طراحی و مهندسی ساخت و تولید تأمین متریال و تجهیزات ساخت ایده های خود را به ما بسپارید!
طراحی برای ساخت به روش ماشین کاری: تراشکاری و بورینگ
4.92
طراحی قطعات برای ساخت به روش های ماشین کاری، نیازمند رعایت اصول مشخصی است که تأثیر بسزایی در افزایش کیفیت و کارایی در کنار کاهش قابل توجه هزینه های ساخت خواهد داشت. این اصول زیرمجموعه ای از روش های مبتنی بر "طراحی برای قابلیت ساخت" (DFM) است. در مطلب پیش رو به طراحی برای تراشکاری و بورینگ می پردازیم و در آینده نیز با نگارش سلسله مطالب مرتبط با DFM در حوزه های گوناگون همراه شما خواهیم بود.

 

طراحی برای ساخت به روش ماشین کاری: تراشکاری و بورینگ

 

طراحی قطعات برای ساخت به روش های ماشین کاری، نیازمند رعایت اصول مشخصی است که تأثیر بسزایی در افزایش کیفیت و کارایی در کنار کاهش قابل توجه هزینه های ساخت خواهد داشت. این اصول زیرمجموعه ای از روش های مبتنی بر "طراحی برای قابلیت ساخت" (DFM) است. در مطلب پیش رو به طراحی برای تراشکاری و بورینگ می پردازیم و در آینده نیز با نگارش سلسله مطالب مرتبط با DFM در حوزه های گوناگون همراه شما خواهیم بود.

 

طراحی برای قابلیت ساخت

 

در مطلب قبلی وبلاگ، در رابطه با طراحی برای قابلیت ساخت (Design For Manufacturability) و به طور خاص طراحی برای فرزکاری (Design For Milling) به عنوان یکی از روش های مرسوم ماشین کاری صحبت کردیم و در این زمینه نکاتی درباره بهینه سازی طراحی قطعات برای ساخت با استفاده از دستگاه های فرز مطرح گردید. رجوع به مطلب پیشین

 

در این قسمت از سلسله مطالب مرتبط با طراحی برای قابلیت ساخت (DFM)، قصد داریم با معرفی فرآیند تراشکاری به عنوان یکی دیگر از مرسوم ترین روش های ماشین کاری، به ذکر نکات و راهنمایی هایی در خصوص چگونگی طراحی قطعات برای ساخت به روش تراشکاری بپردازیم. همچنین با معرفی بورینگ به عنوان یکی از زیرمجموعه های تراشکاری، به نکاتی نیز در رابطه با طراحی برای ساخت با فرآیند بورینگ اشاره خواهیم کرد.

 

تراشکاری چیست؟

 

تراشکاری یک فرآیند مرسوم برای جدا کردن متریال سطحی از یک قطعه کار است. روش کار به این صورت است که یک ابزار ثابت، با قطعه کار در حال حرکتی تماس دارد و بسته به نوع ابزار و هدف تراشکاری، برش هایی روی قطعه ایجاد می کند. در مرسوم ترین حالت، ابزار تراش در تماس با یک قطعه استوانه ای در حال چرخش، شیارهای سطحی و یا عمیق روی سطح بیرونی استوانه ایجاد می کند. در این حالت، معمولاً ابزار تراش به صورت خطی و عمود بر محور چرخش استوانه قرار می گیرد.

 

در تراشکاری، ابزار تراش در تماس با یک قطعه استوانه ای در حال چرخش، شیارهای سطحی و یا عمیق روی سطح بیرونی استوانه ایجاد می کند.

 

بورینگ نیز به عنوان یکی از شاخه های تراشکاری شناخته می شود و فرآیندی است که طی آن سطح داخلی یک قطعه استوانه ای تا دستیابی به شعاع داخلی مناسب براده برداری می شود. از بورینگ برای بزرگ کردن شعاع سوراخ ها و تراشکاری سطوح داخلی لوله ها و سیلندرها استفاده می شود و با عنوان "تراشکاری داخلی" هم شناخته می شود. 

 

بورینگ فرآیندی است که طی آن سطح داخلی یک قطعه استوانه ای تا دستیابی به شعاع داخلی مناسب براده برداری می شود.

 

در تراشکاری و بورینگ، تراش دادن متریال و شکل دادن به قطعه توسط ایجاد شیار انجام می شود. ماشین آلات مورد استفاده برای این منظور ماشین تراش (Lathe) نام دارد. ماشین تراش توان لازم برای چرخاندن قطعه کار با سرعت مشخص را فراهم می کند و با تنظیم لحظه ای فاصله ابزار از قطعه، نرخ و عمق تماس ابزار با قطعه را کنترل می کند.

 

کدام مواد اولیه برای تراشکاری مناسب است؟

 

در فرآیندهای تراشکاری و بورینگ مواد اولیه گوناگونی را می توان مورد استفاده قرار داد از جمله می توان به فلزات حاوی آهن و غیر آهن، پلاستیک ها و سایر مواد ارگانیک اشاره نمود. اما بیشترین مواد اولیه مورد استفاده که قابلیت ماشین کاری بالاتری دارند عبارتند از استیل، منیزیم، آلومینیوم، برنز، برنج و روی. 

