بخشی از مقاله
خان کشی، اره کاری، سوهان کاری
خان کشی
فریند خان کشی که در شکل 1- 26 به تصویر درآمده است یکی از پر تولیدترین فریندهای اساسی ماشینکاری است خان کشی از نظر اقتصادی با فرایندهای فرزکاری و سوراخ‌تراشی رقابت می‌کند و به وسیله آن میتوان سطوح را با دقت زیاد تراشکاری کرد. خانکشی شبیه صفحه تراشی است با این تفاوت که در خان کشی تنها با یکبار عبور ابزار، کار خاتمه می یابد در حالی کهدر صفحه تراشی به رفت و آمدهای زیادی نیاز است. در کال تولید از خان کشی برای پرداخت سوارخ ، هزار خار و سطوح تخت استفاده می‌شود. در این فرایند تغذیه در هر دندانه اختلاف طول دو دندانه متوالی است. خان کشی شبیه اره کاری است با این تفاوت که در اره کاری عمل برش با گذرهای متعدد انجام می‌گیرد.
قلب این فرایند در ابزار آن قرار دارد که دندانه‌های خشن تراش، نیمه پرداخت کن، و پراداخت کن در یک ابزار گرد آمده‌اند. از نقطه نظر تغذیه این فرایند در بین فرایندهای اساسی ماشینکاری منحصر به فرد است. تغذیه که تعیین کننده ضخامت تراشه ایجاد شده است در ساختمان ابزار تراش که خان کش خوانده می شودمنظور گردیده است. اغلب شکل سطح تراشیده شده معکوس شکل خان کش است و در بیشتر موارد این امر با یک حرکت خطی رفت و آمدی ابزار در عرض قطعه کار ( یا قطعه کار در عرض ابزار) به وجود می آید:
خان کش از مجموعه‌ای از دندانه ها که هر یک مختصری بلندتر از دندانه قبلی است تشکیل شده استفاده . تغییر اندازه هر دندانه که تعیین کننده عمق تراش توسط هر دندانه (ضخامت تراشه) است پله نامیده می شود. بنابراین در خان کشی به تغذیه نیازی نیست. شکل لبه جلویی دندانه‌ها تعیین کننده شکل سطح ماشین شده است. در نتیجه به خاطر این شرایط که جزیی از ساختمان ابزار است به حرکتهای پیچیده بین ابزار و قطعه کار نیاز نیست. این شرایط نیاز به کارگر ماشینکار بسیار ورزیده را نیز به حداقل می رساند.
شکل (2-26) نمایشگر یک ماشین خان کش قائم کشیدنی به طرف پایین است. انتهای کشش خان کش از درون قطعه عبور و کلیدی به شیار آن قفل و از درون قطعه کشیده می‌شود. سپس خان کش از داخل قطعه بیرون کشیده می‌شود. سپس قطعه از کارگیر چپ به کارگیر راست منتقل و بدین ترتیب یک قطعه در هر دوره تکمیل می‌گردد.
شکل 1-26
اصول و فرایند خان کشی
خان کشی به معنای عبور ابزار (یا کار) از مقابل کار تنها با یک بار رفت و آمد و با سرعت V است. تغذیه با افزایش تدریجی ارتفاع دندانه‌ها تامین می‌شود. میزان افزایش ارتفاع هر دندانه بسته به این که خراش تراش (tr) نیمه پرداخت کن (ts) یا پرداخت کن یا تصحیح تا اندازه نهایی (tf) باشد تغییر می‌کند. در خان کشهای معمولی تعداد دندانه‌های نیمه پرداخت کن و پرداخت کن 3 تا 5 عدد است. تعداد دندانه های خشن تراش باید به گونه ای تعیین شود که طول خان کشی که برای محاسبه زمان تراش مورد نیاز است از روی آن محاسبه گردد. دیگر طولهای لازم در یک خان کش کشیدنی معمولی در شکل (1- 26 ) نشان داده شده است. اگر تراشکاری سنگین و یا جنس ماده تراشیدنی سخت باشد، طول تراشه شکن قسمت اولیه ممکن است تا چندین دندانه امتداد یابد.
گام یا فاصله بین هر دو دندانه P است و داریم:
شکل (2-26)
شکل (3-26)
و همان طور که در شکل 3- 26 نشان داده شده است طول تراش معمولا برابر Lw است.
تعداد دندانه‌های خشن تراش از رابطه زیر به دست می‌آید.
که در آن d کل مقدار فلزی است که باید برداشته شود و tr مقدار افزایش ارتفاع در هر دندانه است. برای خان کش کشیدنی طور کلی LB برابر است با :
طول رفت و آمد. اگر ابزار در مقابل کار حرکت کند برابر با (اینچ) L=LB-Lw است و اگر کار از مقابل ابزار عبور کند برابر است با L=Lw-LB
زمان تراش برابر است با:
CT=L/12V
(2-26)
که در آن v سرعت تراش بر حسب فوق در دقیقه است.
