مقدمه
ماشینکاری (Machining) یک فرآیند تولیدی است که در آن قطعات فلزی یا سایر مواد با استفاده از ابزارهای برش، به شکل و اندازه دلخواه تبدیل میشوند. این فرآیند شامل حذف مواد اضافی از قطعه (به صورت براده) است تا قطعه نهایی با دقت بالا و سطح صاف تولید شود. ماشینکاری یکی از مهمترین و پرکاربردترین فرآیندهای تولیدی است که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، ساخت ابزار و تجهیزات، و … کاربرد دارد.
انواع ماشینکاری
ماشینکاری به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم میشود:
ماشینکاری سنتی: در این نوع ماشینکاری، از ابزارهای برش مکانیکی برای حذف مواد از قطعه کار استفاده میشود. برخی از فرآیندهای ماشینکاری سنتی عبارتند از:
تراشکاری: در این فرآیند، قطعه کار در حال چرخش است و ابزار برش ثابت یا متحرک، مواد را از آن جدا میکند. تراشکاری برای تولید قطعات استوانهای، مخروطی، و پیچیده استفاده میشود.
فرزکاری: در این فرآیند، ابزار برش دوار است و قطعه ثابت یا متحرک، مواد را از آن جدا میکند. فرزکاری برای تولید قطعات با سطوح صاف، منحنی، و پیچیده استفاده میشود.
سوراخکاری: در این فرآیند، از مته برای ایجاد سوراخ در قطعه استفاده میشود. سوراخکاری برای تولید سوراخهای استوانهای، مخروطی، و پیچیده استفاده میشود.
سنگزنی: در این فرآیند، از سنگ سنباده برای صاف کردن سطح قطعه و حذف ناهمواریها استفاده میشود. سنگزنی برای تولید قطعات با دقت بالا و سطح صاف استفاده میشود.
ماشینکاری غیر سنتی: در این نوع ماشینکاری، از روشهای دیگری به جز ابزارهای برش مکانیکی برای حذف مواد از قطعه استفاده میشود. برخی از فرآیندهای ماشینکاری غیر سنتی عبارتند از:
ماشینکاری تخلیه الکتریکی(EDM) : در این فرآیند، از تخلیه الکتریکی برای حذف مواد از قطعه استفاده می شود. EDM برای تولید قطعات با اشکال پیچیده و دقیق استفاده میشود.
ماشینکاری لیزری: در این فرآیند، از پرتو لیزر برای حذف مواد از قطعه استفاده میشود. ماشینکاری لیزری برای تولید قطعات با دقت بالا و ظرافت زیاد استفاده میشود.
ماشینکاری جت آبی: در این فرآیند، از جت آب پر فشار برای حذف مواد از قطعه کار استفاده میشود. ماشینکاری جت آبی برای برش مواد نرم و سخت استفاده میشود.
شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان به عنوان یکی از پیشروترین شرکتها در زمینه ماشینکاری و تولید تجهیزات الکترونیکی، از فناوریهای روز دنیا برای ارائه محصولات با کیفیت و دقیق استفاده میکند. یکی از این فناوریهای کلیدی، فرزکاری CNC است که نقشی اساسی در تولید قطعات الکترومکانیکی با ابعاد و شکلهای مختلف ایفا میکند. در این مقاله، به بررسی ماشینکاری و نقش فرزکاری CNC در شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان و مزایای استفاده از این فناوری در تولید قطعات مکانیکی خواهیم پرداخت.
فرزکاری CNC چیست و چرا مهم است؟
فرزکاری CNC یک فرایند تولید است که در آن یک ابزار برشی چرخان (فرز) با کنترل یک کامپیوتر، مواد اضافی را از یک قطعه برمیدارد تا شکل دلخواه ایجاد شود. این فناوری نسبت به روشهای سنتی فرزکاری، دقت و سرعت بسیار بالاتری دارد و امکان تولید قطعات پیچیده و با تلورانسهای بسیار کم را فراهم میکند.
به طور كلي ميتوان گفت ماشين هاي فرز از نظر نوع کار یکی از پر کاربردترين، از نظر ساختمان متنوع ترين و از نظر کارکردن با آن جز دقيق ترين دستگاهها ميباشند .با استفاده از متعلقات ماشين هاي فرز و ابزارهاي آن ميتوان کليه قطعات تخت، افقي، عمودي، شيبدار، انحنادار، انواع شيارهاي مستقيم و مارپيچ و چرخ دنده هاي مختلف را توليد کرد. به ابزاري که عمل براده برداری را در ماشین فرز انجام میدهد تيغه فرز گویند.
ماشین CNC از چند بخش تشكیل شده و ارتباط اين بخش ها چگونه است ؟
هر ماشین CNC را می توان به سه بخش کنترل کننده عددی (NC) ، PLC و ماشین، تفکیك کرد.
