بسم الله الرحمن الرحیم
پروژه پایانی دوره کارشناسی
عنوان پروژه : خان کشی
استاد راهنما : دکتر هاشمیان
تهیه کننده : علیرضا علیپوری
شماره دانشجویی : 920455998
دانشگاه : آزاد اسلامی واحد خمینی شهر
نیم سال دوم 1394
فهرست عناوین
فصل 1 خان کشی
1- 1 عملیات خان کشی 2
1-2 اصول خان کشی 4
1-3 جنس وساختمان خان کش 4
1-3- 1 شکل ابزار خان کشی 6
1-3-2 فرم های قابل تولید 9
1-3-3 فرم هندسی قطعه کار 9
1-4 انواع عملیات خان کشی 10
1-5 سرعت خان کشی 10
1-6 تیز کردن خان کش 11
فصل 2 طراحی وساخت خان کش
2-1 اصول فرایند طراحی ابزار خان کش 13
2-1-1 توان مورد نیاز 16
2-1-2 اطلاعات فنی برای طراحی ابزار خان کش 20
2-2 مراحل ساخت ابزار خان کش 21
2-3 تلورانس ابعادی وپرداخت سطحی 22
2-4 مکانیزم های کشنده خان کش 22
فصل 3 روش ها و ماشین های خان کشی
3-1 انواع روش های خان کشی 24
3-2 ماشین های خان کشی 24
3-2-1 روش هاس بستن قطعه کار روی ماشین 25
3-2-2 انواع ماشین های خان کشی 26
3-2-3 ماشین های کشیدنی به طرف پایین 27
3-2-4 ماشین های کشیدنی به طرف بالا 28
3-2-5 ماشین های قائم مسطح 28
3-2-6 ماشین های افقی 29
3-2-7 ماشین های مسطح پیوسته 29
3-2-8 ماشین های گردان 30
3-3 معرفی خان کشی دوار (چرخشی) 30
3-4 مواد قابل استفاده 31
3-5 نحوه کار 31
فصل 4 کاربردها و ملاحظات کاری خان کشی
4-1 کاربرد خان کشی در تولید چرخ دنده ها 35
4-1-1 چرخ دنده های درونی 35
4-1-2 دیگر کاربرد ها 35
4-2 پرس های خان کشی 36
4-3 خان کشی جا خار ها 36
4-4 اثر خان کشی بر خواص قطعه کار 38
4-5 عوامل موثر در نتیجه فرایند 39
4-6 روانکاری وخنک کاری 39
4-7 تنظیم ابزار و قطعه کار 40
4-8 نکات ایمنی 41
4-9 مزایای خان کشی 41
4-10 معایب خان کشی 42
4-11 نتیجه گیری 42
منابع 43
فصل 1
خان کشی
1-1- عملیات خانکشی (Broaching)
خان کشی (Broaching) نوعی عملیات براده برداری تولیدی است که برای ایجاد سطوح تخت، شیارها، هزارخاری و سطوح فرم دار دیگر بر روی قطعات می باشد و در صورتی که قطعه ای به این عملیات نیاز داشته باشد می باید پس از تراشکاری و فرزکاری های لازم قطعه را باز و بر روی دستگاه خان کشی بست. خان کشی به عملیات براده برداری خاصی گفته می شود که به وسیله ابزارهایی به نام تیغه ها یا سوزن های خان کشی که دارای دندانه های برنده متوالی و با اندازه های در حال افزایش اند اجرا شوند و ابزار تراش اجبارا از مسیر معینی که برایش در نظر گرفته اند گذشته و با یک بار عبور قطعه کار ساخته شود. توسط خان کشی می توان هم بر سطوح داخلی و هم سطوح خارجی قطعات براده برداری کرد در خان کشی داخلی لازم است یک سوراخ در قطعه ایجاد شود تا ابزارخان کشی از درون آن عبور کند. تنها سه نوع عملیات خان کشی تعریف شده اند که در آها از ابزار خان کشی خاصی استفاده می شود.
در خان کشی داخلی، از ابزار خان کشی کششی استفاده می شود. در خان کشی خارجی، فرم ابزار خان کشی به صورت تخت است که بر روی یک وجه آن دندانه های براده برداری قرار دارد و ابزار در شیار یک فیکسچر پشت بند مهار شده و حرکت می کند. ابزار خان کشی خارجی ممکن است به صورت تکی یا گروهی بکار گرفته شود. در خان کشی سریع ابزار خان کشی ثابت است و قطعات از درون آن (یا از مقابل آن) پشت سر هم حرکت می کنند.
خان کشی یک فرآیند منحصربه فرد با کارایی بسیار بالاست، که در آن تغذیه لبه های برنده به داخل قطعه کار که عامل تعیین کننده ضخامت تراشه است، بستگی به ابزار تراش مربوطه بنام خان کش دارد . سطح حاصله عکس شکل مقطع خان کش است و در بیشتر موارد با یک بار عبور ابزار بر روی قطعه کار تولید می شود.
خان کش مجموعه ای از ابزارهای تک لبه است که بر روی یک میله صلب مرکزی قرار گرفته و هر لبه بیش از لبه قبلی از میله مرکزی فاصله دارد. این افزایش فاصله از محور پله نام دارد و عمق تراش هر دندانه ضخامت تراشه را معلوم می کند، و به این ترتیب نیازی به تغذیه ابزار خان کشی نیست. شکل لبه جلویی دندانه ها سطح ماشین شده را تعیین می کند. در نتیجه بخاطر شرایط ذاتی ابزار، نیازی به حرکت های نسبی پیچیده بین ابزار و قطعه کار وجود ندارد و معمولاً سطح مورد نظر با یک حرکت ساده خطی خان کش بر روی قطعه کار (یا قطعه کار بر روی خان کش ) ایجاد می شود.
اگر چه واضح است که به خاطر این مشخصه ها خان کشی یک روش سریع و ساده ماشین کاری است، این نیز روشن است که رابطه نزدیکی بین شکل مورد نظر، مقدار ماده ای که باید برداشته شود و طرح خان کش وجود دارد. بعنوان مثال کل ضخامت ماده ای که می توان برداشت, نمی تواند از کل پله ابزار تجاوز کند، و پله هر دندانه باید طوری باشد که ضخامت تراشه مناسب ماده تراشیدنی را به وجود آورد. در نتیجه یا باید برای هر کاری یک خان کش ویژه ساخت، یا اینکه قطعه را طوری طراحی کرد که با خان کش های استاندارد قابل تولید باشد. بنابراین خان کشی روشی بسیار مناسب و مورد مصرف در کارهای انبوه سازی است که تعداد زیاد قطعات تولیدی مخارج تهیه ابزار گران قیمت را توجیه می کنند. این فرآیند همچنین روش مناسبی برای ایجاد برخی شکل های ساده و استاندارد نظیر جا خار است که می توان با انواع خان کش های موجود انجام داد .با اینکه خان کشی در اصل برای ایجاد جا خارهای داخلی بوجود آمده و تکامل یافته اما امتیازات مشخص آن موجب تکامل بیشتر این فرآیند در جهت تهیه خان کش های مخصوص برای ایجاد انواع مختلف سطوح نظیر سطح های تخت، استوانه ای و نیم استوانه ای داخلی و خارجی و بسیاری سطح های نامنظم شده است. شکل لبه دندانه خان کش محدودیت زیادی ندارد و در نتیجه شکل سطح های قابل ایجاد به روش خان کشی عملا نامحدود است. تنها محدودیت های فیزیکی عدم وجود مانع در مسیر حرکت ابزار و وجود استحکام کافی در قطعه برای مقابله با نیروهای وارده است. در خان کشی داخلی باید سوراخی در قطعه وجود داشته باشد تا خان کش بتواند وارد آن شود. چنین سوراخی را می توان با مته کاری، سوراخ تراشی یا ماهیچه گذاری ایجاد کرد. غالبا دقت کار خان کشی بیشتر از فرزکاری و برقوکاری است. اگر چه غالبا حرکت نسبی بین ابزار و قطعه کار در خان کشی یک حرکت ساده خطی است ولی برای ایجاد شیارهای مارپیچ نظیر محورهای خارخور مارپیچ و خان داخل لوله تفنگ می توان حرکت چرخشی نیز به ابزار داد.
