1. مبحث
تمام قطعات از چندین سطح تشکیل شده اند و ابعاد و موقعیت نسبی مورد نیاز بین سطوح وجود دارد. الزامات موقعیت نسبی بین سطوح قطعات شامل دو جنبه است: دقت بعد فاصله بین سطوح و دقت موقعیت نسبی (مانند هم محوری، موازی، عمودی و روان شدن دایره ای و غیره). مطالعه رابطه موقعیت نسبی بین سطوح قطعات را نمی توان از مبنا جدا کرد. بدون یک مبنا واضح، موقعیت سطح قطعه را نمی توان تعیین کرد. به طور کلی، مبدأ نقطه، خط و سطح روی قسمتی است که برای تعیین موقعیت سایر نقاط، خطوط و سطوح استفاده می شود. داده ها را می توان با توجه به عملکردهای مختلف به دو دسته تقسیم کرد: مبنا طراحی و داده پردازش.
1. داده طراحی
به داده ای که برای تعیین نقاط، خطوط و سطوح دیگر در نقشه قطعه استفاده می شود، مبنا طراحی می گویند. برای پیستون ها، مبنای طراحی به خط مرکزی پیستون و خط مرکزی سوراخ پین اشاره دارد.
2. داده های پردازش
مبناي مورد استفاده قطعات در هنگام پردازش و مونتاژ را مبناي فرآيند مي گويند. با توجه به کاربردهای مختلف، داده فرآیند به داده موقعیت یابی، داده اندازه گیری و مونتاژ تقسیم می شود.
1) داده موقعیت یابی: به داده ای که قطعه کار در حین پردازش موقعیت صحیح را در ماشین ابزار یا فیکسچر اشغال می کند، داده موقعیت یابی نامیده می شود. با توجه به عناصر موقعیت یابی مختلف، متداول ترین آنها دو دسته زیر هستند:
موقعیت یابی مرکزی خودکار: مانند سه{0}} موقعیت چاک فک.
موقعیت یابی آستین: عنصر موقعیت یابی به یک آستین موقعیت یابی، مانند موقعیت یابی صفحه توقف، ساخته می شود.
موارد دیگر عبارتند از قرار دادن در یک قاب V شکل، قرار گرفتن در یک سوراخ نیم دایره، و غیره.
2) داده اندازه گیری: به داده ای که برای اندازه گیری اندازه و موقعیت سطح پردازش شده در بازرسی قطعه استفاده می شود، داده اندازه گیری می گویند.
3) مبدأ مونتاژ: به داده ای که برای تعیین موقعیت قطعه در قطعه یا محصول در هنگام مونتاژ استفاده می شود، مبحث مونتاژ می گویند.
2. روش نصب قطعه کار
به منظور ماشینکاری سطحی که الزامات فنی مشخص شده را در قسمت خاصی از قطعه کار برآورده می کند، قطعه کار باید قبل از ماشینکاری، موقعیت صحیحی نسبت به ابزار روی ماشین ابزار داشته باشد. این فرآیند معمولاً "موقعیت" قطعه کار نامیده می شود. پس از قرار گرفتن قطعه کار، به دلیل تأثیر نیروی برش، گرانش و غیره در حین پردازش، باید از مکانیسم خاصی برای "گیره دادن" قطعه کار استفاده کرد تا موقعیت تعیین شده آن بدون تغییر باقی بماند. فرآیندی که قطعه کار در موقعیت صحیحی بر روی ماشین ابزار قرار می گیرد و گیره قطعه کار را «نصب» می گویند.
کیفیت نصب قطعه کار یک مسئله مهم در پردازش مکانیکی است. این نه تنها بر دقت پردازش، سرعت و ثبات نصب قطعه کار تأثیر می گذارد، بلکه بر سطح بهره وری نیز تأثیر می گذارد. به منظور اطمینان از دقت موقعیت نسبی بین سطح پردازش و داده طراحی آن، داده طراحی سطح پردازش باید موقعیت صحیحی نسبت به ماشین ابزار در هنگام نصب قطعه کار اشغال کند. به عنوان مثال، در فرآیند چرخش دقیق شیار حلقه، برای اطمینان از الزامات خروجی دایره ای قطر پایین شیار حلقه و محور دامن، قطعه کار باید طوری نصب شود که نقطه طراحی آن با محور دوک ماشین ابزار منطبق باشد.
