کارگاه تراش قوچان
ابوالفضل اسلامیکارگاه تراش قوچان
ابوالفضل اسلامیزوایای ابزارهای تراشکاری
ابزار های تراشکاری، جنس، زاویه و هرآنچه درباره آنها باید بدانید
ابزارهای تراشکاری براساس نوع قطعه کار جنس‌های متفاوتی دارند و این به این خاطر است که باید از قطعه کار سخت‌تر و مقاوم‌تر باشند. برای تمام قطعات کاری که هرکدام جنس متفاوتی با دیگری دارند، نمی‌توان از یک ابزار تراشکاری استفاده کرد. بنابراین شناخت قطعات و جنس‌های آن و همچنین شناخت ابزارهای تراشکاری و نحوه سوار کردن آنها روی دستگاه تراش بسیار مهم است که ما در این مقاله به آن پرداخته‌ایم.
تراشکاری، بورینگ و ابزار و قطعات آن
تراشکاری در واقع شکل‌دهی به فلزات به روش برادهبرداری با استفاده از ماشین تراشکاری است که در این روش از شکل‌دهی فلزات که به شکل استوانه و یا اشکال دیگر است، با قدرت و سرعت معین به چرخش درآمده و با حرکت تیغچه‌های تراشکاری بر روی آن، عمل برادهبرداری با عمق و سرعت معین انجام می‌شود.
قطعات و ابزارهای تراشکاری
قطعات اصلی تراشکاری و در واقع قطعات اصلی ماشین‌های صنعتی، از قبیل میله های ساده و غیر ساده، میله های پیچ شده، پولک‌ها، بوش‌ها و نظائر این‌ها هستند، که دارای مقاطع دایره ای شکل می باشد. همچنین بسیاری از ابزارها مانند تیغه فرز، مته ها، برقوها، و قلاویزها هم دارای مقاطع گرد هستند.
یک ابزار تراش از یک، دو یا سه محور حرکت می‌گذرد تا قطر یا عمق دقیقی در قسمتی از جسم صلب که چرخانده می‌شود، ایجاد کند و در واقع آن را تراش دهد. تراشکاری می‌تواند داخل یا خارج یک قطعه انجام شود.
محور حرکت قطعه در تراشکاری از لحاظ جهت تراش، می‌تواند در امتداد خطی صاف یا در راستای دسته‌ای از منحنی‌ها و زوایه‌دار باشد.
بورینگ
اصطلاح تراشکاری بیشتر در مورد تولید سطح خارجی با عمل تراش کاربرد دارد، در صورتی که تراش برای تولید سطوح داخلی نیز وجود دارد و انجام می‌شود و نام این عمل برینگ است. بنابراین بورینگ نیز مانند تراشکاری در مجموع نوعی عمل تراشیدن محسوب می‌شوند.
انواع جنس ابزارهای تراشکاری
انواع جنس ابزارهای تراشکاری شامل: فولاد ابزار غیر آلیاژی، فولاد ابزار آلیاژی، فلزات سخت و فلزات سرامیکی است. در این میان پرکاربردترین جنس در کارگاه‌های تولیدی، فلزات سخت هستند. زیرا از لحاظ زمان تولید و کیفیت به صرفه اند و کم کاربردترین جنس فولاد ابزار غیر آلیاژی است.
فولاد ابزار غیرآلیاژی
ابزارهای تراشکاری می‌توانند از این جنس باشند که به نام فولاد کربنی( WS ) نیز شناخته می‌شود که از ۵/ ۰ تا ۵/ ۱ درصد کربن دارد. این فولاد که سختی خود را تا ۲۵۰ درجه سانتی گراد حفظ می کند، در تراشکاری قطعات فولادی نرم (فولادهای غیرآلیاژی کم کربن) کاربرد دارد. همانطور که گفته شد این فولاد امروزه کم کاربردترین جنس میان ابزارهای تراشکاری است.
