چه نوع تراشی خریداری شود ؟ بد مورب باشد یا بد تخت ؟ و…
هنگام انتخاب دستگاه CNC سوالات متفاوتی هست که باید از خودتان بپرسید و قبل از اینکه فرایند ماشین کاری شروع شود پاسخ این سوالات باید روشن شود. برخی از این سوالات عبارتند از : چه تعداد محور حرکتی نیاز است ؟ اندازه ی مرغک چقدر باشد ؟ تعداد ابزار تارت چقدر می باشد ؟ اندازه ی گلویی مرغک چقدر است ؟ و ….
مشخصات دیگری هم وجود دارد که مهم هستند ولی همیشه آشکار نیستند مانند : ماکزیمم قطر کارگیر ؟ ماکزیمم طول ماشین کاری ؟ ماکزیمم قطر ماشین کاری ؟ قدرت اسپیندل و گشتاور مورد نیاز برای قطعات مورد نظر ؟
یکی از اساسی ترین سوالات که در انتخاب تراش باید مورد توجه قرار گیرد این است که چه نوع تراشی خریداری شود ؟ بد مورب باشد یا بد تخت ؟ vertical باشد یاHorizontal ؟ Swiss Type باشد یا Gang Type ؟ و … که هدف اصلی این مقاله توضیح و بررسی بد تخت و بد مورب می باشد می باشد.ابتدا به توضیح یک سری اصطلاحات دستگاه تراش می پردازیم .
مجموعه سوالات اول مطرح شده مذکور نسبتا ساده هستند اما گروه دوم سوالات نیاز به شناخت بهتری از تراش در حالت کلی دارد. بعضی اپراتور ها می توانند اکثر عملیات را روی ماشین های فرز انجام دهند اما در مورد ماشین های تراش مهارت لازم را ندارند چون به مفاهیم پایه ای ماشین تراش آشنایی کافی ندارند .در ابتدا می خواهیم مفاهیم و مزایای تعداد محدودی از مشخصاتی که نسبتا واضح نیستند طبقه بندی و تعریف شوند .
اصطلاحات ماشین
Maximum Turning Diameter : نشان دهنده ی ماکزیمم اندازه ی قطعه است که می تواند روی ماشین بچرخد ( با استفاده از ابزار استاندارد ) بدون اینکه با کاور یا سایر اجزای ماشین تداخل یا برخورد داشته باشد.در واقع همان طورکه از نامش پیداست ماکزیمم قطر قطعه است که دستگاه می تواند ماشین کاری کند.
Maximum swing over bed : بزرگترین قطر قطعه که می تواند روی سه نظام بچرخد بدون اینکه با کاور یا ریل تداخل مکانیکی داشته باشد . با توجه به طراحی ماشین ا بزار، این اندازه می تواند بزرگتر از ماکزیمم قطر ماشین کاری باشد اما این بدین معنی نیست که می توان تمام این قطر را ماشین کاری کرد.
Horsepower and Torque : قدرت اسپیندل و گشتاور ملاحظات واضحی هستند که در خرید یک ماشین جدید باید در نظر گرفته شوند اما ضرورت آن ها شاید در همه موارد مشخص نباشد . اگر قطعه موردنظر ریخته گری یا فرجینگ باشد، برای ایجاد حفره بزرگ در فولاد و یا در حالت کلی در تراش قطعاتی با قطر بزرگتر نیاز به قدرت اسپیندل و گشتاور اهمیت پیدا می کند.
Maximum Turning Length : نشان دهنده ی بیشترین طول قطعه است که بر مبنای محدودیت های مکانیکی و حرکت محور های ماشین ابزار می تواند بچرخد و آن را ماشین کاری کند .
در قسمت قبل در مورد سوالاتی که هنگام خرید دستگاه CNC باید پرسیده شود مختصرا بحث کردیم و به توضیح برخی مفاهیم پایه ای پرداختیم. در این مقاله هدف، بحث روی دو نوع اصلی تنه و ساختار دستگاه می باشد که عبارتند از بد مورب و بد تخت .
استراکچر بد مورب و بد تخت
همان طور که از نامشان پیداست تنه بد تخت به صورت تخت بوده و ریل های محور x وz در راستای افق قرار دارند و دارای زاویه نیستند و هنگام ماشین کاری نیروی وارده از طرف ابزار به سمت قطعه کاربه صورت افقی می باشد در حالیکه در بد مورب ریل های محور x و z نسبت به افق زاویه دارند. زاویه از ۲۰ تا ۴۵ درجه یا حتی بیشتر است که بهترین حالت، زاویه ۴۵۵ درجه می باشد.در بد مورب نیروی وارده از ابزار به قطعه کار نیز به صورت زاویه دار است که مزایایی فراهم می کند که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.
