بخشی از مقاله
انواع ماشين تراش
ماشين تراش رايجترين ماشين ابزاري است كه در عمليات توليد در مقياس كوچك بكار مي رود. انواع ديگر ماشين تراش نيز وجود دارد. در عمليات توليد در مقياس متوسط بطور گسترده اي از ماشين سري تراش استفاده مي شود. در اين ماشين بجاي پس دستگاه برجك شش گوش و چرخاني قرار دارد كه به كمك پيچ جلوبر در طول بستر به حركت در مي آيد. در سطوح ششگانة اين برجك مي توان انواع قلمها را نصب كرد ( در بعضي از برجكها در هر سطح 2 يا چند قلم نصب مي شود ) و هر يك از آنها را به موقع، و با به چرخش درآوردن برجك به موقعيت مناسب آورد و تراشكاري را آغاز كرد.
ماشين تراشهاي خودكار ( تك محوري و چند محوري ) براي توليد انبوه قطعات كوچك از ميله هاي استوانه اي مناسب اند. حركتهاي مختلف در اين ماشين ها به كمك بادامكهايي كه به همين منظور تراشيده شده اند كنترل مي شود. كلية عمليات، از جمله تغذية تدريجي مادة اوليه به درون گيرة فشنگي، از طريق سوراخي كه در محور اصلي تعبيه شده، بطور خودكار انجام مي شود. فقط در هنگام تعويض ميلة مادة اوليه، ماشين نيازمند مراقبت است. قطعاتي از قبيل پيچهاي كوچك، كه بايد به تعداد زياد توليد شوند، با استفاده از اين نوع ماشينها تراشيده مي شوند.
ماشين داخل تراش عمودي
براي تراش قطعات سنگين، يا قطعاتي با قطر زياد، ماشين تراش با محور افقي مناسب نيست. محور اصلي چنين ماشينهايي بايد بسيار بالا برده شود، در اين صورت تراشكار به آساني نمي تواند قطعه كار و قلم را به دستگاه ببندد. از سوي ديگر بستن قطعه كار به صفحه نظام، يا بستن آن بين 2 مرغك بسيار دشوار خواهد بود. بدين سبب براي تراشيدن اين نوع قطعات از ماشيني به نام داخل تراش عمودي استفاده مي شود كه طبق همان اصول ماشين تراش افقي قطعه كار مي چرخد ( حركت C` ) و حركت پيشروي به طور پيوسته و خطي به قلم داده مي شود. حركت پيشروي ممكن است در امتداد عمود بر محور چرخش قطعه كار ( حركت X )، يا به موازات آن ( حركت Z ) نيز باشد.
در اين ماشينها قلمهاي تك لبه اي به كار مي روند كه به قلم گيرهايي شبيه قلم گير چهار طرفه ولي بدون قابليت تقسيم سريع، بسته مي شوند. عمليات تراش معمولاً به روتراشي ( حركت –Z )، پيشاني تراشي ( حركت –X )، و داخل تراشي ( حركت –Z ) محدود است. هندسة تراش و معادله هايي كه در آنجا به دست آمد، براي ماشين داخل تراش عمودي نيز معتبر است.
براي بستن قطعه كار از ميزي افقي و چرخان، كه شيارهايي شعاعي T شكل براي جاي دادن گيره ها دارد، استفاده مي شود.
ماشين داخل تراش افقي
آخرين ماشين از مجموعة ماشينهايي كه در آنها از قلمهاي تك لبه اي استفاده مي شود و حركت اصلي چرخشي دارند و در اينجا شرح داده مي شود ماشين داخل تراش افقي است. اين نوع ماشين غالباً در مواردي بكار مي رود كه به تراشيدن سوراخ داخلي در قطعه كارهاي بزرگ غير استوانه اي نياز است. به طور كلي وقتي گفته مي شود كه ماشيني عمودي يا افقي است، منظور نشان دادن امتداد محوري است كه حركت اصللي ماشين را تأمين مي كند. بنابراين در ماشين داخل تراش افقي محور اصلي افقي است.
ويژگي اصلي اين ماشين آن است كه بر خلاف داخل تراش عمودي، در اين ماشين قطعه كار در حين ماشينكاري ثابت است و حركتهاي مولد را تنها قلم انجام مي دهد. متداولترين فرايند ماشينكاري كه با اين ماشينها انجام مي شود سوراخ تراشي است. عمل سوراخ تراشي با چرخش قلم، كه بر روي ميلة داخل تراش متصل به محور اصلي نصب شده ( حركت C ) انجام مي شود. حركتهاي ماشين ابزار، كه مي توان براي حركت دادن قطعه كار از آنها استفاده كرد، صرفاً براي استقرار قطعه كار به كار مي روند و معمولاً در هنگام ماشينكاري از آنها استفاده نمي شود. با استفاده از قلم كير ويژه اي كه قلم را در حين چرخش در امتداد شعاعي پيشروي مي دهد، مي توان پيشاني تراشي كرد.
