انواع ماشين تراش

ماشین تراش رایجترین ماشین ابزاری است که در عملیات تولید در مقیاس کوچک بکار می رود. انواع دیگر ماشین تراش نیز وجود دارد. در عملیات تولید در مقیاس متوسط بطور گسترده ای از ماشین سری تراش استفاده می شود. در این ماشین بجای پس دستگاه برجک شش گوش و چرخانی قرار دارد که به کمک پیچ جلوبر در طول بستر به حرکت در می آید. در سطوح ششگانه این برجک می توان انواع قلمها را نصب کرد ( در بعضی از برجکها در هر سطح ۲ یا چند قلم نصب می شود ) و هر یک از آنها را به موقع، و با به چرخش درآوردن برجک به موقعیت مناسب آورد و تراشکاری را آغاز کرد.
    ماشین تراشهای خودکار ( تک محوری و چند محوری ) برای تولید انبوه قطعات کوچک از میله های استوانه ای مناسب اند. حرکتهای مختلف در این ماشین ها به کمک بادامکهایی که به همین منظور تراشیده شده اند کنترل می شود. کلیه عملیات، از جمله تغذیه تدریجی ماده اولیه به درون گیره فشنگی، از طریق سوراخی که در محور اصلی تعبیه شده، بطور خودکار انجام می شود. فقط در هنگام تعویض میله ماده اولیه، ماشین نیازمند مراقبت است. قطعاتی از قبیل پیچهای کوچک، که باید به تعداد زیاد تولید شوند، با استفاده از این نوع ماشینها تراشیده می شوند.

ماشین داخل تراش عمودی
برای تراش قطعات سنگین، یا قطعاتی با قطر زیاد، ماشین تراش با محور افقی مناسب نیست. محور اصلی چنین ماشینهایی باید بسیار بالا برده شود، در این صورت تراشکار به آسانی نمی تواند قطعه کار و قلم را به دستگاه ببندد. از سوی دیگر بستن قطعه کار به صفحه نظام، یا بستن آن بین ۲ مرغک بسیار دشوار خواهد بود. بدین سبب برای تراشیدن این نوع قطعات از ماشینی به نام داخل تراش عمودی استفاده می شود که طبق همان اصول ماشین تراش افقی قطعه کار می چرخد ( حرکت C` ) و حرکت پیشروی به طور پیوسته و خطی به قلم داده می شود. حرکت پیشروی ممکن است در امتداد عمود بر محور چرخش قطعه کار ( حرکت X )، یا به موازات آن ( حرکت Z ) نیز باشد.
    در این ماشینها قلمهای تک لبه ای به کار می روند که به قلم گیرهایی شبیه قلم گیر چهار طرفه ولی بدون قابلیت تقسیم سریع، بسته می شوند. عملیات تراش معمولاً به روتراشی ( حرکت –Z )، پیشانی تراشی ( حرکت –X )، و داخل تراشی ( حرکت –Z ) محدود است. هندسه تراش و معادله هایی که در آنجا به دست آمد، برای ماشین داخل تراش عمودی نیز معتبر است.
    برای بستن قطعه کار از میزی افقی و چرخان، که شیارهایی شعاعی T شکل برای جای دادن گیره ها دارد، استفاده می شود.

