في عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، يشير عمر الأداة إلى الوقت الذي تقطع فيه رأس الأداة قطعة العمل خلال العملية بأكملها من بداية عملية التصنيع إلى كشط رأس الأداة، أو الطول الفعلي لسطح قطعة العمل أثناء عملية القطع.
1. هل يمكن تحسين عمر الأداة؟
يبلغ عمر الأداة 15-20 دقيقة فقط، فهل يمكن تحسينه؟ من الواضح أنه يمكن تحسين عمر الأداة بسهولة، ولكن بشرط التضحية بسرعة خط الإنتاج. كلما انخفضت سرعة خط الإنتاج، كان التحسن في عمر الأداة أكثر وضوحًا (لكن السرعة المنخفضة جدًا ستؤدي إلى اهتزازات أثناء التشغيل، مما يقلل من عمر الأداة).
2. هل هناك أي أهمية عملية لتحسين عمر الأدوات؟
في تكلفة معالجة قطعة العمل، تُشكّل تكلفة الأداة نسبة ضئيلة جدًا. فمع انخفاض سرعة خط الإنتاج، وحتى مع زيادة عمر الأداة، يزداد وقت معالجة قطعة العمل، وبالتالي لا يزداد بالضرورة عدد قطع العمل التي تُعالجها الأداة، ولكن تكلفة معالجة قطعة العمل سترتفع.
ما يجب فهمه بشكل صحيح هو أنه من المنطقي زيادة عدد قطع العمل قدر الإمكان مع ضمان عمر الأداة قدر الإمكان.
3. العوامل المؤثرة على عمر الأداة
1. سرعة الخط
تؤثر السرعة الخطية بشكل كبير على عمر الأداة. فإذا تجاوزت السرعة الخطية 20% من السرعة الخطية المحددة في العينة، سينخفض عمر الأداة إلى النصف؛ وإذا زادت إلى 50%، سينخفض إلى الخمس. ولزيادة عمر الأداة، من الضروري معرفة نوع المادة وحالة كل قطعة عمل، بالإضافة إلى نطاق السرعة الخطية للأداة المختارة. تختلف السرعات الخطية لأدوات القطع من شركة لأخرى. يمكنك إجراء بحث أولي في العينات ذات الصلة التي توفرها الشركة، ثم ضبطها وفقًا لظروف التشغيل لتحقيق أفضل النتائج. تختلف بيانات السرعة الخطية أثناء التشغيل الخشن والتشطيب. يركز التشغيل الخشن بشكل أساسي على إزالة الزوائد، لذا يجب أن تكون السرعة الخطية منخفضة؛ أما التشطيب، فهدفه الرئيسي هو ضمان دقة الأبعاد وخشونة السطح، لذا يجب أن تكون السرعة الخطية عالية.
2. عمق القطع
لا يُعدّ تأثير عمق القطع على عمر الأداة كبيرًا كتأثير السرعة الخطية. لكل نوع من أنواع الأخاديد نطاق عمق قطع واسع نسبيًا. أثناء التشغيل الخشن، يجب زيادة عمق القطع قدر الإمكان لضمان أعلى معدل إزالة للهامش؛ أما أثناء التشطيب، فيجب تقليل عمق القطع قدر الإمكان لضمان دقة الأبعاد وجودة سطح قطعة العمل. مع ذلك، لا يمكن أن يتجاوز عمق القطع نطاق القطع الهندسي. فإذا كان عمق القطع كبيرًا جدًا، لن تتمكن الأداة من تحمّل قوة القطع، مما يؤدي إلى تكسّرها؛ أما إذا كان عمق القطع صغيرًا جدًا، فستقوم الأداة بكشط سطح قطعة العمل وضغطه فقط، مما يُسبب تآكلًا شديدًا في سطح الجانب، وبالتالي يُقلّل من عمر الأداة.
