ماشینکاری و انواع مختلف عملیات ماشینکاری چیست؟

مقدمه

در این مقاله عملیات ماشینکاری با دستگاه سی ان سی به طور کامل شرح داده شده و بررسی میگردد.

ماشینکاری چیست ؟

در مقاله قبلی در مورد دستگاه تراش G-ONE و انواع عملیات ماشینکاری آن توضیح مختصری داده بودیم اما در این مقاله قصد داریم به طور کامل انواع عملیات ماشینکاری را توضیح دهیم.

در پروسه ساخت یک قطعه، برای حذف مواد اضافی (براده‌برداری) از قطعه خام و رسیدن به قطعه نهایی با دقت مورد نظر و حساس، عملیات و فرآیندهای مختلف ماشینکاری صورت می‌گیرد. این عملیات معمولاً مکانیکی است و شامل ابزارهای برش، سنگ‌ها، مته‌ها و غیره است.

عملیات ماشینکاری فرآیند اصلی ساخت بسیاری از قطعات فلزی است، اما می‌توان از آن بر روی مواد دیگری مانند چوب، پلاستیک، سرامیک و کامپوزیت‌ها نیز استفاده کرد. این عملیات می‌تواند روی اشکال مختلف مانند میله ها و صفحه‌ها و یا روی قطعات تولید شده توسط روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری و … انجام شود.

انواع مختلف عملیات ماشینکاری

دو فرآیند ماشینکاری که کاربرد بیشتری دارند تراشکاری و فرزکاری هستند. فرایندهای دیگر گاهی اوقات به عنوان بخش فرعی این عملیات هستند. به عنوان مثال برای عملیات سوراخکاری، یک مته می‌تواند روی ابزارگیر دستگاه تراش قرار گرفته و سوراخ مورد نظر را ایجاد کند.

تراشکاری 

تراشکاری یک فرآیند ماشین‌کاری است که توسط دستگاه تراش انجام می شود. در این نوع عملیات ماشینکاری با چرخش قطعه‌کار حول یک محور و حرکت خطی ابزارها، مواد اضافی از روی قطعه‌ خام برش داده می‌شود(عملیات براده‌برداری).

فرآیند تراشکاری را می‌توان در قسمت بیرونی یا داخلی ماده انجام داد. عملیات داخل‌تراشی، معمولا با اصطلاح “بورینگ”  شناخته می‌شود. داخل‌تراشی معمولاً روی قطعات لوله ای اعمال می شود .در عملیات روتراشی ابزار روی سطح بیرونی قطعه‌کار حرکت کرده و براده‌برداری می‌کند.

فرزکاری

برخلاف عملیات تراشکاری که ابزار حرکت چرخشی ندارد، در عملیات فرزکاری ابزار برش حول یک محور چرخیده و قطعه‌کار که به روی میز دستگاه بسته شده، حرکت خطی دارد.

از جمله متریالی که ماشین‌آلات فرز قابلیت ماشینکاری آنها را دارند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1. فلزات
2. پلاستیک‌ها
3. کامپوزیت‌ها
4. چوب
5. سرامیک

پارامترهای براده‌برداری در عملیات فرزکاری سرعت برشی، سرعت پیشروی، دور اسپیندل، عمق برش و … هستند.

دستگاه‌ فرز به دو دسته عمودی (VMC) و افقی (HMC) تقسیم می‌شود. در دستگاه‌ های فرز عمودی محور چرخش ابزار عمودی، و در دستگاه‌های فرز افقی محور چرخش ابزار افقی است. دستگاه‌های HMC معمولا با بورینگ اشتباه گرفته می‌شود. در بورینگ قدرت ماشینکاری زیاد است و گلویی اسپیندل حرکت خطی دارد و می‌تواند قسمت‌های داخلی قطعاتی مانند پوسته گیربکس (جای بلبرینگ) را ماشینکاری کند.

ابزارهای برشی مورد استفاده در عملیات سوراخکاری مته‌ها هستند. در عملیات سوراخکاری با استفاده از مته‌ها سوراخ‌های مورد نظر در قطعه ایجاد می‌شوند. این یکی از مهمترین فرایندهای ماشینکاری است زیرا سوراخهایی که ایجاد می شوند غالباً در مونتاژ قطعات استفاده می‌شوند. در عملیات سوراخکاری اولین مرحله برای ایجاد سوراخ مته مرغک‌زنی است.

سنگ زنی

سنگ‌زنی یک فرایند براده برداری است که عمل برداشتن مواد اضافه روی قطعه را با سایش انجام می‌دهد. هر یک از دانه‌های ساینده روی سطح، بخش کوچکی از قطعه کار را تغییر شکل می‌دهند. معمولاً سنگ‌زنی مرحله نهایی کار روی قطعه است که بعد از آن کیفیت سطح کار بالا رفته و قطعه‌کار را به صافی سطح مورد نظر می‌رساند. دقت ابعادی قطعه نهایی با این روش بیشتر از تراشکاری و فرزکاری است.  این عملیات در واقع نوعی پرداخت سطح است.