ماشین داخل تراش افقی
آخرین ماشین از مجموعه ماشینهایی که در آنها از قلمهای تک لبه ای استفاده می شود و حرکت اصلی چرخشی دارند و در اینجا شرح داده می شود ماشین داخل تراش افقی است. این نوع ماشین غالباً در مواردی بکار می رود که به تراشیدن سوراخ داخلی در قطعه کارهای بزرگ غیر استوانه ای نیاز است. به طور کلی وقتی گفته می شود که ماشینی عمودی یا افقی است، منظور نشان دادن امتداد محوری است که حرکت اصللی ماشین را تأمین می کند. بنابراین در ماشین داخل تراش افقی محور اصلی افقی است.
    ویژگی اصلی این ماشین آن است که بر خلاف داخل تراش عمودی، در این ماشین قطعه کار در حین ماشینکاری ثابت است و حرکتهای مولد را تنها قلم انجام می دهد. متداولترین فرایند ماشینکاری که با این ماشینها انجام می شود سوراخ تراشی است. عمل سوراخ تراشی با چرخش قلم، که بر روی میله داخل تراش متصل به محور اصلی نصب شده ( حرکت C ) انجام می شود. حرکتهای ماشین ابزار، که می توان برای حرکت دادن قطعه کار از آنها استفاده کرد، صرفاً برای استقرار قطعه کار به کار می روند و معمولاً در هنگام ماشینکاری از آنها استفاده نمی شود. با استفاده از قلم کیر ویژه ای که قلم را در حین چرخش در امتداد شعاعی پیشروی می دهد، می توان پیشانی تراشی کرد.
    میز کار این ماشین نیز شیارهای T شکل دارد و برای بستن قطعه کار با گیره از آنها استفاده می کنند.
    معادله هاییکه قبلاً برای تعیین ضخامت براده تغییر شکل نیافته، زمان ماشینکاری و آهنگ براده برداری به دست آمد، در اینجا نیز برای سوراخ تراشی و پیشانی تراشی معتبر است.

ماشین صفحه تراش
صفحه تراش ماشین کوچکی است که حرکت اصلی در آن خطی است. قلم تک لبه ای در سر قلم که در انتهای بازو قرار دارد محکم می شود. حرکت بازو رفت و برگشتی است ( حرکت X ) که بوسیله یک سیستم محرک مکانیکی، یا سیلندر و پیستون هیدرولیکی تأمین می شود. سرعتحرکت رفت، که در حین آن عمل تراش انجام میشود، خواه با استفاده از سیستم مکانیکی و خواه با استفاده از سیستم هیدرولیکی، به مراتب از سرعت حرکت برگشت کمتر است. سرعت حرکت برگشت از آن رو بیشتر است که زمان ماشینکاری به حداقل ممکن برسد. در همه صفحه تراشها طول حرکت قابل تغییر است تا بتوان برای هر قطعه، طول حرکت مناسب را انتخاب کرد. در پایان هر حرکت برگشت، پیشروی به صورت پله ای و به کمک چرخ ضامن دار، که سبب چرخیدن، پیچ جلوبر در کشو عرضی، و در نتیجه حرکت میز می شود، انجام می گیرد.
    از ماشینهای صفحه تراش بیشتر برای تراشیدن سطوح مستوی بر روی قطعات کوچک وابسته به گروههای کم تعداد استفاده می شود. برای ماشینکاری سطحی افقی ، پیشروی به طور افقی ( حرکت Y` )، و برای ماشینکاری سطحی عمودی، پیشروی به طور عمودی ( حرکت Z` ) انجام می شود.
    همان طور که در شکل دیده می شود، سر قلم به قلم گیر و پایه مرکب در ماشین تراش بی شباهت نیست. سر قلم را می توان چرخاند و در مکان زاویه ای دلخواه در صفحه قائم محکم و بدین ترتیب ماشینکاری سطوح مورب را با پیشروی دستی قلم امکان پذیر ساخت. یکی از قسمتهای اصلی سر قلم صفحه تراش، جعبه زیر دنده است. قلم گیر با یک پین افقی به سر قلم لولا می شود، بنابراین می تواند حول لولا و به سمت بالا حرکت چرخشی انجام دهد. در نتیجه به سبب نیرویی که قطعه کار در حین حرکت برگشت قلم به آن وارد می کند، بلند می شود. قطعه کار معمولاً به گیره ای بسته می شود که خود از طریق شیارهای T شکل به میز متصل شده است.

زمان لازم برای تراش سطحی به پهنای  b از رابطه زیر بدست می آید.
t   = 
که در آن   nبسامد حرکتهای رفت و برگشت یا حرکتهای تراش و f آهنگ پیشروی است.
    آهنگ براده برداری   Z در حین عمل تراش از رابطه زیر بدست می آید.
Z = A u = f a u
که در آن u سرعت تراش و  a عمق تراش است.