ميز كار اين ماشين نيز شيارهاي T شكل دارد و براي بستن قطعه كار با گيره از آنها استفاده مي كنند.
معادله هاييكه قبلاً براي تعيين ضخامت برادة تغيير شكل نيافته، زمان ماشينكاري و آهنگ براده برداري به دست آمد، در اينجا نيز براي سوراخ تراشي و پيشاني تراشي معتبر است.
ماشين صفحه تراش
صفحه تراش ماشين كوچكي است كه حركت اصلي در آن خطي است. قلم تك لبه اي در سر قلم كه در انتهاي بازو قرار دارد محكم مي شود. حركت بازو رفت و برگشتي است ( حركت X ) كه بوسيلة يك سيستم محرك مكانيكي، يا سيلندر و پيستون هيدروليكي تأمين مي شود. سرعتحركت رفت، كه در حين آن عمل تراش انجام ميشود، خواه با استفاده از سيستم مكانيكي و خواه با استفاده از سيستم هيدروليكي، به مراتب از سرعت حركت برگشت كمتر است. سرعت حركت برگشت از آن رو بيشتر است كه زمان ماشينكاري به حداقل ممكن برسد. در همة صفحه تراشها طول حركت قابل تغيير است تا بتوان براي هر قطعه، طول حركت مناسب را انتخاب كرد. در پايان هر حركت برگشت، پيشروي به صورت پله اي و به كمك چرخ ضامن دار، كه سبب چرخيدن، پيچ جلوبر در كشو عرضي، و در نتيجه حركت ميز مي شود، انجام مي گيرد.
از ماشينهاي صفحه تراش بيشتر براي تراشيدن سطوح مستوي بر روي قطعات كوچك وابسته به گروههاي كم تعداد استفاده مي شود. براي ماشينكاري سطحي افقي ، پيشروي به طور افقي ( حركت Y` )، و براي ماشينكاري سطحي عمودي، پيشروي به طور عمودي ( حركت Z` ) انجام مي شود.
همان طور كه در شكل ديده مي شود، سر قلم به قلم گير و پاية مركب در ماشين تراش بي شباهت نيست. سر قلم را مي توان چرخاند و در مكان زاويه اي دلخواه در صفحة قائم محكم و بدين ترتيب ماشينكاري سطوح مورب را با پيشروي دستي قلم امكان پذير ساخت. يكي از قسمتهاي اصلي سر قلم صفحه تراش، جعبة زير دنده است. قلم گير با يك پين افقي به سر قلم لولا مي شود، بنابراين مي تواند حول لولا و به سمت بالا حركت چرخشي انجام دهد. در نتيجه به سبب نيرويي كه قطعه كار در حين حركت برگشت قلم به آن وارد مي كند، بلند مي شود. قطعه كار معمولاً به گيره اي بسته مي شود كه خود از طريق شيارهاي T شكل به ميز متصل شده است.
زمان لازم براي تراش سطحي به پهناي b از رابطة زير بدست مي آيد.
t =
كه در آن nبسامد حركتهاي رفت و برگشت يا حركتهاي تراش و f آهنگ پيشروي است.
آهنگ براده برداري Z در حين عمل تراش از رابطه زير بدست مي آيد.
Z = A u = f a u
كه در آن u سرعت تراش و a عمق تراش است.
ماشين صفحه تراش دروازه اي
به سبب محدوديت طول حركت و طول طرة بازو در صفحه تراش معمولي تراش سطوح قطعات بزرگ با صفحه تراش دروازه اي انجام مي شود با اعمال حركت اصلي خطي به قطعه كار ( حركت X ) و حركت پيشروي قلم درامتداد عمود بر آن ( Y يا Z ) در صفحه تراش دروازه اي اين مسأله حل مي شود. حركت اصلي معمولاً از طريق شانه و پينيون انجام مي گيرد و نيروي محرك پينيون از موتور الكتريكي دور متغير تأمين ميشود.
همانند صفحه تراش معمولي قلم گيرهاي صفحه تراش دروازه اي نيز جعبة زير رنده دارند و مانع تداخل بين قلم و قطعه كار در حين حركت برگشت شود حركت پيشروي در اين ماشينها پله اي است.
قطعه كار با استفاده از گيره روي شيارهاي T شكل ميز بسته مي شود زمان ماشينكاري آهنگ براده برداري و ضخامت برادة تغيير شكل نيافته را مي توان از معادله هاي نظير براي صفحه تراش معمولي بدست آورد صفحه تراش دروازه اي آخرين ماشين از گروه ماشينهاي با قلم تك لبه اي است كه در اينجا شرح داده شد.