 

در تراشکاری و بورینگ، معمولاً مواد اولیه به صورت گِرده مورد استفاده قرار می گیرد.

 

در تراشکاری و بورینگ، معمولاً مواد اولیه به صورت گِرده مورد استفاده قرار می گیرد. در عین حال مواد پرداخت شده به روش های گوناگون ریخته گری مانند قطعات فورج شده، اکستروژن شده و قطعات متالورژی پودری نیز می توانند وارد فرآیندهای تراشکاری شوند.

 

کاربردهای تراشکاری کدام است؟

 

همه قطعات تراشکاری شده و بورینگ شده در یک ویژگی مشترک هستند و آن سطح ماشین کاری شده منحنی وار است که به دلیل چرخش قطعه حول محور خود در حین عملیات تراش ایجاد شده است. قطعه کار می تواند بسیار کوچک و با وزنی کمتر از یک اونس و یا بسیار بزرگ با وزنی بیش از چند تن باشد.

 

تراشکاری قطعات در جایی که تهیه سطوح دقیق مدنظر است، بسیار کاربرد دارد. به همین دلیل قطعات تولید شده تحت فرآیندهای ریخته گری مانند فورج، اکستروژن، و مونتاژ های جوش خورده و لحیم شده و همچنین قطعات غیرفلزی قالب گیری شده، همگی به فرآیندهای تراشکاری نیاز دارند. از بورینگ نیز معمولاً برای دقیق تر کردن قطر داخلی سوراخ ها و فضاهای استوانه ای استفاده می شود.

 

.همه قطعات تراشکاری شده و بورینگ شده در یک ویژگی مشترک هستند و آن سطح ماشین کاری شده منحنی وار است

 

به عنوان مثال هایی از کاربرد فرآیندهای تراشکاری می توان به ساخت درام ترمز، دیسک ترمز، قطعات شیرهای کنترلی، نازل ها، رابطه های آرنجی پایپ ها و تیوب ها، پیستون ها، روتور توربین ها، هاب ها، پین ها و اکسل ها، دسته و لوله تفنگ ها و غیره اشاره کرد. 

 

طراحی برای تراشکاری (Design For Turning)

 

طراحی قطعات برای ساخت و پرداخت به روش تراشکاری الزامات و ملاحظاتی در بر دارد که می تواند تاثیر به سزایی در هزینه تمام شده و کیفیت محصول داشته باشد. 

 

طراحی قطعات برای ساخت و پرداخت به روش تراشکاری

 

در این جا به طور خلاصه به ارائه مهم ترین نکاتی می پردازیم که بهتر است در طراحی قطعات مناسب برای فرایند تراشکاری مدنظر قرار گیرد:

 

1- در صورت امکان بهتر است قطعات تراشکاری به صورت باریک و بلند طراحی نشوند. همانطور که در شکل زیر قابل مشاهده است بالاتر بودن نسبت قطر به طول قطعه در مرحله ساخت مزیت بیشتری ایجاد می کند.

 

مزیت بالاتر بودن نسبت قطر به طول قطعه در طراحی برای تراشکاری

 

2- در مورد قطعاتی که ریخته گری می شوند، بهتر است گاه (Clearance) مناسب برای ابزار تراشکاری در نظر گرفته شود. شکل زیر این موضوع را نمایش می دهد.

 

در نظر گرفتن گاه مناسب برای ابزار تراشکاری

 

3- در مورد قطعات ریخته گری شده که نیاز به تراشکاری دارند، می توان با زاویه دار کردن کردن سطوح عمود بر سطح ماشین کاری شده از میزان اضافه بار ماشین کاری کاست. به تصویر زیر توجه نمایید که چگونه سطح زاویه دار باعث کاهش میزان حجم براده برداری می گردد.

 

کاهش میزان اضافه بار ماشین کاری با زاویه دار کردن سطوح عمودی در طراحی برای تراشکاری

 

4- در طراحی قطعه خود برای تراشکاری تا حد ممکن میزان براده برداری را کاهش دهید. تنها سطوحی که برای عملکرد قطعه ضروری هستند، شایستگی هزینه کردن برای ماشینکاری شدن را دارا هستند!

 

5- شیار جای خار باید به گونه طراحی شود که توسه ابزار فرز انگشتی (End Mill) و به صورت محوری قابل ماشینکاری باشد. شعاع انحنای انتهای شیار توسط همین ابزار ایجاد می گردد.

 

6- از تراشکاری محدوده های جوشکاری شده در قطعات بپرهیزید. این موضوع بر عمر ابزار تراشکاری تاثیر گذار است.

 

7- از تعدد تنظیمات (Set-Ups) برای ماشینکاری قطعات دوری کنید. مراحل ماشینکاری بهتر است به صورت مشترک و همزمان انجام شوند.

