لقد أصبح استخدام المطاحن الطرفية مهمًا للغاية في الهندسة والتطبيقات الحديثة. يهدف هذا الدليل إلى توفير معرفة تفصيلية حول استخدام المطاحن الطرفية وأنواعها وتطبيقاتها العملية وتقنيات تحقيق أقصى أداء في أقصر وقت ممكن. سنركز على التعامل مع معلمات تصميم المطاحن الطرفية ودور معلمات القطع ذات الصلة، مع توضيح سبب إمكانية زيادة الناتج الإنتاجي مع البقاء ضمن حدود الجودة لأنشطة التصنيع. ستفيد مثل هذه المقالات كل من المبتدئين والمحترفين في مجال التصنيع في توفير المعرفة العملية حول كيفية تحسين استخدام المطاحن الطرفية في أعمال التصنيع.
ما هي الطاحونة النهائية وكيف تعمل؟
مخطط وظيفة القاطع الطرفي
إن المطحنة الطرفية هي قاطعة دوارة تشكل أحد مكونات ماكينة الطحن ويتم تدويرها ضد قطعة العمل من أجل إزالة مادتها. تنتج المطاحن الطرفية أيضًا تعقيدات ذات أطراف مستديرة. لها حواف حادة متصلة بعمود جيد لكل من عمليات الدعم الأفقية والرأسية. بصرف النظر عن حفر الثقوب، وهي وظيفتها الأساسية، فإن المطحنة الطرفية قادرة على مجموعة من العمليات التي تشمل التشقق والتشكيل والتشكيل. إن فعالية المطحنة الطرفية هي وظيفة هندستها، مثل تصميم المزمار ودرجة الحلزون والأبعاد، والتي لها تأثير على سرعة القطع واللمسة النهائية الناتجة وتحمل الأداة.
ما الذي يجعل القاطع النهائي مختلفًا عن المثقاب؟
توجد فروق كبيرة بين المثقاب والمثقب. على سبيل المثال، بينما تم تصميم المثقاب للعمل التوليدي من خلال عمل ثقوب عن طريق إزالة المواد فقط بطريقة رأسية، يمكن للمثقاب أيضًا القطع جانبيًا أو عبر السطح، وهذا يوفر المزيد من العمليات، بما في ذلك طحن الفتحات، وتحديد الخطوط، وتشكيل كل هذه المهام. علاوة على ذلك، تم تصميم قواطع المثقاب بحيث تحتوي على شفرات أو حواف قطع حول طول الأداة، مما يحسن إزالة الرقائق أثناء كفاءة عملية التصنيع، ولا يحتوي مثقب الحفر إلا على حافة قطع. تضمن هذه الدوران والحركة عند إجراء الطحن تحقيق أسطح أكثر دقة ودقة من استخدام مثقب.
فهم الأنواع المختلفة من القواطع الطرفية
- المطحنة ذات النهاية المسطحة: كما يوحي اسمها، تتميز هذه الأداة بطرف مسطح. تُستخدم بشكل أساسي في مرحلة التشطيب، حيث توفر سطحًا ناعمًا جيدًا، كما تُستخدم أيضًا أثناء عمليات الجيب والتشكيل.
- مطحنة نهاية الكرة: تم تصميم هذه القواطع الطرفية بطرف مستدير ويتم استخدامها في تحديد الخطوط ثلاثية الأبعاد حيث يمكن أن يتغير انحناء الأشكال تدريجيًا مع تقديم زوايا معقدة خاصة في الأشكال الأكثر دقة مثل القوالب والقوالب.
- قاطعة نهاية مشطوفة: تقوم قاطعة النهاية المشطوفة بتنظيف الحواف أو تعديل زواياها لإنشاء حواف غير عمودية على وجوه الوصل.
- قاطعة نهاية نصف قطر الزاوية: يتميز هذا النوع من أدوات القطع ذات الطحن النهائي بنصف قطر دائري كبير على تفاصيل الزاوية على طول عمود القطع النهائي، مما يمنع المادة من التقطيع بينما تمتد عملية الطحن إلى استخدامها عبر تطبيقات ميدانية متنوعة.