نرخ برداشت فلز به تعداد دندانه‌های خشن‌تراشی که با کار درگیر هستند بستگی دارد.
(3-26) اینچ مکعب بر دقیقه برای هر دندانه خشن تراش نرخ براده‌برداری در هر دندانه که در آن w پهنای دندانه خان کش است.
برای خان کش بزرگتر از قطعه حداکثر تعداد دندانه های خشن تراش درگیر با کار از رابطه n=Lw/P به دست می‌آیید. برای این فرایند نرخ برداشت فلز برابر است با:
اینچ مکعب در دقیقه MRR= 12 trWVn
که در آن معمولا n تا بزرگترین عدد صحیح بعدی گرد می‌شود.
یک خان کش کشیدنی باید آن قدر محکم باشد که به هنگام کشیدن دو تکه نشود. استحکام یک خان کش با حداقل مقطع آن که ریشه اولین دندانه یا انتهای کشش است تعیین می‌شود.
تنش تسلیم ماده خان کش × حداقل سطح مقطع
ضریب اطمینان
(4-26)
خان کش فشار دادنی باید به قدری استحکام داشته باشد که هنگام کار کمانه نکند. اگر نسبت طول به قطر (L/Dr) از 25 بیشتر باشد ، خان کش را باید در رده ستونهای بلند در نظر گرفت که با بار اضافی کمانه می‌کند.
اگر L طول خان کش از انتهای کشش تا اولین دندانه Dr قطر ریشه در وسط خان کش و s ضریب اطمینان باشد داریم:
بار مجاز
برای L/DR کمتر از 25 بار معمولی خانکش بار بحرانی به شمار نمی‌رود.
محاسبه حداکثر نیروی فشار یا کشش به تعداد دندانه‌های درگیر (nB) پهنای تراش (w): افزایش ارتفاع در هر دندانه (t) و استحکام برشی مادة مورد ماشینکاری (ts) بستگی دارد.
نیروی کشیدن خانکش (FCB) برابر است با:
شکل (6-26)
Ts را می توان با توجه به سختی بر ینل فلزات از شکل (15-26) بهدست آورد. این نیروی تقریبی را میتوان برای تخمین توان لازم ماشین خان کش به کار برد. تعداد واقعی دندانه‌های درگیر (nB) از رابطه Lw / P6 به دست آید.
امتیازات و معایت خان کشی
به دلیل ماهیت ذاتی ساختمان خان کش، خان کشی یک روش ساده سریع ماشینکاری است. در اینجا رابطه نزدیکی بین شکل مقطع سطح ایجاد شدنی، مقدار ماده‌ای که باید برداشته شود، و طراحی خان کش وجود دارد. به عنوان مثال کل ماده‌ای که باید برداشته شود نمی‌تواند از مجموع پله تعبیه شده برای خان کش تجاوز کند و پله هر دندانه باید باشد که تراشه با حداقل ضخامت مناسب ماده تراشیدنی ایجاد نماید. بنابراین یا باید برای هر کار یک خان کشهای ویژه ساخت و یا برای هر قطعه به گونه‌ای باشد که بتوان از خان‌کشهای استاندارد برای آن استفاده کرد. خان کشی موارد استفاده زیادی دارد به ویژه برای تولید انبوه مناسب است . چرا که حجم تولید توجیه کننده هزینه بسیار ابزار است. به علاوه برای برخی شکلهای استاندارد و ساده از قبیل جاخار میتوان از خان کشهای موجود استفاده کرد.
خان کشی در اصل برای ماشینکاری جاخارهای داخلی گسترش یافته است. البته مشاهده می شود که به علت سرعت این فرایند درتولید انبوه، استفاده از آن برای سطوح مختلف از قبیل تخت، استوانه‌ای داخلی یا خارجی و نیمه استوانه‌ای و بسیاری سطوح نامنظم دیگر گسترش یافته است. از آنجا که محدودیت کمی برای شکل دندانه‌های خان کش وجود دارد، قطعات تولید شده به روش خانکشی تقریبا هیچ محدودیتی از نظر شکل ندارند. تنها محدودیتهای فیزیکی این است که شکل قطعه نباید مانعی برای ورود یا عبور ابزار ایجاد کند و ماده قطعه کار باید آنقدر محکم باشد که تحمل نیروهای وارده را بنماید. برای خان کشی داخلی، لازم است سوراخی که امکان ورود خان کش را به وجود آورد، به وسیله عملیاتی چون مته کاری، سوراخ تراشی یا ماهیچه گذاری، در قطعه ایجاد شود. دقت و پرداخت محصولات خانکشی معمولا بهتر از فرزکاری و یا برقوکاری است، هر چند در خان کشی معمولا یک حرکت ساده خطی بین کار و ابزار وجود دارد ولی با افزودن یک حرکت دورانی میتوان هزار خارهای مارپیچ یا لوله تفنگ را خانکشی کرد.