دستگاه سنگ زن شامل یک موتور گرداننده سنگ با سرعت مورد نیاز و یک بستر برای نگهداری قطعه‌کار درون فیکسچر، به طور مثال میز مگنت است. سر سنگ می‌تواند برای قطعه کار ثابت یا متحرک تنظیم شود. ماشین سنگ‌زنی در حین عملیات سایش قطعه حرارت قابل توجهی نیز تولید می‌کند؛ بنابراین نیاز به خنک‌کننده دارد که تا دما بیش از تحمل قطعه کار بالا نرود. حتی خنک‌کننده نیز در مواقعی می‌سوزد. در سنگ‌زنی‌های با دقت بالا حدود ۲۰۰ نانومتر، حرارت کمی تولید می‌شود که نیاز به خنک کاری ندارد.

بروچینگ

بروچینگ یا همان عملیات خان‌کشی یک نوع عملیات ماشینکاری است که در آن ابزار تیز، سخت و رزوه‌دار از قطعه خام براده‌برداری می‌کند. خان‌کشی نوعی عملیات براده برداری است که برای ایجاد سطوح تخت، شیارها، هزارخاری، دندانه‌های چرخ‌دنده‌های داخلی و سوراخ با اشکال دایره‌ای، مربعی یا هر شکل نامتعارفی می‌باشد. تفاوت بین عملیات بروچینگ با سایر روش‌های ماشینکاری در ابزارهای مورد استفاده برای براده‌برداری است. در روش متداول خان‌کشی، از ابزارهایی به نام تیغه‌ها یا سوزن‌های خان‌کشی که دارای دندانه‌های بُرّنده متوالی استفاده می‌شوند و ابزار تراش اجباراً از یک مسیر مستقیم به کمک دستگاه خان کشی گذشته و تنها با یک بار عبور ابزار، شکل نهایی ایجاد می‌شود به‌طوری‌که تا عمق ۳۸ میلی‌متر در یک پاس براده برداری ممکن است صورت گیرد.

دستگاه‌های بروچینگ در دو نوع افقی و عمودی وجود دارند.

در ماشین‌های خان‌کشی افقی برای براده برداری ابزار کشیده می‌شود. در نقطه مقابل در ماشین‌های خان کشی عمودی بسته به شرایط ابزار یا تحت فشار قرار می‌گیرد یا تحت کشش.

ECM / EDM

EDM

ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی که مخفف عبارت Electrical Discharge Machining  (EDM)  فرایند براده‌برداری است که در آن از یک منبع ژنراتور برای تولید جرقه با ولتاژ پایین وامپر بالا به‌منظور براده‌برداری استفاده می‌شود. این روش ماشینکاری محبوب اغلب در متریال‌های سخت کاربرد دارد. EDM  قابلیت تولید قطعات با اشکال پیچیده را دارد. فرایند برش‌کاری به‌وسیله جرقه‌های متناوب و کنترل شده‌ای است که بین الکترودو یا سیم یعنی سیم و قطعه کار زده می‌شود. در این روش برای براده برداری هیچگونه تماس مستقیمی بین قطعه کار و الکترود و یا سیم بر قرار نمی‌شود. همچنین ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی فرایند براده برداری است که در آن از یک منبع ترموالکتریکی به‌منظور براده برداری استفاده می‌شود.

با وجود مزیت‌های زیاد این روش ماشینکاری، دارای معایبی نیز هست. از جمله این معایب می‌توان به نرخ براده‌برداری کم اشاره کرد.

ECM

ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM) یک فرآیند ماشینکاری است که در آن حذف مواد از طریق انحلال آندی کنترل شده قطعه کار انجام می شود. ماشین‌کاری الکتروشیمیایی مخفف Electrochemical Machining  (ECM) که گاهی اوقات با نام برشکاری کاتدی نیز از آن یاد می‌شود یکی از روش‌های اخیر ماشین کاری، با توانایی بالا برای استفاده می‌باشد. پایه و اساس این فرایند جدید نمی‌باشد اما کاربرد فرایند به عنوان یک ابزار فلزکاری نوین شناخته می‌شود. گسترش وسیع این فرایند را می‌توان در راستای نیاز به ماشین کاری مواد سفت و سخت مانند تیتانیوم، افزایش یافتن هزینه و نیاز به پیکربندی‌های ماشین کاری فراتر از توانایی ماشین کاری مرسوم جستجو کرد.

از مزایای این روش ماشینکاری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. قابلیت ماشینکاری هر درجه از سختی در جنس‌های مختلف قطعه‌کار
2. قابلیت ماشینکاری اشکال پیچیده
3. کیفیت سطح نهایی بالا
4. کنترل سرعت براده برداری با تغیر پارامترهای الکتریکی (ولتاژ، جریان، انرژی)

سخن پایانی

در این مقاله خلاصه ای از عملیات و فرآیندهای ماشینکاری را برای شما ارائه دادیم . برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع دستگاه CNC و محصولات مرتبط ، با متخصصین ما مشورت نمایید.