عمليات قطع المعادن: تحول, الطحن, حفر, التخطيط& أكثر

خدمات قطع المعادن الشاملة: تحول, حفر, ممل, التخطيط, التطرق, والطحن. تصنيع دقيق للأجزاء المعدنية الصناعية المخصصة.

لقد انتقلنا من المطاحن والمخارط اليدوية إلى مراكز CNC ذات المحاور الخمسة والتصنيع الإضافي.

ولكن من خلال كل ذلك, ظلت ست عمليات هي العمود الفقري لقطع المعادن: تحول, حفر, ممل, التخطيط, التطرق, والطحن.

كل الطرق الأخرى — EDM, الليزر, اتيرجيت — هو متخصص. وهؤلاء الستة هم العموميون. السيطرة عليهم, ويمكنك صنع أي شيء تقريبًا.

في هذه المقالة, سأرشدك عبر المبدأ الأساسي لكل عملية, الدقة التي يمكنك توقعها بشكل واقعي, والتطبيقات التي يتألق فيها كل واحد.

سأشارك أيضًا بعض الدروس التي اكتسبتها بشق الأنفس من المتجر — نوع الأشياء التي تتعلمها فقط بعد إلغاء بعض الأجزاء.

1. تحول: العملية الأولية للمكونات الدورانية

تحول هي واحدة من عمليات التصنيع الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لإنتاج المكونات الدورانية.

أثناء الدوران التقليدي, تدور قطعة العمل بينما تتحرك أداة القطع الثابتة على طول الاتجاه المحوري أو الشعاعي لإزالة المواد.

هذا الترتيب يجعل عملية الدوران فعالة بشكل خاص بالنسبة للأعمدة, البطانات, الأكمام, دبابيس, ومكونات أخرى ذات سمات أسطوانية أو مخروطية.

مبدأ العمل والعمليات المشتركة

تقوم أداة القطع بإزالة المواد من قطعة العمل الدوارة لتوليد السطح المطلوب.

عن طريق تغيير هندسة الأداة واتجاه التغذية, يمكن للمخرطة إجراء العديد من العمليات:

• تحول خارجي: تنتج أسطح خارجية أسطوانية أو متدرجة.
• تحول داخلي: تكبير أو إنهاء التجويف الموجود.
• مواجهة: ينتج وجهًا مسطحًا وعموديًا على محور الدوران.
• تحول تفتق: يخلق الأسطح المخروطية.
• الحز والفراق: ينتج أخاديد أو يفصل أحد المكونات عن المخزون.
• خيوط: يُنشئ خيوطًا داخلية أو خارجية باستخدام أداة مناسبة وخلاصة متزامنة.
• تحول النموذج: ينتج ملفات تعريف محددة باستخدام أداة ذات شكل مناسب.

يمكن إجراء الخراطة على المخارط التقليدية, مراكز تحول CNC, وآلات طاحونة.

تعتبر معدات CNC ذات قيمة خاصة عندما تحتوي المكونات على أقطار متعددة, الأخاديد, المواضيع, وميزات الدقة التي يجب أن تحافظ على علاقات متسقة.

عقد العمل والتحكم في الدقة

إن حيازة العمل لها تأثير مباشر على دقة الدوران. يوفر ظرف ذاتي التمركز ثلاثي الفك تحميلًا سريعًا ومناسبًا للعديد من المكونات المستديرة.

يسمح ظرف الظرف المستقل بأربعة فكوك بتعديل الفك الفردي وهو مفيد لقطع العمل غير المنتظمة أو التطبيقات التي تتطلب محاذاة دقيقة.

غالبًا ما يُفضل الدوران بين المركز للأعمدة الطويلة عندما يكون الحفاظ على المحاذاة بين الأقسام المتعددة أمرًا بالغ الأهمية.

للأكمام ذات الجدران الرقيقة أو التجاويف الدقيقة, قوة الرمي المفرطة يمكن أن تشوه قطعة العمل.

في هذه الحالات, شياق التوسع المصممة بشكل صحيح, فكي ناعمة, أو قد يوفر ترتيب آخر للتثبيت الموزع استقرارًا أفضل للأبعاد.

الدقة والتطبيقات النموذجية

يحقق الخراطة التقليدية عادةً درجات تحمل الأبعاد IT7 – IT8 في ظل ظروف مناسبة.