روشهای نصب مختلفی هنگام پردازش قطعات روی ماشینابزارهای مختلف وجود دارد. روش های نصب را می توان به سه نوع خلاصه کرد: روش تراز مستقیم، روش تراز خط و روش نصب فیکسچر.
1) روش تراز مستقیم هنگامی که از این روش استفاده می شود، موقعیت صحیحی که قطعه کار باید روی ماشین ابزار اشغال کند، با یک سری تلاش ها به دست می آید. روش خاص این است که قطعه کار را مستقیماً روی ماشین ابزار نصب کنید، از نشانگر شماره گیری یا سوزن روی صفحه سوزن برای تصحیح بصری موقعیت صحیح قطعه کار استفاده کنید و در حین بررسی کالیبره کنید تا زمانی که الزامات را برآورده کند.
دقت موقعیت و سرعت روش تراز مستقیم به دقت تراز، روش تراز، ابزار تراز و سطح فنی کارگران بستگی دارد. معایب آن این است که زمان زیادی را صرف می کند، بهره وری پایینی دارد و باید بر اساس تجربه کار کرد و نیازهای بالایی برای مهارت های کارگران دارد، بنابراین فقط در تولید تک-تکه و کوچک-تولید دسته ای استفاده می شود. به عنوان مثال، ترازهایی که بر تقلید از شکل تکیه دارند، متعلق به روش تراز مستقیم است.
2) روش تراز علامت گذاری این روش روشی است برای استفاده از سوزن علامت گذاری روی ماشین ابزار برای تراز کردن قطعه کار با توجه به خط کشیده شده روی محصول خالی یا نیمه تمام- تا موقعیت صحیح را به دست آورد. بدیهی است که این روش نیاز به یک فرآیند علامت گذاری اضافی دارد. خط رسم شده خود دارای عرض مشخصی است و هنگام علامت گذاری خطای علامت گذاری وجود دارد و همچنین هنگام اصلاح موقعیت قطعه کار خطای مشاهده وجود دارد. بنابراین، این روش بیشتر برای پردازش خشن با دسته های تولیدی کوچک، دقت خالی کم و قطعات کار بزرگ که برای استفاده از فیکسچر مناسب نیستند، استفاده می شود. برای مثال، تعیین موقعیت سوراخ پین یک محصول دو زمانه استفاده از روش علامت گذاری سر تقسیم کننده برای تراز کردن است.
3) از روش نصب فیکسچر استفاده کنید: تجهیزات فرآیندی که برای بستن قطعه کار بهگونهای که موقعیت صحیح را اشغال کند، فیکسچر ماشین ابزار نامیده میشود. فیکسچر یک وسیله اضافی از ماشین ابزار است. قبل از نصب قطعه کار، موقعیت آن نسبت به ابزار روی ماشین ابزار از قبل تنظیم شده است. بنابراین، هنگام پردازش یک دسته از قطعات کار، نیازی به تراز کردن و قرار دادن آنها یک به یک نیست و الزامات فنی پردازش را می توان تضمین کرد. این کار هم-هزینه کار و هم بدون دردسر-است. این یک روش موقعیت یابی کارآمد است و به طور گسترده در تولید دسته ای و انبوه استفاده می شود. پردازش پیستون فعلی ما از روش نصب فیکسچر استفاده می کند.
①. پس از قرار گرفتن قطعه کار، عملیات ثابت نگه داشتن موقعیت موقعیت یابی در حین پردازش، بستن نامیده می شود. دستگاهی در فیکسچر که موقعیت موقعیت یابی را در طول پردازش بدون تغییر نگه می دارد، دستگاه گیره نامیده می شود.