یک تراش بد مورب با تکنولوژی CNC و تراش تخت از نظر ساختار ماشین متفاوت هستند.حرکت اجزای محرک دستگاه در بد مورب تثبیت شده است که باعث می شود در فرآیند ماشین کاری دقت کار حفظ شود. در بارهای ناچیز نیروی وارده از طرف موتور ناچیز بوده و عکس العمل آن هم ناچیز می باشد. نصب و راه اندازی ابزار ، ساختار کلی ماشین و سایر کار های نگهداری در بد مورب آسان هستند .
قابلیت های بد مورب و بد تخت
۱) یکی از مزایای بد مورب این است که می توان کورس حرکتی محور X را افزایش داد بدون اینکه فضای زیادی در محیط اشغال شود ولی در بد تخت به همان میزانی که نیاز به افزایش کورس حرکتی محور X باشد به همان اندازه فضا اشغال خواهد شد چون در بد تخت کورس حرکتی محور X به عرض تنه ریخته گری بستگی دارد(فاصله ریل های z از هم) . برای روشن شدن مطلب مربعی را در نظر بگیرید در این مربع هر چه طول ضلع افزایش یابد فضای اشغالی foot print همزیاد می شود اما طول قطر مربع از طول ضلع مربع در هر حالت بزرگتر است پس در بد مورب می توان کورس حرکتی محور x را افزایش داد ولی نسبت به بد تخت فضای کمتری اشغال می شود.
۲) همان طور که در بد مورب وزن تجهیزات محور x از قبیل Turret و Saddle رو به پائین است باعث می شود قابلیت بهتری از دستگاه بدست آوریم از آن جایی که تمامی بال اسکرو ها دارای مقداری Backlash استاندارد و حتی غیر استاندارد می باشد (که در طول زمان ممکن است این Backlash زیاد شود) وزن رو به پایین محور X مقدار قابل توجهیBacklash مورد نظر را پوشش می دهد به این معنی که با پوشش دادن موجب می شود میزان ارتعاش کم شده و دقت ماشین کاری افزایش یابد و علاوه بر این حرکت محور X پایدارتر ومستقیم تر باشد.
۳) در تراش های بد تخت نیروی وارده از ابزار به قطعه کارافقی بوده و بنابراین عکس العمل آن هم به صورت افقی از قطعه کار به ابزار وارد می شود و چون ابزار در راستای افق قرار دارد تمامی این نیرو ها مستقیما به تجهیزات محور X وارد می شود.در حالیکه در بد مورب این نیرو به دو مولفه تقسیم می شود که یک مولفه از آن به محور X و مولفه دیگر آن به محور z وارد می شود که این عامل موجب می شود آستانه ی تحمل نیرو ی محور ها افزایش یابد و در طولانی مدت عمر آنها افزایش می یابد علاوه بر این نیروی وارده به محور ها در بد مورب بستگی به زاویه ی تنه دارد به عنوان مثال در زاویه ۴۵ درجه نیرو به صورت مساوی بین دو محور تقسیم می شود.
۴) یکی از مشهورترین و واضح ترین مزایای بد مورب اصلی، تخلیه براده می باشد. از آن جایی که براده ها در طول ماشین کاری ایجاد می شوند به دلیل جاذبه و جریان عادی که طبق طراحی بد مورب است به مخزن براده ها سرازیر می شود این طراحی از جمع شدن براده ها در سطح دستگاه جلوگیری می کند که نه تنها در حجم تولید بالا براده ها را کنترل می کند بلکه عمر دستگاه را طولانی تر می کند .
۵) یکی دیگر از مزایای بد مورب نسبت به بد تخت این است که تمام تجهیزات با کاور عایق بندی می شوند و این کاور به صورت شیب دار بوده که اولا موجب می شود براده ها کاملا به مخزن براده ها (Chip Conveyer ) هدایت شوند ثانیا طراحی کاور، سیستم روغن کاری را از تماس با آب صابون جدا نگه می دارد و در نتیجه روغن هایی که از بال اسکرو یا ریل های محور ها سرزیر می شود با آب صابون مخلوط نشده که به دلیل عدم ترکیب روغن و آب صابون موجب می شود آب صابون دیرتر فاسد شود .
بد مورب یک سری مزایای مکانیکی هم دارد در بد مورب به علت وجود سطح شیب دار و با توجه به امکان حرکت تارت به سمت اپراتور امکان هر گونه عملیات شمارش ابزار ، بازرسی و نگهداری تعمیرات ابزار نسبت به بد تخت آسان تر می باشد شیب میز ، زاویه محیط کار بهتری برای اپراتور جهت Load و Unload کردن قطعه کار و دسترسی بهتر فراهم می کند. در حالی که در بد تخت تارت در سمت اپراتور میباشد و نوک ابزار در جهت مخالف اپراتور است که باعث می شود اپراتور نتواند عملیات مورد نظر را به راحتی انجام دهد .
