فرآیند ماشینکاری:

اصطلاح “ماشینکاری” به مجموعه‌ای از فرآیندهای تولیدی مبتنی بر ماشین اشاره دارد. فرایند ماشینکاری شامل براده برداری و حذف کنترل شده مواد از قطعه کار به منظور دستیابی به شکل و یا اندازه مورد نظر می‌باشد. ماشینکاری فولاد از رایج ترین ماشینکاری ها می باشد. به عبارت دیگر، ماشینکاری، نوعی فرآیند ساخت است که در ایجاد قطعات فلزی، ابزار یا ماشین آلات استفاده می‌شود. این روش، شامل فرآیندهای مختلفی برای دستیابی به طراحی مورد نظر محصول نهایی، از نظر شکل، قطر سوراخ، اندازه، بافت و پرداخت کاری می‌باشد. 

تاریخچه ماشین کاری:

معنای دقیق اصطلاح ماشین کاری با پیشرفت فناوری در طی یک قرن و نیم گذشته تکامل یافته‌است. در قرن ۱۸ ام، کلمه “ماشینکار” به معنای شخصی بود که ماشین‌ها را می‌ساخت یا تعمیر می‌کرد. کار این فرد بیشتر با دست و با استفاده از فرآیندی مانند حک کردن روی چوب و فورج و پر کردن دستی فلز انجام می‌گشت. در آن زمان، آسیاب‌سازها و سازندگان انواع جدیدی از موتورها (کم و بیش ماشین‌هایی از هر نوع) مانند جیمز وات یا جان ویلکینسون متناسب با این تعریف بودند. ابزار ماشینکاری و فعل ماشینکاری به معنای امروزی، هنوز وجود نداشت.

در حدود اواسط قرن نوزدهم، کلمات ثانویه‌ای به عنوان مفاهیمی که آنها توصیف کردند، ب گستردگی پیدا کردند؛ بنابراین، در طول عصر ماشین، ماشینکاری به فرآیندهای ماشینکاری «سنتی» مانند تراشکاری، بورینگ، سوراخ‌کاری، فرز، برشکاری، شکل‌دهی و … اشاره شده‌است.^[۲]

در این فرآیندهای ماشینکاری «سنتی» یا «معمولی» از ابزارهای ماشینکاری مانند ماشین‌های تراشکاری، فرزها، ماشین‌های مته و غیره استفاده می‌شود و برای جدا کردن مواد، برای دستیابی به هندسه مورد نظر، از ابزارهای تیز برشی استفاده می‌شود.

از زمان ظهور فن آوری‌های جدید در دوره پس از جنگ جهانی دوم، مانند ماشینکاری تخلیه الکتریکی، ماشینکاری الکتروشیمیایی، ماشینکاری پرتو الکترونی، ماشینکاری فتوشیمیایی و ماشینکاری التراسونیک، دگرگونی ویژه‌ای در تولید رخ داد. امروزه اصطلاح «ماشینکاری» بدون ویژگی خاص معمولاً حاکی از فرآیندهای ماشینکاری سنتی است.

در دهه بین ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۰، عنوان تولید افزودنی (AM)^[۳] فراتر از زمینه‌های آزمایشگاهی اولیه و نمونه سازی سریع آن، تکامل یافت و در همه مراحل ساخت متداول شد.

انواع ماشینکاری:

در ادامه این بخش با نکاتی درباره انواع ماشینکاری آشنا خواهید شد:

1. ماشینکاری مکانیکی

برش تک نقطه‌ای:

در این فرآیند، با استفاده از یک ابزار برش تک تیغه، عملیات براده برداری از سطح قطعه کار صورت می‌گیرد. تراشکاری، )Turning( یک فرآیند برش تک نقطه‌ای متداول است؛ که معمولاً در این فرآیند قطعه کار در حال چرخش است و ابزار برش برای جدا کردن قسمت‌هایی از قطعه بر روی آن اعمال می‌شود. عملیات تراشکاری مانند حفاری، شیار زنی، برشکاری، پیشانی تراشی (کف تراشی) و برش رزوه‌ای نیز طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها و مشخصات قطعه را ایجاد می‌کند. این ویژگی‌ها شامل شکاف‌ها، باریک یا مخروطی شدن، سطوح مسطح، رزوه‌ها و خطوط تراز پیچیده می‌باشند. لازم به ذکر است که  فرایند برنامه ریزی و شکل دهی نیز، فرآیندهای برش تک نقطه‌ای می‌باشند که به چرخش قطعه کار نیازی ندارند.  