 

8- طراحی خود را بر اساس ابزار های تراشکاری با قطر بزرگ تر انجام دهید. ابزارهای ماشینکاری بزرگ تر احتمال شکست کمتری داشته، دور ماشینکاری پایین تری نیاز دارند و همچنین امکان استفاده از الماس های کاربیدی (Carbide) را فراهم می کنند.

 

9- ابزارهای کاربیدی در حالی که عملکرد بهتری دارند تعداد دفعات تعویض ابزار تراشکاری را نیز کاهش می دهند.

 

10- سطوح منحنی غیر ضروری در قطعات گرچه قابل ساخت هستند اما در نهایت هزینه تمام شده قطعه را به طرز چشمگیری افزایش می دهند. پس تازمانی که ضروری نیست از تزیین قطعات خود با منحنی ها خودداری کنید!

 

11- برای سطوح استوانه ای که نیاز به دور تراشی دارند، فضای کافی برای ابزار در نظر بگیرید.

 

12- گوشه های داخلی تیز نیاز به ابزار های تیز برای ماشینکاری دارند، اما در عمل لبه ابزارها کاملاً تیز نیستند و این موضوع بسیار هزینه بر خواهد بود. بنابراین در صورت امکان بهتر است شعاع گوشه های داخلی به سازنده و با توجه به امکانات موجود سپرده شود.

 

اجتناب از گوشه های داخلی تیز در طراحی قطعات برای تراشکاری

 

13- در مورد قطعاتی که با ابزار عمود بر سطح تراشکاری می شوند به صورت سرانگشتی می توان گفت زاویه های مناسب برای قطعه به شکل زیر می باشند:

 

طراحی زاویه های مناسب هنگام استفاده از ابزار تراشکاری عمود بر سطح

 

14- در حالتی که ابزار نسبت به محور قطعه کار در زاویه 55 درجه قرار دارد، می توان گفت زاویه های مناسب برای تراشکاری به شکل زیر می باشد:

طراحی زاویه های مناسب هنگام استفاده از ابزار تراشکاری با زاویه 55 درجه

 

طراحی برای بورینگ (Design for Boring)

 

به دلیل این که در فرآیند بورینگ، محدودیت های ذاتی از قبیل احاطه شدن ابزار توسط قطعه کار وجود دارد، طراحی برای بورینگ نسبت به تراشکاری سطوح با چالش های بیشتری همراه است. این موارد می تواند به علل کاهش صلبیت ابزار، و نیاز به افزایش زاویه گاه (Clearance) و نیز عدم دسترسی کامل به سطوح داخلی ایجاد شده باشد. به همین دلیل گرچه فرآیندهای تراشکاری و بورینگ هر دو از یک خانواده هستند، اما گاهی در مبحث طراحی برای ساخت به عنوان شاخه هایی جداگانه با نکات و ملاحظات مجزا درنظر گرفته می شوند.

 

طراحی قطعات برای ساخت و پرداخت به روش بورینگ

 

در این قسمت به خلاصه ای از مهم ترین نکاتی که بهتر است در طراحی قطعات برای تراشکاری سطوح داخلی (بورینگ) مدنظر قرار گیرد، می پردازیم:

 

1- اولین نکته ای باید مدنظر داشت این است که سوراخ کاری به روش تراشکاری یا همان بورینگ (Boring) از سوراخ کاری معمولی توسط دریل گران تر می باشد. بنابراین بهتر است تا جایی که ممکن است از این روش کمتر استفاده شود.

 

2- از طراحی سوراخ های با نسبت طول به قطر بالاتر از 3 بهتر است صرف نظر شود. این نوع سوراخ ها زمان ماشینکاری بالا نیاز داشته و دقت پایینی دارند.

 

3- در بورینگ، طراحی سوراخ های راه به در(Through Holes) در مقایسه با سوراخ های بسته (Blind Holes) ارجحیت دارند.

 

4- همانند تمامی قطعاتی که برای ماشینکاری طراحی می شوند، برای بورینگ هم باید به صلب بودن قطعه توجه نمود، اما در این حالت صلب بودن ابزار بورینگ نیز اهمیت زیادی دارد و می بایست به طور ویژه در نظر گرفته شود.

 

5- در طراحی قطعات برای بورینگ، مشابه شکل زیر باید گاه (Relief) مناسب در انتهای سوراخ های بسته در نظر بگیرید.

 

انتخاب گاه مناسب در انتهای سوراخ های بسته در طراحی برای ساخت به روش بورینگ

 

مرجع:

Design of Parts for Turning, www.efunda.com

 

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

استفاده از اين مطلب تنها با ذكر منبع و ارجاع به لينك وبسايت IRMFG بلامانع است. 

 

منبع :
ارسال نظر
نام :
ایمیل :
متن نظر :
ارسال نظر
نظرات کاربران
میزان اهمیت
ایمیل
توضیحات
ارسال
© 1398 کلیه حقوق وبسایت متعلق به شرکت مهندسی فن آوران رستاپاد (شماره ثبت: 522484) می باشد.
طراحی سایت و بهینه سازی سایت زانیکس (نسخه 2.23.00)