کنترل کننده عددی (NC)
مغز متفکر و فرمانده اصلی مجموعه است و در بردارنده پردازشگر اصلی، حافظه ها، درگاههای تبادل اطلاعات (با بخش های داخلی یا سیستم خارجی)، میان یاب، سیستم نمایش اطلاعات، صفحه کلید و . . . است . وظیفه این بخش ، حفظ برنامه و سایر اطلاعات لازم پردازش اطلاعات صدور فرمان برای PLC و ماشین، دریافت اطلاعات در مورد موقعیت واقعی ) وضعیت فعلی ( ماشین ، مقایسه با مقادیر تنظیمی و اصلاح خطا است.
به طورکلی وظایف PLC در یك ماشین CNC عبارتند از :
1 – دریافت زمان های) Switching زمان هایی که حالت 0 یا 1 دارند (از CNC
2 – دریافت سیگنال های مربوط به وضعیت های بحرانی ماشین از طریق سنسور ها، سوئیچ های محدود کننده و سوئیچ فشاری
3 – بررسی شرایط موجود براساس منطق تعریف شده در برنامه و تصمیم گیری برای اجرا و یا عدم اجرای دستورات فوق
بخش ماشین ( Machine) :
به سایر اجزا مانند بدنه ، اسلایدها ، موتورها ، درایوها ، انکودر ها ، پمپ ها و . . . ماشین گفته می شود که مجری فرمان های ارسالی از طرف NC و PLC است و در اجزا، گزارش آن هارا برای PLC و NC ارسال می کند .
به عنوان مثال اگر فرمان محور X صادر شود موتور Xشروع به کار خواهد کرد .آخرین موقعیت محور به وسیله انکودر برای NC ارسال می شود و در دو انتهای محور سوئیچ های محدود کننده قرار می گیرند. درصورتی که محور به یکی از این دو میکرو سوئیچ بخورد یك علامت برای PLC ارسال خواهد شد .
ارتباط بین NC و PLC:
کنترل کننده عددی (NC) ، برنامه فعال شده برای اجرا را پردازش می کند و دستورهای معروف به عملکردهای سوئیچینگ (Switching Function)را برای PLCارسال می کند . این دستورها تنها دو حالت ، روشن یاخاموش ، باز یا بسته یا به عبارت دیگر ی 0 یا 1 را تعیین می کند .به عنوان مثال اسپیندل یا روشن است M3) یا M4 ) یا خاموش (M5) ، همین طور سیستم خنك کاری یا فعال است (M8) یا خاموش (M9) ، تمامی این فرمانها برای PLC ارسال می شود .
ارتباط PLC با Machine :
PLC فرمان های دریافتی از NC را با شرایط موجود در ماشین، بر اساس منطق برنامه می سنجد و در صورتی که شرایط برقرار باشد فرمان اجرای آن دستورهارا برای ماشین ارسال می کند.
ارتباط ماشین با PLC:
ماشین از طریق سنسورها، سوئیچ ها ) محدود کننده یا فشاری ( وضعیت های حیاتی یا بحرانی ماشین را برای PLCگزارش می کند. مثلاً اگر محور X به سوئیچ محدود کننده سخت افزاری (Switch hardware limit) بخورد علامتی برای PLC صادر می شود و PLC که در ابتدای هر چرخه زمانی ورودی ها را کنترل میکند این علامت را دریافت می کند که در برنامه PLC قید شده، چنانچه این ورودی 1 شود ، باید کلیه بخش های متحرک ماشین متوقف شوند و سیستم در حالت توقف اضطراری قرار گیرد. از آنجا که کلیه وضعیت های اصلی ماشین ) حالت 0 یا 1 موتورها و . . . ) دراختیار PLC است. PLC می تواندکلیه این بخش ها ر ا متوقف کند و در صورت لزوم ترمزهای اضطراری را نیز به کار اندازد.
ارتباط NC با ماشین :
NC پس از پردازش بلوک ها ، نتایج محاسبات را درحافظه واسطBuffer Memory ذخیره می کند. در ادامه ، NC به کمك میان یاب، جا به جایی ها را به مقادیر تنظیمی برای هر محورتقسیم و درایو موتور محور مربوط ارسال می کند. درپایان هر چرخه زمانی ، NC موقعیت های واقعی را از انکودر دریافت ، خطا را محاسبه و آن را اصلاح می کند
ارتباط ماشین با N:
ماشین، فرمان های صادر شده از طرف NC را اجرا می کند این فرمانها در مورد جابجایی محورها به شکل مقادیر تنظیمی برای درایو هر محور ارسال می گردند. هم زمان با حرکت محورها ، موقعیت واقعی محور توسط انکودر اندازه گیری و برای NC گزارش می شود .در واقع ماشین ، موقیت های واقعی محورها را، که توسط انکدرها خوانده می شوند، برای NC ارسال می کند.
ارتباط PLC با NC :
PLC، در صورت بزور اشکال در حین اجرای هر بلوک ) مثلا بیش از حد مجاز بودن اختلاف بین مقادیر واقعی یا برخورد محور با میکروسوئیچ محور محدود کننده ( اجرا را متوقف می کند و پیغام خطا را روی صفحه، نمایش خواهد داد .