ماشین صفحه تراش دروازه ای
  به سبب محدودیت طول حرکت و طول طره بازو در صفحه تراش معمولی تراش سطوح قطعات بزرگ با صفحه تراش دروازه ای انجام می شود با اعمال حرکت اصلی خطی به قطعه کار ( حرکت X ) و حرکت پیشروی قلم درامتداد عمود بر آن ( Y یا Z ) در صفحه تراش دروازه ای  این مسأله حل می شود. حرکت اصلی معمولاً از طریق شانه و پینیون انجام می گیرد و نیروی محرک پینیون از موتور الکتریکی دور متغیر تأمین میشود.
    همانند صفحه تراش معمولی قلم گیرهای صفحه تراش دروازه ای نیز جعبه زیر رنده دارند و مانع تداخل بین قلم و قطعه کار در حین حرکت برگشت شود حرکت پیشروی در این ماشینها پله ای است.
قطعه کار با استفاده از گیره روی شیارهای T شکل میز بسته می شود زمان ماشینکاری آهنگ براده برداری و ضخامت براده تغییر شکل نیافته را می توان از معادله های نظیر برای صفحه تراش معمولی بدست آورد صفحه تراش دروازه ای آخرین ماشین از گروه ماشینهای با قلم تک لبه ای است که در اینجا شرح داده شد.

ماشینهایی که در آنها قلم های چند لبه ای بکار می رود
قلم های چند لبه ای
از رایج ترین قلم های چند لبه ای می توان مته، برقو، تیغه فرز و قلم خان کشی را نام برد که در ادامه مطلب به همراه ماشینهایی که این قلم ها اغلب روی آنها بکار می روند معرفی می شوند.

ماشین مته
    ماشین مته تنها عملیاتی را می تواند انجام دهد که در آنها قلم حرکت چرخشی داشته باشد و در امتداد محور چرخش خود پیشروی کند قطعه کار در حین تراش همواره ساکن است در بسیاری از ماشینهای مته حرکت پیشروی قلم با راه اندازی دستی اهرمی که در سمت راست کله گی قرار دارد انجام می شود میز کار و کله گی را می توان روی ستون حرکت داد و در محل مناسب محکم کرد و بدین ترتیب قطعات با ارتفاعات مختلف را برای ماشین کاری به ماشین بست معمول ترین عملی که با این ماشین انجام می شود مته کردن و تولید سطح استوانه ای داخلی با قلمی است که مته مارپیچ نامیده می شود.
    این قلم دو لبه برنده دارد که هر یک به سهم خود در برداشت براده شرکت می کنند پس پیشروی به ازای هر دندانه ( عمقی از ماده که بوسیله از یک دندانه برداشته و به موازات امتداد حرکت پیشروی اندازه گیری می شود ) همان ( درگیری پیش ) است که با نصف f برابر است.
a =  sin k
که در آن  k زاویه لبه برنده اصلی است.
زمان ماشینکاری  t از معادله زیر بدست می آید.
t = 
بدیهی است که سرعت تراش در دو نوک جانبی مته حداکثر و در نوک میانی مته که بصورت لبه یک اسکنه کوتاه است صفر است . نقش این لبه اسکنه ای که در ایجاد سوراخی جدید در قطعه کار این استکه با پس زدن ماده به سمت لبه های برنده راه مته را در داخل قطعه کار باز می کند شرایط مناسب تراش در این ناحیه اثری بر کیفیت سطح ماشین کاری شده ندارد بلکه لبه های برنده فرعی در این امر دخبل اند براده حاصل که به صورت مارپیچ در می آیند از درون شیارهای مته به خارج حمل می شود.
    مته های مارپیچ معمولاً برای ایجاد سوراخهایی به طول کمتر از ۵ برابر قطر خود مناسب اند گرچه باید اضافه کرد که مته های مخصوصی نیز یافت می شود که در ماشینهای ویژه برای مته کردن سوراخهای عمیق تر بکار می روند و از شرح آنها در اینجا خودداری می کنیم.
قطعه کار را معمولاً در گیره ای قرار می دهند و سپس گیره را با پیچ و مهره به میز متصل می کنند اما معمولاً برای ایجاد سوراخ هر محور سوراخی در قطعه استوانه ای از ماشین تراش استفاده می کند بدین منظور مته مارپیچ را در پس دستگاه بجای مرغک جا می زنند یا از دستگاه مخصوصی برای بستن مته استفاده می کنند که خود روی حماله نصب میشود.
مته مارپیچهای بزرگ معمولاً تنه ای مخروطی دارند که درون ماده گی مخروطی مناسبی که در انتهای محور اصلی ماشین قرار دارد جا می خورد برای جلوگیری از لغزش بین این سطوح مخروطی از زبانه ای در انتهای تنه استفاده می شود که درون شیاری مناسب در انتهای قسمت مخروطی ماده گی قرار می گیرد برای آزاد کردن مته از درون شیاری مناسب به انتهای گوه ای که بدین منظ.ر ساخته شده است ضربه ای وارد شود.
    مته مارپیچهای کوچک تنه استوانه ای دارند و به کمک سه نظامی که به سه نظام مته های دستی بی شباهت نیست به محور ماشین متصل می شوند این سه نظام تنه مخروطی دارد تا بتوان آنرا در ماده گی روی محور اصلی ماشین مته یا پس دستگاه ماشین تراش جا زدو استوار کرد.
    عمل خزینه زنی برای ایجاد خزینه ماده گی مخروطی به عمق کم که در انتها آزادی دارد با مته مرغک انجام می شود. از این ماده گی مخروطی می توان برای استقرار نوک مرغک در ماشین تراش یا به منزله راهنمایی برای مته مارپیچ و جلوگیری از سرگردانی نوک میانی آن در آغاز تراش استفاده کرد. برقوزنی به منظور پرداختکاری سوراخی که قبلاً ایجاد شده است انجام می شود.
    برقو شبیه مته است ولی شیارهایی مستقیم دارد و مقدار لبه های برنده آن نیز بیشتراست منظور اصلی از این عمل براده برداری سنگین نیست بلکه تنها هدف آن افزایش دقت و صافی سطح ماشین کاری شده سوراخ از طریق برداشتن اندکی از ماده قطعه کار است.
    پیشانی تراشی موضعی برای ایجاد فرورفتگی دایره ای و مسطح حول یک سوراخ و در صفحه عمود برمحور سوراخ انجام می شود، سطح حاصل نشیمن گاه خوبی برای واشر و مهره است. کله گی و موتور این ماشین ها در طول بازویی که خود در صفحه افقی می گردد حرکت کشویی دارد و بدین ترتیب سطح بزرگی را پوشش می دهد این ماشینها به ویژه در مواردی که باید سوراخهای متعددی در یک قطعه کار سنگین ایجاد کرد بسیار مناسب اند.