②. دستگاه بستن باید شرایط زیر را برآورده کند: هنگام بستن، موقعیت قطعه کار نباید از بین برود. پس از بستن، موقعیت قطعه کار نباید در طول پردازش تغییر کند و گیره باید دقیق، ایمن و قابل اعتماد باشد. عمل بستن سریع است، عملیات راحت است و-صرفه جویی در کار است. ساختار ساده و آسان برای ساخت است.
③. اقدامات احتیاطی هنگام بستن: نیروی گیره باید مناسب باشد. مقدار زیاد باعث تغییر شکل قطعه کار می شود و مقدار کم باعث حرکت قطعه کار در حین پردازش و از بین رفتن موقعیت قطعه کار می شود.
3. دانش اولیه برش فلز
1. حرکت چرخشی و سطح تشکیل شده است
حرکت چرخشی: در فرآیند برش، برای حذف فلز اضافی، قطعه کار و ابزار باید حرکت نسبی برشی داشته باشند. حرکت استفاده از ابزار تراش برای حذف فلز اضافی روی قطعه کار روی تراش را حرکت چرخشی می گویند که می توان آن را به حرکت اصلی و حرکت تغذیه تقسیم کرد.
حرکت اصلی: به حرکت برداشتن مستقیم لایه برش روی قطعه کار و تبدیل آن به براده و در نتیجه تشکیل سطح جدیدی از قطعه کار، حرکت اصلی می گویند. در طول برش، حرکت چرخشی قطعه کار حرکت اصلی است. معمولا سرعت حرکت اصلی بیشتر و قدرت برش مصرفی بیشتر است.
حرکت تغذیه: حرکتی که به طور مداوم لایه های برش جدید را وارد برش می کند. حرکت تغذیه حرکتی است که در امتداد سطح قطعه کار شکل می گیرد که می تواند حرکت مداوم یا حرکت متناوب باشد. به عنوان مثال، حرکت ابزار تراش بر روی یک تراش افقی، حرکت پیوسته و حرکت تغذیه قطعه کار بر روی یک رنده، حرکت متناوب است.
سطح تشکیل شده بر روی قطعه کار: در طول فرآیند برش، قطعه کار یک سطح ماشینکاری شده، یک سطح ماشینکاری شده و یک سطح برای ماشینکاری را تشکیل می دهد. سطح ماشینکاری شده به سطح جدیدی گفته می شود که از دور زدن فلز اضافی تشکیل شده است. سطحی که باید ماشین کاری شود به سطحی اطلاق می شود که لایه فلزی در شرف قطع شدن است. سطح ماشینکاری به سطحی اطلاق می شود که لبه برش ابزار تراشکاری در حال چرخش است.
2. سه عنصر پارامترهای برش به عمق برش، نرخ تغذیه و سرعت برش اشاره دارد.
1) عمق برش: ap=(dw-dm) / 2 (mm) dw=قطر قطعه کار ماشیننشده dm=قطر قطعه کار ماشینکاریشده، و عمق برش چیزی است که ما معمولاً به آن عمق برش میگوییم.
انتخاب عمق برش: عمق برش p باید با توجه به مقدار مجاز ماشینکاری تعیین شود. در حین ماشینکاری ناهموار، علاوه بر باقی ماندن مقدار اضافی برای تکمیل، تمام موارد اضافی ماشینکاری خشن باید تا حد امکان در یک مرحله حذف شوند. این نه تنها می تواند محصول عمق برش، نرخ تغذیه ƒ و سرعت برش V را بزرگ کند و در عین حال دوام خاصی را تضمین کند، بلکه تعداد پاس ها را نیز کاهش می دهد. در صورت وجود بیش از حد مجاز ماشینکاری، صلبیت ناکافی سیستم فرآیند، یا عدم استحکام تیغه، پاس باید به دو یا چند پاس تقسیم شود. در این زمان، عمق برش اولین پاس باید بزرگتر باشد، که می تواند 2/3 تا 3/4 کل کمک هزینه را تشکیل دهد. و عمق برش پاس دوم باید کوچکتر باشد، به طوری که فرآیند تکمیل می تواند مقدار پارامتر زبری سطح کوچکتر و دقت ماشینکاری بالاتر را به دست آورد.