کاربردهای فرزکاری CNC در شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان
تولید قطعات مکانیکی: فرزکاری CNC یکی از روشهای پیشرفته و پرکاربرد در ساخت قطعات مکانیکی با دقت بالا و شکلهای پیچیده است. در این روش، یک ابزار برشی چرخان (فرز) با کنترل یک کامپیوتر، مواد اضافی را از یک قطعه کار برمیدارد تا شکل دلخواه ایجاد شود.
آموزش فرزکاری
فرزکاری پیشرفته شامل تکنیکها و روشهای مختلفی است که برای افزایش دقت، سرعت و کیفیت فرزکاری مورد استفاده قرار میگیرند. این تکنیکها شامل استفاده از دستگاههای فرز CNC(کنترل عددی کامپیوتر)، ابزارهای برش پیشرفته، سیستمهای خنککننده و روانکننده، و روشهای برنامهنویسی پیشرفته است.
مراحل ساخت قطعات مکانیکی با استفاده از فرزکاری پیشرفته
طراحی قطعه با استفاده از نرمافزارهای CAD/CAM: طراحی قطعه با استفاده از نرمافزارهای CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) و CAM (تولید به کمک کامپیوتر) انجام میشود. این نرمافزارها امکان ایجاد مدلهای سه بعدی دقیق و پیچیده را فراهم میکنند و میتوانند برنامههای CNC را به طور خودکار تولید کنند.
انتخاب مواد اولیه: مواد اولیه با توجه به جنس قطعه، خواص مکانیکی مورد نیاز، قابلیت ماشینکاری و کاربرد آن انتخاب میشود. انتخاب مواد مناسب، تاثیر زیادی در کیفیت و طول عمر قطعه نهایی دارد.
تهیه قطعه خام: قطعه خام با استفاده از روشهای مختلفی مانند ریختهگری، نورد، فورج، اکستروژن یا برش لیزری تهیه میشود. این قطعه خام باید ابعاد و شکل تقریبی قطعه نهایی را داشته باشد و دارای مقدار کافی مواد برای ماشینکاری باشد.
آمادهسازی قطعه: قطعه خام پس از تهیه، باید برای فرزکاری آماده شود. این آمادهسازی شامل تمیز کردن، علامتگذاری دقیق نقاط مرجع، بستن قطعه روی دستگاه فرز با استفاده از گیرهها، فکها، میزهای مغناطیسی یا سایر وسایل نگهدارنده مناسب و تنظیم دقیق موقعیت قطعه کار نسبت به ابزار برش است.
انتخاب ابزار تراش پیشرفته: انتخاب ابزار تراش پیشرفته (تیغ فرز) با توجه به جنس قطعه، نوع فرآیند فرزکاری، شکل مورد نظر، تلرانسهای قطعه نهایی و سرعت و دقت مورد نیاز انجام میشود. تیغ فرزها از جنسهای مختلفی مانند کاربید تنگستن، سرامیک، CNB(نیترید بور مکعبی) و الماس ساخته میشوند و دارای پوششهای مختلفی برای افزایش طول عمر و بهبود عملکرد هستند.
برنامهنویسی CNC: در فرزکاری CNC، برنامه ماشینکاری توسط نرمافزارهای CAM تولید میشود. این برنامهها شامل دستورات G-code و M-code هستند که دستگاه CNC را برای انجام عملیات فرزکاری هدایت میکنند. برنامهنویسی CNC نیازمند دانش فنی و تجربه کافی در زمینه ماشینکاری و نرمافزارهای CAM است.
تنظیم دستگاه فرز CNC: دستگاه فرز CNC با توجه به نوع ابزار تراش، جنس قطعه، سرعت تراش، نرخ پیشروی، عمق تراش، پارامترهای ماشینکاری و برنامه CNC تنظیم میشود. این تنظیمات باید با دقت و مطابق با دستورالعملهای سازنده دستگاه و ابزار تراش انجام شود.
شروع فرزکاری CNC: پس از تنظیم دستگاه فرز CNC و اطمینان از صحت آن، فرآیند فرزکاری CNC آغاز میشود. در این مرحله، دستگاه CNC با اجرای برنامه ماشینکاری، به طور خودکار عملیات فرزکاری را انجام میدهد.
بازرسی قطعه: پس از اتمام فرزکاری، قطعه با استفاده از ابزارهای دقیق مانند کولیس، میکرومتر، ساعت اندازهگیر، دستگاه CMM (ماشین اندازهگیری مختصات) و دستگاههای بازرسی اپتیکال بازرسی میشود تا از صحت ابعاد، شکل، تلرانسها، کیفیت سطح و سایر مشخصات فنی آن اطمینان حاصل شود. در صورت نیاز، قطعه میتواند تحت عملیات تکمیلی مانند سنگزنی، پرداخت، پوششدهی و … قرار گیرد.
نکات ایمنی و ملاحظات فنی در فرزکاری
ایمنی: رعایت نکات ایمنی در هنگام کار با دستگاه فرز CNC بسیار مهم است. استفاده از عینک فرزکاری، دستکش، لباس کار مناسب و کفش ایمنی، از بروز حوادث احتمالی جلوگیری میکند. همچنین، باید از خاموش بودن دستگاه قبل از تعویض ابزار تراش یا انجام هرگونه تنظیمات اطمینان حاصل شود.