1-2- اصول خان کشی
برای به کار انداختن ابزار خان کشی قدرت زیادی لازم است، برای انجام عملیات خان کشی یک یا چند ابزار خان کشی که گونه ای ابزار برنده شیب دار است از درون سوراخ به بیرون کشیده یا به درون آن هل داده می شود.
1-3- جنس و ساختمان خان کش
بیشتر خان کش های داخلی یکپارچه هستند، اما در بسیاری از موارد بصورت پوسته ای تهیه می شوند که روی یک میله قرار می گیرند. چنانچه خان کش یا قسمتی از آن به سرعت فرسوده شود، فقط یک پوسته جایگزین می گردد که مستلزم هزینه خیلی کمتر از تعویض یک خان کش یکپارچه کامل است.
خان کش های سطح کوچک غالبا یکپارچه هستند، ولی خان کش های بزرگتر از سرهم کردن قطعات کوچک درست می شوند ساختمان چند پارچه باعث می شود که هزینه تهیه و تیز کردن خان کش کمتر شود. علاوه بر این در بیشتر موارد امکان جایگزینی قطعات وجود دارد.
شکل 1- 1- هندسه ی کلی ابزار خان کشی
از آنجا که در خان کش سرعت تراش پایین است، بیشتر خان کش ها را از فولاد ابزار تندبر یا فولاد آلیاژی (حتی در کارهای انبوه سازی) می سازند. خان کش های با نوک کاربیدی به ندرت در ماشین کاری قطعات فولادی و آهنگری به کار می روند. زیرا لبه های قطعه تمایل به ایجاد پلیسه در اولین رفت و برگشت دارد. این مشکل احتمالاً از نبود صلبیت کافی در مجموعه ی ماشین ابزار ابزار تراش ناشی می شود.
شکل 1 – 2- ساختمان خان کش پوسته ای کشیدنی
روکش کاری خان کش های از جنس فولاد تندبر یا نیترید تیتانیم رواج یافته و طول عمر خان کش ها را زیاد کرده است. هنگام استفاده از این ابزارها در ماشین های تولید انبوه پیوسته، خصوصاً در خان کشی مسطح، می توان از دندانه هایی از جنس کاربید تنگستن استفاده کرد. در این صورت امکان استفاده از خان کش برای مدت طولانی، بدون نیاز به تیز کردن مجدد، وجود دارد.
معمولا پس از آن که تیغه های خان کشی را ساختند می بایستی با روش مناسب اقدام به آبکاری آنها کنند به نحوی که تغییر شکل های نا مطلوبی در آن به وجود نیاید و برای افزایش دوامشان با قشر یا فیلم نازکی از فلز کرم که با عمل آب کاری آن را بر روی ابزار می نشانند به این خواسته می رسند. بعلت سرعت های تراش پایین، این مواد برای اغلب شرایط تراشکاری، حتی انبوه سازی مناسب هستند. در خطوط انبوه سازی پیوسته، خصوصا در خان کشی مسطح،می توان از ابزار با دندانه های از جنس کربورتنگستن استفاده کرد،زیرامی توان این خان کش ها را به مدت چندین ماه بدون نیاز به تیز کردن مجدد،مورد استفاده قرار داد.
بیشتر خان کش های داخلی یکپارچه هستند. البته در موارد زیادی نیز آنها را به صورت پوسته ای که بر روی یک میله نصب می شوند، تهیه می کنند (شکل 26-9) در صورت ساییده شدن سریع خان کش (یا قسمتی از آن) می توان یک پوسته را تعویض کرد این کار به مراتب کم هزینه تر از تعویض یک خان کش یکپارچه است. البته خان کش پوسته ای از خان کش یکپارچه ای هم اندازه ی خود هزینه ی اولیه ی بیشتری دارد.
خان کش های مسطح کوچک را می توان یکپارچه ساخت، ولی انواع بزرگتر مانند نمونه ای که در شکل (26-10) دیده می شود، از سر هم کردن قطعات کوچک درست می شوند. ساختمان چند پارچه باعث می شود که تهیه و تیز کردن خان کش آسان تر و کم هزینه تر باشد. علاوه بر این غالباً امکان تعویض پذیری نسبی وجود دارد که در نتیجه قیمت ابزار به میزان چشم گیری پایین می آید.
1-3- 1- شکل ابزار خان کشی
معمولی ترین شکلهای ابزارهای خان کشی عبارتند از:
1-گرد
2- چهارگوش
3- جاخارزنی (تک خاری یا دوخاری)
4- هزار خاری
5- مارپیچ
در تصاویر زیر شکل های مختلف ابزارها را مشاهده می نمایید:
شکل 1- 3- چند نمونه از ابزارهای خان کشی
شکل 1- 4- نمونه هایی از خان کش های نوع فشار دادنی (هل دادنی) و کشیدنی
ابزار خان کشی ابزار راست گردی است با مجموعه ای از دندانه های برنده که اندازه آنها به تدریج بزرگ می شود. ابزار خان کشی برای براده برداری از قطعات فلزی به ویژه برای پرداختکاری سوراخهای مربع شکل، مستطیل شکل یا سوراخهای با شکل های نامنظم و نیز برای براده برداری جاخار در قرقره ها و توربین ها به کار می رود. در تصویر زیر نمای کوچک شده یک ابزار خان کشی نشان داده شده که برای خان کشی سطح دندانه دار داخل یک قطعه کار مورد استفاده قرار می گیرد. قسمت راهنمای ابزار، در سوراخی که قبلا در قطعه کار ایجاد شده قرار می گیرد تا ابزار به درستی به درون قطعه کار هدایت شود. اندازه دندانه های ابزار به تدریج بزرگتر می شود تا اندازه آن مساوی با ابعاد نهایی قطعه کار شود.در هر ابزار خان کشی سه نوع دندانه وجود دارد: خشن کاری، پرداخت اولیه و پرداخت نهایی همانطور که در شکل مشاهده می کنید هر یک از دندانه های ابزار خان کشی، مقدار اندکی براده از قطعه کار بر می دارد.
1-3- 2- فرم های قابل تولید
تقریبا هر فرمی را می توان با انجام عملیات خان کشی در سطوح داخل و خارج قطعات به وجود آورد.نمونه ای از این قطعات در شکل زیر آمده است.
شکل 1- 5- نمونه فرم های قایل تولید با فرآیند خان کشی
1- 3-3- فرم هندسی قطعه کار
در شکل زیر چند قطعه نمونه، قبل و بعد از عملیات خان کشی نشان داده شده است. این فرایند اولین بار برای ایجاد جای خار (Keyways) در داخل سوراخ بعضی قطعات ابداع شد. ولی بسرعت به یک روش براده برداری تولیدی، برای ایجاد فرم های مختلف در سطوح داخل و خارج قطعات بدل گردید. تقریباً هر فرم سوراخی را می توان با عملیات خانکشی ایجاد نمود. خانکشی، علاوه بر سرعت و توان تولید بالا، نسبت به عملیاتی نظیر فرزکاری و برقوکاری (reaming) می تواند دقت ابعادی و پرداخت سطحی بهتری نیز به وجود آورد.
شکل 1- 6 – نمونه هایی از قطعات ماشین کاری شده
1-4- انواع عملیات خان کشی
1- خانکشی کشش : ابزار خان کشی از داخل سوراخ کشیده می شود.
2- خانکشی حفاری : ابزار به داخل سوراخ رانده می شود.
3- خانکشی سطحی: ابزار خان کشی به دو سطح کشیده می شود.
1-5- سرعت خان کشی
سرعت خان کشی نسبتا پایین است و بندرت از 50 فوت در دقیقه تجاوز می کند. اما از آنجا که معمولا سطح با یک بار حرکت خان کش تراشیده می شود، فرآورش این فرآیند بالا است و غالبا یک دور کامل بین 5 تا 30 ثانیه طول می کشد. بخش عمده زمان دوره تولید صرف مسیر برگشت، جابجا کردن خان کش و باز کردن و بستن کار در ماشین می شود. این شرایط تراشکاری موجب تسهیل در امر سرد کردن و روغن کاری شده و نتیجه آن نرخ فرسایش بسیار پایین ابزار است. این امر یکی از امتیازات خان کشی بعنوان یک فرایند انبوه سازی است، زیرا از این راه نیاز به تیز کردن های متوالی ابزار کاهش یافته و عمر خان کش های گران قیمت بیشتر می شود.
