تقنية التحكم الرقمي الحاسوبي لأدوات طحن الخيوط

مع ازدياد شعبية أدوات آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC)، يتزايد استخدام تقنية طحن الخيوط في صناعة الآلات. طحن الخيوط هو عملية ربط ثلاثية المحاور في آلة CNC، حيث تُستخدم أداة طحن الخيوط لتنفيذ عملية طحن حلزونية لتشكيل الخيوط. تتحرك الأداة حركة دائرية في المستوى الأفقي، وتتحرك خطيًا بمقدار خطوة الخيط في المستوى الرأسي. يتميز طحن الخيوط بالعديد من المزايا، مثل كفاءة المعالجة العالية، وجودة الخيوط العالية، وتعدد استخدامات الأداة، وأمان المعالجة. توجد أنواع عديدة من أدوات طحن الخيوط قيد الاستخدام حاليًا. تهدف هذه المقالة إلى تحليل وتقديم بعض أدوات طحن الخيوط الشائعة من حيث خصائص التطبيق، وبنية الأداة، وتقنية المعالجة.

1 قاطع طحن لولبي من نوع مشبك الآلة العادية

تُعدّ قاطعة طحن الخيوط من نوع المشبك الأداة الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة في طحن الخيوط. يشبه تركيبها تركيب قاطعة الطحن العادية من نوع المشبك، حيث تتكون من حامل أدوات قابل لإعادة الاستخدام وشفرة قابلة للاستبدال بسهولة. عند الحاجة إلى تشكيل خيوط مخروطية، يُمكن استخدام حوامل أدوات وشفرات خاصة بالخيوط المخروطية. تحتوي هذه الشفرة على أسنان قطع متعددة، ما يسمح للأداة بمعالجة عدة أسنان في وقت واحد على طول الخط الحلزوني. على سبيل المثال، باستخدام قاطعة طحن واحدة ذات 5 أسنان قطع بقطر 2 مم، يُمكن معالجة 5 أسنان بعمق 10 مم على طول الخط الحلزوني. ولتحسين كفاءة المعالجة، يُمكن استخدام قاطعة طحن خيوط متعددة الشفرات من نوع المشبك. بزيادة عدد حواف القطع، يُمكن زيادة معدل التغذية بشكل ملحوظ، ولكن أخطاء التموضع المحورية والشعاعية بين كل شفرة موزعة على المحيط ستؤثر على دقة معالجة الخيوط. إذا لم تكن راضيًا عن دقة الخيوط التي تُنتجها قاطعة طحن الخيوط متعددة الشفرات من نوع المشبك، يُمكنك تجربة تركيب شفرة واحدة فقط للمعالجة. عند اختيار قاطع طحن لولبي ذي مشبك تثبيت، يُنصح باختيار ساق ذات قطر أكبر (لتحسين صلابة الأداة) وشفرة ذات مادة مناسبة، وذلك وفقًا لعوامل مثل قطر وعمق اللولب المراد تشكيله ومادة قطعة العمل. يتحدد عمق معالجة اللولب في قاطع الطحن اللولبي ذي المشبك بعمق القطع الفعال لحامل الأداة. ولأن طول الشفرة أقل من عمق القطع الفعال لقضيب الأداة، فعندما يكون عمق اللولب المراد معالجته أكبر من طول الشفرة، يجب معالجته على طبقات.

2 قاطع طحن لولبي متكامل عادي

تُصنع قواطع طحن الخيوط المتكاملة في الغالب من مواد الكربيد الصلبة، وبعضها مطلي. تتميز هذه القواطع ببنية مدمجة، مما يجعلها أكثر ملاءمةً لمعالجة الخيوط ذات الأقطار المتوسطة والصغيرة؛ كما تتوفر منها قواطع لمعالجة الخيوط المخروطية. يتميز هذا النوع من الأدوات بصلابة عالية، لا سيما قواطع طحن الخيوط المتكاملة ذات الأخدود الحلزوني، مما يقلل بشكل فعال من حمل القطع ويحسن كفاءة المعالجة عند معالجة المواد عالية الصلابة. تُغطى حافة القطع في قاطع طحن الخيوط المتكامل بأسنان معالجة الخيوط، ويمكن إتمام عملية معالجة الخيط بالكامل على طول الخط الحلزوني في غضون أسبوع واحد. لا حاجة للمعالجة الطبقية كما هو الحال في الأدوات ذات المشبك، لذا تكون كفاءة المعالجة أعلى، ولكن سعرها مرتفع نسبيًا.