يمكن للتحول الدقيق باستخدام الحاسب الآلي أن يحقق تفاوتات أكثر إحكامًا, اعتمادا على الجهاز, مادة, عقد العمل, أداة القطع, وطريقة التفتيش.

وتشمل التطبيقات النموذجية:

• مهاوي, محاور, دبابيس, والسحابات الخيوط
• البطانات, الأكمام, وتحمل المقاعد
• الاسطوانات الهيدروليكية ومكونات الصمامات
• أجزاء المعدات الدوارة والتجهيزات الدقيقة

يعد الدوران هو الخيار الأول بشكل عام عندما تكون السمات السائدة دورانية.

للمكونات ذات الأسطح المسطحة الواسعة, ثقوب متقاطعة, أو هندسة معقدة ثلاثية الأبعاد, قد يكون الطحن أو المعالجة الآلية المدمجة أكثر كفاءة.

نصيحة أرضية المتجر:

لا تقلل من أهمية هندسة الأداة. تعمل زاوية الجرف الإيجابية على تقليل قوى القطع وتحسين تشطيب سطح الألومنيوم.

للصلب, أشعل النار السلبي الطفيف يمكن أن يطيل عمر الأداة. وتحقق دائمًا من ارتفاع مركزك - حيث أن انخفاضه ببضعة أجزاء من الألف سيؤدي إلى تفتق وضعف النهاية.

2. الحفر والمملة: عمليتان أساسيتان لتصنيع الثقب

يعد تصنيع الثقب أمرًا أساسيًا في التصنيع الميكانيكي. غالبًا ما يتم استخدام الحفر والممل معًا, لكنها تخدم أغراضًا مختلفة.

يؤدي الحفر في المقام الأول إلى إحداث ثقب, بينما يقوم الممل بتكبير وتصحيح الثقب الموجود لتحسين حجمه, الهندسة, والعلاقة الموضعية.

حفر: خلق ثقوب في المواد الصلبة

يستخدم الحفر الحفر الدوارة, عادة تدريبات ملتوية, لإحداث ثقب في المادة الصلبة. يدور المثقاب أثناء التقدم بشكل محوري في قطعة العمل.

إنها عملية فعالة لإنتاج ثقوب الترباس, ممرات النفط, فتحات التركيب, والثقوب الأولية للتصنيع اللاحق.

لكن, لا يؤدي الحفر تلقائيًا إلى ثقب عالي الدقة.

يمكن أن يتجول المثقاب بسبب حواف القطع غير المستوية, تمركز ضعيف, سطح دخول مائل, صلابة غير كافية, أو قوى القطع غير متناسقة. كما يصبح إخلاء الرقائق أمرًا صعبًا بشكل متزايد مع زيادة عمق الثقب.

في الإنتاج العملي, تساعد العديد من التدابير على تحسين أداء الحفر:

• واجه أو حدد سطح الدخول عندما يكون ذلك مناسبًا.
• استخدم مثقابًا مركزيًا مناسبًا أو مثقابًا موضعيًا لتحديد موضع الدخول.
• تأكد من أن حواف القطع مؤرضة ومتوازنة بشكل صحيح.
• حدد هندسة الحفر الصحيحة, سرعة قطع, وتغذية للمادة.
• توفير إخلاء فعال للرقاقة, وخاصة بالنسبة للثقوب العميقة.
• استخدم أداة الحفر أو آلة الفحص عندما تتطلب الدقة الموضعية تحكمًا إضافيًا.

درجات الدقة:

عادة ما يتم تحقيق الثقوب المحفورة IT10 إلى IT12 مع را 12.5-6.3 ميكرومتر. قد يكون الثقب كبيرًا جدًا, خارج الجولة, وليس مستقيما تماما. للعمل الدقيق, الحفر ليس سوى الخطوة الأولى.

تسلسل الحفر الكلاسيكي:

للثقوب التي تتطلب IT7-IT8 وRa 1.6-0.8 ميكرومتر, اتبع الحفر مع مخرطة. للحصول على دقة أعلى (IT6 ورع 0.4 ميكرون), استخدام الحفر → مملة → التوسيع, أو الحفر → الطحن الداخلي.