برش چند نقطه‌ای:

در این فرایند، از ابزارهای برش چند دندانه جهت براده برداری و حذف مواد از روی قطعه کار استفاده می‌شود. فرزکاری و سوراخکاری، از رایج‌ترین فرآیندهای برش چند نقطه‌ای می‌باشند؛ که در آن‌ها از یک ابزار برش استوانه‌ای با دندانه‌های تیز استفاده می‌شود که با سرعت بسیار بالایی در حال چرخش می‌باشد. در حین فرزکاری، از یک ابزار چرخشی در قطعه کار استفاده می‌شود که از طریق عمق و مسیرهای مختلف چرخش، ویژگی‌های متفاوتی در قطعه ایجاد می‌شود.  

عملیات مختلف فرز، شامل فرز خزینه یا پخ زنی، فرز کف تراشی و فرزکاری انتهایی می‌باشد؛ که در دستگاه فرز انجام می‌شود. از ویژگی‌های این فرآیند، می‌توان به شکاف‌ها، سطوح مسطح، خطوط تراز پیچیده و پخ اشاره کرد. لازم به ذکر است که دستگاه‌های فرز نیز می‌توانند حفاری و انواع کارهای سوراخ کاری را انجام دهند. خان کشی (داخل تراشی) و اره کاری، انواع فرایندهای فرزکاری می‌باشند.   

ماشینکاری ساینده:

ماشین کاری ساینده، یک فرآیند مکانیکی است که از یک ابزار ساینده، جهت براده برداری مواد از روی قطعه کار استفاده می‌کند. از این فرآیند، می‌توان برای شکل دادن به ظاهر یک قطعه کار استفاده کرد؛ که در درجه اول، از آن برای بهبود عملیات پرداخت کاری روی سطح یک قطعه استفاده می‌شود.  

سنگ زنی، (Grinding( یک فرآیند ماشین کاری ساینده است؛ که در آن دانه‌های ساینده‌ی ابزار برش به چرخ متصل شده و در مقابل قطعه کار می‌چرخند. این فرایند را می‌توان با دستگاه سنگ زنی سطحی یا دستگاه سنگ زنی استوانه‌ای انجام داد. انواع دیگر ماشین‌های ساینده شامل هونینگ (سنگ کشی)، ماشینکاری آلتراسونیک، ماشینکاری جت ساینده و لپینگ است.  

2. ماشینکاری شیمیایی

فرآیند ماشینکاری شیمیایی، از مواد شیمیایی برای از بین بردن مواد استفاده می‌کند که از آن جمله می‌توان به ماشینکاری الکتروشیمیایی یا ECM اشاره کرد. در کل، این فرآیند روشی برای براده برداری فلز با استفاده از یک فرایند الکتروشیمیایی برای تولید انبوه می‌باشد. همچنین، برای کار با مواد رسانای الکتریکی که بسیار سخت می‌باشند یا مواردی که ماشینکاری آن‌ها با استفاده از روش‌های سنتی دشوار است، از این فرآیند استفاده می‌شود.  

3. ماشینکاری حرارتی

ماشینکاری حرارتی، شامل روش‌های برش شعله‌ای (برش گازی)، ماشین کاری با تخلیه الکتریکی یا EDM و ماشینکاری پرتو الکترونی می‌باشد. EDM، یک روش ماشینکاری غیر سنتی می‌باشد؛ که با استفاده از انرژی حرارتی از قطعه کار براده برداری می‌کند. لازم به ذکر است که این روش مانند برش لیزری است؛ با این تفاوت که در طی فرآیند براده برداری نیازی به نیروی مکانیکی ندارد.  

ماشینکاری CNC چیست؟

CNC مخفف Computer Numerical Control می‌باشد که امروزه به طور گسترده‌ای در بخش تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنعت ساخت وساز، ماشینکاری CNC به معنای استفاده از رایانه برای تبدیل طراحی محصول (توسط نرم افزار (CAD به مختصات یا اعداد نموداری و کنترل حرکات ابزار برش می‌باشد. به طور خلاصه، ماشینکاری CNC شامل نرم افزارهای کامپیوتری از پیش برنامه ریزی شده‌ای است که حرکت ابزارهای تولیدی و قطعات ماشین آلات از قبیل دستگاه سنگ زنی، ماشین تراشکاری، دستگاه فرز و روتر را کنترل می‌کند.  

دستگاه‌های CNC و کاربرد آن‌ها:

متداول‌ترین فرآیندهای تولیدی با استفاده از دستگاه‌های CNC شامل سوراخکاری، پانچ کردن (تولید ورق پانچ) ، خم کاری، gluing، برش لیزری، سنگ زنی، برش پلاسما و شعله ای، picking and placing، routing و جوشکاری التراسونیک می‌باشد. لازم به ذکر است که تراشکاری، فرزکاری، برشکاری جت آب و ماشینکاری با تخلیه الکتریکی غالبا با استفاده از CNC انجام می‌شوند.