3. قاطع طحن لولبي متكامل مع وظيفة الشطف

يشبه تصميم قاطع طحن الخيوط المتكامل المزود بوظيفة الشطف تصميم قاطع طحن الخيوط المتكامل العادي، إلا أنه يحتوي على حافة شطف خاصة عند جذر (أو نهاية) حافة القطع، والتي تُتيح تشكيل شطف نهاية الخيط أثناء تشكيل الخيط نفسه. توجد ثلاث طرق لتشكيل الشطف. عندما يكون قطر الأداة كبيرًا بما يكفي، يمكن استخدام حافة الشطف مباشرةً لتشكيل الشطف. تقتصر هذه الطريقة على تشكيل شطف الثقوب الملولبة الداخلية. عندما يكون قطر الأداة صغيرًا، يمكن استخدام حافة الشطف لتشكيل الشطف بحركة دائرية. ولكن عند استخدام الشطف عند جذر حافة القطع، يجب الانتباه إلى الخلوص بين جزء القطع في الأداة والخيط لتجنب التداخل. إذا كان عمق الخيط المُشكّل أقل من طول القطع الفعال للأداة، فلن تتمكن الأداة من أداء وظيفة الشطف. لذلك، عند اختيار الأداة، تأكد من توافق طول القطع الفعال مع عمق الخيط.

قاطع حفر وتفريز الخيوط 4

تُصنع أداة حفر وتفريز الخيوط من كربيد صلب، وهي أداة تشغيل عالية الكفاءة للخيوط الداخلية ذات الأقطار الصغيرة والمتوسطة. تُنجز هذه الأداة حفر قاع الثقوب الملولبة، وشطف حوافها، ومعالجة الخيوط الداخلية في خطوة واحدة، مما يقلل من عدد الأدوات المستخدمة. إلا أن عيبها يكمن في محدودية تنوع استخداماتها وارتفاع سعرها نسبيًا. تتكون الأداة من ثلاثة أجزاء: رأس الحفر، وجزء تفريز الخيوط في المنتصف، وحافة الشطف عند جذر حافة القطع. قطر الجزء المحفور هو قطر قاع الخيط الذي يمكن للأداة معالجته. وبسبب محدودية قطر الجزء المحفور، لا يمكن لأداة حفر وتفريز الخيوط معالجة سوى خيوط داخلية بمواصفات محددة. عند اختيار أداة حفر وتفريز الخيوط، لا بد من مراعاة مواصفات الثقب الملولب المراد تشكيله، بالإضافة إلى مطابقة طول التشغيل الفعال للأداة مع عمق الثقب، وإلا فلن يكون من الممكن تحقيق وظيفة الشطف.

قاطع طحن لولبي بخمسة خيوط

أداة حفر وتفريز الخيوط هي أداة مصنوعة من الكربيد الصلب لمعالجة الخيوط الداخلية بكفاءة عالية، ويمكنها معالجة الثقوب السفلية والخيوط في آن واحد. تحتوي نهاية الأداة على حافة قاطعة تشبه حافة قاطع التفريز. ولأن زاوية لولب الخيط ليست كبيرة، فعندما تقوم الأداة بحركة حلزونية لمعالجة الخيط، تقوم الحافة القاطعة أولاً بقطع مادة قطعة العمل لتشكيل الثقب السفلي، ثم تتم معالجة الخيط من الجهة الخلفية للأداة. تحتوي بعض أدوات حفر وتفريز الخيوط أيضًا على حافة مشطوفة، والتي يمكنها معالجة شطف الثقب في الوقت نفسه. تتميز هذه الأداة بكفاءة معالجة عالية وتعدد استخدامات أفضل من أدوات حفر وتفريز الخيوط. يتراوح نطاق فتحة الخيط الداخلي التي يمكن للأداة معالجتها من D إلى 2D (حيث D هو قطر جسم القاطع).