۶) در ساختار دستگاه های CNC فاصله مرکز قطعه کار از سطح زمین برای اپراتور و همچنین عملیات ماشین کاری حائز اهمیت است زیرا هر چه فاصله بیشتر باشد علاوه بر اینکه ارتعاش بیشتر می شود ماشین کاری برای اپراتور دشوار می شود این عامل در ماشین های با قطر کارگیر بالا بیشتر به چشم میخورد. در ماشین های با ساختار مورب این ارتفاع نسبت به بد تخت کمتر است.
بد مورب اصلی و بد مورب فرعی
یکی از مباحث مهمی که در ساختار بد مورب ماشین های CNC وجود دارد وجود دو نوع ساختار متفاوت برای آن می باشد.
۱) ساختار اول که بیشتر True Slant Bed نامیده میشود، تنه ریخته گری آن از همان ابتدا به صورت مورب می باشد و سایر تجهیزات شامل ریل های محور Zو نشیمن گاه Headstock و ریل Tailstock نسبت به افق مورب هستند این ساختار حتی می تواند به صورت یک تکه یا دو تکه ساخته شوند که در ادامه به توضیح و مزایای آن خواهیم پرداخت.
۲) ساختار دوم که به آن Fly Wedge می گویند عبارت است از حالتی که در آن تنه اصلی به صورت تخت می باشد و توسط یک سدل مثلثی (گوه ای مانند) تبدیل به بد مورب می شود.
همان طور که در عکس مشخص است فاصله مرکز بال اسکرو محور z تا نوک ابزار در حالت P1(L1)کمتر از حالتP2(L2) است که این عامل کمک می کند در انتقال نیرو اتلاف کمتر باشد هم چنین درFly Wedge چون از مدل مثلثی استفاده شده است ارتعاش و انعطاف پذیری بیشتر از حالت اصلی است که این عامل موجب می شودTrue Slant قابلیت های بهتری برای ما فراهم کند.
ساختار زاویه ای تنه ریخته گری و محور X طولانی تر باعث درجه سختی بهتر و دقت بیشتر قطعات می شود چون ریل های خطی طولانی تر هستند سطح میز ریخته گری که حامل تارت می باشد نیز می تواند طول بزرگتری داشته باشد که پایه محکمی برای ساپورت ایجاد می کند . این مورد اشاره به بحث ترمودینامیک دارد که به موضوع گرما و نسبت آن با انرژی و کار می پردازد. قانون اول ترمودینامیک وجود خاصیتی از سیستم ترمودینامیک به نام انرژی داخلی را بیان می کند. این انرژی از انرژی جنبشی که ناشی از حرکت کلی سیستم و انرژی پتانسیل که سیستم نسبت به محیط پیرامونش دارد متمایز است به نا به این قانون در ساختار بد مورب اصلی همه ی اجزای ماشین مانند ریل X به صورت مورب است جایگاه بقیه اجزا از جمله مرغک ،ساپورت و سه نظام به صورت افقی هستند که باعث می شوند در بد مورب اصلی تمام نیرو های وارده در یک راستا باشند اما در بد مورب فرعی نیروی وارده در یک راستا قرار ندارند که این عدم هم راستایی موجب می شود ارتعاش زیاد شود و از آن جایی که ساختارFly Wedge به طور ذاتی با توجه به طراحی که دارد باعث به وجود آمدن ارتعاش می شود دقت عملیات ماشین کاری را کاهش می دهد .
با توجه به اینکه ریل های محور z و مرغک در Fly Wedge به صورت تخت می باشد براده ها کامل تخلیه نشده و در اطراف بال اسکرو باقی می ماند که باعث می شود عمر تجهیزات دستگاه کم شود.
در توضیح ساختار یک تکه و دو تکه می توان گفت ،تنه دو تکه از دو بخش مجزا تشکیل شده و توسط پیچ به هم وصل شده اند و استفاده از پیچ موجب شده ارتعاش زیاد شده و Rigidity کم شود .دلیل استفاده از تنه دو تکه توسط تولید کنندگان هزینه مراحل تولید آن می باشد چرا که ریخته گری تنه یک تکه به صورت بزرگ و ماشین کاری آن نیاز به هزینه بیشتری دارد.
در نتیجه با توجه به توضیحاتی که داده شد هر نوع قطعه ای را می توان با هر دو دستگاه های تراش بد مورب و بد تخت ماشین کاری کرد اما در حالت کلی برای قطعات سبک و قطعاتی که نیاز به دقت عملیاتی بیشتری دارند بهتر است از بد مورب استفاده شود و همچنین برای قطعات سنگین با ماشین کاری خشن و تیراژ پایین استفاده از بد تخت صرفه اقتصادی بیشتری دارد زیرا هزینه سرمایه گذاری بد تخت همیشه از بد مورب پایین تر است . علاوه بر این در صورتیکه تیراژ تولید بالا باشد بهتر است سرمایه گذاری روی تراش بد مورب انجام شود.
منبع “کنترل افزار تبریز “