برای یک ماده تراشیدنی و سرعت تراش مشخص، نیروی لازم برای کشیدن یا فشار دادن خان کش تابع پهنا، پله و تعداد دندانه های در حال تراش است. در نتیجه هنگام طراحی و انتخاب یک خان کش باید محدودیت های طول مسیر و توان ماشین در نظر گرفته شود.
1-6- تیز کردن خان کش
بیشتر خان کش ها را با سنگ زدن دندانه هایشان تیز می کنند. هنگام تیز کردن خان کش های داخلی، باریکه خان کش نباید سنگ زده شود، زیرا در این صورت اندازه آن تغییر می کند. گاهی اوقات باریکه خان کش های مسطح را سنگ می زنند، که البته برای حفظ رابطه بین دندانه ها باید همه آنهارا به یک اندازه سنگ زد.
فصل 2
طراحی و ساخت ابزار خان کش
2-1- اصول فرایند طراحی ابزار خان کش
خان کشی به معنای عبور ابزار (یا کار) از مقابل کار (یا ابزار) تنها با یک بار رفت و آمد با سرعت v است. تغذیه با افزایش تدریجی ارتفاع دندانه ها تامین می شود. میزان افزایش ارتفاع هر دندانه بسته به این که خشن تراش (tr)، نیمه پرداخت کن (ts)، یا پرداخت کن یا تصحیح تا اندازه ی نهایی (tf) باشد، تغییر می کند. در خان کش های معمولی تعداد دندانه های نیمه پرداخت کن و پرداخت کن 3 یا 5 عدد است. تعداد دندانه های خشن تراش باید به گونه ای تعیین شود که طول خان کش که برای محاسبه ی زمان تراش مورد نیاز است از روی آن محاسبه گردد. دیگر طول های لازم در یک خان کش کشیدنی معمولی در شکل (26-6) نشان داده شده است. اگر تراش کاری سنگین و یا جنس ماده تراشیدنی سخت باشد، طول تراشه شکن قسمت اولیه ممکن است تا چندین دندانه امتداد یابد. فاصله های بین دندانه ها که گام (P) نامیده می شود بسیار مهم است، زیرا ساختار دندانه و استحکام آن و نیز تعداد دندانه هایی را که در هر قسمت تراش می دهند را تعیین می کند. بهتر است که در هر زمان حداقل دو دندانه با کار درگیر باشند.
شکل 2-1- (الف) تصویر خان کش کشیدنی (ب) اساس شکل و نام گذاری قطعات خان کش کشیدنی (سوراخ) معمولی. برش A-A نشان دهنده مقطع عرضی یک دندانه ی خش تراش است.
P= گام
nr= تعداد دندانه های خشن تراش
ns = تعداد دندانه های نیمه خشن تراش
nf= تعداد دندانه های پرداخت
شکل 2-2- تغذیه در خان کش به افزایش ارتفاع در هر دندانه (RPT) بستگی دارد. مجموع مقادیر PRT عمق تراش (DOC) است.
P=گام هر دندانه D=عمق دندانه (0.4P)، L=خلاصی پشت دندانه (0.25P)، R=شعاع مجرا (0.25P)، a=زاویه ی قلاب یا تراشه، γ=زاویه ی آزاد یا خلاصی پشت
گام یا فاصله بین دندانه ها به صورت زیر محاسبه می شود:
(2-1) P≅0/35√(L_W )
و همانطور که در شکل (2-1) نشان داده شده است، طول تراش معمولاً برابر LW است. تعداد دندانه های خشن تراش از رابطه ی زیر به دست می آید:
(2-2) n_r=(d-(n_f t_f )-(n_s t_s ))/t_r
که در آن DOC کل مقدار فلزی است که باید برداشته شود و tr مقدار افزایش ارتفاع در هر دندانه است.
برای خان کش کشیدنی طول کلی LB برابر است با:
(2-3) L_B=(n_r n_s n_f )P+L_s+L_RP
طول رفت و آمد (L)، اگر ابزار در مقابل کار حرکت کند برابر با (LB-Lw) است، و اگر کار از مقابل ابزار عبور کند برابر است با (Lw-LB) .
زمان تراش برابر است با:
(2-4) T_m=L/127
که در آن V سرعت تراش بر حسب فوت در دقیقه است.
آهنگ برداشت فلز به تعداد دندانه های خشن تراشی که با کار درگیر هستند بستگی دارد.
اینچ مکعب برای هر دندانه خشن تراش =12trWV آهنگ براده برداری در هر دندانه که در آن W پهنای دندانه خان کش است.
برای خان کش بزرگ تر از قطعه، تعداد دندانه های خشن تراش درگیر با کار از رابطه ی n~Lw/P به دست می آید. برای این فرایند آهنگ برداشت فلز برابر است با:
(2-5) MRR=12t_r WV_n دقیقه در مکعب اینچ
که در آن معمولاً n با بزرگترین عدد صحیح بعدی گرد می شود.
یک خان کش کشیدنی باید آنقدر محکم باشد که به هنگام کشیدن دو تکه نشود. استحکام یک خان کش با حداقل مقطع آن که ریشه اولین دندانه یا انتهای کشش است، تعیین می شود.
(2-6) مجاز کشش=(مقطع سطح حداقل×کش خان ی ماده تسلیم تنش)/(اطمینان ضریب)
خان کش فشار دادنی باید به قدری استحکام داشته باشد که هنگام کار کمانه نکند. اگر نسبت طول به قطر (L/Dr) از 25 بیشتر باشد، خان کش را باید در یک ستون بلند در نظر گرفت که با بار اضافی کمانه می کند.
اگر =L طول خان کش از انتهای کشش تا اولین دندانه، =Dr قطر ریشه در وسط خان کش و =S ضریب اطمینان باشد، داریم:
(2-7) مجاز بار=(13.5×10^6×D_r^4)/〖SL〗^2
برای نسبت L/Dr کمتر از 25، بار معمولی خان کش بار بحرانی به شمار نمی رود.
محاسبه ی حداکثر نیروی فشار یا کشش به تعداد دندانه های درگیر (n)؛ پهنای تراش (W)؛ افزایش ارتفاع در هر دندانه (tr)؛ و استحکام برشی ماده ی مورد ماشین کاری (τ_s) بستگی دارد.
نیروی لازم برای انجام خان کشی به ماده ی مورد نظر، شرایط ابزار و طبیعت فرایند بستگی دارد. در محاسبات نیرو برای به حساب آوردن مقادیر بالای اصطکاک بین ابزار، تراشه های اسیر شده بین ابزار و دیواره و خودکار، یک ثابت تجربی لازم است.
نیروی کشیدن خان کش (FCB) به پوند برابر است با:
(2-8) F_CB=56τ_s nt_r W
τ_s را می توان به توجه به سختی برینل فلزات بدست آورد. این نیروی تقریبی را می توان برای تخمین توان لازم ماشین خان کش به کار برد.
2-1- 1- توان مورد نیاز
در شکل زیر، یک نمودار و یک فرمول برای برآورد توان مورد نیاز ماشین، در خانکشی مواد مختلف ارایه شده است. عدد بدست آمده از نمودار، توان واحد براساس عمق براده برداری هر دندانه ابزار خانکشی می باشد. برای استفاده از این نمودار، نرخ براده برداری (metal removal rate) و بازدهی عملیات نیز باید قبلاً مشخص شده باشند.
نمودار 2-3- نمودار توان مصرفی بر حسب عمق براده برداری در هر دندانه
شکل 2-4- روش های کاهش نیرو یا شیارهای فشار شکن در خان کش ها
الف) طرح دندانه های خان کش آرمیچری یا جست دار
ب) خان کش نوع فشار دادنی مدور با شیارهای تراشه شکن در دندانه های متوالی به جز انتهای پرداخت
پ) همپوشی دندانه های متوالی امکان تراشه برداری زیاد توسط هر دندانه را بدون افزایش با هر نیرو امکان پذیر می سازند.