فولاد ابزار آلیاژی
این فولادها علاوه بر کربن که در فولادهای غیر آلیاژی نیز وجود دارد، با فلزات دیگری آلیاژ شده اند. این نوع فولاد در دو نوع کم آلیاژ با تحمل تا 300 درجه سانتی‌گراد و پرآلیاژ با تحمل تا 600 درجه سانتی‌گراد از فلزاتی مانند کروم، ولفرام، وانادیوم، مولیبدن و کبالت است. فولادهای پرآلیاژ به نام فولادهای تندبر (SS ) یا (HSS) معروف اند. این ابزارها معمولا متناسب با نوع کاربرد در مقاطع گرد، مربع و یا ذوزنقه در طول ۲۰۰ میلی متر ساخته و با سنگ سمباده تیز می شود. این ابزارها همچنین بعد از مدتی کار کردن و کند شدن، قابل تیزکاری خواهند بود.
برای سوار کردن این ابزار به دستگاه، به طور مستقیم و یا با استفاده از نگهدارنده‌های مخصوصی به ابزارگیر دستگاه بسته می شوند. سر این ابزارها که گاه تنها سر آنها از این جنس انتخاب می‌شوند، به بدنه‌ای از جنس فولاد ساختمانی با استحکام 700 تا 800 نیوتن بر میلیمتر مربع جوش داده می شوند.
فلزات سخت
فلزات سخت به سبب زمان تولید و هزینه بسیار به صرفه و پرکاربرد در صنعت هستند. فلزات سخت از مخلوط پودر کاربید بعضی از فلزات دیرگداز مانند کاربید ولفرام، تیتان، تانتال، مولیبدن و یا وانادیوم، به همراه پودر کبالت (به عنوان چسب) تولید می‌شوند. فلزات سخت نسبت به سایش سختی زیاد و مقاومت زیادی دارند و تا دمای 900 درجه سانتی‌گراد سختی خود را حفظ می‌کنند. فلزات سخت به سبب مقاومت بالا، در تراشکاری موادی مانند فولاد ریخته‌گری با منگنز زیاد و قطعات ریخته گری همراه با ماسه و شیشه و چینی و شاخ مصنوعی که فولاد تندبر قابلیت براده برداری ندارد، به راحتی و با سطحی صیقلی، براده برداری می کنند.
اما نکته‌ای که در مورد فلزات سخت وجود دارد، این است که تنش حرارتی ایجاد ترک و لب‌پریدگی در آن می‌کند. بنابراین این فلزات سخت توان خنک شدن ناگهانی و همچنین ضربه را ندارند.
فلزات سخت با شکل ها و ترکیبات مختلف با توحه به نوع کاربرد و برادهبرداری و جنس قطعه کار ساخته می شوند. برای تراشکاری، با استفاده از روبنده و یا پیچ به نگهدارنده های مخصوص در ابزارگیر دستگاه بسته می شوند. لبه های کندشده این ابزارها قابل تیزشدن نیستند و با لبه های بعدی تعویض می شوند.
فلزات سرامیکی
فلزات سرامیکی ترکیب فلزات سخت مانند اکسید فلزات، آلومینیم، سیلیسیم و کروم (Al2O3،SiO2،CrO2) به مقدار زیاد و فلزات چسباننده مانند مولیبدن، کبالت و نیکل هستند. از ویژگی‌های فلزات سرامیکی مقاومت بالا در مقابل سایش تا حد ۵ تا ۱۰ برابر فلزات سخت و همچنین حفظ سختی تا ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد است. ضعف این فلزات این است که سبک‌تر از تکه‌های فلزات سختند و به همین دلیل در مقابل ضربه حساس‌ترند. تکه‌های لبه‌ها تیز شده و روی نگهدارنده دستگاه تراش بسته می‌شوند. این فلزات برای تراشیدن فولادهای سخت کاری شده کاربرد دارند، در تکه های کوچک و به شکل های مختلف ساخته می شوند.
انواع قطعه کار از نظر جنس
مهم ترین جنس قطعات را فلزات آهنی مانند چدن و فولاد و فلزات غیرآهنی سبک و سنگین و آلیاژهای آنها و مواد مصنوعی تشکیل می‌دهند.
چدن
چدن در واقع آهن با درصد کربن بین 2.06 تا 6.67 درصد است.