نصيحة أرضية المتجر:

الحفر يهيمون على وجوههم هو العدو. قم دائمًا بالحفر الموضعي أولاً باستخدام مسافة قصيرة, حفر مركز قاسية. للثقوب العميقة, استخدم دورة الحفر بالنقر لإزالة الرقائق.

وحافظ على مثقابك حادًا - فالمثقاب الباهت سيعمل على تقوية السطح ويجعل المعالجة اللاحقة صعبة.

ممل: تحسين حجم الثقب, الهندسة, والمنصب

يقوم التجويف بإزالة المواد من السطح الداخلي للثقب الموجود باستخدام أداة ثقب أحادية النقطة أو نظام مناسب متعدد الحواف. على عكس الحفر, لا يحدث عادةً ثقبًا مباشرة من مادة صلبة.

يكون التجويف مفيدًا بشكل خاص عندما يجب أن يفي الثقب بمتطلبات الأبعاد الصارمة أو يحافظ على علاقة محكمة مع الميزات الأخرى.

يتم استخدامه على نطاق واسع لعلب المحرك, أجسام المضخة, حالات الإرسال, جثث الصمام, وغيرها من المكونات التي تحتوي على تجاويف دقيقة.

المزايا الرئيسية للمملة تشمل:

• تصحيح الأبعاد: يضبط الثقب الموجود على القطر المطلوب.
• التحسين الهندسي: يساعد على التحكم في الاستدارة, أسطوانة, والاستقامة.
• دقة الموضعية: يحدد الثقب بالنسبة لمسندات الماكينة أو التركيبات التي يتم التحكم فيها.
• القدرة على القطر الكبير: تنتج تجاويف غير عملية للحفر مباشرة.

درجات الدقة:

يمكن تحقيق مملة IT7 إلى IT6 و را 1.6-0.4 ميكرومتر. برأس ممل عائم, يمكنك الاحتفاظ بالحجم والاستدارة في حدود بضعة ميكرونات. كما أنها ممتازة لتصحيح الأخطاء الموضعية التي خلفتها عملية الحفر.

نصيحة أرضية المتجر:

القضبان المملة عرضة للانحراف, خاصة عندما تكون زائدة عن الحاجة. استخدم أكبر شريط يناسبك, الحفاظ على التراكم إلى الحد الأدنى, واستخدم ملحقًا من الكربيد أو السيراميك مع نصف قطر صغير للأنف للتشطيب.

للملل العميقة, استخدام شريط مملة مع التخميد (المضادة للاهتزاز) التكنولوجيا – إنها تغير قواعد اللعبة.

3. التخطيط: حل اقتصادي للأسطح المسطحة الكبيرة

التخطيط هو عملية تصنيع تقليدية تستخدم حركة ترددية خطية نسبية بين أداة القطع وقطعة العمل.

اعتمادا على تكوين الجهاز, تقوم الأداة أو قطعة العمل بتنفيذ ضربة القطع الرئيسية.

تتم إزالة المواد أثناء شوط القطع, في حين أن ضربة العودة غير قابلة للقطع بشكل عام.

على الرغم من أن التخطيط أقل شيوعًا في الإنتاج الحديث بكميات كبيرة, يبقى مفيدًا لقطع العمل الكبيرة, عمليات الصيانة, والتطبيقات التي لا يوجد فيها ما يبرر وجود معدات مخصصة عالية الإنتاجية.

مبدأ العمل والمعدات

تشمل آلات التخطيط الشائعة:

• المشكل: تتبادل أداة القطع عبر قطعة عمل صغيرة نسبيًا.
• المسوي: تتحرك قطعة العمل عادةً أسفل أداة القطع, مما يجعل الآلة مناسبة للمكونات الكبيرة والثقيلة.
• آلات القمار: تنتج الأداة الترددية العمودية مفاتيح داخلية, فتحات, وبعض الملفات الشخصية الداخلية.

التخطيط يمكن أن ينتج أسطح مستوية, خطوات, الأخاديد, والأسطح الزاوية المختارة.

إنه مفيد بشكل خاص عندما يكون أحد المكونات كبيرًا جدًا أو غير مناسب للتشغيل اقتصاديًا باستخدام معدات الطحن التقليدية.

