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: سوراخ کاری
5.00
در طراحی قطعات برای ساخت به روش های گوناگون ماشین کاری لازم است برای حفظ کیفیت کار در کنار مدیریت هزینه ها، اصول و ملاحظاتی در مرحله طراحی مدنظر قرار گیرد. این اصول زیرمجموعه ای از روش های مبتنی بر "طراحی برای قابلیت ساخت" (DFM) است. در مطلب پیش رو به طراحی برای سوراخ کاری 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: سوراخ کاری

 

در طراحی قطعات برای ساخت به روش های گوناگون ماشین کاری لازم است برای حفظ کیفیت کار در کنار مدیریت هزینه ها، اصول و ملاحظاتی در مرحله طراحی مدنظر قرار گیرد. این اصول زیرمجموعه ای از روش های مبتنی بر "طراحی برای قابلیت ساخت" (DFM) است. در مطلب پیش رو به طراحی برای سوراخ کاری می پردازیم و در آینده نیز با نگارش سلسله مطالب مرتبط با DFM در حوزه های گوناگون همراه شما خواهیم بود.

 

نکات و راهنمایی هایی برای طراحی برای قابلیت ساخت

 

در مطلب قبلی وبلاگ، در رابطه با طراحی برای قابلیت ساخت (Design For Manufacturability) و به طور خاص طراحی برای تراشکاری (Design For Turning) 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 تراش و بورینگ مطرح گردید. رجوع به مطلب پیشین

 

در این قسمت از سلسله مطالب مرتبط با طراحی برای قابلیت ساخت (DFM) به معرفی فرآیند سوراخ کاری (Drilling) به عنوان یکی دیگر از روش های مرسوم ماشین کاری می پردازیم و در ادامه نیز نکات و راهنمایی هایی در خصوص چگونگی طراحی قطعات برای سوراخ کاری (Design For Drilling) ارائه می کنیم.

 

سوراخ کاری چیست؟

 

سوراخ کاری فرآیندی است که طی آن یک مته، سوراخی با سطح مقطع دایروی در یک ماده سخت ایجاد کند. مته سوراخ کاری معمولاً یک ابزار برش دهنده چرخشی است که با ایجاد فشار روی سطح قطعه کار و چرخشی معادل با چندصد تا چندهزار دور بر دقیقه، سوراخی با قطر سطح مقطع متناظر با مته ایجاد می کند.

 

سوراخ کاری فرآیندی است که طی آن یک مته، سوراخی با سطح مقطع دایروی در یک ماده سخت ایجاد کند

 

ماشین های سوراخ کاری طیف گسترده ای از انواع کاملاً دستی تا ماشین های CNC تک کاره و چندکاره را در بر می گیرند. در ماشین های چندکاره، قابلیت انجام فرزکاری و گاهی اوقات تراش کاری نیز در کنار سوراخ کاری وجود دارد. زمان بَرترین بخش کار با ماشین سوراخ کاری، زمان هایی است که برای تعویض مته ها صرف می شود. به همین دلیل است که توصیه می شود تا حد امکان قطر سوراخ های یک قطعه با کمترین تنوع طراحی شود. از طرفی برای رفع این مشکل، ماشین های سوراخ کاری با اسپیندل های متعدد و قابلیت نصب همزمان مته های گوناگون روی یک برجک (Turret) وجود دارند. در این حالت برای تعویض ابزار نیازی به جایگزین کردن مته ها نیست و کافی است مته موردنظر توسط حرکت برجک در موقعیت مناسب با قطعه قرار بگیرد. در شکل زیر طرحی از یک ماشین سوراخ کاری CNC با برجک نشان داده شده است:

 

.در ماشین سوراخ کاری با برجک برای تعویض ابزار نیازی به جایگزین کردن مته ها نیست و کافی است مته موردنظر توسط حرکت برجک در موقعیت مناسب با قطعه قرار بگیرد

 

برای کاهش هزینه ها و حفظ کیفیت کار، لازم است برای سوراخ کاری هر قطعه ای ماشین متناسب با آن انتخاب شود. برای مثال، در کارهای کم تعداد، سوراخ کاری دستی یا نیمه اتوماتیک معمولی کفایت می کند. اما برای کارهای تعداد بالا و تنوع بالای سایز سوراخ ها، بهتر است از مدل های دنده ای (Geared Head) استفاده شود و در مقابل اگر سوراخ ها نزدیک به یکدیگر و عمیق هستند، استفاده از مدل بدون دنده که بتواند اسپیندل ها را نزدیک به یکدیگر قرار دهد و در یک نوبت همه الگو را سوراخ کند اولویت دارد.

 

کاربردهای سوراخ کاری کدام است؟

 

سوراخ کاری جزء جدایی ناپذیر بسیاری از فرآیندهای ساخت و تولید است. دستگاه های سوراخ کاری برای ایجاد سوراخ های دقیق با قطر و عمق موردنظر کاربرد دارند. 