- قاطعة نهاية مدببة: يحتوي القاطع الطرفي المدبب على شكل مخروطي مما يجعل من الممكن عمل زوايا حادة وزوايا متطرفة مختلفة داخل الكائن باستخدام المسودات والزوايا.
- مطحنة نهاية الخشونة: تم تطوير هذه المطاحن الخشنة لإزالة المواد بسرعة، حيث ستقوم بمعظم عملية القطع بسرعة من خلال إزالة أي أجزاء كبيرة من قطعة العمل والتي سيتم إزالتها بعد استخدام المطاحن الخشنة.
اختيار القواطع النهائية لمشاريع مختلفة: دليل عملي.
أشياء يجب أن تضعها في الاعتبار عند اختيار القاطع النهائي.
- مادة: يجب أن يحتوي القاطع النهائي على المادة المناسبة مثل HSS للمعادن اللينة والكربيد للمواد الصلبة المحتملة.
- قطر الدائرة: يتم تحديد القطر بشكل أساسي من خلال عمق القطع بالإضافة إلى دقة حجم الميزة المطلوبة وبالتالي يجب توخي الحذر عند تحديده.
- عدد الناي: ينبغي أيضًا مراجعة الأخاديد، حيث أن عددًا أقل من الأخاديد يكون مفيدًا في إزالة الرقائق في عمليات التشغيل الخشن، في حين أن المزيد من الأخاديد تميل إلى الحصول على تشطيبات أكثر دقة.
- طلاء: تتضمن الطلاءات المهمة TiN أو TiAlN، والتي تعمل على إطالة عمر الأداة مع تقليل مقاومتها.
- زاوية القطع: ومن الضروري أيضًا تحديد الزاوية التي سيتم تطبيق القطع بها بشكل فريد للعملية لأن هذا يزيد من الحرير السطحي والرقائق التي يمكن إجراؤها.
- طلب: قم بتحديد نوع القاطع النهائي المطلوب للعملية المحددة، سواء كانت هناك حاجة إلى أعمال تشطيب أو تشطيب أو تحديد محيط خاص.
معرفة أنواع الطلاءات المختلفة المتوفرة لطحن النهايات
تساهم طلاءات الطحن النهائي بشكل كبير في تحسين أداء الأداة وكذلك عمر الأداة. بعض الطلاءات المعروفة هي:
- نتريد التيتانيوم (TiN):يطيل عمر الأداة عن طريق تقليل الاحتكاك وزيادة مقاومة التآكل؛ مثالي لتطبيقات الطحن الشائعة.
- نتريد التيتانيوم والألومنيوم (TiAlN):مادة جيدة لأدوات القطع حيث قد يكون تراكم الحرارة شديدًا وقطع المواد عالية القوة.
- نيتريد الزركونيوم (ZrN): يتميز بخصائص انزلاق جيدة للغاية ويمتلك قدرة عالية على تثبيط تدفق الرقائق؛ يستخدم في الغالب للاستخدام في المعادن غير الحديدية.
- طلاء الماس:مناسب جدًا لقطع المواد الصلبة للغاية؛ فهو يجعل الأدوات متينة للغاية ولكن يجب التعامل مع الأدوات بحذر.
- نيتريد البورون السداسي (hBN): مُصمم لعمليات القطع في البيئات التي يوجد بها تآكل مرتفع مثل عمليات التشطيب.
إن اختيار الطلاء المناسب لطاحونتك النهائية يسلط الضوء على تأثير الطلاء على فعالية التصنيع، وعمر الأداة، والجودة الشاملة للمكون المجهز.