3. التغذية
بالمقارنة مع سرعة الخط وعمق القطع، فإن معدل التغذية له أقل تأثير على عمر الأداة، ولكنه الأكثر تأثيرًا على جودة سطح قطعة العمل. أثناء التشغيل الخشن، يمكن أن تؤدي زيادة معدل التغذية إلى زيادة معدل إزالة الحواف؛ أما أثناء التشطيب، فإن تقليل معدل التغذية يمكن أن يزيد من خشونة سطح قطعة العمل. إذا سمحت الخشونة بذلك، يمكن زيادة معدل التغذية إلى أقصى حد ممكن لتحسين كفاءة المعالجة.
4. الاهتزاز
بالإضافة إلى عناصر القطع الرئيسية الثلاثة، يُعدّ الاهتزاز العامل الأكثر تأثيرًا على عمر الأداة. تتعدد أسباب الاهتزاز، بما في ذلك صلابة آلة التشغيل، وصلابة الأدوات، وصلابة قطعة العمل، ومعايير القطع، وهندسة الأداة، ونصف قطر قوس طرف الأداة، وزاوية خلوص الشفرة، واستطالة بروز قضيب الأداة، وغيرها. لكن السبب الرئيسي هو عدم كفاية صلابة النظام لمقاومة قوة القطع أثناء المعالجة، مما يؤدي إلى اهتزاز مستمر للأداة على سطح قطعة العمل. لذا، يجب دراسة الاهتزاز أو الحد منه بشكل شامل. يُمكن فهم اهتزاز الأداة على سطح قطعة العمل على أنه اصطدام مستمر بين الأداة وقطعة العمل، بدلًا من القطع الطبيعي، مما يُسبب تشققات صغيرة وتفتتًا في طرف الأداة، وهذه التشققات والتفتتات تُؤدي إلى زيادة قوة القطع. كلما زادت قوة القطع، ازداد الاهتزاز سوءًا، وبالتالي تزداد درجة التشققات والتفتتات، مما يُقلل عمر الأداة بشكل كبير.
5. مادة الشفرة
عند معالجة قطعة العمل، نأخذ في الاعتبار بشكل أساسي مادة قطعة العمل، ومتطلبات المعالجة الحرارية، وما إذا كانت المعالجة متقطعة أم لا. على سبيل المثال، لا تتطابق بالضرورة الشفرات المستخدمة لمعالجة القطع الفولاذية مع تلك المستخدمة لمعالجة الحديد الزهر، كما لا تتطابق الشفرات ذات صلابة المعالجة HB215 مع تلك المستخدمة لمعالجة الحديد الزهر HRC62؛ ولا تتطابق الشفرات المستخدمة في المعالجة المتقطعة مع تلك المستخدمة في المعالجة المستمرة. تُستخدم شفرات الفولاذ لمعالجة القطع الفولاذية، وشفرات الصب لمعالجة المسبوكات، وشفرات CBN لمعالجة الفولاذ المقسى، وهكذا. بالنسبة لنفس مادة قطعة العمل، في حالة المعالجة المستمرة، يُفضل استخدام شفرة ذات صلابة أعلى، مما يزيد من سرعة القطع ويقلل من تآكل طرف الأداة، ويقلل من وقت المعالجة؛ أما في حالة المعالجة المتقطعة، فيُفضل استخدام شفرة ذات متانة أفضل، مما يقلل بشكل فعال من التآكل غير الطبيعي مثل التكسر ويزيد من عمر الأداة.
6. عدد مرات استخدام الشفرة
تتولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء استخدام الأداة، مما يزيد من درجة حرارة الشفرة بشكل ملحوظ. وعندما لا تُعالج الشفرة أو تُبرد بالماء، تنخفض درجة حرارتها. لذلك، تبقى الشفرة دائمًا ضمن نطاق درجة حرارة مرتفع، مما يؤدي إلى تمددها وانكماشها باستمرار بفعل الحرارة، مُسببةً تشققات صغيرة فيها. عند معالجة الشفرة من الحافة الأولى، يكون عمر الأداة طبيعيًا؛ ولكن مع ازدياد استخدامها، تمتد التشققات إلى شفرات أخرى، مما يُقلل من عمرها الافتراضي.
تاريخ النشر: 10 مارس 2021