ت) خان کش مسطح تدریجی
در ابزار خان کش هر دندانه به صورت یک ابزار تراش تک لبه پهن با نظمی شبیه دندانه های اره است، با این تفاوت که اندازه آنها برابر نیست و به اندازه پله با هم تفاوت دارند که تعیین کننده عمق تراش هر دندانه است. عمق تراش از حدود 006/0اینچ در مورد دندانه های خشن تراش برای فولاد خوش تراش، تا حداقل 001/0اینچ برای دندانه های پرداخت است. اندازه دقیق آن تابع چند عامل است. ضخامت بیش از اندازه زیاد موجب ایجاد تنش های ناهنجار در دندانه های خان کش و در قطعه کار می شود. ضخامت خیلی کم باعث عمل مالش بجای تراش می شود. استحکام و شکل پذیری فلز تراشیدنی عوامل اصلی هستند.
در مواردی نظیر خان کشی فرآورده های ریخته گری و فورجینگ که سطح تخت و ساینده دارند و لازم است عمق تراشه زیاد باشد، از خان کش های نوع دندانه آرمیچری یا جست دار استفاده می شود در این طرح دو یا سه دندانه متوالی به اندازه همدیگر بوده، ولی هر کدام از دندانه های یک گروه در قسمتی از لبه بریدگی دارند، بطوریکه عامل تراش فقط با قسمتی از محیط دندانه صورت می گیرد . به این ترتیب می توان بدون افزایش نیروی لازم برای هر دندانه, تراشه های کم عرض تر ولی عمیق تر برداشت با استفاده از دندانه های دو گانه نیز می توان نیروی وارد بر هر دندانه را کاهش داد. در این طرح دو دندانه متوالی هم اندازه وجود دارند که در محیط اولی شیارهای پر عرض تراشه شکن تعبیه شده است و فقط در قسمت هایی از محیط خود فلز را می تراشد ، در حالی که دندانه صاف بعدی عمل تراش را کامل می کند. روش دیگر کاهش نیروی وارد بر هر دندانه، استفاده از دندانه اصلی است این روش بیشتر برای خان کشی سطوح تخت عریض مورد استفاده قرار می گیرد. در این قسمت وسط سطح بوسیله چند دندانه اولیه تراشیده می شود و دندانه های بعدی که در دو دسته تدریجا از خط مستقیم انحراف پیدا می کنند بقیه سطح را می تراشندخان کش هایی که دندانه های دوگانه، آرمیچری یا تدریجی دارند، بلندتراز خان کش های با دندانه معمولی هستند و در نتیجه استفاده از آنها مستلزم داشتن ماشین هایی با طول مسیر کافی است درخان کش های مسطح،سطح دندانه ها به موازات جهت حرکت است یا زاویه ای بین 5 تا 20 درجه با آن می سازد. اینگونه خان کش هایی که با برش فلز را می تراشند نرم تر کار می کنند و لرزش آنها کمتراست. اگر چه بیشتر کارهای خان کشی مسطح بر روی سطح تخت انجام می شود،امکان خان کشی سطوح دیگرنیز وجود دارد.
در خان کش نیز مانند تیغ اره، گام دندانه ها و فضای خالی بین آنها که بوسیله شعاع تامین می شود، باید برای تراشه کافی باشد. تمام تراشه های ایجاد شده بوسیله یک دندانه در تمام مدت درگیری ابزار با کار باید در فضای بین دو دندانه متوالی جا شود. از طرفی بهتراست گام آنقدر کوچک باشد که در هر لحظه اقلا دو یا سه دندانه مشغول تراشکاری باشند. قلاب زاویه تراشه اولیه را معلوم می کند و تابع ماده تراشیدنی است که برای فولادبین 15 تا 20 درجه و برای چدن بین 6 تا 8 درجه است. زاویه پشت یا زاویه آزاد انتهایی برای جلوگیری از مالیده شدن ابزار به کار است و بین 1 تا 3 درجه می باشد.
قسمت عمده تراشه برداری بوسیله دندانه های خشن تراش صورت می گیرد. دندانه های نیمه پرداخت کن موجب صاف کردن سطح می شوند، در حالی که دندانه های پرداخت کن برای ایجاد اندازه دقیق هستند. در یک خان کش نو همه دندانه های پرداخت کن به یک اندازه هستند. با ساییده شدن دندانه های پرداخت کن اولیه، دندانه های بعدی عمل تصحیح اندازه را انجام می دهند. در پاره ای خان کش ها برای پرداخت بیشتر دندانه های جلاکاری تعبیه شده اند. این دندانه ها لبه تیز ندارند، بلکه به شکل دکمه بوده و معمولا حدود 0.001 اینچ بزرگتر از اندازه سوراخ هستند. عمل مالش دندانه ها موجب صاف شدن و تصحیح اندازه سوراخ می شود. از این خان کش ها بیشتر برای قطعات چدنی و فلزات غیرآهنی استفاده می شود. انتهای کشش، فقط در خان کش های کشیدنی وجود دارد و برای اتصال سریع خان کش به مکانیزم کشیدن است. زایده جلوئی برای هم راستا کردن خان کش با سوراخ پیش از شروع تراشکاری است و زائده عقبی ابزار را هنگام خروج از قطعه کار با سوراخ تمام شده هم راستا نگاه می دارد. طول ساقه باید آنقدر باشد که خان کش بتواند از درون کار عبور کرده و پیش از در گیر شدن دندانه های خشن تراش با کار به مکانیزم کشیدن بسته شود. چنانچه خان کش در ماشین قائم که مجهز به مکانیزم جابجا کردن ابزار است، مورد استفاده گیرد وجود دم لازم است. روشن است که هرگز نباید از خان کش برای برداشتن فلز بیش از آن اندازه ای که بخاطر آن طراحی شده است،استفاده شود. بیشترین مقدار فلز قابل برداشتن برابر مجموع تمام پله های دندانه ها است. در طراحی قطعات باید حداقل0.02 اینچ برای خان کشی منظور کرد و بیشترین مقدار عملی حدود 0.25 اینچ است.
2-1-2- اطلاعات فنی برای طراحی و ساخت ابزارهای خان کشی
1-نوع و جنس ماده ای که قرار است خان کشی شود.
2-اندازه و شکل مقطعی که لازم است خان کشی شود.
3-کیفیت سطح مورد نظر.
4-تلرانس مجاز
5-تعداد قطعه مورد نیاز
6-سختی ماده ای که قرار است خان کشی شود.
7-نوع ماشینی که ابزار ساخته شده را به کار می برد.
خان کش نباید برای برداشتن فلز بیش از اندازه ای که به خاطر آن طراحی شده است مجموع پله ی تمام دندانه ها) مورد استفاده قرار گیرد. در طراحی قطعات باید حداقل 5/0 میلی متر (020/0 اینچ) برای خان کشی منظور کرد و بیشترین مقدار عملی حدود 3/6 میلی متر ( 1/4 اینچ) است.
2-2- مراحل ساخت ابزار خان کش
1- طول فولاد نقره را به صورت مربعی یا دایرهای به دست آورید. اگر قطعه دایرهای بود، به ماشینکاری توسط فرز نیاز دارد (و سنگزنی سطح در صورت در دسترسبودن) تا به اندازه دقیق مربعی مورد نیاز برسد. این اندازهکردن نکتهای بسیار مهم و کلیدی است زیرا سبب تعیین اندازه سوراخ نهایی در قطعه کار میشود.
2- انتهای RH میله مربعی را ماشینکاری کنید تا به شکل یک انتهای "پیلوتمانند" درآید. رعایت این نکته ضروری است که مرکز میله دقیقاً در مرکز مقطع مربعی باشد و بنابراین بایستی دقت لازم در تنظیم چیدمان آنها در یک چهار نظام (سه نظام چهار فکی) رعایت شود.
3- ماشینکاری مخروط را از قطر پیلوت آغاز کنید. استفاده از مخروط تراش بلند سوزنی کمککننده است ولی میتوان این کار را در چند مرحله و از طریق آفست با ماشین تراش دارای سطح مسطح لغزان بالایی (top-slide) امکانپذیر است.
4- تیغههای برشی ماشین را همانطور که مشخص شده است، سنگ بزنید تا دندانههای شکل بگیرند.