طبقه‌بندی خان کشها معمولا طبقه‌بندی کشها به صورت زیر است:
هدف حرکت ساختمان کاربرد
ساده فشاردادنی یکپارچه خشن تراشی
مرکب کشدنی سرهم کردن تصحیح اندازه
ثابت جلاکاری
طراحی خان کش- اجزای اصلی – شکل و آرایش دندانه‌های خان کش در شکل (1-26) نمایش داده شده است. اساسا هر دندانه یک ابزار تراش تک لبه با نظمی شبیه ارایش دندانه‌های اره است. با این تفاوت که اندازه آنها برابر نیست و به اندازه آنها برابر نیست و به اندازه پله که تعیین کننده عمق تراش هر دندانه است. با هم تفاوت دارند. عمق تراش از حدود 006/0 اینچ در مورد دندانه‌های خشن تراش برای فولاد خوش تراش تا حداقل 001/0 اینچ برای دندانه‌های پرداخت است. اندازه دقیق آن تابع چندین عامل است . عمق بیش از اندازه زیاد موجب ایجاد تنشهی ناهنجار در دندانه‌های خان کش و در قطعه کار می‌شود. عمق خیلی کم باعث عملی مالش به جای تراش می‌شود. استحکام و شکل‌پذیری فلز تراشیدنی از عوامل اصلی هستند.
در مواردی نظیر خان کشی فراورده‌های ریخته‌گری و آهنگری که سطح سخت و ساینده دارند و ملزم است عمق تراشه زیاد باشد. میتوان از خان کشهای نوع دندانه آرمیچری یا جست‌دار شکل (4-26) استفاده کرد. دراین طرح دو یا سه دندانه متوالی اندازه‌اند. ولی هر کدام از دندانه‌های این گروه در قسمتی از لبه بریدگی دارند. بهطوری که عمل تراش فقط با قسمتی از محیط دندانه صورت می گیرد. به این ترتیب می توان بدون افزایش نیروی لازم برای هر دندانه تراشه‌های کم عرضتر ولی دقیقتر برداشت. به علاوه، با این طرح دندانه نیرو و توان لازم نیز کاهش می یابد.
با استفاده از دندانه‌های دوگانه که در شکل (5-26) نمایش داده شده است. نیز میتوان نیروهای تراش بار وارد بر هر دندانه را کاهش داد. در این طرح دو دندانه متوالی هم اندازه وجود دارند که در محیط اولی شیارهای پر عرض تراشه شکن تعبیه شده است و فقط در قسمتهایی از محیط ورود فلز را می‌تراشد. در حالی که دندانه صاف بعدی عمل تراش را کامل می‌کند. شیار تراشه شکن در خان کش مدور به گونه ای که در شکل (6-26) نشان داده شده است. تراشه ها را می‌شکند. سومین روش کاهش نیروی وارده بر هر دندانه استفاده از اصلی است که در شکل (7-26) نمایش داده شده است.
شکل 4-26
در این روش که در درجه اول برای خان کشی سطوح +تخت عریض مورد استفاده قرار می گیرد. قسمت وسط سطح به وسیله چند دندانه اولیه تراشیده می شود و دندانه‌های بعدی که در دو دسته تدریجا از خط مستقیم انحراف پیدا می‌کنند بقیه سطح را می‌تراشند. خان کشهایی که دندانه‌های دوگانه آرمیچری یا تدریجی دارند، بلندتر از خان کشهای با دندانه معمولی هستند و در نتیجه استفاده از آنها مستلزم داشتن ماشین هایی با طول مسیر حرکت کافی است.
در خان کشهای مسطح سطح دندانه‌ها ممکن است عمود بر جهت حرکت با زاویه‌ای بین 5 تا 20 درجه نسبت به آن باشد. این گونه خان کشها که با برش فلز را می تراشند نرمتر کار می‌کنند و لرزش آنها کمتر است. سطوح دیگری را که میتوان به کمک خان کشی ایجاد کرد در شکل 8- 26 مشاهده می‌شود. برای ایجاد این سطوح از انواع خان کشهی کشیدنی یا هل دادن استفاده می‌شود. گام هر دندانه در مجاری بین آنها باید فضای کافی جهت تراشه ایجاد کند. تمام تراشه‌های تولید شده توسط هر دندانه در تمام مدت درگیری با ابزار با کار باید در فضای بین دو دندانه متوالی قرار گیرد. از طرفی بهتر است گام آنقدر کوچک باشد که در هر لحظه اقلا دو یا سه دندانه در حال تراشکاری باشند. شکل 9-26
قلاب زاویه تراشه اولیه را معلوم می‌کند و تابع جنس ماده تراشیدنی است. این زاویه برای فولاد 15 تا 20 درجه و برای چدن بین 6 تا 8 درجه است. زاویه پشت یا زاویه آزاد انتهایی برای جلوگیری از سایش و بین 1 تا 3 درجه است.