قواطع HSS النهائية مقابل قواطع الكربيد النهائية: أيهما تختار
يجب أن تغطي كل من أغلفة الفولاذ عالي السرعة والكربيد العديد من الجوانب التي تشمل استخدام المواد وسرعات القطع وعمر الأداة. عادةً ما تكون لكمات الفولاذ عالي السرعة والأجهزة المماثلة أقل تكلفة وأقل تعقيدًا وثقلًا أثناء الشحذ، لذا فهي توفر خدمات للركائز الأكثر ليونة وآلات خط الإنتاج الأبطأ. ومع ذلك، لا تزال تمتلك مقاومة منخفضة للتآكل والحرارة مقارنة بالكربيد. من ناحية أخرى، تتمتع قاطعة الطحن النهائية ذات المخرطة المصنوعة من الكربيد بصلابة أكبر وتعمل بشكل أفضل في ظروف السرعة العالية، وخاصة مع المواد الصلبة. يتم تخفيف ارتفاع درجة حرارة أداة القطع أثناء العمل بسبب الأدوات المعدنية الصلبة التي تحافظ على الأداة من درجة الحرارة المرتفعة التي تتعرض لها الأداة. في النهاية، يجب أن يعتمد القرار على طبيعة العمل الذي سيتم القيام به، ومقدار تكلفته، وما هي التطلعات فيما يتعلق بالتشطيب السطحي لتلك الأجزاء.
كيفية استخدام القاطع النهائي بشكل فعال
كيفية تجهيز ماكينة الطحن للعملية
- إجراء المعايرة: تأكد من عدم وجود أي انحرافات من حيث وضع ماكينة الطحن عن طريق إعدادها وتسويتها بشكل صحيح قبل التشغيل.
- قم بتثبيت القاطع النهائي: قم بتثبيت القاطعة النهائية المختارة في المغزل وتأكد من تثبيتها جيدًا لتجنب الانزلاق من المغزل.
- ضبط سرعة المغزل: قم بتحديد سرعة المغزل اعتمادًا على نوع المادة المراد العمل عليها ومعامِلات القاطعة النهائية التي تم اختيارها، وإذا لزم الأمر، قم بتثبيت نظام التبريد وتشغيله.
- ضبط سرعة التغذية: اختر معدل تغذية يتوافق مع المادة ومادة الطاحونة النهائية بالإضافة إلى مواصفات الطاحونة النهائية المحددة للحصول على عملية قطع فعالة.
- حركة أداة التحكم: تأكد من أن مسار الأداة صحيح، مع مراعاة أبعاد قطعة العمل، بحيث لا تحدث أي تصادمات بين الأداة/قطعة العمل ويمكن إجراء التشغيل بدقة.
- تطبيق المبرد:إذا كان هناك حاجة إلى سائل تبريد، فيجب تحضيره للاستخدام أثناء عملية القطع لمساعدة المشغل في إطالة عمر الأداة عن طريق تبريدها.
تقنيات في هندسة عملية الطحن
- طحن الوجه: أمسك المطحنة الطرفية بشكل عمودي على سطح قطعة العمل. قم بإدخال تغذية خطية منتظمة وثابتة لإنهاء العمل، ولا تغوص بعمق شديد.
- فتحة الطحن تستخدم قاطعة طرفية بعرض مناسب لتناسب فتحة معينة. يتم تأمين قطعة العمل دائمًا بحيث لا تتحرك أثناء العمل.
- طحن الملف الشخصي: يجب توفير قاطعة ذات طرف كروي لهذه الأغراض. بناءً على طبيعة القطع، قم بتعديل كل من سرعة دوران المغزل والتغذية لإتقان سطح قطعة العمل مع الحفاظ على سائل التبريد على القاطعة لمنع انحرافها.
- الطحن بالغطس: بالنسبة للتشغيل الرأسي، يمكن لنوع القطع المركزي من المطحنة الطرفية القيام بهذا القطع. قم بخفض معدل التغذية أثناء القطع الأولي بحوالي 50% لمنع التقطيع.
- طحن المفتاح: قم بمحاذاة مركز القاطع النهائي بالضبط حيث يبدأ مسار المفتاح. يجب أن تكون جميع التمريرات بنفس العمق لضمان دقة الأبعاد.
- الطحن الدائري: تستخدم هذه العملية طاولة دوارة لإنشاء خطوط دائرية. يجب غمر القاطع النهائي بمعدل ثابت ومتساوي إلى عمق مناسب لتحقيق ذلك.