حدود الدقة والعملية

تتميز آلات التخطيط بأدوات بسيطة نسبيًا ويمكنها استيعاب مجموعة واسعة من قطع العمل.

لكن, الحركة الترددية تقدم التسارع والتباطؤ, بينما لا تزيل ضربة العودة أي مادة. هذه العوامل تحد من سرعة القطع والإنتاجية الإجمالية.

قد تحقق عمليات التخطيط النموذجية درجات الأبعاد IT9-IT11, مع نتائج أفضل ممكنة في ظل ظروف مواتية.

عادة ما تقع خشونة السطح حول Ra 1.6–6.3 ميكرومتر, اعتمادا على هندسة الأداة, يٌطعم, مادة, وحالة الآلة.

التخطيط مناسب ل:

• أسرة آلة كبيرة وأسطح توجيهية
• مكونات هيكلية ثقيلة
• وجوه مسطحة وأخاديد مستقيمة
• أعمال الإصلاح والصيانة
• إنتاج قطعة واحدة ودفعة صغيرة

نصيحة أرضية المتجر:

التخطيط بطيء وله ضربة عودة خاملة, لذلك نادرًا ما يكون اقتصاديًا للإنتاج. ولكن بالنسبة لسرير الآلة الذي يستخدم لمرة واحدة، فهذا يعد كبيرًا جدًا بالنسبة للمطحنة, غالبًا ما يكون هو الخيار الوحيد.

تأكد من أن الأداة حادة وأن صندوق المصفق يعمل - إذا استمرت الأداة في ضربة الإرجاع, سوف تدمر السطح.

4. التطرق: تصنيع آلي عالي الإنتاجية للملفات المتكررة

التطرق هو عملية تصنيع تستخدم أداة متخصصة متعددة الأسنان تسمى الطرح.

يزداد ارتفاع الأسنان تدريجيًا, السماح للأسنان المتعاقبة بإزالة كميات صغيرة من المواد حتى يتم إنتاج المظهر الجانبي المطلوب.

على عكس الطحن أو التخطيط التقليدي, والتي قد تتطلب عدة تمريرات لإنشاء الميزة, غالبًا ما يمكن للتطرق إكمال الملف الشخصي بالكامل بضربة واحدة أو تمريرة مستمرة.

مبدأ العمل

يزيل كل سن من أسنان الطرح جزءًا خاضعًا للرقابة من بدل المعالجة.

الأسنان الأولى تؤدي قطعًا خشنًا, الأسنان المتوسطة تزيل المواد الإضافية, وتحدد الأسنان النهائية الأبعاد والسطح النهائي.

يمكن تقسيم التطرق إلى فئتين رئيسيتين:

• التطرق الداخلي: تنتج مفاتيح داخلية, splines, فتحات متعددة الأضلاع, وملفات تعريف أخرى. تتطلب قطعة العمل عمومًا ثقبًا أوليًا يمكن من خلاله المرور من خلاله.
• التطرق الخارجي: تنتج ملفات تعريف خارجية, الشقق, الأخاديد, وملامح معقدة على السطح الخارجي للمكون.

تكون هذه العملية فعالة بشكل خاص عندما يتم تكرار الشكل الهندسي المطلوب عبر دفعات إنتاج كبيرة.

اعتبارات الدقة والأدوات

عادةً ما يحقق التطرق درجات تحمل IT7 – IT9, مع IT7 – IT8 يمكن تحقيقه للتطبيقات المناسبة والأدوات التي يتم التحكم فيها جيدًا.

خشونة السطح حول Ra 0.4-1.6 ميكرومتر ممكنة, اعتمادا على المادة, تصميم الأداة, وظروف العملية.

ميزتها الرئيسية هي التكرار. مرة واحدة اطرح, تركيبات, ويتم إنشاء معلمات الجهاز بشكل صحيح, يمكن أن توفر العملية أبعادًا متسقة مع أوقات دورة قصيرة نسبيًا.

لكن, الدبابيس باهظة الثمن, وكل أداة مصممة لملف تعريف معين ومتطلبات الأبعاد.

تصميم الأداة, تصنيع, صيانة, ولذلك يجب أخذ تكاليف الاستبدال في الاعتبار أثناء تخطيط العملية.