انتخاب ابزار تراش پیشرفته: انتخاب ابزار تراش پیشرفته با توجه به جنس قطعه، نوع فرآیند فرزکاری، شکل مورد نظر، تلرانسهای قطعه نهایی، سرعت و دقت مورد نیاز، و ملاحظات اقتصادی انجام میشود.
برنامهنویسی CNC: برنامهنویسی CNC نیازمند دانش فنی و تجربه کافی در زمینه ماشینکاری، نرمافزارهای CAM و زبانهای برنامهنویسی (G-code) CNC و (M-code) است.
تنظیم دستگاه فرز CNC: تنظیم دقیق دستگاه فرزCNC، از جمله سرعت برش، نرخ پیشروی، عمق برش، پارامترهای ماشینکاری و سیستمهای خنککننده و روانکننده، از اهمیت بالایی برخوردار است و باید با دقت و مطابق با دستورالعملهای سازنده انجام شود.
کنترل کیفیت: کنترل کیفیت قطعه در طول فرآیند فرزکاری و پس از اتمام آن، از اهمیت زیادی برخوردار است و باید به طور دقیق و با استفاده از ابزارهای دقیق انجام شود.
نگهداری و سرویس: نگهداری و سرویس دورهای دستگاه فرز CNC و ابزارهای برش، از جمله روغنکاری، تمیز کردن، تیز کردن تیغ فرزها و کالیبراسیون دستگاه، به افزایش طول عمر دستگاه، بهبود کیفیت فرزکاری و کاهش هزینههای تولید کمک میکند.
ابزارهای فرزکاری یا تیغ فرزها، به عنوان قلب تپنده فرآیند فرزکاری، نقش حیاتی در تعیین کیفیت سطح، دقت ابعادی، سرعت برادهبرداری و راندمان تولید ایفا میکنند. انتخاب صحیح تیغ فرز، مستلزم شناخت دقیق انواع آنها، ویژگیهای فنی و کاربردهای تخصصیشان است. در این مقاله، دستهبندی جامع و تخصصی از انواع تیغ فرزها، همراه با جزئیات فنی و کاربردهای دقیق آنها ارائه میشود.
ابزارهای فرزکاری
ابزارهای فرزکاری را میتوان بر اساس معیارهای مختلفی دستهبندی کرد:
بر اساس نوع کاربرد:
فرزهای انگشتی (End Mills): این نوع فرزها، با تیغههایی که به صورت شعاعی قرار گرفتهاند، برای ایجاد سطوح صاف، شیارها، حفرهها، پخزنی و پرداخت سطوح مورد استفاده قرار میگیرند. فرزهای انگشتی خود به انواع مختلفی از جمله دوپر، چهارپر، سرگرد، سرتخت و شعاعی تقسیم میشوند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.
فرزهای صفحه ای (Face Mills): این فرزها، با یک صفحه بزرگ و تیغههای متعدد، برای برداشتن حجم زیادی از مواد و ایجاد سطوح صاف بزرگ، به ویژه در پیشانیتراشی قطعات، کاربرد دارند.
فرزهای غلطکی (Slab Mills): این فرزها، با تیغههایی که به صورت موازی با محور فرز قرار گرفتهاند، برای ایجاد شیارهای عمیق و پهن، برش قطعات و ایجاد سطوح موازی مورد استفاده قرار میگیرند.
فرزهای مدولی (Gear Cutters): این فرزها، به طور خاص برای تولید چرخدندهها و قطعات مشابه با دندانههای پیچیده طراحی شدهاند و بر اساس مدول دندانه چرخدنده و نوع دندانه (اینولوت، سیکلوئید و …) دستهبندی میشوند.
فرزهای فرم (Form Cutters): این فرزها، با شکل خاص خود، برای ایجاد اشکال پیچیده و خاص در قطعات مورد استفاده قرار میگیرند و معمولا به صورت سفارشی و بر اساس شکل مورد نظر قطعه ساخته میشوند.
فرزهای T شکل (T-Slot Cutters): این فرزها، برای ایجاد شیارهای T شکل در قطعات، که معمولا برای اتصال قطعات به یکدیگر استفاده میشوند، طراحی شدهاند.
فرزهای دو راهه (Dovetail Cutters): این فرزها، برای ایجاد شیارهای دم چلچلهای در قطعات، که معمولا برای اتصال قطعات به یکدیگر به صورت محکم و پایدار استفاده میشوند، کاربرد دارند.
بر اساس جنس
فولاد تندبر (HSS): این نوع فرزها، برای ماشینکاری مواد نرم و آلیاژهای سبک در سرعتهای پایین و متوسط مناسب هستند.
کاربید تنگستن: این نوع فرزها، برای ماشینکاری فلزات سخت و آلیاژهای مقاوم به حرارت در سرعتهای بالا کاربرد دارند.