 

نمایی از فرآیند سوراخ کاری به همراه مته دریل که برای ایجاد سوراخ های دقیق به کار می رود.

 

علاوه بر این با هدف پرداخت سوراخ های ایجاد شده از فرآیندهای مشابه دیگری استفاده می شود که معمولاً در مجموعه سوراخ کاری طبقه بندی می شوند. در زیر به هر کدام از این موارد به طور مختصر اشاره می کنیم:

 

قلاویززنی

قلاویززنی (Tapping) فرآیندی است که با استفاده از مته های مخصوص به نام قلاویز به ایجاد رزوه در سوراخ می پردازد. رزوه شیارهایی است که حرکت پیچ داخل سوراخ را امکان پذیر می کند. 

 

 نمایی از فرآیند قلاویززنی به همراه مته قلاویز که برای ایجاد رزوه داخل سوراخ به کار می رود.

 

پله زنی

پله زنی (Spotfacing) فرآیندی است که یک سطح صاف را در اطراف سطح مقطع دهانه ورودی سوراخ ایجاد می کند. هدف از این کار این است که در سطوح منحنی وار یا شیب دار، فضایی برای قرارگرفتن سرپیچ یا واشر مهیا شود. به این سطح یا پله اضافه خزینه گفته می شود.

 

هدف از Spotfacing این است که در سطوح منحنی وار یا شیب دار، فضایی برای قرارگرفتن سرپیچ یا واشر مهیا شود.

 

برقوکاری

بُرقوکاری (Reaming) فرآیندی برای دقیق تر کردن ابعاد و قطر داخلی سوراخ ها و بهبود کیفیت نهایی سطوح داخلی سوراخ است. به مته ای که برای این منظور استفاده می شود برقو (Reamer) گفته می شود.

 

بُرقوکاری فرآیندی برای دقیق تر کردن ابعاد و قطر داخلی سوراخ ها و بهبود کیفیت نهایی سطوح داخلی سوراخ است

 

خزینه کاری مخروطی

خزینه کاری مخروطی (Countersinking) به ایجاد یک سطح مخروطی در اطراف سطح مقطع دهانه ورودی سوراخ، به منظور جایابی سرپیچ گفته می شود. به سطح ایجاد شده نیز در اصطلاح کلی خزینه گفته می شود.

 

Countersinking به ایجاد یک سطح مخروطی در اطراف سطح مقطع دهانه ورودی سوراخ، به منظور جایابی سرپیچ گفته می شود.

 

خزینه کاری استوانه ای

خزینه کاری استوانه ای (Counterboring) به ایجاد یک سطح استوانه ای در اطراف سطح مقطع دهانه ورودی سوراخ، به منظور جایابی سرپیچ گفته می شود. به ابزار این کار کانتابور (Counterbore) گفته می شود و سطحی که با این ابزار ایجاد می شود نیز در اصطلاح کلی خزینه نامیده می شود.

 

Counterboring به ایجاد یک سطح استوانه ای در اطراف سطح مقطع دهانه ورودی سوراخ، به منظور جایابی سرپیچ گفته می شود.

 

تفاوت سطحی که در دو روش اخیر ایجاد می شود را در شکل زیر به وضوح می توان مشاهده نمود:

 

مقایسه مقطع سوراخ بعد از انجام فرآیندهای Counterboring و Countersinking

 

طراحی برای سوراخ کاری (Design For Drilling)

 

هدف اولیه هر طراح، ساخت بدون عیب و نقص و با هزینه تمام شده معقول می باشد. اما آنچه در فکر ابتدایی طراح میگذرد ممکن است از نظر فرایندهای ساخت و مونتاژ به اندازه کافی بهینه نباشد و در نتیجه محصول خروجی به لحاظ کیفیت، قیمت تمام شده و یا روش ساخت مطلوب ارزیابی نگردد. اما با آشنایی با برخی اصول اولیه بسیاری از این اشتباهات قابل پیشگیری می باشند. مانند سایر روش های ماشین کاری، طراحی قطعات برای ساخت و پرداخت به روش سوراخ کاری نیز 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 سوراخ کاری

 

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

 

1- مزیت سوراخکاری دقت و لبه های تیز آن می باشد. از آنجایی که ماشینکاری فرایند گران قیمتی محسوب می گردد، سوراخ کاری در صورت امکان باید به عنوان یک جایگزین در نظر گرفته شود. پیش از اضافه نمودن سوراخ در طراحی یک قطعه، توجه کنید که آیا این سوراخ با استفاده از روش های دیگر تولید مانند ریخته گری، قالب سازی یا با استفاده از پرس قابل ساخت است یا نه.

 

2- سایزهای استاندارد و رایج مته ها را بشناسید. سوراخکاری قطرهای غیر رایج منجر به افزایش هزینه های خرید ابزار، انبارداری و در نهایت قیمت تمام شده قطعه می گردد.