5- زاویه بهینه دندانهها که برای استحکامیافتن مناسب هر دندانه ضروری است، تعیین کنید و مقدار مناسب و صحیح از ماده را برادهبرداری کنید (هدف ما رسیدن به میران "002/0 درجه برای برنج و "0015/0 درجه برای فولاد است.).
6- با استفاده از تیغه برشی ماشینکاری، تورفتگی هر دندانه را مشابه با دندانههای دیگر برادهبرداری کنید و سپس به سمت انتهای پایه حرکت کنید و مقدار بسیار اندک دیگری را برادهبرداری کنید تا زاویه مورد نظر شکل بگیرد (تقریباً سه درجه). این فرآیند را تا زمانیکه تمامی دندانهها ایجاد شوند، تکرار کنید. توجه داشته باشید که لازم نیست که زاویه هر دندانه دقیقاً مشابه با سایر دندانهها باشد و در برخی از موارد بهتر است که در انتهای پیلوت زاویه کمتری ایجاد شود. البته، دندانه بایستی دارای استحکام کافی برای مقاومت در برابر نیروهای برشی قابلتوجهی باشد که در زمان آغاز عملیات ماشینکاری ایجاد میشوند.
7- از یک سوهان سویسی استفاده کنید که بوسلیه آن سطح هر دانه را میتوان سوهان کرد تا به زاویه رهایی مناسب برسد ولی باید دقت کنید که لبههای بُرنده هر دندانه بدون تغییر باقی بمانند.
8- استفاده از مته برقو (و گرمای آن)، سبب سختشدن و تمپرشدن قطعه میشود.
2-3- تلورانس ابعادی و پرداخت سطحی
جدول 2- 1- تلورانس و پرداخت در عملیات خان کشی
2-4- مکانیزم های کشنده خان کش
هنگامی که از خان کش کشیدنی استفاده می شود، لازم است آنرا با یک وسیله مکانیکی به سر کشش ماشین وصل کرد. اگر لازم نباشد پس از هر دوره کشش خان کش از دستگاه باز شود، می توان از یک اتصال رزوه دار ساده استفاده کرد. در مواردی که خان کش با دست به ماشین بسته می شود، در انتهای کشش آن شیاری وجود دارد که با فرو کردن یک خار در این شیار و شیار نظیر روی دستگاه کشنده آنها را به هم متصل می کنند. در بسیاری از موارد از ماشین های نیمه خودکار یا خودکار استفاده می کنند که خان کش با وسایل مکانیکی به وضعیت اولیه برگردانده می شود. در اینگونه ماشین ها از دستگاه های خان کش خود کار گرد استفاده می کنند. پس از رسیدن بازوی دستگاه کشنده به انتهای مسیر، غلاف بیرونی به وسیله فشار وارده از یک متوقف کننده به محل اول برگردانده می شود. با این عمل فک دستگاه باز شده و می توان ساقه خان کش را بیرون آورد. دستگاه کشنده در آغاز دوره بعدی به طور خود کار ساقه را در خود می گیرد.
فصل 3
روش ها و ماشین های خان کشی
3-1- انواع روش های خان کشی
1) خان کشی پیوسته (سریع)
2) خان کشی داخلی
3) خان کشی دو برشی
4) خان کشی چند ضلعی
5) خان کشی جا خار
6) خان کشی به وسیله ابزار گیر چند طرفه
7) خان کشی دوار (چرخشی)
8) خان کشی سطوح خارجی
9) خان کشی مضاعف
3-2- ماشین های خان کشی
از آنجا که کلیه عوامل تعیین کننده شکل سطح تراشیدنی و شرایط تراشکاری، بجز سرعت، در خان کش منظور شده است، ماشین های خان کشی نسبتا ساده هستند. کار اساسی این ماشین ها ایجاد حرکت رفت و آمدی ساده در خان کش و وسیله ای برای جابجا کردن خودکار آن است.
درخان کشی، یک ابزار با دندانه های برشی متعدد، از مقابل یک قطعه کار ثابت، عبور می کند و از آن براده برداری می کند. عملیات خان کشی را می توان در حالت افقی یا عمودی انجام داده و توسط آن می توان سطوح داخلی یا خارجی قطعه کار را براده برداری می کند. قسمت های اصلی یک ماشین خانکشی عبارتند از: تجهیزات نگهدارنده قطعه کار، مکانیزم محرکه و یک بدنه اصلی. در شکل صفحه بعد، یک ماشین خانکشی عمودی فشاری رو به پایین نشانداده شده است. در حالی که قطعه کار به صورت ثابت روی یک فیکسچر مناسب قرار گرفته است، ابزار خانکشی از داخل قطعه کار و یا از مقابل یکی از سطوح خارجی آن، رو به پایین رانده شده تا کاملاً از آن عبور نماید و فرم مورد نظر را روی قطعه کار ایجاد کند. انواع دیگری از ماشین های خانکشی نیز وجود دارند که از آن جمله می توان به ماشین خانکشی کششی، خانکشی سطوح و خانکشی پیوسته اشاره کرد. ماشین های خانکشی را می توان هم به صورت عمودی و هم به صورت افقی ساخت در اغلب این ماشین ها از سیستم محرکه هیدرولیکی استفاده می شود. ولی انواع الکترومکانیکی آنها نیز وجود دارد.
شکل 3-1- مشخصات کلی ماشین خان کشی
بیشتر ماشین های خان کشی با نیروی هیدرولیک کار می کنند، البته در چند نوع ویژه از نیروی محرکه الکترو مکانیکی استفاده می شود. خان کشی در مقایسه با دیگر روش های براده برداری، پرداخت تر می باشد. با اضافه کردن دندانه های صیقل کاری در انتهای ابزار خان کشی می توان کیفیت پرداخت سطح را باز هم بهتر کرد. دندانه های صیقل کاری فقط بر روی سطح سایئده می شود و از آن براده برداری نمی کنند.
3-2-1- روشهای بستن قطعه کار روی ماشین
برای خانکشی فرمهای داخلی، از فیکسچر مخصوص خانکشی استفاده می شود. این فیکسچرها طوری طراحی می شوند که بتوانند به صورت دستی یا اتوماتیک، گردش ایستگاهی انجام دهند. بدین وسیله می توان پس از خانکشی یک شیار در داخل قطعه کار، قطعه کار را کمی حول محور عمودی چرخاند و یک شیار دیگر در کنار آن خانکشی نمود. در شکل زیر، فیکسچر مخصوص عملیات خانکشی سطوح خارجی نیز نشانداده شده است. این فیکسچر باید بر روی یک میز قابل تنظیم نصب شود. تا ابزار خانکشی بتواند بدون برخورد با میز، از کنار آن عبور نماید.
شکل 3-2- نمونه هایی از فیکسچر های مورد استفاده در خان کشی
3-2-2- انواع ماشین های خان کشی
1- ماشین های خان کشی عمودی
2- ماشین های خان کشی افقی
انتخاب بین ماشین افقی و قائم در درجه اول تابع طول مسیر و مساحت موجود در کارگاه است. بخاطر محدودیتهای ارتفاع، طول مسیر ماشین های قائم بندرت از 60 اینچ تجاوز می کند. تقریبا هر اندازه مسیر بر روی ماشین های افقی امکان پذیر است، ولی نیاز به مساحت وسیع کارگاه دارد.
در تصاویر زیر ساختمان خان کش را مشاهده می کنید
نمونه ای از ماشین خان کش افقی نمونه ای از ماشین خان کش عمودی
شکل 3-3- نمونه های ماشین های خان کشی عمودی وافقی
3-2-3- ماشین های کشیدنی بطرف پایین
اجزاء عمده این ماشین ها میز کار (که غالبا به کارگیر نصب شده بر روی پایه کروی مجهز است)، دستگاه بالابرخان کش در بالای میز و مکانیزم کشیدن آن در زیر میز واقع شده است. این ماشین ها ممکن است یک یا دو مجموعه بالابر و مکانیزم کشنده داشته باشند. هنگامی که بالابر خان کش را از سطح میز بالاتر می برد می توان قطعه کار را در محل خود قرار داد. پس از آن بالابر زائده انتهای خان کش را پایین آورده و از درون سوراخ قطعه کار رد می کند که از انجا به مکانیزم کشیدنی متصل می شود. بالابر، انتهای بالائی خان کش را آزاد کرده و خان کش از درون قطعه کار کشیده می شود، سپس قطعه کار را از روی میز برمی دارند و خان کش را بالا می آورند تا به مکانیزم بالابر وصل شود. در پاره ای از موارد که ماشین دو پیستون داشته باشد، پیستون ها را طوری تنظیم می کنند که هنگام پایین کشیدن یک خان کش در ایستگاه دیگر کار از میز باز می شود و خان کش بطرف بالا کشیده می شود.