الأجزاء الأكثر شيوعًا التي يمكن أن تخطئ فيها بسهولة أثناء تشغيل مطحنة النهاية
- اختيار الأداة الخاطئة:في عمليات التصنيع، إذا تم استخدام قاطع طرفي لا يتوافق مع خصائص المادة المحددة، فسوف يعمل بشكل سيئ أو يتآكل بسرعة.
- معدل التغذية الخاطئ: إذا كان معدل التغذية مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، فسيؤثر ذلك سلبًا على جودة ودقة القطع، ويزيد من خطر كسر الأداة، وإتلاف قطعة العمل.
- تجاهل الأداة:إن إهمال فحص وصيانة القاطع النهائي سيؤدي إلى فقدان فعالية القطع وانخفاض جودة السطح المنتج.
- تحديد غير صحيح للقطط: إذا لم يتشابك التصميم المقصود لقطعة العمل مع المشبك المطلوب، فستكون هناك حركة أثناء تشغيل قطعة العمل، مما يؤدي إلى عدم دقة الأبعاد.
- رفض الشريحة: تؤدي الرقائق إلى إزالة أدوات القطع وإعاقة مسارات القطع، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وقطع غير فعال.
- عدم استخدام سائل التبريد: قد تفقد الأدوات برودتها أثناء تشغيلها عند الضرورة، ولذلك فإن العمل بدون سائل تبريد قد يؤدي إلى انهيار الأدوات عند تعرض الحرارة لدرجات حرارة مفرطة.
إدارة وزيادة فعالية العمر الوظيفي لطاحونة النهاية
نصائح مفيدة حول كيفية تنظيف وتخزين القواطع الطرفية بشكل صحيح
- تنظيف: يجب استخدام فرشاة ناعمة أو قطعة قماش خالية من الوبر لتنظيف أطراف القواطع بعد كل عملية تعشيق للتخلص من الرقائق والقمامة الأخرى. بالنسبة للأطراف العنيدة، قد يؤدي استخدام عامل تنظيف خفيف أو مذيب كمادة كاشطة إلى إتلاف سطح الأداة.
- تقتيش: يجب فحص قواطع النهاية بشكل روتيني بحثًا عن التآكل والتلف أو الكسر أو حتى إزالة الرقائق. يجب استبدال أي أداة من هذه الفئات، خاصة إذا كانت تكلفة الاستبدال أقل من قيمة دقة التصنيع.
- تخزين:يمكن تجنب التلف المادي عن طريق الاحتفاظ بقواطع النهاية في حامل أداة محدد أو في غلاف واقٍ. لاحظ أنه يتم ترتيبها بشكل صحيح لتجنب ملامسة بعضها البعض.
- التحكم في الرطوبة: تكون أدوات القطع النهائية المصنوعة من الفولاذ عالي السرعة عادةً عرضة للصدأ والتآكل، لذا يجب صيانة المجففات لضمان جفاف الأدوات تمامًا.
- تجنب الاهتزازقم بتخزين قواطع النهاية في أماكن صغيرة معرضة للاهتزازات. يصبح الأخير مشكلة عند البحث عن قواطع نهاية، حيث بمرور الوقت، تصبح غير محاذية وتتعرض للتلف القديم في قاطع النهاية.
شروط وأحكام End Mill
تؤثر أنظمة القطع مثل سرعات القطع ومعدلات التغذية، فضلاً عن خصائص مادة قطعة العمل، على تآكل المطاحن النهائية إلى حد كبير. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن التشغيل المفرط إلى تليين الأداة، في حين أن عدم إزالة الرقائق يمكن أن يؤدي إلى تراكم الرقائق و/أو التآكل غير المرغوب فيه. تؤثر قطع العمل أيضًا على التآكل؛ يتعلق هذا بتآكل حافة القطع إذا كانت مادة القطع من الفولاذ المقسى، فسوف تتآكل بشكل أسرع. من الأهمية بمكان قياس ظروف الأداة وتغيير ظروف التشغيل حسب الضرورة لتقليل التآكل.