ماشین فرز افقی
ماشین های فرز در دو نوع مهم ساخته می شود. افقی و عمودی همانطور که قبلاً نیز گفته شد صفتهای افقی و عمودی امتداد محور اصلی ماشین را مشخص می کند. در ماشین فرز افقی تیغه فرز به محوری افقی که خود به کمک محور اصلی به چرخش در می آید بسته می شود بنابراین قلم می چرخد و کار بصورت پیوسته پیشروی می کند.
    ساده ترین عمل ماشینکاری در این ماشینها فرزکاری با تیغه غلطکی است که برای تولید سطح افقی روی قطعه کار انجام می شود.
اگر جهت تیغه غلطکی معکوس می شد قلم به صعود روی قطعه کار تمایل می یافت بدین سبب این نوع فرز کاری با تیغه غلطکی را فرزکاری صعودی می نامند. شواهد حاکی از آن است که در فرزکاری صعودی نسبت به فرزکاری معمولی با تیغه غلطکی به نیرو و توان کمتری نیاز است و بنابراین به آن ترجیح داده می شود اما فرزکاری صعودی مستلزم صلابت ماشین و وسایل نگاه دارنده قلم و قطعه کار است.
    آهنگ پیش روی f که معادل مقدار پیشروی قطعه کار به ازای یک دور چرخش تیغه است با معادله زیر بیان می شود.
F= 
که در آن   u سرعت پیشروی قطعه کار و   بسامد چرخش تیغه فرز است. ( درگیری پیش ) که معدل ضخامت براده ای است که با یک دندانه برداشته می شود و به موازات امتداد حرکت پیش روی اندازه گیری می شود برابر است با f/N، که Nتعداد دندانه های تیغه فرز است.