3-2-4- ماشین های کشیدنی بطرف بالا
پیستون کشیدنی خان کش بالای میز و مکانیزم جابجا کننده خان کش در زیر آن قرار دارد. هنگامی که خان کش(یا خان کش ها)بطرف پایین می آیند،کار بر روی زائده آن گذاشته می شود. سپس مکانیزم جابجا کننده، خان کش را بالا می آورد تا به سر کشنده وصل شود. در حالی که خان کش بطرف بالاکشیده می شود قطعه کار در سطح زیرین میز متوقف شده و تا خان کش کاملا از درون آن عبور نکرده است، همانجا متوقف می ماند. پس از آن قطعه کار آزاد می شود و معمولا از طریق یک کانال به داخل ظرف قطعات تمام شده می افتد. ماشین ها کشیدنی به طرف بالا ممکن است تا 8 پیستون داشته باشند. از آنجا که فقط لازم است قطعه کار را در ماشین قرار داد،و عمل جابجا کردن خان کش و باز کردن قطعه کار بطور خودکار صورت می گیرد،فرآورش این ماشین ها بسیار بالا است. در مورد برخی از انوع قطعات می توان از وسائل تغذیه خودکار استفاده کرد.
3-2-5- ماشین های خان کشی قائم مسطح
خان کش های ماشین های خان کشی قائم مسطح درون یک کشو حرکت می کنند تا تکیه کافی برای مقابله با نیروهای عرضی داشته باشند. از آنجا که در این ماشین ها نیاز به جابجا کردن خان کش وجود ندارد، از ماشین های کشیدنی ساده تر ولی بزرگتر و سنگین تر هستند.
بسیاری از این ماشین ها دو یا بیش از دو کشو دارند،بطوری که هنگام ماشین شدن یک قطعه می توان قطعه دیگری را در ماشین بست،چون مسئله جابجا کردن خان کش مطرح نیست دوره تولید بسیار کوتاه است. غالبا برای بستن کار از کارگیرهای کشویی یا چرخان شاخص دار استفاده کرده و با کاهش زمان جابجا کردن کار،زمان دوره تولید را به حداقل می رسانند.
3-2-6- ماشین های خان کشی افقی
دلیل اساسی استفاده از ماشین خان کشی افقی کشیدنی یا مسطح ایجاد مسیرهای طولانی و استفاده خان کش های بلندتر است که به طور متعارف در ماشین های قائم براحتی قابل استفاده نیستند. ماشین های خان کشی افقی کشیدنی اساسا همان ماشین های کشیدنی قائم هستند که به پهلو خوابانده شده اند. البته نسبت بین قطر و طول خان کش های مورد مصرف در این ماشین ها باید طوری باشد که بتوانند خود را نگهداشته و در اثر وزن خود خیز قابل توجهی پیدا نکنند. در نتیجه از ماشین های افقی به ندرت برای خان کشی سوراخ های کوچک استفاده می شود و به این دلیل معمولا ماشین های بزرگی هستند. کارهای خان کشی که مستلزم دو حرکت همزمان باشند (نظیر ایجاد خان درلوله تفنگ یا خارخور مارپیچ) معمولا بوسیله ماشین های افقی انجام می شود.
ماشین های خان کشی افقی مسطح در انواع شکل و اندازه ساخته می شوند. در این ماشین ها نیز مانند نوع قائم ,خان کش ها بر روی کشوهای محکم نصب شده اند که بوسیله پیستون حرکت می کنند. برخی از خان کش ها فقط در یک جهت مسیر حرکت می تراشند در حالی که برخی انواع دیگر به دو سری خان کش مجهز هستند وددر هر دو جهت حرکت پیستون عمل تراشکاری را انجام می دهند. اگر این گونه ماشین ها به وسایل مناسب برای جا بجا کردن کار مجهز می شوند، به منظور قرار دادن در خط تولید بسیار مناسب هستند.
3-2-7- ماشین های خان کشی مسطح پیوسته
این نوع ماشین ها در کارهای انبوه سازی استفاده روز افزون یافته اند. در بیشتر موارد خان کش ها ثابت هستند و کار که بر روی خط نقاله بدون انتها قرار گرفته است،از مقابل آنها کشیده می شود. معمولا چند کارگیر بر روی خط نقاله نصب می کنند تا در یک انتها قطعات کار را در آنها بسته و پس از ماشین کاری، در انتهای دیگر آنها را باز می کنند. گاهی اوقات بستن و بازکردن قطعات بطور خودکار انجام می شود.
3-2-8- ماشین های خان کشی گردان
در این ماشین ها که گاهی اوقات در انبوه سازی مورد استفاده قرار می گیرند، خان کش ها ثابت هستند و کار که در کار گیرهای نصب شده بر روی یک میز گردان بسته شده است، از میان یا از زیر آنها عبور می کند. امتیاز این ماشین ها در از بین بردن زمان غیر مولد در اثر حرکت رفت وآمدی است.
3-3- معرفی خانکشی دوار (چرخشی)
عمل خان کشی چرخشی به مدت زیادی است که مورد استفاده قرار گرفته، ولی با این حال هنوز ماشین کارهایی هستند که حتی اسم این عمل را نشنیده اند ، یا اینکه مردد به استفاده از آنند چون اطلاعات کافی ندارند. کارگاه هایی که توانایی انجام این عمل را دارند ممکن است فرصتی را به راحتی از دست بدهند چون آنها نمی دانند که خان کشی چرخشی چطور می تواند برایشان سود آور باشد. خان کشی چرخشی نام دیگری نیز به نام خان کشی لنگ زن (Wobble Broaching) دارد.
شکل 3-4- نحوه خان کشی دوار
3-4- مواد قابل استفاده
در مورد مواد مورد استفاده در خان کشی چرخشی باید گفت که بیشتر مواد های اتومات (Free-cutting) تا مقاومت کششی N/mm2 850می توانند به خوبی خان کشی شوند. در مقابل موادی مانند فلزات عملیات حرارتی شده و مواد غیر اتومات بسته به سختی شان ، طول عمر ابزار را کاهش خواهند داد.
3-5- نحوه کار
پایه ی کار خان کشی چرخشی نسبتا ساده است . پروفیل های داخلی و خارجی پر گوشه در این روش بسیار سریعتر از روش پانچ تولید می شوند. در حالی که اسپیندل می چرخد ،این پروسه در زمان کمی در حد ثانیه انجام می شود . بعضی از گزارش ها حاکی از این هستند که نیروی اعمالی در این پروسه 80 درصد کمتر از حالت پانچ کردن است که این کاهش نیرو موجب افزایش طول عمر ابزار و کاهش هزینه های نگه داری ماشین می شود. از مزایای این عمل این است که در یک مرحله انجام می پذیرد و عملیات اضافی دیگری ندارد. گیره خانکشی دو وظیفه دارد یکی اینکه ابزار خانکشی را با یک یاتاقان آزاد حمل می کند و دیگر اینکه ابزار را در موقعیت یک درجه انحراف از خط مرکز قطعه قرار می دهد.
