دحض المخاوف بشأن أدوات التشطيب المستخدمة في آلات CNC

تتيح التطورات الحديثة في تكنولوجيا المواد الكاشطة لمشغلي مراكز التشغيل إمكانية إجراء عمليات تشطيب الأسطح وغيرها من عمليات التشغيل في آنٍ واحد، مما يقلل من أوقات الدورات، ويحسن الجودة، ويوفر الوقت والمال في عمليات التشطيب خارج خط الإنتاج. ويمكن دمج أدوات التشطيب الكاشطة بسهولة في طاولة الدوران أو نظام حامل الأدوات الخاص بآلة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC).
مع تزايد إقبال ورش تصنيع الآلات التعاقدية على استخدام هذه الأدوات، إلا أن هناك مخاوف بشأن استخدام المواد الكاشطة في مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي باهظة الثمن. ينبع هذا القلق غالبًا من الاعتقاد السائد بأن المواد الكاشطة (مثل ورق الصنفرة) تُطلق كميات كبيرة من الحصى والشوائب التي قد تسد أنابيب التبريد أو تُلحق الضرر بالمجاري المنزلقة أو المحامل المكشوفة. لكن هذه المخاوف في معظمها لا أساس لها من الصحة.
قال يانوس هاراتزي، رئيس شركة دلتا ماشين: "هذه الآلات باهظة الثمن ودقيقة للغاية". وتُعدّ الشركة ورشة تصنيع متخصصة في إنتاج قطع معقدة ذات دقة عالية من التيتانيوم وسبائك النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والبلاستيك وسبائك أخرى متطورة. وأضاف: "لن أقدم على أي خطوة من شأنها المساس بدقة أو متانة هذه المعدات".
يظن الكثيرون خطأً أن "المواد الكاشطة" و"مواد التجليخ" شيء واحد. مع ذلك، يجب التمييز بين المواد الكاشطة وأدوات التشطيب الكاشطة المستخدمة لإزالة المواد بكفاءة عالية. لا تُنتج أدوات التشطيب أي جزيئات كاشطة تقريبًا أثناء الاستخدام، وتُعادل كمية الجزيئات الكاشطة المُنتجة كمية رقائق المعدن وغبار التجليخ وتآكل الأداة الناتج أثناء عملية التشغيل.
حتى عند توليد كميات ضئيلة جدًا من الجسيمات الدقيقة، فإن متطلبات الترشيح للأدوات الكاشطة مماثلة لتلك الخاصة بالتشغيل الآلي. يقول جيف بروكس من شركة فيلترا سيستمز إنه يمكن إزالة أي جسيمات بسهولة باستخدام نظام ترشيح بسيط وغير مكلف، سواءً كان كيسًا أو خرطوشة. وتُعد فيلترا سيستمز شركة متخصصة في أنظمة الترشيح الصناعية، بما في ذلك ترشيح سائل التبريد لآلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC).
قال تيم أورانو، مدير الجودة في شركة وولفرام للتصنيع، إن أي تكاليف ترشيح إضافية مرتبطة باستخدام الأدوات الكاشطة ضئيلة للغاية لدرجة أنها "لا تستحق التفكير فيها حقًا، لأن نظام الترشيح نفسه من المفترض أن يزيل المواد الجسيمية من سائل التبريد المتولد أثناء عملية التشغيل الآلي".
على مدى السنوات الثماني الماضية، قامت شركة وولفرام للتصنيع بدمج تقنية فليكس-هون في جميع آلاتها CNC لإزالة النتوءات من الثقوب المتقاطعة وتنعيم الأسطح. تتميز فليكس-هون، من إنتاج شركة براش ريسيرش للتصنيع (BRM) في لوس أنجلوس، بحبيبات كاشطة دقيقة مثبتة بشكل دائم على خيوط مرنة، مما يجعلها أداة مرنة ومنخفضة التكلفة لإعداد الأسطح المعقدة وإزالة النتوءات وتنعيم الحواف.
يُعدّ إزالة النتوءات والحواف الحادة من الثقوب المحفورة بشكل متقاطع والمناطق الأخرى التي يصعب الوصول إليها، مثل التجاويف والشقوق والتجاويف الداخلية، أمرًا ضروريًا. فقد يؤدي عدم إزالة النتوءات بشكل كامل إلى انسدادات أو اضطرابات في مسارات السوائل ومواد التشحيم والغازات الحيوية.