سرامیک: این نوع فرزها، برای ماشینکاری مواد بسیار سخت و مقاوم به حرارت در سرعتهای بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرند.
الماس: این نوع فرزها، برای ماشینکاری مواد بسیار سخت و ساینده مانند سرامیک و کامپوزیت مناسب هستند.
بر اساس نوع تیغه
تیغههای قابل تعویض (Indexable Inserts): این نوع تیغهها، برای کاهش هزینه و افزایش سرعت تعویض تیغهها مورد استفاده قرار میگیرند.
تیغههای ثابت: این نوع تیغهها، برای دقت بالاتر و استحکام بیشتر مناسب هستند.
بر اساس شکل هندسی
تیغههای مستقیم: این نوع تیغهها، برای برش قطعات و ایجاد شیارهای ساده کاربرد دارند.
تیغههای مارپیچ: این نوع تیغهها، برای ایجاد شیارهای عمیق و کاهش نیروی برش مورد استفاده قرار میگیرند.
تیغههای شعاعی: این نوع تیغهها، برای ایجاد گوشههای گرد و پخزنی مناسب هستند.
جزئیات فنی و کاربردهای دقیق هر نوع تیغ فرز
فرزهای انگشتی (End Mills)
دوپر (Two Flute): برای برادهبرداری سریع و ایجاد شیارهای کم عمق در مواد نرم مانند آلومینیوم و مس مناسب هستند.
چهارپر (Four Flute): برای پرداخت سطح و ایجاد شیارهای دقیق در مواد سخت مانند فولاد و چدن کاربرد دارند.
سرگرد (Ball End): برای ایجاد سطوح منحنی و قالبها، پرداخت نهایی سطوح پیچیده و ایجاد حفرههای کروی مورد استفاده قرار میگیرند.
سرتخت (Square End): برای ایجاد سطوح صاف و شیارهای زاویهدار، برش قطعات و ایجاد لبههای تیز مناسب هستند.
شعاعی (Radius End): برای ایجاد گوشههای گرد و پخزنی، کاهش تمرکز تنش در گوشهها و افزایش مقاومت قطعه کاربرد دارند.
فرزهای صفحه ای (Face Mills)
برای پیشانی تراشی قطعات بزرگ، ایجاد سطوح صاف با کیفیت بالا و برداشتن حجم زیادی از مواد مورد استفاده قرار میگیرند.
در دو نوع تیغههای قابل تعویض و تیغههای ثابت موجودند.
تیغههای قابل تعویض برای کاهش هزینه و افزایش سرعت تعویض تیغهها مناسب هستند.
فرزهای غلطکی (Slab Mills)
برای ایجاد شیارهای عمیق و پهن، برش قطعات و ایجاد سطوح موازی مورد استفاده قرار میگیرند.
در دو نوع تیغههای مستقیم و تیغههای مارپیچ موجودند.
تیغههای مارپیچ برای ایجاد شیارهای عمیق و کاهش نیروی برش مناسب هستند.
فرزهای مدولی (Gear Cutters)
برای تولید چرخدندهها و قطعات مشابه با دندانههای پیچیده مورد استفاده قرار میگیرند.
بر اساس مدول دندانه چرخدنده و نوع دندانه (اینولوت، سیکلوئید و …) دستهبندی میشوند.
فرزهای فرم (Form Cutters)
برای ایجاد اشکال پیچیده و خاص در قطعات مورد استفاده قرار میگیرند.
به صورت سفارشی و بر اساس شکل مورد نظر قطعه ساخته میشوند.
فرزهای T شکل (T-Slot Cutters)
برای ایجاد شیارهای T شکل در قطعات مورد استفاده قرار میگیرند.
شیارهای T شکل معمولا برای اتصال قطعات به یکدیگر استفاده میشوند.
فرزهای دو راهه (Dovetail Cutters)
برای ایجاد شیارهای دم چلچلهای در قطعات مورد استفاده قرار میگیرند.
شیارهای دم چلچلهای معمولا برای اتصال قطعات به یکدیگر به صورت محکم و پایدار استفاده میشوند.
فرزهای انگشتی الماسه (Diamond End Mills)
برای ماشینکاری مواد بسیار سخت و ساینده مانند سرامیک و کامپوزیت مورد استفاده قرار میگیرند.
دارای تیغههایی از جنس الماس هستند که مقاومت بالایی در برابر سایش دارند.
فرزهای کاربیدی (Carbide End Mills)
برای ماشینکاری فلزات سخت و آلیاژهای مقاوم به حرارت مورد استفاده قرار میگیرند.
از جنس کاربید تنگستن ساخته شدهاند و دارای سختی و مقاومت به سایش بالایی هستند.
فرزهای HSS (High-Speed Steel End Mills)
برای ماشینکاری مواد نرم و آلیاژهای سبک مورد استفاده قرار میگیرند.
از جنس فولاد تندبر ساخته شدهاند و برای کار با سرعتهای پایین و متوسط مناسب هستند.