يستخدم التطرق عادة ل:

• الخطوط الداخلية والخارجية
• Keyways والثقوب المضلعة
• ناقل الحركة ومكونات السيارات
• الإنتاج المتكرر لمحات الدقة
• المكونات التي تتطلب هندسة متسقة عبر دفعات كبيرة

نصيحة أرضية المتجر:

يعد التطرق مكلفًا لأن الأداة مصممة خصيصًا لكل ملف تعريف. من المنطقي فقط الإنتاج بكميات كبيرة (الآلاف من الأجزاء).

إذا كنت بحاجة إلى مفتاح في عمود لمرة واحدة, استخدم ماكينة التشقيب أو النقش على المخرطة، فهي أبطأ ولكنها أرخص بكثير.

5. الطحن: عملية قطع المعادن الأكثر تنوعًا

الطحن هي واحدة من العمليات الأكثر استخداما على نطاق واسع في التصنيع الحديث. تقوم أداة القطع الدوارة متعددة الحواف بإزالة المواد بينما توفر قطعة العمل أو طاولة الماكينة حركة التغذية المطلوبة.

في مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي, تتيح الحركة المنسقة عبر محاور متعددة إنتاج الأسطح والأشكال الهندسية المعقدة.

الطحن مناسب لمجموعة واسعة من المواد, بما في ذلك سبائك الألومنيوم, الفولاذ المقاوم للصدأ, سبيكة الصلب, التيتانيوم, النحاس, والبلاستيك الهندسي.

لكن, هندسة الأداة, قصات القطع, عقد العمل, ويجب أن تتكيف استراتيجية التبريد مع المادة.

عمليات الطحن المشتركة

الطحن يمكن أن ينتج مجموعة واسعة من الميزات:

• طحن الوجه: ينتج أسطح مستوية متعامدة مع محور القاطع.
• الطحن المحيطي: يستخدم محيط القاطع لأسطح الماكينة وفتحاتها.
• نهاية الطحن: تنتج جيوب, أكتاف, ملفات تعريف, وميزات ضيقة.
• طحن فتحة: يخلق مفاتيح, فتحات T, والأخاديد الأخرى باستخدام القواطع المناسبة.
• طحن الملف الشخصي: يتبع محيطًا محددًا لإنشاء هندسة ثنائية أو ثلاثية الأبعاد.
• طحن التجويف: يزيل المواد من الجيوب والميزات الداخلية المعقدة.
• طحن الموضوع: يقوم بإنشاء خيوط داخلية أو خارجية باستخدام مسار أدوات الطحن المناسب.

يمكن لمراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الحديثة الجمع بين هذه العمليات في إعداد واحد, تقليل التعامل والمساعدة في الحفاظ على العلاقات الموضعية بين الميزات.

الطحن التقليدي, تسلق الطحن, ومشاركة الأداة

في الطحن التقليدي, المعروف أيضا باسم الطحن, يزداد سمك الرقاقة من الصفر تقريبًا إلى الحد الأقصى حيث تعمل حافة القطع على تعشيق قطعة العمل.

في طحن الصعود, أو أسفل الطحن, يبدأ سمك الرقاقة بشكل عام عند الحد الأقصى وينخفض ​​نحو الصفر.

غالبًا ما تنتج عملية الطحن المتسلق تشطيبًا أفضل للسطح ويمكن أن تقلل من الاحتكاك في ظل ظروف مناسبة.

إنه مفضل بشكل شائع في آلات CNC الحديثة ذات التحكم الفعال في رد الفعل العكسي والصلابة الكافية.

لكن, لا يعد طحن التسلق الخيار الأفضل تلقائيًا لكل إعداد. حالة الآلة, صلابة الشغل, الحجم أو حالة السطح, مشاركة القاطع, ويجب مراعاة ثبات التركيبات.

الدقة والتطبيقات النموذجية

عادةً ما تحقق الطحن التقليدي درجات IT8-IT10, في حين أن عمليات الطحن والتشطيب التي يتم التحكم فيها باستخدام الحاسب الآلي يمكن أن تصل إلى IT7 أو تفاوتات أكثر صرامة في الميزات المناسبة.

تعد خشونة السطح حول Ra 1.6–3.2 μm شائعة في العديد من تطبيقات التشطيب, على الرغم من إمكانية التشطيبات الدقيقة.