توجيهات لشحذ وتجديد قواطع النهاية
- البحث عن أنماط التآكل: يمكن فحص هندسة الحافة القاطعة بحثًا عن التآكل لتحديد ما يمكن فعله بها بعد الشحذ.
- اختيار عجلة الطحن المناسبة:اختر عجلة طحن مناسبة لمادة الطحن النهائي. قد يؤدي استخدام سائل تبريد قسري في عمليات القطع إلى تآكل الممارسة الشائعة لاستخدام عجلة الماس لأدوات الكربيد لأن عجلات أكسيد الألومنيوم ستشحذ الفولاذ عالي السرعة بشكل جيد.
- استخدم الحفاظ على الزاوية القائمة:أثناء شحذ الأدوات، يجب الحفاظ على زاوية خلوص الطحن وزاوية الإغاثة ضمن مواصفات الشركة المصنعة للحفاظ على قوة القطع.
- التحكم في درجة حرارة الطحن: حاول الحد من تسخين مادة الأداة أثناء الطحن لتجنب التشوه والتدهور بسبب درجة الحرارة، وذلك باستخدام سائل التبريد أثناء عملية القطع أو تطبيق أداة القطع بشكل متقطع.
- فحص قطر الأداة: قم بقياس القطر بعد كل دورة شحذ للتأكد من الامتثال للمواصفات المطلوبة ولضمان دقة الأبعاد في عمليات التصنيع.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها فيما يتعلق بالقضبان الطرفية في هذه الفئة.
تحديد وتجنب الثرثرة.
يتم تعريف هذه الثرثرة على أنها اهتزاز عنيف لأداة القطع أثناء عملية التصنيع، مما يؤدي إلى ضعف جودة السطح وتقصير عمر الأداة. لاكتشاف الثرثرة، استمع إلى ضوضاء متكررة تتسع نحو النهاية وابحث عن الشذوذ في أسطح قطعة العمل.
- تعديل المعلمات:يمكن أن يساعد تقليل سرعة المغزل أو زيادة التغذية في تقليل الاهتزازات.
- حاملي الأدوات المتفاعلين: يمكن زيادة الاستقرار عن طريق استخدام حاملات الأدوات الصلبة أو تطبيق أنظمة مضادة للاهتزاز.
- اختيار زوايا الأداة: يمكنه تقليل الاهتزاز عن طريق اختيار الأدوات المناسبة ذات الهندسة المحددة المصممة للعملية.
- زيادة دعم العمل:إن توفير الدعم الكافي لقطعة العمل وصلابة التثبيت أمر ضروري لتحقيق استقرار عملية تصنيع الأدوات.
استراتيجيات لمكافحة تراكم المواد على الحواف الحادة للأدوات
قد يؤدي تراكم المواد على حواف القطع إلى تقليل كفاءة القطع وجودة السطح. ولمنع هذه المشكلة، ضع في اعتبارك الإجراءات التالية:
- اختر ظروف القطع المثالية: قم باختيار السرعة ومعدل التغذية وعمق القطع المناسب لقطعة العمل من أجل الحد من كمية الحرارة المتولدة ومدى التصاق المواد.
- استخدم أدوات القطع المطلية: فكر في استخدام أدوات ذات طلاء كاشط، مما يقلل بشكل كبير من الالتصاق مع زيادة مقاومة التآكل للأدوات.
- الاستخدام الفعال للسوائل المبردة: استخدم سائل القطع المناسب لتقليل درجة الحرارة وإزالة الرقائق أثناء عملية التصنيع.
- استخدام الأدوات المناسبة للصيانة: فحص وتنظيف الأدوات والتحقق من وجود أي علامات أولية لتراكم المواد التي يمكن معالجتها في الوقت المناسب.
قضايا جودة التشطيب
ولضمان جودة المنتج النهائي، ينبغي أخذ الأمور التالية بعين الاعتبار:
- تقييم حالة الأداة: قم بتقييم أداء أدوات القطع بشكل دوري لتحديد ما إذا كانت تصبح باهتة أو تالفة، حيث يؤدي هذا التدهور إلى تضخيم تحديات تشطيب السطح بشكل كبير.