قسمت عمده تراشه برداری به وسیله دندانه‌های خشن تراش صورت می‌گیرد. دندانه‌های نیمه پرداخت کن موجب صاف کردن سطح می‌شوند. در حالی که دندانه‌های پرداخت کن برای ایجاد اندازه دقیق هستند. در یک خان کش نو همه دندانه‌های پرداخت کن برای ایجاد اندازه دقیق هستند. در یک خان کش نو همه دندانه های پرداخت کن هم اندازه هستند. با ساییده شدن دندانه‌های پرداخت کن اولیه، دندانه‌های بعدی عمل تصحیح اندازه را انجام میدهند. در پاره‌ای از خان کشهای مدور دندانه‌های جلاکاری برای پرداخت تعبیه می‌شود. این دندانه‌ها لبه تیز ندارند، بلکه به شکل بشقاب‌های مدور بین 001/0 تا 003/0 اینچ
(025/0 تا 075/0 میلیمتر) بزرگتر از اندازه سوراخ
شکل 5-26
شکل 6-26
هستند. عمل مالش دندانه‌ها موجب صاف شدن و تصحیح اندازه سوراخ می‌شود از این خان کشها در درجه اول برای چدن و فلزات غیر آهنی استفاده می‌شود.
انتهای کشش، وسیله‌ای برای اتصال سریع خان کش به مکانیزم کشش است. زائده جلویی برای همراستا کردن خان کش با سوراخ پیش از شروع تراشکاری است و زائد عقبی ابزار را هنگام خروج از قطعه کار با سوراخ تمام شده همراستا نگاه می‌دارد. طول ساقه باید آنقدر باشد که خان کش بتواند از درون کار عبور کند و بیش از درگیر شدن اولین دندانه خشن تراش با کار مکانیزم کشیدن بسته شود. اگر خان کش در ماشین قائم که مجهز به مکانیزم جا به جا کردن ابزار است، مورد استفاده قرار گیرد وجود دم لازم است.
خان کش نباید برای برداشتن فلز بیش از اندازه‌ای که به خاطر آن طرح شده است ( مجموعه پله تمام دندانه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
شکل 8-26
در طراحی قطعات باید حداقل 020/0 اینچ (5/0 میلیمتر ) برای خان کشی منظور کرد وبیشترین مقدار عملی حدود اینچ ( 3/6 میلیمتر ) است.
سرعت خان کشی – سرعت خان کشی نسبت پایین ( 20 تا 25 سطح در دقیقه) است و به ندرت از 50 فوت در دقیقه تجاوز می‌کند. البته از آنجا که سطح معمولا با یک بار حرکت خان کش تکمیل می‌گردد. فراورش این فرایند بالا است. معمولا یک دوره کامل بین 5 تا 30 ثانیه طول می‌کشد. بخش عمده زمان دوره تولید صرف مسیر برگشت جا به جا کردن خان کش، و باز کردن و بستن قطعه کار می‌شود. این شرایط تراشکاری موجب تسهیل در امر سرد کردن و روغنکاری می‌شود و نتیجه آن کاهش نیاز به تمیز کردن ابزار و عمر طولانی ابزار گران قیمت خان کشی است.
برای یک ماده تراشیدنی و سرعت تراش مشخص نیروی لازم برای کشیدن یا فشار دادن خان کش تابعی از پهنا پله و تعداد دندانه‌های در حال تراش است. در نتیجه هنگام طراحی و انتخاب یک خان کش باید محدودیتهای طول مسیر و توان ماشین در نظر گرفته شود.
شکل 9-26
جنس و ساختمان خان کش- از آنجا که در خان کشی سرعت تراش پایین است. بیشتر خان کشها را از فولاد ابزار تندبر یا فولاد آلیاژی ( حتی در کارهای انبوه سازی) می‌سازند. روکش کاری خان کشهای از جنس فولاد تندبر بانیترید تیتانیم رواج روزافزون یافته و طول عمر خان کشی مسطح میتوان از دندانه‌هایی از جنس کاربید تنگستن استفاده کرد. در این صورت امکان استفاده از خان کش برای مدت طولانی بدون نیاز به تیز کردن مجدد وجود دارد.