هنگام برش قطعات ریخته گری، آهنگری یا فولاد ضد زنگ با سطح سخت شده، عمق برش باید از سختی یا لایه سخت شده بیشتر شود تا از برش لبه برش روی لایه سخت شده جلوگیری شود.
2) انتخاب نرخ تغذیه: جابجایی نسبی قطعه کار و ابزار در جهت حرکت تغذیه برای هر چرخش یا رفت و برگشت قطعه کار یا ابزار، بر حسب میلی متر. پس از انتخاب عمق برش، تا حد امکان باید نرخ تغذیه بزرگتری انتخاب شود. انتخاب یک مقدار معقول نرخ تغذیه باید اطمینان حاصل کند که ماشین ابزار و ابزار به دلیل نیروی برش بیش از حد آسیب نمی بینند، انحراف قطعه کار ناشی از نیروی برش از مقدار مجاز توسط دقت قطعه کار تجاوز نمی کند و مقدار پارامتر زبری سطح خیلی زیاد نیست. در حین ماشینکاری خشن، عامل محدود کننده اصلی نرخ تغذیه، نیروی برش است، در حالی که در نیمه{4}}نیم کاری و تکمیل، عامل محدود کننده اصلی نرخ تغذیه، زبری سطح است.
3) انتخاب سرعت برش: در حین برش، سرعت لحظه ای یک نقطه روی لبه برش ابزار نسبت به سطحی که در جهت حرکت اصلی ماشینکاری می شود، بر حسب متر بر دقیقه است. هنگامی که عمق برش p و نرخ تغذیه ƒ انتخاب می شوند، حداکثر سرعت برش بر این اساس انتخاب می شود. جهت توسعه پردازش برش، پردازش برش با سرعت بالا-است.
IV. مفهوم مکانیکی زبری
در مکانیک، زبری به ویژگیهای شکل هندسی میکروسکوپی متشکل از فاصلههای کوچک و قلهها و درههای روی سطح ماشینکاری شده اشاره دارد. این یکی از موضوعاتی است که در تحقیقات تعویض پذیری مطرح می شود. زبری سطح عموماً با روش پردازش مورد استفاده و عوامل دیگر مانند اصطکاک بین ابزار و سطح قطعه در طول پردازش، تغییر شکل پلاستیکی فلز سطح در حین جداسازی برادهها و لرزش فرکانس بالا در سیستم فرآیند ایجاد میشود. به دلیل تفاوت در روش های پردازش و مواد قطعه کار، عمق، چگالی، شکل و بافت آثار باقی مانده بر روی سطح ماشین کاری متفاوت است. زبری سطح ارتباط نزدیکی با خواص تطبیق، مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی، سفتی تماس، ارتعاش و نویز قطعات مکانیکی دارد و تأثیر مهمی بر طول عمر و قابلیت اطمینان محصولات مکانیکی دارد.
روش نمایش زبری
پس از پردازش، سطح قطعه بسیار صاف به نظر می رسد، اما در صورت بزرگنمایی ناهموار است. ناهمواری سطح به ویژگیهای هندسی میکروسکوپی متشکل از فاصلههای کوچک و قلهها و درههای کوچک روی سطح قطعات پردازششده گفته میشود که عموماً با روشهای پردازش و (یا) عوامل دیگر تشکیل میشوند. عملکرد سطح قطعه متفاوت است و مقادیر پارامتر زبری سطح مورد نیاز نیز متفاوت است. کد زبری سطح (نماد) باید روی نقشه قطعه مشخص شود تا خصوصیات سطحی را که باید پس از تکمیل سطح به دست آید نشان دهد. سه پارامتر ارتفاع زبری سطح وجود دارد:
1. انحراف میانگین حسابی Ra از کانتور
میانگین حسابی قدر مطلق فاصله بین نقطه روی خط کانتور در امتداد جهت اندازه گیری (جهت Y) و خط مرجع در طول نمونه برداری.