- تحسين معلمات العملية: قم بتغيير معدل التغذية وعمق القطع للوصول إلى ظروف القطع التي من شأنها إعادة إنتاج جودة السطح المحسنة.
- التحقق من صلابة قطعة العمل: Make sure that no vibrations are caused by insufficient fixtures and clamps, which can affect the surface properties.
- Apply Suitable Lubricants: Using the correct lubricant can help diminish the amount of friction and enhance the overall finish.
- Control External Conditions: Control the temperature and humidity of the environment where the machining processes take place to avoid inconsistency in the materials.
المصادر المرجعية
الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)
Q: What is an end mill, and how should it be different from a normal drill bit?
A: An end mill is a specialized detailed tool for milling, a sort of a cutting tool used in cnc systems’ operations and milling. An ordinary drill bit, on the other hand, is most commonly used to make holes. End mills can cut in several axes enabling a lot of processes. They are suitable for bore, making flat surfaces, scraping in the direction of rotation, and cutting in a plunge, making them useful for various milling processes.
Q: How do I determine how many flutes are enough for my end mill?
A: The number of flutes in an end mill dictates its strength and use. Usually end mills having lesser flutes (2-3) is used during rough turning or cutting of softer materials, while, end mills with extra flutes (4 or more) produce higher quality surfaces but are less suitable for soft material processing. Consider your material, cutting speed, and desired finish when deciding the number of flutes to put.
Q: Is it alright to use end mills on a drill press?
A: An end mill might be used in a drill press if need be, but that is very rarely the case. Mils remove material sideways along the body and are basically put to use in CNC milling machines or handheld ones. In a drill press, there is no adequate rigidity control for heavy milling processes, therefore the effectiveness is likely to be poor, safety concerns can as well arise.
Q: What are center-cutting end mills and non-center-cutting end mills?
A: Center-cutting end mills possess blades that reach the core of the end face of the tool. This allows these tools to plunge into objects, just like a drill. With this, flat bottom holes are made, and cutting even in the middle of a workpiece is made easier, too. Non-center-cutting end mills do not have this power; thus, they have to gain entry from outside the material rather than within.
Q: How do I find the end mill cutting speed and rate of feed?
A: One of the factors that determines the cutting speed and feed rate is the thickness of the material being cut, the diameter of the end mill and the number of flutes, as well as the finish desired. Write out a cut speed chart specific to the tool and the material being cut and modify them according to the tool manufacturers. It is prudent to always err on the side of caution and begin with low speeds and feeds and assess the wear to the tool and the quality of the cut before succeeding deeper into aggressive machining.
Q: What different end mill types have you come across in the market and what would you use them for?
A: To make flat surfaces and sharp corners, square-end mills are used, while ball-nose end mills are an ideal choice for three-dimensional shapes or rounded outlines. There are also corner rounding end mills, which help to add a radius to the edges while roughing end mills are used for a quick breakout of the material. Each of them for what will be considered the end-user has its purpose; therefore, pick one according to what will be required from the given project.
Q: What techniques or methods can be employed to make sure that end mills do not wear out fast?
A: When using end mills, it is essential to avoid taking very deep cuts or very shallow cuts. Maintain the correct speed and feed in accordance with the current workpiece material, employ adequate chip removal techniques, utilize coolants when needed and don’t plunge non-center cutting end mills. And avoid poor storage methods, use only correct tools for correct purposes and perform wear inspections frequently. In following these practices, the additional edge and related factors can advance the life span of the tool.
Q: What are the end mill features, and what are the affected materials?
A: They are machined cutters that are able to fish up to a dozen types of materials. In addition to metals and their alloys, including aluminum, steel, titanium, and other such materials, they can be plastics, composites, wood, or even thicker materials. It mainly depends on the make-up of the end mill in question, for instance, being a high-speed steel end mill or مطحنة نهاية كربيد, and even the coatings on the end mill. Read the manufacturer’s instructions to prevent destruction as well as for the intended use of any end mill.