ماشينهايي كه در آنها قلم هاي چند لبه اي بكار مي رود
قلم هاي چند لبه اي
از رايج ترين قلم هاي چند لبه اي مي توان مته، برقو، تيغه فرز و قلم خان كشي را نام برد كه در ادامه مطلب به همراه ماشينهايي كه اين قلم ها اغلب روي آنها بكار مي روند معرفي مي شوند.
ماشين مته
ماشين مته تنها عملياتي را مي تواند انجام دهد كه در آنها قلم حركت چرخشي داشته باشد و در امتداد محور چرخش خود پيشروي كند قطعه كار در حين تراش همواره ساكن است در بسياري از ماشينهاي مته حركت پيشروي قلم با راه اندازي دستي اهرمي كه در سمت راست كله گي قرار دارد انجام مي شود ميز كار و كله گي را مي توان روي ستون حركت داد و در محل مناسب محكم كرد و بدين ترتيب قطعات با ارتفاعات مختلف را براي ماشين كاري به ماشين بست معمول ترين عملي كه با اين ماشين انجام مي شود مته كردن و توليد سطح استوانه اي داخلي با قلمي است كه مته مارپيچ ناميده مي شود.
اين قلم دو لبه برنده دارد كه هر يك به سهم خود در برداشت براده شركت مي كنند پس پيشروي به ازاي هر دندانه ( عمقي از ماده كه بوسيله از يك دندانه برداشته و به موازات امتداد حركت پيشروي اندازه گيري مي شود ) همان ( درگيري پيش ) است كه با نصف f برابر است.
a = sin k
كه در آن k زاويه لبه برنده اصلي است.
زمان ماشينكاري t از معادله زير بدست مي آيد.
t =
بديهي است كه سرعت تراش در دو نوك جانبي مته حداكثر و در نوك مياني مته كه بصورت لبه يك اسكنه كوتاه است صفر است . نقش اين لبه اسكنه اي كه در ايجاد سوراخي جديد در قطعه كار اين استكه با پس زدن ماده به سمت لبه هاي برنده راه مته را در داخل قطعه كار باز مي كند شرايط مناسب تراش در اين ناحيه اثري بر كيفيت سطح ماشين كاري شده ندارد بلكه لبه هاي برنده فرعي در اين امر دخبل اند براده حاصل كه به صورت مارپيچ در مي آيند از درون شيارهاي مته به خارج حمل مي شود.
مته هاي مارپيچ معمولاً براي ايجاد سوراخهايي به طول كمتر از 5 برابر قطر خود مناسب اند گرچه بايد اضافه كرد كه مته هاي مخصوصي نيز يافت مي شود كه در ماشينهاي ويژه براي مته كردن سوراخهاي عميق تر بكار مي روند و از شرح آنها در اينجا خودداري مي كنيم.
قطعه كار را معمولاً در گيره اي قرار مي دهند و سپس گيره را با پيچ و مهره به ميز متصل مي كنند اما معمولاً براي ايجاد سوراخ هر محور سوراخي در قطعه استوانه اي از ماشين تراش استفاده مي كند بدين منظور مته مارپيچ را در پس دستگاه بجاي مرغك جا مي زنند يا از دستگاه مخصوصي براي بستن مته استفاده مي كنند كه خود روي حماله نصب ميشود.
مته مارپيچهاي بزرگ معمولاً تنه اي مخروطي دارند كه درون ماده گي مخروطي مناسبي كه در انتهاي محور اصلي ماشين قرار دارد جا مي خورد براي جلوگيري از لغزش بين اين سطوح مخروطي از زبانه اي در انتهاي تنه استفاده مي شود كه درون شياري مناسب در انتهاي قسمت مخروطي ماده گي قرار مي گيرد براي آزاد كردن مته از درون شياري مناسب به انتهاي گوه اي كه بدين منظ.ر ساخته شده است ضربه اي وارد شود.
مته مارپيچهاي كوچك تنه استوانه اي دارند و به كمك سه نظامي كه به سه نظام مته هاي دستي بي شباهت نيست به محور ماشين متصل مي شوند اين سه نظام تنه مخروطي دارد تا بتوان آنرا در ماده گي روي محور اصلي ماشين مته يا پس دستگاه ماشين تراش جا زدو استوار كرد.
عمل خزينه زني براي ايجاد خزينه ماده گي مخروطي به عمق كم كه در انتها آزادي دارد با مته مرغك انجام مي شود. از اين ماده گي مخروطي مي توان براي استقرار نوك مرغك در ماشين تراش يا به منزلة راهنمايي براي مته مارپيچ و جلوگيري از سرگرداني نوك مياني آن در آغاز تراش استفاده كرد. برقوزني به منظور پرداختكاري سوراخي كه قبلاً ايجاد شده است انجام مي شود.