   
ماشین فرز عمودی
با استفاده از ماشین فرز عمودی انواع مختلف عملیات ماشین کاری سطوح افقی عمودی یا مورب انجام می شود همانطور که از نام این ماشین بر می آید محور اصلی آن عمودی است.
    قطعه کار را می توان در یکی از سه امتداد زیر پیشروی کرد:
۱- در امتداد محور عمودی ( حرکت Z ) با بالا و پایین بردن زانو
۲- در امتداد محور افقی ( حرکت Y ) با حرکت دادن زین روی زانو
۳- درامتداد محور افقی ( حرکت X ) با حرکت دادن میز روی زین
در ماشین های بزرگ زین مستقیماً روی بستر سوار می شود و حرکت نسبی بین قلم و قطعه کار در امتداد محور عمودی با حرکت دادن کله گی در طول ستون ( حرکت Z ) تأمین می شود این نوع ماشین ها را ماشین های فرز عمودی بستر دار می داند.
    در تخمین زمان ماشین کاری   t باید برای حرکت نسبی اضافه بین قلم و قطعه کار اضافه مجازی در نظر گرفت.
    تیغه فرزهایی که در ماشین های عمودی بکار می روند معمولاً یا سوراخی در میان دارند و یا دارای تنه استوانه ای اند.
    آن دسته از تبغه ها که سوراخ دارند به میله فرزی متنصل می شوند که خود بوسیله میله کششی به درون ماده گی واقع در محور اصلی کشیده و به آن متصل می شود.
آن دسته از تیغه هایی که تنه استئانه ای دارند به کمک سه نظام یا از طریق پیچی که بر قسمت ماشین کاری شده تنه فشار وارد می آورد به محور اصلی بسته می شوند.
    در این نوع ماشین نیز قطعه کار را با استفاده از یا شکاف های T شکل به میز کار می بندند.
    در فرزکاری با تیغه غلطکی درگیری کاری را عمق تراش می نامند.
از طرفی
sin =
= 
و در نهایت نتیجه می شود
a =
سرانجام، اگر   کوچک باشد داریم
 
    در هنگام تخمین زدن زمان ماشین کاری ،   باید به این نکته توجه داشت که مصافتی که تیغه فرز می پیماید بیش تر از طول قطعه کار است.
و چنانکه دیده می شود معادل   است که در آن   طول قطعه کار است.
بنابراین زمان ماشینکاری عبارت است از
 
   

آهنگ براده برداری  ، معادل حاصل ضرب سرعت پیشروی   و مساحت مقطع براده ( اندازه گیری شده در امتداد حرکت پیشروی ) است. در اینجا درگیری پشت،   با پهنای قطعه کار برابر است پس
 
تراشه تیغه دارای لبه های برنده ای است تا مقطع دلخواه را روی قطعه کار ایجاد کند.
    نظر به اینکه ساخت این تیغه ها معمولاً مستلزم صرف هزینه زیاد است از این نوع تیغه ها تنها در تولید با مقیاس بزرگ استفاده می شود. در شکاف تراشی از تیغه های استاندارد که در دو طرف لبه های برنده اصلی لبه ای فرعی دارند برای ایجاد شکافهایی با مقطع مستطیلی استفاده می شود. در فرزکاری تحت زاویه نیز با استفاده از تیغه فرزهای استاندارد با دندانه مورب شکافهای مثلثی دز قطعه کار ایجاد می کند. فرزکاری با تیغه های مرکب برای ایجاد نقاطی با شکلهای مختلف و با استفاده از ماشینی که همزمان تیغه های مختلف روی آن بسته می شود انجام می گیرد.
    در ماشینهای فرز افقی تیغه ها به وسیله خار به میله فرز بسته می شود. یک سر این میله مخروطی است تا درون مادگی مخروطی نظیر که سر محور اصلی تعبیه شده است جا زده شود. برای محکم کردن میله فرز به محور اصلی ماشین از یک میله کشش استفاده می شود که از پشت ماشین به درون محور اصلی تو خالی رانده شده و به میله فرز پیچیده شده است.