6 قاطع لولبي عميق للطحن

قاطع طحن الخيوط العميقة هو قاطع طحن خيوط أحادي السن. يحتوي قاطع طحن الخيوط العادي على عدة أسنان لمعالجة الخيوط على حافة القطع. تكون مساحة التلامس بين الأداة وقطعة العمل كبيرة، وبالتالي تكون قوة القطع كبيرة أيضًا، ويجب أن يكون قطر الأداة أصغر من فتحة الخيط عند معالجة الخيوط الداخلية. نظرًا لأن قطر جسم القاطع محدود، مما يؤثر على صلابته، ولأن القاطع يتعرض لضغط من جانب واحد أثناء طحن الخيوط، فمن السهل أن ينزلق من مكانه عند طحن الخيوط العميقة، مما يؤثر على دقة معالجة الخيوط. لذلك، يبلغ عمق القطع الفعال لقواطع طحن الخيوط العادية حوالي ضعف قطر جسم السكين. يمكن التغلب على أوجه القصور المذكورة أعلاه بشكل أفضل باستخدام قواطع طحن الخيوط العميقة أحادية السن. مع انخفاض قوة القطع، يمكن زيادة عمق معالجة الخيوط بشكل كبير، ويمكن أن يصل عمق القطع الفعال للأداة إلى 3 إلى 4 أضعاف قطر جسم الأداة.

نظام أدوات طحن الخيوط 7

تُعدّ الكفاءة والتنوع من أبرز التحديات التي تواجه قواطع طحن الخيوط. فبعض الأدوات ذات الوظائف المركبة (مثل قواطع حفر وطحن الخيوط) تتميز بكفاءة معالجة عالية ولكنها تفتقر إلى التنوع، بينما غالبًا ما تكون الأدوات ذات التنوع العالي غير فعالة. ولحل هذه المشكلة، طوّر العديد من مصنّعي الأدوات أنظمة أدوات طحن خيوط معيارية. يتكون نظام الأدوات عادةً من حامل أداة، وحافة شطف للتجويف المعاكس، وقاطع طحن خيوط عام. ويمكن اختيار أنواع مختلفة من حواف الشطف للتجويف المعاكس وقواطع طحن الخيوط وفقًا لمتطلبات المعالجة. يتميز نظام الأدوات هذا بتنوع جيد وكفاءة معالجة عالية، إلا أن تكلفة الأداة مرتفعة نسبيًا.

تم تقديم وظائف وخصائص العديد من أدوات طحن الخيوط الشائعة الاستخدام بإيجاز أعلاه. يُعد التبريد بالغ الأهمية عند طحن الخيوط، لذا يُنصح باستخدام أدوات وآلات مزودة بنظام تبريد داخلي. فعند دوران الأداة بسرعة عالية، يصعب دخول سائل التبريد الخارجي بفعل قوة الطرد المركزي. إضافةً إلى التبريد الداخلي الذي يُبرّد الأداة بكفاءة، يُعدّ استخدام سائل تبريد عالي الضغط أكثر أهميةً في إزالة الرايش عند تشغيل خيوط الثقوب المغلقة. ويتطلب الأمر ضغط تبريد داخلي أعلى عند تشغيل ثقوب ملولبة داخلية صغيرة القطر لضمان إخراج الرايش بسلاسة. علاوةً على ذلك، عند اختيار أداة طحن الخيوط، يجب مراعاة متطلبات المعالجة المحددة بشكل شامل، مثل دفعة الإنتاج، وعدد ثقوب البراغي، ومادة قطعة العمل، ودقة الخيوط، ومواصفات الحجم، وغيرها من العوامل، لاختيار الأداة المناسبة.