انواع براده در ماشینکاری
در فرآیند ماشینکاری، برادهها به عنوان محصول جانبی حذف مواد از قطعه شناخته میشوند. این برادهها میتوانند اطلاعات زیادی در مورد فرآیند ماشینکاری، وضعیت ابزار برش و جنس قطعه ارائه دهند. به همین دلیل، شناخت انواع برادهها و نحوه تشکیل آنها میتواند به بهبود فرآیند ماشینکاری و افزایش کیفیت قطعات تولیدی کمک کند.
انواع برادهها
برادهها بر اساس شکل، اندازه و نحوه تشکیل به انواع مختلفی تقسیم میشوند. برخی از رایجترین انواع برادهها عبارتند از:
برادههای پیوسته: این نوع برادهها به صورت یک نوار پیوسته از قطعه جدا میشوند. برادههای پیوسته معمولا در ماشینکاری مواد نرم و شکلپذیر مانند فولاد نرم، آلومینیوم و مس تشکیل میشوند.
برادههای ناپیوسته: این نوع برادهها به صورت قطعات کوچک و جدا از هم از قطعه جدا میشوند. برادههای ناپیوسته معمولا در ماشینکاری مواد سخت و شکننده مانند چدن، برنج و سرامیک تشکیل میشوند.
برادههای حلقهای: این نوع برادهها به صورت حلقههای پیچیده از قطعه جدا میشوند. برادههای حلقهای معمولا در ماشینکاری موادی که دارای خاصیت الاستیک هستند مانند برخی از آلیاژهای تیتانیوم تشکیل میشوند.
برادههای پیچیده: این نوع برادهها به صورت ترکیبی از انواع دیگر برادهها هستند و شکل پیچیدهای دارند. برادههای پیچیده معمولا در ماشینکاری موادی که دارای ساختار ناهمگن هستند، مانند کامپوزیتها تشکیل میشوند.
انواع انطباقات در ماشینکاری
در ماشینکاری، انطباق به نحوه قرارگیری دو قطعه مونتاژی نسبت به یکدیگر اشاره دارد. به عبارت دیگر، انطباق نشان میدهد که قطعات چقدر آزاد یا محکم در یکدیگر قرار میگیرند. انتخاب نوع انطباق مناسب، بستگی به کاربرد قطعات و میزان دقت مورد نیاز دارد.
انطباق آزاد (لقی): در این نوع انطباق، قطعات به راحتی در یکدیگر حرکت میکنند و بین آنها فاصله وجود دارد. این نوع انطباق برای قطعاتی که نیاز به حرکت آزادانه دارند، مانند محورها مناسب است.
انطباق انتقالی: در این نوع انطباق، قطعات با کمی فشار در یکدیگر قرار میگیرند و ممکن است نیاز به نیروی خارجی برای مونتاژ داشته باشند. این نوع انطباق برای قطعاتی که نیاز به اتصال محکم دارند اما قابلیت جداسازی دارند، مانند چرخها و محورها، مناسب است.
انطباق پرسی (تداخلی): در این نوع انطباق، قطعات با فشار زیاد در یکدیگر قرار میگیرند و اتصال بسیار محکمی بین آنها ایجاد میشود. این نوع انطباق برای قطعاتی که نیاز به اتصال دائمی دارند و نباید حرکت کنند، مانند پینها و سوراخها، مناسب است.
عوامل موثر در انتخاب نوع انطباق
نوع حرکت قطعات: اگر قطعات نیاز به حرکت آزادانه داشته باشند، انطباق آزاد مناسب است. در غیر این صورت، انطباق انتقالی یا پرسی انتخاب میشود.
میزان بار و فشار: اگر قطعات تحت بار و فشار زیادی قرار بگیرند، انطباق پرسی مناسب است. در غیر این صورت، انطباق آزاد یا انتقالی کافی است.
دقت مورد نیاز: اگر دقت بالایی در اتصال قطعات مورد نیاز باشد، انطباق انتقالی یا پرسی مناسب است. در غیر این صورت، انطباق آزاد کافی است.
قابلیت جداسازی: اگر قطعات نیاز به جداسازی داشته باشند، انطباق انتقالی مناسب است. در غیر این صورت، انطباق پرسی مناسب است.
تلرانسها
برای تعیین نوع انطباق و میزان آزادی یا تداخل بین قطعات، از تلرانسها استفاده میشود. تلرانس، محدوده مجاز برای تغییرات ابعاد قطعات است. با استفاده از تلرانسها میتوان اطمینان حاصل کرد که قطعات به درستی با یکدیگر مونتاژ میشوند و عملکرد مورد نظر را دارند.
جداول انطباقات
برای انتخاب نوع انطباق مناسب و تعیین تلرانسهای مربوطه، از جداول انطباقات استفاده میشود. این جداول، اطلاعات مربوط به انواع انطباقات، تلرانسهای استاندارد و کاربردهای آنها را ارائه میدهند.
نرمافزارهای محاسبه انطباقات
امروزه نرمافزارهای مختلفی برای محاسبه و تحلیل انطباقات وجود دارند. این نرمافزارها با استفاده از اطلاعات مربوط به ابعاد قطعات و تلرانسهای آنها، میتوانند نوع انطباق مناسب و میزان آزادی یا تداخل بین قطعات را محاسبه کنند.
