه ابزار و تأثیر آن بر تشکیل براده و کیفیت سطح
زاویه‌های پشتی را بین 6° تا 12° برای جریان موثر براده در خراطی فولاد بهینه کنید، در حالی که زوایای عقب‌نشینی کوچک‌تر (4°-6°) استحکام لبه را در آلیاژهای تیتانیوم بهبود می‌بخشد. انتخاب صحیح شعاع نوک (0.015 تا 0.030 اینچ) در عملیات پرداخت، زبری سطح را تا 28٪ کاهش می‌دهد.
عملیات اصلی و پیشرفته تراش برای کارهای دقیق
عملیات اولیه تراش: صافکاری، خراطی، سوراخکاری و داخل‌سوراخ‌کاری
کارهای تراش بر چهار تکنیک اصلی استوار است که هر ماشینکار باید آنها را بداند. عملیات صافکاری سطوح صاف و همواری را در انتهای قطعات کار ایجاد می‌کند، در حالی که عملیات راسته‌تراشی باعث کاهش قطر قطعه می‌شود. سوراخکاری، سوراخ‌های مستقیمی را در امتداد محور ایجاد می‌کند و گشادکاری زمانی به کار می‌رود که نیاز به بزرگ کردن سوراخ‌های موجود داشته باشیم. تسلط بر این مبانی به معنای توجه به نحوه ترازبندی ابزار نسبت به قطعه کار و همچنین آگاهی از زوایای برش مناسب برای مواد مختلف است. در محیط‌های واقعی کارگاهی، اپراتورهای ماهر به طور مداوم با کنترل دقیق نرخ پیشروی و هماهنگی صحیح سرعت شفت موتور در طول فرآیند برش، به دقتی به میزان کمتر از ۰٫۰۰۱ اینچ دست می‌یابند. این سطح از دقت کاری نه جادو است و نه اتفاقی؛ بلکه مستلزم تمرین و درک تعامل این عوامل در عملیات ماشینکاری واقعی است.
فرآیند گام‌به‌گام دستیابی به دقت ابعادی
دقت با بررسی هم‌محوری قطعه کار با استفاده از نمایشگرهای دیجیتال آغاز می‌شود، و سپس ابزارهای برش در ارتفاع دقیق مرکز تنظیم می‌شوند. اپراتورها برشهای آزمایشی تدریجی انجام می‌دهند و پس از هر عبور نتایج را با استفاده از ریزسنج اندازه‌گیری می‌کنند. سیستم‌های نمایش دیجیتال امکان تنظیمات لحظه‌ای را فراهم می‌کنند و خطای انسانی را در مقایسه با روشهای دستی به میزان ۶۲٪ کاهش می‌دهند (مجله بین‌المللی تولید پیشرفته، ۲۰۲۳).
تکنیک‌های پیشرفته: برش شیب‌دار، قالب‌زنی و رزوه‌زنی دقیق
عملیات تخصصی قابلیت‌های تراش را گسترش می‌دهند - برش شیب‌دار با استفاده از سرلنگ‌های مرکب یا برنامه‌نویسی CNC پروفایل‌های زاویه‌دار ایجاد می‌کند، در حالی که قالب‌زنی از ابزارهای فرمی برای هندسه‌های پیچیده بهره می‌برد. رزوه‌زنی دقیق به نسبت دنده‌های محاسبه‌شده و حرکت همزمان سوپورت نیاز دارد و برای فلزات غیرآهنی، رزوه‌های با پرداخت نهایی به سرعت سطحی زیر ۸۰ SFM نیاز دارند.
استفاده از تکیه‌گاه ثابت و تکیه‌گاه دنباله‌رو برای قطعات بلند
استراحت‌های ثابت، محورهایی با نسبت طول به قطر بیش از 6:1 را در حین ماشینکاری در میان دهانه تثبیت می‌کنند، در حالی که استراحت‌های پیگیردرب پشت ابزار برش تماس را حفظ می‌کنند. هم‌محوری مناسب از ارتعاشات هماهنگ جلوگیری می‌کند که زمان کار با موادی مانند تیتانیوم که فرکانس‌های تشدید بالایی دارند، امری حیاتی است.
کاهش تاب برداشتن و حفظ هم‌محوری در عملیات ظریف
کاهش 50 درصدی طول بیرون‌زدگی ابزار، خطاهای ناشی از تاب برداشتن را 34 درصد کاهش می‌دهد (انجمن مهندسی دقیق، 2023). اپراتورها استراتژی‌های عمق برش کمتر را با تنظیمات بهینه دور موتور ترکیب می‌کنند، به‌ویژه هنگام ماشینکاری قطعات دیواره‌نازک با ضخامت کمتر از 0.5 میلی‌متر. سیستم‌های ابزار زنده با حذف تغییر مکان مجدد قطعه کار بین عملیات، هم‌محوری را بهبود می‌بخشند.