يستخدم الطحن على نطاق واسع ل:

• الأسطح المسطحة, خطوات, وتركيب الوجوه
• جيوب, فتحات, والتجاويف المعقدة
• مكونات العفن ويموت
• العلب الدقيقة والأقواس
• محرك, مضخة, ومكونات الصمام
• مكونات متعددة الوجوه تتطلب التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

أعظم قوتها هي تنوعها. عندما يتضمن أحد المكونات عدة ميزات مختلفة, غالبًا ما يمكن للطحن باستخدام الحاسب الآلي دمجها في تسلسل متحكم فيه, تقليل تغييرات الإعداد وتحسين كفاءة التصنيع بشكل عام.

نصيحة أرضية المتجر:

الصلابة هي كل شيء. اجعل الأداة قصيرة قدر الإمكان, استخدم قاطع القطر الأكبر الذي يناسب الميزة, ولا تبخل على العمل.

لقد رأيت المزيد من مشاكل الثرثرة التي تم حلها عن طريق تحسين التركيب بدلاً من تغيير القاطع.

الأفكار النهائية: الأداة المناسبة للوظيفة المناسبة

لا توجد عملية "أفضل" لقطع المعادن. لا يوجد سوى أنسب. يجب أن يتم تشغيل رمح, غير مطحون. يجب أن تشعر بالملل من التجويف الدقيق, لم يتم حفرها.

يجب أن يتم التطرق إلى المفتاح المعقد المكون من ألف جزء, غير مطحون. يجب تخطيط سرير الآلة لمرة واحدة إذا لم يكن لديك مطحنة كبيرة بما يكفي.

يعلم الميكانيكي المخضرم أن الاختيار يتعلق بالتوازن الهندسة, دقة, مقدار, والتكلفة.

لا يمكنك صنع جزء أسطواني في المطحنة بكفاءة كما هو الحال في المخرطة. لا يمكنك الاحتفاظ بالميكرون في مكبس الحفر. لا يمكنك طرح جزء لمرة واحدة اقتصاديًا.

لذا في المرة القادمة التي تنظر فيها إلى الرسم, اسأل نفسك: ما هو السطح الأساسي? ما هي الدقة التي أحتاجها? كم عدد الأجزاء? ما هي الآلات التي أملكها? ستوجهك الإجابات إلى العملية الصحيحة.

وتذكر أن أفضل عملية هي تلك التي تنجز المهمة بشكل صحيح, في الوقت المحدد, وبتكلفة معقولة. وهذا ما نحن هنا من أجله.

 

الأسئلة الشائعة

ما هو الفرق بين الحفر والمملة?

يقوم الحفر بإنشاء ثقب من مادة صلبة باستخدام مثقاب متعدد النقاط.

يعمل الحفر الممل على توسيع الثقب الموجود وتحسينه باستخدام أداة ذات نقطة واحدة. يعتبر التجويف أكثر دقة ويمكنه تصحيح الموقع والمحاذاة.

متى يجب علي استخدام التخطيط بدلاً من الطحن؟?

التخطيط هو الأفضل للكبيرة, الأسطح المسطحة لمرة واحدة أو أعمال الإصلاح حيث لا تكون آلة الطحن كبيرة بما يكفي. نادرا ما تكون اقتصادية للإنتاج.

ما هي الدقة التي يمكن أن أتوقعها من الدوران القياسي؟?

IT7-IT8, مع خشونة السطح Ra 3.2-1.6 ميكرومتر. الانتهاء من الدوران يمكن أن يحمل IT6 و Ra 0.8 ميكرون.

كيف يمكنني منع تجول الحفر?

الحفر الموضعي أولاً, استخدام تدريبات قصيرة قاسية, تأكد من أن المثقاب حاد ومتناسق, واستخدام رقصة الحفر للإنتاج.

هل يمكن أن يحقق الممل دقة أفضل من التوسيع?

مملة يمكن تصحيح الموقف, تنسيق, والحجم, مما يجعلها أكثر تنوعًا للثقوب الكبيرة أو المعقدة. التوسيع أسرع بالنسبة للصغار, ثقوب مستقيمة.

ما هي أفضل عملية لمفتاح في رمح?

للحجم العالي, التطرق. لمرة واحدة أو الإصلاح, استخدام فتحة أو مطحنة keyway.