2. ارتفاع ده-نقطه میکرو- زبری Rz
به مقدار متوسط پنج ارتفاع قله بزرگ کانتور و مقدار متوسط پنج اعماق بزرگ دره کانتور در طول نمونه برداری اشاره دارد.
3. حداکثر ارتفاع کانتور Ry
فاصله بین بالاترین خط بالای قله و پایین ترین خط پایین دره کانتور در طول نمونه برداری.
در حال حاضر، Ra عمدتا در صنعت ساخت ماشین آلات عمومی استفاده می شود.
4. روش نمایش زبری
5. تأثیر زبری بر عملکرد قطعات
کیفیت سطح قطعه کار پس از پردازش مستقیماً بر خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی قطعه کار تأثیر می گذارد. عملکرد کار، قابلیت اطمینان و عمر محصول تا حد زیادی به کیفیت سطح قطعات اصلی بستگی دارد. به طور کلی، الزامات کیفیت سطح قطعات مهم یا کلیدی بالاتر از قطعات معمولی است. این به این دلیل است که قطعات با کیفیت سطح خوب مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خستگی را تا حد زیادی بهبود می بخشند.
6. مایع برش
1) نقش سیال برش
اثر خنک کننده: گرمای برش می تواند مقدار زیادی گرمای برش را از بین ببرد، شرایط اتلاف حرارت را بهبود بخشد، دمای ابزار و قطعه کار را کاهش دهد، در نتیجه عمر مفید ابزار را افزایش داده و از خطاهای ابعادی ناشی از تغییر شکل حرارتی قطعه کار جلوگیری می کند.
اثر روان کننده: سیال برش می تواند بین قطعه کار و ابزار نفوذ کند، یک لایه جذب نازک در شکاف کوچک بین تراشه و ابزار تشکیل دهد، ضریب اصطکاک را کاهش دهد، در نتیجه اصطکاک بین تراشه ابزار و قطعه کار را کاهش دهد، نیروی برش و حرارت برش را کاهش دهد، سایش سطح قطعه و کیفیت ابزار را کاهش دهد. روغن کاری برای تکمیل بسیار مهم است.
اثر تمیز کردن: تراشههای کوچکی که در طی فرآیند تمیز کردن ایجاد میشوند به راحتی به قطعه کار و ابزار میچسبند، مخصوصاً هنگام سوراخ کردن سوراخهای عمیق و باز کردن، تراشهها به راحتی در شیار تراشه مسدود میشوند و بر زبری سطح قطعه کار و عمر مفید ابزار تأثیر میگذارند. استفاده از مایع برش می تواند به سرعت تراشه ها را بشویید، به طوری که برش می تواند به آرامی انجام شود.
2) انواع: دو نوع عمده از سیالات برش متداول وجود دارد
امولسیون: عمدتاً نقش خنک کنندگی را ایفا می کند. امولسیون از رقیق کردن روغن امولسیون شده با 15 تا 20 بار آب ساخته می شود. این نوع سیال برش دارای گرمای ویژه زیاد، ویسکوزیته کم، سیالیت خوب است و می تواند مقدار زیادی گرما را جذب کند. هدف اصلی استفاده از این نوع سیال برش خنک کردن ابزار و قطعه کار، افزایش عمر ابزار و کاهش تغییر شکل حرارتی است. امولسیون حاوی آب بیشتری است و عملکرد روانکاری و ضد زنگ زدگی ضعیف است.
روغن برش: جزء اصلی روغن برش، روغن معدنی است. این نوع سیال برش دارای گرمای ویژه کم، ویسکوزیته زیاد و سیالیت ضعیف است. عمدتاً نقش روان کننده را ایفا می کند. معمولاً از روغن های معدنی با ویسکوزیته کم مانند روغن موتور، روغن دیزل سبک، نفت سفید و غیره استفاده می شود.