هنگامیکه ابزار با قطعه چرخنده تماس پیدا می کند بدلیل اصطکاک مثل چرخدنده ها به طور همزمان با هم می چرخند . هنگامی که ابزار تحت نیروی محوری به داخل سوراخ از قبل ایجاد شده هدایت می شود، اثر لنگ ابزار موجب یک حرکت بادامکی می شود . مثل یک سکه که روی زمین می افتد ، در یک لحظه ی معین فقط یک نقطه در تماس با قطعه کار است که این کار موجب کاهش زیاد نیرو می شود.سوراخ اولیه این سوراخ در ابتدا باید با پخ 60 تا 90 درجه ایجاد شود و نیز باید مقدار بسیار ناچیزی بیشتر از بزرگترین اندازه ی ابزار باشد. این عمل موجب هدایت بهتر ابزار به داخل می شود. این سوراخ برای خان داخلی باید یک درصد بیشتر از ابعاد خود شکل مورد نظر باشد.سوراخکاری تا جایی که می شود باید عمیق بوده تا فضای خارج شدن برای براده ها را دارا باشد. البته اگر لازم بود که براده ها خارج شوند ، سوراخ را دوباره با یک ابزار کوچکتر بعد از اتمام خان کشی دریل می کنند. این درحالی است که برای قطعات دقیق مثل قطعات مربوط به صنایع هوا و فضا که خواستار دقت بالایی می باشند باید سه کار Counter Bore و Drill و Pre-bore انجام شوند که این پروسه ها موجب حفظ هم مرکزی سوراخ با خان کش می شود.وقتی که خان کش به داخل سوراخ تنگ هدایت می شود دیگر برای برای خروج هوا و مایع خنک کننده باقی نمی ماند در طول این عملیات قطعه یا ابزار ممکن است به عقب رانده شوند که موجب خسارت به دستگاه می شود. در این حالت می توان منفذ کوچکی(Pressure relief vent) برای کاهش فشار ایجاد کرد که موجب خروج هوا و روغن می گردد.سرعت بدلیل همان یک درجه انحراف است که ما توانایی اعمال سرعت rpm 1500 تا 3000 را پیدا می کنیم. وقتی که ابزار با قطعه کار در حال چرخش تماس پیدا می کند لبه های برنده تمایل به فرو رفتن در سطح داخلی سوراخ را دارند. با افزایش سرعت این تمایل افزایش یافته و در نتیجه عمر ابزار را دچار تغییر خواهد کرد. برای بهترین نتایج بهتر است ابتدا با سرعت کم شروع کرد و هنگامی که تماس در کاملترین حالت خود است سرعت را افزایش داد. تغییر جهت چرخش قطعه نیز موجب کاهش مارپیچی (Spiraling) خواهد شد.عمق بارانتخاب عمق بار بستگی به خصوصیات مواد استفاده شونده دارد. در فولاد نرم مقدار توصیه شده برای عمق بار 0.0012 تا 0.0024 متر در هر دور است. البته در بعضی از ماشین های قدرتمند این مقدار 2 الی 3 برابر نیز می شود ولی در بیشتر موارد این مقدار از 0.03 قطر پروفیل بیشتر نمی شود.خنک کاریبرای خنک کاری آب (Water soluble) و روغن هر دو برای خان کشی چرخشی استفاده می شوند. همان افزایش اندازه ی سوراخ دریل شده ی گفته شده موجب خروج این ماده ی خنک کاری می شود. برای سوراخ های تنگ و باریک نیز همان حفره ی کاهش فشار (Pressure relief vent) مو.رد استفاده قرار می گیرد. مرکزیت خان کش برای دست یابی به کیفیت بالا و جلوگیری از کاهش عمر ابزار ، ابزار باید هم مرکز قطعه کار باشد (0.0008 اینچ یا کمتر). در صورت عدم این هم مرکزی مضرات زیادی از قبیل کاهش عمر ابزار و خارج از مرکز شدن اشکال و غیره به وجود خواهد آمد.این هم مرکز کردن می تواند هم روی دستگاه و هم خارج دستگاه ایجاد شود. اگرچه بیشترین دقت روی ماشین بدست می آید. برای ماشین هایی مثل رولور که نمی توان ابزار را به دقت با اسپیندل هم مرکز کرد باید از یک هد خان کشی قابل تنظیم استفاده کرد. در شکل های پایین می توان نمای کلی از هم مرکز کردن در خارج ماشین و روی ماشین مشاهده کرد.
فصل 4
کاربردها و ملاحظات کاری عملیات خان کشی
4-1- کاربرد خان کشی در تولید چرخدنده ها
یکی از کاربرد های عملیات خان کشی در تولید چرخدنده های درونی مثل چرخدنده های خورشیدی می باشد.
در این روش برای هر اندازه دنده باید ابزار خان کش مخصوص به همان اندازه را نصب نمود تا در یک کورس، شکل دنده کامل شود؛ در اینحالت میتوان تعدادی چرخدنده را بصورت سری بر روی میز ماشین خانکش بست و حال اگر میز دایروی حامل ده مجموعه ابزار خانکش باشد و ماشین بازوهایی داشته باشد که مرتبا قطعات را بارگذاری و باربرداری کند، سرعت عمل این روش را خودتان حساب کنید.
با وجود گرانی فوق العاده زیاد ابزار خانکش، این روش بعلت سرعت بسیار زیاد و دقت خوبش، گاه توجیه اقتصادی پیدا میکند.
4-1-1- چرخ دنده ی درونی
دندانه های چرخ دنده ی درونی مانند دندانه های چرخ دنده ی ساده ومارپیچ بیرونی با چرخ دنده ی شانه ای مبنا ایجاد می شوند ولی کاربرد آن ها دارای بعضی محدودیت ها است .از چرخ دنده های درونی در جعبه دنده های ساده پینیون وچرخ دنده جعبه دندانه های سیاره ای ،طوقه ی بیرونی کوپلینگهای انعطاف پذیر ودستگاهای محرک تفاضلی درونی استفاده می شوند .
4-1-2- دیگر کاربرد ها
محرک عقب برای وسایل سنگین،چرخ دنده های خورشیدی ،کلاج های دنده ای ،وسایل کاهش سرعت،طراحی در فضای کم.
در کوپلینگ های انعطاف پذیر تعداد دندانه چرخ دنده های درونی و بیرونی یکسان است وبنابر این مساله پینیون گرداننده و چرخ دنده وجود ندارد.در چرخ دنده های درونی همچون تداخل اینولوت،تداخل سردندانه وتداخل کنج دندانه حاد تر از چرخ دنده های بیرونی می شود .
چرخ دنده های درونی با خان کشی (تا قطر دایره گام حدود 150میلیمتر)یا با شکل ترشی (تا قطر دایره گام حدود 2500میلیمتر )تو لید می شوند. چرخ دنده های درونی بزرگتر از قطر دایره گام 2500میلیمتر با تیغه های نقش تراشی برروی ماشین های مجهز به پیوستار گرئن غازی که برای بستن ابزار به کار می رود تراشکاری می شوند.بیشتر چرخ دنده های درونی کوپلینگها ی انعطاف پذیربه صورت انبوه تولید و خان کشی می شوند.
4-2- پرس های خان کشی
اساسا این ماشین ها پرس های هیدرولیکی با پیستون متحرک در مسیر هدایت شده هستند، شکل و ظرفیت آنها معمولا بین 5 تا 50 تن است و برای خان کش های فشار دادنی داخلی مورد استفاده قرار می گیرند.
هنگام خان کشی داخلی زائده جلوئی خان کش را داخل سوراخ تعبیه شده در قطعه کار که در کارگیر روی میز ماشین بسته شده است، فرومی کنند. با پایین آمدن پیستون، پرس به سطح بالای خان کش فشارآورده و آنرا با کار درگیر می سازد.
در مقایسه با ماشین های دیگر خان کشی، پرس های خان کشی نسبتا کند هستند، ولی می توان از آنها برای کارهای دیگر نظیرخمکاری و استیکینگ نیز استفاده کرد که در ضمن ماشین هائی انعطاف پذیر و ارزان هستند.
4-3- خان کشی جاخارها
خان کشی جاخار در قطعاتی مانند چرخدنده ها، پولیها و قطعات مشابه، ساده ترین عملیات خان کشی محسوب می شودکه در یک کارگاه ماشین ابزار معمولی قابل انجام است. در خانکشی جاخارها ابتدا قطر سوراخی را که قرار است خان کشی شود، اندازه بگیرید. سپس به ترتیب زیر عمل کنید:
1-بوش مناسب سوراخ و ابزار خان کشی مناسب را انتخاب کنید.
2-بوش را درون سوراخ قطعه کار قرار دهید.