ويوضح أورانو قائلاً: "بالنسبة لجزء واحد، قد نستخدم حجمين أو ثلاثة أحجام مختلفة من Flex-Hones اعتمادًا على عدد تقاطعات المنافذ وأحجام الثقوب".
تمت إضافة Flex-Hones إلى طاولة الأدوات الدوارة ويتم استخدامها يوميًا، وغالبًا عدة مرات في الساعة، على بعض الأجزاء الأكثر شيوعًا في الورشة.
ويوضح أورانو قائلاً: "إن كمية المواد الكاشطة التي تخرج من جهاز فليكس-هون ضئيلة مقارنة بالجسيمات الأخرى التي ينتهي بها المطاف في سائل التبريد".
يقول إريك صن، مؤسس شركة أورانج فايس في مقاطعة أورانج بولاية كاليفورنيا، إن حتى أدوات القطع مثل مثاقب الكربيد وقواطع الطحن تولد رقائق تحتاج إلى ترشيحها من سائل التبريد.
قال السيد صن: "قد تقول بعض ورش تصنيع الآلات: "أنا لا أستخدم المواد الكاشطة في عمليتي، لذا فإن آلاتي خالية تمامًا من الجسيمات". لكن هذا ليس صحيحًا. حتى أدوات القطع تتآكل، ويمكن أن تتشقق الكربيدات وتنتهي في سائل التبريد".
على الرغم من أن شركة أورانج فايس تُصنّع بموجب عقود، إلا أنها تُركّز بشكل أساسي على تصنيع الملزمة وقطع الغيار سريعة التغيير لماكينات CNC، بما في ذلك الألومنيوم والفولاذ والحديد الزهر. وتُشغّل الشركة أربعة مراكز تشغيل أفقية عالية السرعة من طراز موري سيكي NHX4000 ومركزين للتشغيل الرأسي.
بحسب السيد صن، فإن العديد من الملزمة مصنوعة من الحديد الزهر ذي سطح مُقسّى انتقائياً. ولتحقيق النتيجة نفسها التي يُحققها السطح المُقسّى، استخدمت شركة أورانج فايس فرشاة قرصية كاشطة من نوع نامباور من شركة براش ريسيرش.
تُصنع فرش أقراص الصنفرة من نامباور من ألياف نايلون مرنة مُلصقة بدعامة من البلاستيك الحراري المُقوى بالألياف، وهي مزيج فريد من مواد السيراميك وكربيد السيليكون الكاشطة. تعمل الألياف الكاشطة كالمبارد المرنة، حيث تتبع انحناءات القطعة، لتنظيف وتنعيم الحواف والأسطح، مما يضمن إزالة النتوءات بشكل كامل والحصول على سطح أملس. تشمل الاستخدامات الشائعة الأخرى تنعيم الحواف، وتنظيف القطع، وإزالة الصدأ.
لإجراء عمليات تشطيب الأسطح، يُجهز نظام تحميل الأدوات في كل آلة CNC بفرش نايلون كاشطة. وعلى الرغم من استخدام حبيبات كاشطة، أوضح البروفيسور صن أن فرشاة NamPower تُعد "نوعًا مختلفًا من المواد الكاشطة" لأنها "ذاتية الشحذ". يحافظ هيكلها الخطي على جزيئات كاشطة جديدة حادة في اتصال دائم بسطح العمل، وتتآكل تدريجيًا لتكشف عن جزيئات قطع جديدة.
وأضاف السيد صن: "نستخدم فرش ناميل باور الكاشطة المصنوعة من النايلون يومياً منذ ست سنوات. وخلال هذه الفترة، لم نواجه أي مشاكل تتعلق بوصول الجزيئات أو الرمال إلى الأسطح الحساسة. وحسب تجربتنا، حتى الكميات الصغيرة من الرمال لا تسبب أي مشاكل".
مواد تُستخدم في عمليات الطحن والصقل والتنعيم والتلميع. ومن أمثلتها العقيق، وكربيد السيليكون، وكربيد البورون المكعب، والماس بأحجام جسيمات مختلفة.
مادة لها خصائص معدنية وتتكون من عنصرين كيميائيين أو أكثر، أحدهما على الأقل معدن.
نتوء خيطي الشكل يتشكل على حافة قطعة العمل أثناء عملية التشغيل. وعادةً ما يكون حادًا. ويمكن إزالته باستخدام المبارد اليدوية، أو عجلات أو أحزمة التجليخ، أو عجلات الأسلاك، أو فرش التجليخ، أو القطع بالماء، أو غيرها من الطرق.