فولاد
فولاد نیز در واقع آهن به‌علاوه 0.5 تا 2.06 درصد کربن است. برای بهبود خواص فولاد آن را با عناصر دیگری مانند منگنز و کرم و سایر فلزات ترکیب می کنند.
فلزات غیرآهنی سبک
آلومینیم و آلیاژهای آن از جمله فلزات غیرآهنی سبک هستند که به سبب سبکی وزن و استحکام زیاد در صنایع مختلف از جمله هواپیماسازی کاربرد فراوان دارد و مقاومت به خوردگی آنها زیاد است.
فلزات غیرآهنی سنگین
مس و روی و آلیاژ مهم این دو یعنی برنج از فلزات غیرآهنی سنگین هستند. درآلیاژ برنج هرچه درصد مس بیشتر باشد، قابلیت برادهبرداری آن کاهش می یابد. سرب می‌تواند این مشکل را حل کند، بنابراین برای افزایش قابلیت برادهبرداری به برنج اضافه می‌کنند. برنز نیز آلیاژی از مس و قلع می باشد و از فسفر برنز برای ساخت یاتاقان ها استفاده می کنند.
مواد مصنوعی
این مواد مانند پلی اتیلن از نفت خام به دست می آیند، کاربرد فراوانی در صنعت به علت مزایای زیاد آن دارند، همچنین قابلیت براده برداری آنها نیز خوب است.
سطوح و زوایای رنده های تراشکاری
برای اینکه رنده های تراشکاری نفوذ و برادهبرداری بهتری داشته باشند، با استفاده از سنگ سنباده، یک سری سطوح و زوایا روی رنده ایجاد می‌کنند، تا فرم خاصی برای آماده استفاده شدن، به آنها دهند. رنده های جنس فلزات سخت یا سرامیک، این سطوح و زوایا را روی خود بطور آماده دارند و روی نگهدارنده بسته شده و مورد استفاده قرار می گیرند. رنده های جنس فولاد تندبر ( HSS ) و یا فولاد ابزار غیرآلیاژی، این سطوح و زوایا را بطور آماده ندارند و باید قبل از استفاده از رنده در آنها ایجاد شود.
سطوح ابزار
اگر سطح مقطع ابزار به صورت مربع در نظر گرفته شود و قرار باشد به داخل قطعه کار نفوذ کند، نیاز به نیروی زیادی خواهد بود.
اما اگر سطح مقطع ابزار به صورت یک شکل گوه ای باشد، با نیروی کمتری به داخل قطعه کار نفوذ می کند. برای ایجاد چنین شکل گوه ای نیاز به ایجاد دو سطح است.
سطح براده
سطحی است که برای کمک به نفوذ بهتر ابزار و هدایت براده ها در هنگام جداشدن از قطعه، روی رنده ایجاد می شود.
سطح آزاد
سطحی است که روی رنده برای کمک به نفوذ بهتر ابزار و جلوگیری از اصطکاک بین رنده و قطعه کار در حال گردش ایجاد می شود.
در رنده ها ممکن است برحسب شکل رنده چند سطح آزاد وجود داشته باشد. برای مثال در رنده های روتراشی برای جلوگیری از اصطکاک بین ابزار و سطح تراشیده شده قطعه کار ،سطح آزاد پیشانی نیز وجود دارد.
لبه اصلی و فرعی
لبه اصلی
لبه اصلی لبه برنده ابزار محسوب می شود و فصل مشترک بین سطح براده و سطح آزاد است. عملیات برادهبرداری با این قسمت انجام می‌گیرد.
لبه فرعی
به فصل مشترک بین سطح براده و سطوح آزاد دیگر رنده، لبه فرعی می‌گویند. تا حد ممکن نباید از این لبه برای برادهبرداری استفاده شود.
بعد از شروع عملیات برادهبرداری روی قطعه کار سطوح مختلفی به وجود می آید:
سطح کار
سطح قطعه کار قبلا از برادهبرداری سطح کار نامیده می‌شود.
سطح برش
سطحی که در هنگام براده برداری به طور مستقیم با لبه برنده ابزار در تماس است.
سطح کارشده
سطحی است که بعد از عملیات براده برداری به وجود می آید.