 

3- سوراخ های راه به در (Through Holes) در مقایسه با سورخ های کور (Blind Holes) دارای ارجحیت می باشند. این واقعیت را در نظر داشته باشید که در سوراخ های راه به در خروج براده ها و فرایند خنک کاری بهتر صورت می پذیرد و فرایند های بعدی مانند قلاویز زنی نیز راحت تر انجام میگیرند.

 

4- از طراحی سوراخ با انتهای صاف بپرهیزید. مته ها به صورت عادی دارای شکل مخروطی در انتهای خود هستند و این موضوع در فرایند های بعدی نیز مشکل ساز خواهد شد.

 

اجتناب از از طراحی سوراخ با انتهای صاف

 

5- در صورت امکان از طراحی سوراخ های با قطر کمتر از 3 میلیمتر اجتناب کنید. مته های با اندازه کوچک بیشتر در معرض شکستن قرار دارند و فرایند تولید را با مشکل همراه می سازند.

 

6- برای سوراخ های بزرگ در قطعات ریخته گری، شکل تقریبی آنها را در مدل خود پیش بینی کنید. این موضوع باعث کاهش هزینه های جنس مصرفی، حمل و نقل و ابزار سوراخکاری می شود.

 

7- هنگام اندازه گذاری سوراخ ها بهتر است از طول و عرض (روش مختصات مستطیلی) استفاده شود. اندازه گذاری به روش زاویه و قطر (قطبی) برای انجام توسط اپراتور، نیازمند صفحه تقسیم یا اندازه گذاری مجدد می باشد که هر دو منجر به افزایش زمان ساخت می گردند.

 

اجتناب از استفاده از مختصات قطبی در جایابی سوراخ های قطعه

 

8- در طراحی خود از انتخاب سوراخ با قطرهای متنوع بپرهیزید. افزایش تعداد ابزارهای مورد نیاز، زمان ساخت قطعه را به دلیل تعویض ابزار افزاایش می دهد.

 

9- صفحات نیازمند سوراخ کاری را به حداقل کاهش دهید.

 

10- صفحات ورودی و خروجی ابزار سوراخکاری باید به دلایل زیر به محور سوراخ عمود باشد:

 

الف) هنگام ورود ابزار به قطعه، زاویه دار بودن سطح باعث می شود مته نیز هنگام تماس دچار تغییر زاویه گردد.

ب) هنگام خروج ابزار سوراخکاری زاویه سطح باعث میشود باربرداری به صورت نامتقارن صورت پذیرد که براده برداری را مشکل می سازد.

 

نمونه های طراحی خوب و بد در این زمینه در شکل زیر نمایش داده شده است:

 

اجتناب از طراحی سوراخ هایی که محور آن ها عمود بر ابزار سوراخ کاری نباشد.

 

11- بهتر است از تداخل سوراخ با سایر حفره های قطعه اجتناب گردد. در غیر این صورت، مشابه شکل زیر، بهتر است حداقل محور سوراخ با حفره مورد نظر تداخل نداشته باشد.

 

اجتناب از تداخل سوراخ با سایر حفره های قطعه

 

12- هنگام اندازه گذاری در نقشه ساخت بهتر است سوراخ هایی که در یک نما قرارگرفته اند از یک مرجع یکسان اندازه گذری شوند.

 

اندازه گیری سوراخ های یک نما از یک مرجع یکسان

 

13- چنانچه در طراحی قطعه، اطراف سوراخ برامدگی وجود داشته باشد، نزدیک کردن دریل به سوراخ دشوار میگردد. در نتیجه اپراتور مجبور به استفاده از ابزارهای سوراخکاری بلندتر میگردد که خود باعث افزایش احتمال کشیدگی مته و پایین آمدن دقت سوراخ می گردد. در این مواقع بهتر است برای سوراخکاری فیکسچر همراه با بوش مخصوص سوراخکاری در نظر گرفته شود. طبیعی است که طراحی قطعه نیز باید اجازه انجام این کار را به اپراتور بدهد.

 

اجتناب از طراحی برآمدگی در اطراف سوراخ

 

14- در طراحی قطعات برای سوراخ کاری بهتر است از سوراخ های با نسبت طول به قطر بالاتر از 3 به دلیل احتمال بالای کشیدگی مته و  اجنتناب گردد. در غیر این صورت از روش پله ای برای سوراخکاری استتفاده نمایید. در نظر داشته باشید برای سوراخ های کور بهتر است سوراخکاری اولیه 25 درصد از عمق اسمی سوراخ عمیق تر اجرا شود تا فضا برای براده ها وجود داشته باشد.

 

مراجع:

[1] Drilled Part Design, www.efunda.com

[2] Design For Assembly- Machining Consideration, www.slideshare.com, May 13, 2017

[3] Various Types of Drilling Machines, www.brighthubengineering.com, Jan 17, 2010

 

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)