3- مجموعه را بر روی میز پرس دستی قرار داده و اطمینان یابید که فاصله کافی برای قرار دادن ابزار خان کشی درون سوراخ قطعه کار و عبور آن از پشت قطعه کار وجود داشته باشد همچنین مطمئن شوید که ابزار خان کشی در مرکز میله متحرک پرس قرار گرفته باشد، در غیر این صورت با فشارآوردن به ابزار، احتمال انحراف یافتن و آسیب رسیدن به آن وجود دارد . لقی میله متحرک پرس نیز می تواند باعث انحراف ابزار و صدمه دیدن ابزار و قطعه کار گردد.
4- طبق دستورالعمل سازنده ابزار خان کشی، آن را روان کاری کنید .
5-ابزار خان کشی را به داخل شیار برانید تا کاملا ٌ از درون قطعه کار عبور کند.
6- پس از خروج ابزار از پشت قطعه کار، آن را تمیز کرده و تسمه فاصله انداز را برای انجام پاس دوم عوض کنید.
7-ابزار خان کشی را مجدداٌ روانکاری کرده و پاس دوم خان کشی را انجام دهید.
8-عملیات فوق را آنقدر تکرار کنید تا ابعاد جاخار کامل شود.
9- از یک پارچه تمیز برای نظافت ابزار خان کشی، بوش راهنما و تسمه فاصله انداز استفاده کنید. برای جلوگیری از زنگزدگی، ابزار ها را با کمی روغن آغشته کرده و آنها را در جعبه خودشان قرار دهید.
10-داخل جاخار ماشین کاری شده را از براده ها تمیز کنید.
در عملیات خان کشی جاخار از یک مجموعه استاندارد برای خان کشی جاخار استفاده می کنند. در این مجموعه تیغه های خان کشی دقیق، بوشهای راهنمای شیاردار، دستورالعمل کاری، تجهیزات روانکاری و تسمه ها ی فاصله انداز مختلف وجود دارد. در خان کشی با این ابزارها باید موضع براده برداری را بخوبی روانکاری کرد.
4-4- اثر خانکشی بر خواص قطعه کار
پس از خانکشی یک قطعه، ممکن است بعضی خواص مکانیکی آن دچار تغییر گردد. مثلاً ممکن است قطعات سخت کاری شده نرم شوند و یا قطعه کار نرم، سخت شود. یکی دیگر از اثرات خانکشی جوش خوردن قطعه کار به ابزار است، که گاهی اتفاق می افتد. خانکشی اثر محسوسی بر خواص شیمیایی قطعات ندارد.
جدول 4- 1- اثرات خانکشی بر مواد ( قطعه کار ) با توجه به خواص آنها
خواص مواد
اثر خانکشی بر خواص مواد
مکانیکی
*در قطعاتی از جنس فلزات آهنی ممکن است کار سختی به وجود آید.
فیزیکی
*ممکن است در بعضی نقاط، قطعه کار به ابزار جوش بخورد.
شیمیایی
*اثر کمی دارد.
جدول 4-2- جنس های مورد استفاده برای ابزار خان کشی
جنس ابزار
کاربرد
فولاد تندبر
* رایجترین جنس برای ساخت ابزار خانکشی
*برای خانکشی مواد مختلف مناسب است.
*برای خانکشی سطوح داخلی و خارجی
*قابلیت ساخت ابزارها با فرمهای خاص از نوع توپر و تو خالی
تکه های کاربایدی
*رایج برای خانکشی قطعات چدنی
*رایج در ساخت ابزارهای خانکشی تخت
*قابلیت تولید قطعات خیلی زیاد
*قابلیت ایجاد تلرانس های ابعادی دقیق در قطعات
4-5- عوامل موثر در نتیجه فرایند
تلرانس ابعادی و پرداخت سطوح قطعات خانکشی شده بستگی به عوامل زیر دارد:
* جنس قطعه کار
* فرم هندسی ابزار
* سرعت برشی و ضخامت براده ای که هر دندانه برمی دارد.
* صلبیت ابزار، قطعه کار و ماشین
* هماهنگی و تنظیم قطعات ماشین و فیکسچرها و
* نوع سیال برشی
4-6- روانکاری و خنک کاری
معمولاً در عملیات خانکشی از این مواد به عنوان سیال برشی استفاده می شود: نفت (kerosene)، روغن معدنی، آب، روغن حل شونده، روغن پیه (lard oil) و روغن معدنی گوگرددار، وظیفه اصلی سیال برشی در خانکشی، خنک کردن ابزار است تا عمر کاری ابزار افزایش یافته و بتوان با سرعت های بالاتری کار کرد. وظیفه دیگر سیال برشی، روانکاری سطح تماست ابزار و قطعه کار است که باعث بهبود کیفیت پرداخت سطح خانکشی شده، می گردد.
جدول 4-3 – سیال برشی مورد استفاده در عملیات خان کشی با توجه به جنس قطعه کار
روش استفاده
نوع سیال برشی
جنس قطعه کار
پاشش
نفت، روغن معدنی، روغن معدنی گوگرد دار
آلومینیوم
پاشش
آب، روغن حل شونده، روغن پیه
برنج
پاشش، غوطه وری
آب، روغن معدنی، روغن معدنی گوگرد دار
چدن
پاشش، غوطه وری، اسپری
آب، روغن معدنی، روغن معدنی گوگرددار ، روغن پیه
فولاد (همه انواع)
4-7- تنظیم ابزار و قطعه کار
شکل 4-1- نحوه ی تنظیم ابزار و قطعه کار
L = طول قسمت دندانه دار ابزار خانکشی (in)
S= سرعت برشی (sfpm)
D= مسافت برگشت ابزار (in)
R= سرعت برگشت (ipm)
A= مسافت استقرار اولیه (in)
Pr= سرعت حرکت استقرار (ipm)
(4-1) L/S = زمان اصلی خانکشی
(4-2) D/R = زمان برگشت
(4-3) A/Pr = زمان استقرار اولیه ابزار
4-8- نکات ایمنی
در عملیات خانکشی باید به نکات ایمنی زیر توجه کرد:
*نیروی انسانی
– خطرات ابزار برشی متحرک
– خطرات براده های تیز و داغ
– التهاب و حساسیت پوست و چشم در تماس با سیال برشی و
– خطرات ناشی از شکستن ابزار .
4-9- مزایای خان کشی
خان کشی مزایای متعددی دارد که می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1-سرعت تولید بسیار بالای دارد.
2-در تولید انبوه مقرون به صرفه می باشد.
3-برای شکل مقطع سوزن های خان کشی محدودیت چندانی وجود ندارد.
4- کیفیت سطح بالای ایجاد می کند.
5- عمر طولانی ابزار، زیرا دندانه های ابزار هر کدام مقدار اندکی براده برداری می کند.
6- با توجه به عملکرد اتوماتیک ماشین های خان کشی، امکان استفاده از کارگر نیمه ماهر وجود دارد.
4-10- معایب خان کشی
خان کشی معایب متعددی دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- در تولید تکی محدودیت داریم.
2- ساخت سوزن های خان کشی مشکل و گران است.
3- لازم است قبلا کار را با عمل مته کاری یا روش مناسب دیگر سوراخ کنند.
4- در حین کار گرمای زیادی تولید می شود.
4-11- نتیجه گیری
خان کشی چرخشی یک پروسه برای ذخیره زمان است که عملیات اضافه ی هزینه بر را از بین برده و تولید را افزایش می دهد و همچنین شکل های پیچیده را می توان با این روش ایجاد کرد. در حال حاضر تولید کنندگان سود های زیادی با ذخیره سرمایه و وقتشان از اجراء این عملیات برده اند.
منابع
1- http://kargah24.ir/
2- http://milkyway.mihanblog.com/
3- http://www.daneshju.ir/
4- http://mohamadmoein.persianblog.ir/
/ 5- http://production-manufacture.mihanblog.com
6- http://industrialmachines.blogfa.com
7- https://en.wikipedia.org/
8- http://dumont.com/
9- http://modelengineeringwebsite.com/
10-http://www.americanbroach.com/
1- مرجع کامل فرآیند های تولید R.H.Todd,D.K.Allen,L.Alting ترجمه مهندس اکبر شیر خورشیدیان
2- مواد و فرآیند های تولید دکتر علی حائریانBottom of Form
40