زوایای ابزار
زوایای ابزار به دو دسته کلی تقسیم می شوند که زوایای اصلی و زوایای فرعی هستند.
زوایای اصلی
زوایای اصلی شامل سه زاویه می باشد که به شرح زیر اند:
زاویه براده
این زاویه که با حرف (γ گاما) نمایش داده می شود، بین سطح براده و صفحۀ مرور داده شده بر نوک ابزار و مرکز قطعه کار است.
زاویه آزاد
این زاویه که با حرف ( α آلفا) نمایش داده می شود، زاویه بین سطح آزاد بغل ابزار و صفحه عمود بر صفحه قبل که از لبه ی اصلی ابزار بگذرد است.
زاویه گوه
این زاویه که با حرف (β بتا) نمایش داده می شود، زاویه بین سطح آزاد و سطح براده است
وقتی نوک ابزار هم سطح مرکز قطعه کار قرار داشته باشد، زوایای تعریف شده آزاد و براده زمانی مقدار صحیح خود را دارند. زاویه گوه همواره ثابت است و تغییری نمی کند و مقدار آن با استحکام و نفوذ ابزار رابطه دارد.استحکام ابزار و میزان زاویه گوه باهم رابطه عکس دارند، به این صورت که هر چقدر مقدار زاویه گوه افزایش یابد، استحکام ابزار نیز افزایش می یابد در عوض مقدار نفوذ ابزار کاهش می یابد و هرقدرمقدار زاویه گوه کاهش یابد، استحکام ابزار کم شده و نفوذ آن افزایش می یابد.
زوایای فرعی
زوایای فرعی نیز شامل سه زاویه است که به شرح زیر اند:
زاویه تنظیم
این زاویه که با حرف (κکاپا) نمایش داده می شود، بین لبه اصلی ابزار و سطح کار ایجاد می شود. انتخاب صحیح این زاویه در راندمان برادهبرداری و فرم مقطع براده مؤثر است. در خشن‌کاری این زاویه کمتر از 90 درجه می شود.
زاویه رأس
این زاویه که با حرف (ε ابسیلن) نمایش داده می‌شود، بین لبه اصلی و لبه فرعی ابزار است. این زاویه بین 80 تا 110 درجه معمولا تعیین می‌شود. برای افزایش دوام رنده و بالا رفتن صافی سطح بهتر است که نوک رنده (محل برخورد لبه اصلی با لبه فرعی) کمی گرد شود.
زاویه تمایل
این زاویه که با حرف (λ لاندا) نمایش داده می شود، زاویه ای است که لبه اصلی با سطح افق می‌سازد. اگر صعود لبه اصلی به سمت نوک آن باشد زاویه تمایل مثبت و در غیر این صورت زاویه تمایل منفی است. زاویه تمایل بین 4- و 4+ درجه انتخاب می شود. زاویه تمایل در خشن کار منفی و در پرداخت‌کاری مثبت در نظر گرفته می شود.
انواع رنده های روتراشی و پیشانی تراشی خارجی
قبل از بررسی فرم رنده های تراشکاری خارجی بهتر است، اصطلاحاتی را بشناسیم که در ادامه به آنها اشاره کرده‌ایم:
روتراشی
روتراشی نوعی از عملیات تراشکاری است که در آن ابزار در هنگام برادهبرداری موازی محور دستگاه حرکت می‌کند و قطر کار را کاهش می‌دهد.
پیشانی تراشی
پیشانی تراشی نوعی عملیات تراشکاری است که در آن ابزار در هنگام برادهبرداری عمود بر محور دستگاه حرکت می‌کند و طول قطعه کار را کاهش می‌دهد. یک ابزار تراشکاری خارجی ممکن است برای عمل روتراشی یا پیشانی تراشی و یا هر دو آن ها فرم داده شده باشد. حال اگر صافی سطح قطعه و زمان انجام کار نیز در نظر گرفته شود، هر کدام از این عملیات ها ممکن است در حالت خشن کاری و یا پرداخت کاری صورت گیرد.
براده برداری در حالت خشن تراشی
در حالت خشن تراشی صافی سطح اهمیت زیادی ندارد، اما چون لازم است در زمان کوتاه، حجم براده زیادی را از سطح کار جدا شود، زوایای رنده را طوری انتخاب می‌کنند که رنده ها استحکام و قدرت بیشتری داشته باشند.