بهینه‌سازی پارامترهای برش و کیفیت پرداخت سطح
انتخاب سرعت اسپیندل بر اساس ماده و قطر
انتخاب سرعت مناسب برای میله اصلی به معنای یافتن نقطه بهینه بین تحمل مواد و اندازه قطعه کار است. فولاد معمولاً در محدوده ۱۰۰ تا ۴۰۰ دور در دقیقه به خوبی کار می‌کند، در حالی که آلیاژهای آلومینیوم می‌توانند سرعت‌های بسیار بالاتری را تحمل کنند، معمولاً بین ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ دور در دقیقه بسته به اندازه. در واقع فرمول پایه‌ای وجود دارد که افراد از آن استفاده می‌کنند: سرعت برش را در ۴ ضرب کنید و سپس بر قطر به اینچ تقسیم کنید. خود سرعت‌های برش نیز تفاوت قابل توجهی دارند و از حدود ۱۰۰ فوت سطحی در دقیقه برای فولادهای سخت و مقاوم تا ۶۰۰ فوت سطحی در دقیقه برای مواد نرم‌تر آلومینیومی متغیرند. برخی تحقیقات منتشر شده در سال گذشته نشان می‌دهند که زمانی که ماشینکاران این تنظیم را به درستی انجام دهند، بین ۱۸ تا ۳۲ درصد کاهش در سایش ابزار در عملیات دقیق ریلیسی مشاهده می‌شود.
تعادل بین سرعت، پیشروی و عمق برش برای بهره‌وری و عمر ابزار
سه‌گانه پارامترهای برش دارای سلسله مراتبی است:
- سرعت به طور مستقیم بر تولید حرارت تأثیر می‌گذارد (دمای بالاتر از ۳۵۰ درجه فارنهایت باعث تسریع تخریب ابزارهای کاربیدی می‌شود)
- نرخ تغذیه کنترل ضخامت تراشه (0.004-0.012 اینچ در هر دور برای برشهای پایانی)
- عمق برش نباید بیش از 30% شعاع نوک صفحه برش باشد تا بهترین کیفیت پرداخت حاصل شود
ملاحظات خاص مواد: فولاد، آلومینیوم، برنج و آلیاژهای خاص
| متریال | سرعت (SFM) | پیشروی (IPR) | عمق برش |
|---|---|---|---|
| فولاد ملایم | 90-150 | 0.006-0.010" | 0.030-0.125" |
| آلومینیوم 6061 | 500-1000 | 0.004-0.008" | 0.015-0.060" |
| اینکونل 718 | 50-120 | 0.003-0.006" | 0.010-0.040" |
آلیاژهای خاص نیازمند خنک‌کننده سیلابی برای حفظ زبری سطح <0.0004" و جلوگیری از سخت‌شدگی ناشی از کار (گزارش ماشینکاری دقیق) هستند.
دستیابی به پرداخت سطح با کیفیت بالا و حذف لرزش
سه استراتژی برای مبارزه با لرزش در فرز تراشیدن:
- مقدار بیرون‌زدگی ابزار را کمتر از 4 برابر ارتفاع شانک نگه دارید
- از هندسه ابزارهای با مارپیچ متغیر برای ایجاد اختلال در هماهنگی لرزشی استفاده کنید
- در قطعات بلند، از میراگرهای جرم تنظیم‌شده استفاده کنید
مطالعه سال 2024 مجله بین‌المللی ابزار ماشین نشان داد که سطوح ابزار با بافت ریز، دامنه ارتعاشات را نسبت به صفحه‌های استاندارد 42٪ کاهش می‌دهند.
اهمیت استفاده از ابزارهای تراش تیز، نگهداری از ابزار و استفاده از مایع خنک‌کننده
| وضعیت ابزار | زبری سطح (Ra) | تحمل ابعاد |
|---|---|---|
| تراش فرز تازه از جنس کاربید | 16-32 میکرواینچ | ±0.0002 اینچ |
| سایش جانبی 15 درصد | 45-80 میکرواینچ | ±0.0008 اینچ |
| سایش جانبی 30 درصد | 120-250 میکرواینچ | ±0.0025 اینچ |
چرخه‌های منظم بازرسی ابزار (هر 50 تا 200 قطعه) همراه با روغن‌های برش مصنوعی، تغییر شکل حرارتی را در عملیات ماشینکاری تیتانیوم تا 28 درصد کاهش می‌دهند.
بخش سوالات متداول
اجزای اصلی یک ماشین تراش فلز چیست؟
اجزای اصلی یک ماشین تراش فلز شامل دماغه، بستر، سوپاپ و دماغهٔ عقبی هستند. این قطعات با هم کار می‌کنند تا عملیات ماشینکاری را با دقت انجام دهند.
صلبیت چگونه بر عملکرد ماشین تراش تأثیر می‌گذارد؟
صلبیت ماشین تراش از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا ارتعاشات و لرزش ابزار را به حداقل می‌رساند و در نتیجه دقت و کیفیت پرداخت سطح قطعات ماشینکاری شده را بهبود می‌بخشد.
چه اقدامات ایمنی‌ای باید هنگام استفاده از ماشین تراش انجام شود؟
اپراتورها باید تجهیزات محافظتی به تن کنند، انگشترها یا لباس‌های گشاد را در حین کار خارج کنند و اطمینان حاصل کنند که تمام محافظ‌ها در جای خود قرار دارند. همچنین نگهداری محیط کار مرتب و منظم برای جلوگیری از حوادث ضروری است.
چگونه می‌توان دقت ابعادی را در عملیات تراش بدست آورد؟
دقت ابعادی را می‌توان با بررسی هم‌محوری قطعه کار، تنظیم ارتفاع صحیح ابزار برش در مرکز و استفاده از نمایشگرهای دیجیتال برای تنظیمات دقیق حاصل کرد.
چه عواملی بر انتخاب سرعت Spindle تأثیر می‌گذارند؟
سرعت سوئیچ به ماده مورد ماشینکاری و قطر قطعه کار بستگی دارد. سرعت صحیح باعث کاهش سایش ابزار و بهبود کارایی برش می‌شود.