برقو شبيه مته است ولي شيارهايي مستقيم دارد و مقدار لبه هاي برنده آن نيز بيشتراست منظور اصلي از اين عمل براده برداري سنگين نيست بلكه تنها هدف آن افزايش دقت و صافي سطح ماشين كاري شده سوراخ از طريق برداشتن اندكي از ماده قطعه كار است.
پيشاني تراشي موضعي براي ايجاد فرورفتگي دايره اي و مسطح حول يك سوراخ و در صفحه عمود برمحور سوراخ انجام مي شود، سطح حاصل نشيمن گاه خوبي براي واشر و مهره است. كله گي و موتور اين ماشين ها در طول بازويي كه خود در صفحه افقي مي گردد حركت كشويي دارد و بدين ترتيب سطح بزرگي را پوشش مي دهد اين ماشينها به ويژه در مواردي كه بايد سوراخهاي متعددي در يك قطعه كار سنگين ايجاد كرد بسيار مناسب اند.
ماشين فرز افقي
ماشين هاي فرز در دو نوع مهم ساخته مي شود. افقي و عمودي همانطور كه قبلاً نيز گفته شد صفتهاي افقي و عمودي امتداد محور اصلي ماشين را مشخص مي كند. در ماشين فرز افقي تيغه فرز به محوري افقي كه خود به كمك محور اصلي به چرخش در مي آيد بسته مي شود بنابراين قلم مي چرخد و كار بصورت پيوسته پيشروي مي كند.
ساده ترين عمل ماشينكاري در اين ماشينها فرزكاري با تيغه غلطكي است كه براي توليد سطح افقي روي قطعه كار انجام مي شود.
اگر جهت تيغه غلطكي معكوس مي شد قلم به صعود روي قطعه كار تمايل مي يافت بدين سبب اين نوع فرز كاري با تيغه غلطكي را فرزكاري صعودي مي نامند. شواهد حاكي از آن است كه در فرزكاري صعودي نسبت به فرزكاري معمولي با تيغه غلطكي به نيرو و توان كمتري نياز است و بنابراين به آن ترجيح داده مي شود اما فرزكاري صعودي مستلزم صلابت ماشين و وسايل نگاه دارنده قلم و قطعه كار است.
آهنگ پيش روي f كه معادل مقدار پيشروي قطعه كار به ازاي يك دور چرخش تيغه است با معادله زير بيان مي شود.
F=
كه در آن u سرعت پيشروي قطعه كار و بسامد چرخش تيغه فرز است. ( درگيري پيش ) كه معدل ضخامت براده اي است كه با يك دندانه برداشته مي شود و به موازات امتداد حركت پيش روي اندازه گيري مي شود برابر است با f/N، كه Nتعداد دندانه هاي تيغه فرز است.
ماشين فرز عمودي
با استفاده از ماشين فرز عمودي انواع مختلف عمليات ماشين كاري سطوح افقي عمودي يا مورب انجام مي شود همانطور كه از نام اين ماشين بر مي آيد محور اصلي آن عمودي است.
قطعه كار را مي توان در يكي از سه امتداد زير پيشروي كرد:
1- در امتداد محور عمودي ( حركت Z ) با بالا و پايين بردن زانو
2- در امتداد محور افقي ( حركت Y ) با حركت دادن زين روي زانو
3- درامتداد محور افقي ( حركت X ) با حركت دادن ميز روي زين
در ماشين هاي بزرگ زين مستقيماً روي بستر سوار مي شود و حركت نسبي بين قلم و قطعه كار در امتداد محور عمودي با حركت دادن كله گي در طول ستون ( حركت Z ) تأمين مي شود اين نوع ماشين ها را ماشين هاي فرز عمودي بستر دار مي داند.
در تخمين زمان ماشين كاري t بايد براي حركت نسبي اضافه بين قلم و قطعه كار اضافه مجازي در نظر گرفت.
تيغه فرزهايي كه در ماشين هاي عمودي بكار مي روند معمولاً يا سوراخي در ميان دارند و يا داراي تنه استوانه اي اند.
آن دسته از تبغه ها كه سوراخ دارند به ميلة فرزي متنصل مي شوند كه خود بوسيله ميلة كششي به درون ماده گي واقع در محور اصلي كشيده و به آن متصل مي شود.
آن دسته از تيغه هايي كه تنه استئانه اي دارند به كمك سه نظام يا از طريق پيچي كه بر قسمت ماشين كاري شدة تنه فشار وارد مي آورد به محور اصلي بسته مي شوند.
در اين نوع ماشين نيز قطعه كار را با استفاده از يا شكاف هاي T شكل به ميز كار مي بندند.
