ماشین‌کاری، یکی از ارکان اصلی در تولید صنعتی، فرآیندی است که با حذف بخش‌هایی از ماده اولیه، قطعه‌ای با ابعاد، شکل و کیفیت سطح مورد نظر حاصل می‌شود. این فرآیند وابسته به مجموعه‌ای از مفاهیم و پارامترهای دقیق است که در صورت شناخت درست آن‌ها، می‌توان بهینه‌ترین نتیجه را در زمان، هزینه و کیفیت دست یافت. در این مقاله، مبانی حیاتی ماشین‌کاری شامل براده‌برداری، سرعت برش، پیشروی، و زاویه‌های ابزار را با نگاه مهندسی صنعتی بررسی می‌کنیم.
۱. مفهوم براده‌برداری (Chip Formation)
براده‌برداری فرآیند حذف لایه‌هایی از سطح قطعه‌کار با استفاده از ابزار برشی است. در این فرآیند، نیروی برشی باعث شکست یا تغییر شکل پلاستیک ماده شده و تراشه‌هایی از سطح آن جدا می‌شود.
انواع براده‌ها:
براده پیوسته (Continuous Chip): نشان‌دهنده کیفیت سطح خوب، معمولاً در مواد نرم مانند آلومینیوم
براده ناپیوسته (Discontinuous Chip): در مواد سخت‌تر یا شکننده مانند چدن
براده با ناحیه برشی بزرگ (Built-Up Edge): در سرعت پایین یا روانکاری نامناس
۲. سرعت برش (Cutting Speed)
سرعت برش به معنی سرعت نسبی بین لبه‌ی برشی ابزار و سطح قطعه‌کار است و بر حسب متر بر دقیقه (m/min) محاسبه می‌شود. فرمول آن به شکل زیر است:
Vc = (π × D × n) / 1000
Vc: سرعت برش (m/min)
D: قطر قطعه یا ابزار (mm)
n: سرعت دوران (RPM)
عواملی که بر سرعت برش تأثیر دارند:
جنس قطعه‌کار
جنس ابزار برشی (HSS، کارباید و …)
نوع عملیات (تراش، سوراخ‌کاری، فرزکاری)
خنک‌کاری و روانکاری
۳. پیشروی ابزار (Feed Rate)
پیشروی عبارت است از مقدار جابجایی ابزار در هر دور چرخش (mm/rev) یا در واحد زمان (mm/min). پیشروی تأثیر مستقیمی بر نرخ براده‌برداری و کیفیت سطح دارد.
اصول تنظیم پیشروی:
پیشروی بالا: افزایش حجم براده، کاهش زمان تولید، اما سایش بیشتر ابزار
پیشروی پایین: کیفیت سطح بهتر، ولی زمان‌برتر
۴. عمق برش (Depth of Cut)
میزان عمقی از ماده که در هر پاس ماشین‌کاری حذف می‌شود. معمولاً با واحد میلی‌متر بیان می‌شود. عمق برش بالا باعث افزایش حجم براده می‌شود اما تنش زیادی به ابزار و دستگاه وارد می‌کند.
۵. زاویه‌های ابزار برشی
زاویه‌های هندسی ابزار نقش مهمی در عملکرد آن دارند:
۵.۱ زاویه برش (Wedge Angle)
زاویه بین سطح برش و سطح آزاد ابزار. زاویه کمتر = ابزار تیزتر اما ضعیف‌تر
۵.۲ زاویه آزاد (Relief Angle)
برای جلوگیری از تماس غیرضروری بین بدنه ابزار و قطعه‌کار؛ معمولاً 10–15 درجه برای مته‌ها و فرزها
۵.۳ زاویه مارپیچ (Helix Angle)
زاویه مارپیچ دندانه‌ها در ابزارهایی مانند مته و فرز، که به تخلیه بهتر براده کمک می‌کند. زاویه زیاد برای آلومینیوم، زاویه کم برای چدن
جهت تیز کردن ابزارهای صنعتی میتوانید از دستگاه ابزار تیز کن استفاده بفرمایید.
۶. خنک‌کاری و روانکاری (Lubrication)
روانکارها باعث کاهش اصطکاک، افزایش عمر ابزار، جلوگیری از داغ شدن منطقه برش و بهبود تخلیه براده می‌شوند. انواع آن شامل:
- روغن خالص
- آب صابون
- خنک‌کاری تحت فشار بالا (برای CNC)
درک اصول ماشین‌کاری پایه‌ای‌ترین نیاز هر مهندس صنعتی یا تکنسین تولید است. توجه دقیق به پارامترهایی مانند سرعت برش، پیشروی، زاویه‌های ابزار و نوع روانکاری می‌تواند ضمن ارتقاء کیفیت، هزینه‌های تعمیر ابزار و زمان توقف ماشین را کاهش دهد.