براده برداری در حالت پرداخت کاری
در این حالت مقدار حجم برادهبرداری کم است ولی صافی سطح اهمیت زیادی دارد. برای این منظور رنده‌ها به دقت سنگ زده و در پایان با سنگ نفت لبه‌های آنها را پرداخت می‌کنند و معمولاً نوک رنده‌ها را گرد می‌کنند. پس به عنوان مثال یک رنده روتراشی می‌تواند رنده روتراشی خشن کاری و یا رنده روتراشی پرداخت کاری باشد.
طبق استانداردهای ISO و DIN رنده های روتراشی و پیشانی تراشی فرم های مختلفی دارند که این فرم ها متناسب با نوع عملیاتی است که این رنده ها انجام می‌دهند. این فرم‌ها به شرح زیر می‌باشد:
رنده روتراشی مستقیم ( ISO1) یا (DIN4971)
از این رنده برای روتراشی به صورت خشن تراشی استفاده می‌شود در شکل رنده و جهت حرکت آن روی قطعه کار نمایش داده شده است.
رنده سرکج ( ISO2) یا (DIN4972)
از این رنده برای روتراشی و هم برای پیشانی تراشی در حالت خشن‌کاری استفاده می‌شود.
رنده گوشه تراش ( ISO3) یا (DIN4978)
از این رنده برای ایجاد گوشه‌های 90 درجه روی قطعه کار استفاده می شود. در ضمن می‌توان از این رنده در روتراشی استفاده کرد.
رنده پرداخت کاری سرپهن( ISO4) یا (DIN4976)
این رنده برای پرداخت کاری سطح روی قطعه استفاده می‌شود. در استاندارد DIN رنده پرداخت کاری دیگری نیز وجود دارد که به صورت نوک تیز است و باشماره DIN4975 شناخته می شود.
رنده پیشانی تراش ( ISO5) یا (DIN4977)
این رنده برای پیشانی تراشی قسمت هایی از قطعه استفاده می‌شود که پله‌ای در پیشانی قطعه کار وجود دارد.
رنده روتراشی ( ISO6) یا (DIN4980)
این رنده برای روتراشی پله ها استفاده می‌شود.
انواع رنده های روتراشی از نظر جهت حرکت
تمامی رنده های معرفی شده در قسمت قبلی در دو نوع چپ تراش و راس تتراش ساخته می شوند.
رنده راست تراش
در این رنده ها اگر از روبه رو به سطح مقطع رنده نگاه کنید، لبه برنده ابزار در سمت راست است و در هنگام برادهبرداری رنده از سمت مرغک به سمت سه نظام حرکت می‌کند.
رنده چپ تراش
اگر از روبه رو به سطح مقطع این رنده نگاه کنید لبه برنده ابزار در سمت چپ قرار دارد و در هنگام برادهبرداری ابزار از سمت سه نظام به سمت مرغک حرکت می‌کند.
نکات ایمنی درمورد ابزار تراشکاری
- طول قسمت بیرون آمده رنده از رنده گیر حتی الامکان کوتاه باشد. در صورتی که این طول بلند باشد باعث (ایجاد ارتعاش یا شکستن رنده) می‌گردد.
- رنده به صورت عمود در داخل رنده گیر قرار گیرد. (کج نشود.)
- در هنگام بستن پیچ‌ها دقت کنید که پیچ دقیقاً در وسط رنده بسته شود.
- در هنگام بستن پیچ ها دقت کنید که اگر زیر قسمتی از رنده خالی است، پیچ آن قسمت را محکم نکنید.
- رنده‌ها را حداقل با دو پیچ محکم کنید.
- اطمینان حاصل کنید که در هنگام باز کردن و محکم کردن پیچ های روی رنده، پیچ وسط رنده بند محکم باشد.
- در هنگامی که سه‌نظام در حال دوران است از بازکردن و بستن رنده و چرخاندن رنده‌گیر خودداری کنید.
- برای شروع نظافت پایان کار، ابتدا رنده را از رنده‌گیر باز کنید.