اهمیت انطباقات در ماشینکاری
انتخاب نوع انطباق مناسب و رعایت تلرانسهای مربوطه، از اهمیت زیادی در ماشینکاری برخوردار است. انطباق صحیح قطعات، عملکرد صحیح دستگاهها و تجهیزات را تضمین میکند و از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری میکند.
در نتیجه، شناخت انواع انطباقات، عوامل موثر در انتخاب آنها و نحوه محاسبه آنها، برای مهندسان و تکنسینهای ماشینکاری از اهمیت بالایی برخوردار است.
تفاوت تراشکاری و فرزکاری
تراشکاری: در تراشکاری، قطعه با سرعت بسیار بالا حول محور خود میچرخد، در حالی که ابزار برش (که معمولاً تک لبه و بسیار دقیق است) به صورت خطی یا قوسی در امتداد قطعه حرکت میکند. این حرکت چرخشی قطعه و حرکت خطی ابزار، منجر به ایجاد سطوح استوانهای، مخروطی و پیچیده با دقت میکرونی و نانومتری میشود. در سطوح میکرون و نانو، کنترل دقیق سرعت چرخش قطعه و حرکت ابزار برش، برای دستیابی به کیفیت سطح بسیار بالا و تلرانسهای دقیق ضروری است.
فرزکاری: در فرزکاری، ابزار برش (تیغ فرز که معمولاً چند لبه و بسیار دقیق است) با سرعت بسیار بالا حول محور خود میچرخد، در حالی که قطعه میتواند به صورت خطی یا دورانی در امتداد ابزار حرکت کند. این حرکت چرخشی ابزار و حرکت خطی یا دورانی قطعه، امکان ایجاد سطوح صاف، منحنی، شیارها، سوراخها و اشکال پیچیده با دقت میکرونی و نانومتری را فراهم میکند. در سطوح میکرون و نانو، استفاده از تیغ فرزهای بسیار دقیق با لبههای برنده بسیار تیز و پوششهای خاص، برای دستیابی به کیفیت سطح بسیار بالا و جلوگیری از ایجاد تنشهای داخلی در قطعه ضروری است.
مراحل تولید قطعات مکانیکی با فرز CNC در شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان
طراحی مدل سه بعدی:
نرمافزارهای CAD: اولین قدم در فرآیند تولید، طراحی مدل سه بعدی قطعه در نرمافزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) مانند SolidWorks،AutoCAD یا CATIA است.
جزئیات طراحی: در این مرحله، تمامی جزئیات قطعه از جمله ابعاد، شکل، سوراخها، شیارها و … با دقت طراحی میشود.
نرمافزارهای CAM: مدل سه بعدی طراحی شده به کمک نرمافزارهای CAM (Computer-Aided Manufacturing) به کد G تبدیل میشود. کد G زبانی است که دستگاه CNC میتواند آن را درک کرده و عملیات ماشینکاری را بر اساس آن انجام دهد.
تعیین مسیر ابزار: نرمافزار CAM مسیر حرکت ابزار برشی را بر روی قطعه محاسبه کرده و آن را به صورت کد G تولید میکند.
انتخاب متریال: نوع متریال قطعه کار بر اساس خواص مکانیکی مورد نیاز و ابزار برش انتخاب میشود.
تثبیت قطعه: قطعه به صورت دقیق و محکم بر روی میز کار دستگاه فرز CNC ثابت میشود تا در حین عملیات ماشینکاری حرکت نکند.
بارگذاری برنامه
انتقال کد G: کد G تولید شده از طریق یک رابط به دستگاه فرز CNC منتقل میشود.
بررسی برنامه: قبل از شروع عملیات ماشینکاری، برنامه بارگذاری شده به دقت بررسی میشود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.
ماشینکاری
حرکت ابزار: ابزار برشی با سرعت و دقت بالا مطابق با کد G حرکت کرده و مواد اضافی را از قطعه کار جدا میکند.
عملیات مختلف: دستگاه فرز CNC قادر به انجام عملیات مختلفی مانند برش، سوراخکاری، حکاکی و … است.
خنککاری: در حین عملیات ماشینکاری، از مایع خنککننده برای کاهش حرارت و افزایش عمر ابزار استفاده میشود.
بازرسی و کنترل کیفیت
اندازهگیری ابعاد: ابعاد قطعه تولید شده با دقت بسیار بالا اندازهگیری میشود تا از تطابق آن با نقشههای طراحی اطمینان حاصل شود.
بررسی کیفیت سطح: کیفیت سطح قطعه از نظر زبری، صافی و وجود عیوب بررسی میشود.
محاسبه هزینه ماشینکاری
محاسبه هزینه ماشینکاری یک قطعه میتواند پیچیده باشد و به عوامل مختلفی بستگی دارد. با این حال، درک اصول اولیه و روشهای محاسبه میتواند به شما در تخمین هزینهها و مدیریت بهتر پروژههای ماشینکاری کمک کند.