تُستخدم المسامير المخروطية لدعم أحد طرفي قطعة العمل أو كليهما أثناء عملية التشغيل. يُدخل مركز المسمار في ثقب محفور في طرف قطعة العمل. يُطلق على المركز الذي يدور مع قطعة العمل اسم "المركز المتحرك"، بينما يُطلق على المركز الذي لا يدور معها اسم "المركز الثابت".
وحدة تحكم تعتمد على معالج دقيق، مصممة خصيصًا للاستخدام مع أدوات الآلات لإنشاء أو تعديل الأجزاء. يقوم نظام التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) المبرمج بتفعيل نظام المؤازرة ومحرك المغزل في الآلة، ويتحكم في عمليات التشغيل المختلفة. انظر: التحكم الرقمي المباشر (DNC)؛ التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC).
سائل يُستخدم لتقليل ارتفاع درجة الحرارة عند نقطة تلامس الأداة مع قطعة العمل أثناء التشغيل. عادةً ما يكون سائلاً، مثل المخاليط القابلة للذوبان أو الكيميائية (شبه اصطناعية، اصطناعية)، ولكن قد يكون أيضاً هواءً مضغوطاً أو غازات أخرى. نظراً لقدرة الماء على امتصاص كميات كبيرة من الحرارة، فإنه يُستخدم على نطاق واسع كناقل للمبردات وسوائل تشغيل المعادن المختلفة. تختلف نسبة الماء إلى سائل تشغيل المعادن تبعاً لنوع عملية التشغيل. انظر: سائل القطع؛ سائل القطع شبه الاصطناعي؛ سائل القطع القابل للذوبان في الزيت؛ سائل القطع الاصطناعي.
يُستخدم المبرد يدويًا، وهو أداة ذات أسنان صغيرة متعددة، لتنعيم الزوايا الحادة والنتوءات، وإزالة الزوائد والشقوق. ورغم أن المبرد يُجرى عادةً يدويًا، إلا أنه يُمكن استخدامه كخطوة وسيطة عند معالجة كميات صغيرة أو قطع فريدة باستخدام مبرد كهربائي أو منشار شريطي مزود بملحق مبرد خاص.
عمليات التشغيل الآلي التي يتم فيها إزالة المواد من قطعة العمل باستخدام عجلات التجليخ، والأحجار، والأحزمة الكاشطة، والمعاجين الكاشطة، والأقراص الكاشطة، والمواد الكاشطة، والملاط، وما إلى ذلك. تتخذ عمليات التشغيل الآلي أشكالاً عديدة: التجليخ السطحي (إنشاء أسطح مستوية و/أو مربعة)؛ التجليخ الأسطواني (للأسطوانات والمخاريط الخارجية، والزوايا، والتجاويف، وما إلى ذلك)؛ التجليخ بدون مركز؛ الشطف؛ تجليخ الخيوط والأشكال؛ شحذ الأدوات؛ التجليخ العشوائي؛ التجليخ والتلميع (التجليخ بحبيبات دقيقة للغاية لإنشاء سطح فائق النعومة)؛ الصقل؛ وتجليخ الأقراص.
آلات CNC التي يمكنها القيام بعمليات الحفر، والتوسيع، والتثقيب، والطحن، والتجويف. عادةً ما تكون مزودة بمبدل أدوات أوتوماتيكي. انظر مبدل الأدوات الأوتوماتيكي.
قد يكون لأبعاد قطعة العمل انحرافات دنيا وقصوى عن المعايير المحددة، مع بقائها مقبولة.
تُثبّت قطعة العمل في ظرف، مُثبّت على لوحة أمامية أو بين مركزين. أثناء دوران قطعة العمل، تُحرّك أداة (عادةً أداة أحادية النقطة) على طول محيطها أو طرفها أو سطحها. تشمل أنواع تشغيل قطع العمل ما يلي: الخراطة الخطية (القطع حول محيط قطعة العمل)؛ الخراطة المخروطية (تشكيل مخروط)؛ الخراطة المتدرجة (خراطة أجزاء بأقطار مختلفة على نفس قطعة العمل)؛ الشطف (شطف حافة أو كتف)؛ التسوية (تشذيب النهاية)؛ التخريز (عادةً خارجي، ولكن قد يكون داخليًا)؛ التخريش (إزالة كمية كبيرة من المعدن)؛ والتشطيب (القطع النهائية الخفيفة). يمكن إجراء هذه العمليات على المخارط، ومراكز الخراطة، ومخارط الظرف، والمخارط الأوتوماتيكية، والآلات المماثلة.