عوامل موثر در هزینه ماشینکاری
جنس قطعه: جنس قطعه (مانند فولاد، آلومینیوم، پلاستیک و …) تأثیر زیادی در هزینه ماشینکاری دارد. مواد سختتر و مقاومتر معمولاً نیاز به زمان و انرژی بیشتری برای ماشینکاری دارند و در نتیجه هزینه بیشتری دارند.
پیچیدگی قطعه: هرچه قطعه پیچیدهتر باشد، زمان بیشتری برای ماشینکاری آن لازم است و در نتیجه هزینه بیشتری خواهد داشت. قطعات پیچیده ممکن است نیاز به استفاده از ابزارهای خاص و تکنیک های ماشینکاری پیشرفته داشته باشند.
دقت مورد نیاز: دقت مورد نیاز برای قطعه نیز بر هزینه ماشینکاری تأثیر دارد. قطعاتی که نیاز به دقت بالایی دارند، معمولاً نیاز به زمان و توجه بیشتری در فرآیند ماشینکاری دارند و در نتیجه هزینه بیشتری خواهند داشت.
تعداد قطعات :تعداد قطعاتی که قرار است تولید شوند نیز در هزینه ماشینکاری مؤثر است. تولید انبوه قطعات معمولاً هزینه کمتری نسبت به تولید تکی یا تعداد محدود قطعات دارد.
زمان ماشینکاری: زمان ماشینکاری قطعه، که شامل زمان تنظیم دستگاه، زمان برش و زمان تعویض ابزار است، مستقیماً بر هزینه ماشینکاری تأثیر دارد.
هزینه ابزار: هزینه ابزارهای برش مورد استفاده در فرآیند ماشینکاری نیز باید در محاسبه هزینه کل در نظر گرفته شود. برخی از مواد و فرآیندها نیاز به ابزارهای خاص و گرانقیمت دارند.
هزینه نیروی کار: هزینه نیروی کار شامل دستمزد اپراتور دستگاه و سایر پرسنل مرتبط با فرآیند ماشینکاری است.
هزینههای سربار: هزینههای سربار شامل هزینههای غیرمستقیم مانند اجاره کارگاه، برق، نگهداری دستگاهها و … است.
روشهای محاسبه هزینه ماشینکاری
روشهای مختلفی برای محاسبه هزینه ماشینکاری وجود دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره میکنیم:
محاسبه هزینه بر اساس زمان ماشینکاری: در این روش، هزینه ماشینکاری با ضرب زمان ماشینکاری در نرخ ساعتی دستگاه و نیروی کار محاسبه میشود. این روش معمولاً برای قطعات ساده و با زمان ماشینکاری مشخص مناسب است.
محاسبه هزینه بر اساس قطعه: در این روش، هزینه ماشینکاری برای هر قطعه به صورت جداگانه محاسبه میشود. این روش معمولاً برای قطعات پیچیده و با زمان ماشینکاری متغیر مناسب است.
محاسبه هزینه بر اساس متریکهای تولید: در این روش، هزینه ماشینکاری با استفاده از متریکهای تولید مانند تعداد قطعات تولید شده در ساعت، میزان مواد مصرفی و … محاسبه میشود. این روش معمولاً برای تولید انبوه قطعات مناسب است.
مزایای استفاده از فرزکاری CNC در شرکت نیک اندیشان
افزایش کیفیت محصولات: با استفاده از فرزکاری CNC، کیفیت محصولات تولیدی به طور قابل توجهی افزایش مییابد.
کاهش هزینههای تولید: با افزایش سرعت و دقت تولید، هزینههای تولید کاهش مییابد.
کاهش زمان تولید: با استفاده از دستگاههای CNC، زمان تولید محصولات به طور قابل توجهی کاهش مییابد.
افزایش انعطافپذیری در تولید: شرکت نیک اندیشان میتواند با استفاده از فرزکاری CNC، به سرعت به نیازهای مشتریان پاسخ دهد و محصولات جدید را با سرعت بیشتری به بازار عرضه کند.
نمونه کار ها:
نتیجهگیری
فرزکاری CNC نقش بسیار مهمی در تولید قطعات الکترونیکی با کیفیت بالا و دقت بالا ایفا میکند. شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان با استفاده از این فناوری، توانسته است محصولات با کیفیت و قابل اطمینان را به بازار عرضه کند و جایگاه خود را به عنوان یکی از پیشروترین شرکتهای در این زمینه تثبیت کند. با توجه به پیشرفتهای روزافزون در زمینه فناوری CNC، میتوان انتظار داشت که در آینده شاهد کاربردهای گستردهتر این فناوری در صنایع مختلف باشیم.
خدمات فرزکاری و ماشینکاری در شرکت طراحان الکترونیک نیک اندیشان شامل خدمات فرز CNC، خدمات تراش CNC، خدمات برشCNC، سوراخکاری، لیزر و ساخت قالب می باشد.
سلام
لطفا مقاله ای در مورد سوپر آلیاژها هم بگذارید.