ماشین کاری (Machining Process)

فرآیند کلی تراشکاری یا تراش قطعات با چرخاندن قطعه و ثابت نگهداشتن ابزار حاصل می‌شود. در حالی که ابزار برش تک نقطه ای به موازات محور چرخش حرکت می کند. تراش را می توان بر روی سطح خارجی قطعه و همچنین سطح داخلی انجام داد. ماده اولیه معمولاً یک قطعه کار است که توسط فرآیندهای دیگری مانند ریخته‌گری، آهنگری، فورج، اکستروژن، کشش یا … تولید می‌شود.

فِرِزکاری یکی از رایج‌ترین عملیات ماشین‌کاری نهایی روی قطعات تولیدی به‌شمار می‌رود. روش‌های تولیدی که براده‌برداری در آن‌ها صورت می‌گیرد می‌توانند حرکت دورانی یا خطی داشته باشند که ماشین فرز از جمله دستگاه‌ها با حرکت دورانی است. ماشین فرزکاری برای ایجاد شکل‌های پیچیده برای قطعه‌های فلزی یا غیر فلزی جامد استفاده می‌شود. طرز کار این دستگاه به این صورت است که با دوران ابزار برشی، از قطعه بار برمی‌دارد و قطعه خود بر روی میزی قرار گرفته که می‌توان آن را در جهات مختلف حرکت داد.

عملیات بورینگ را باید روی قطعاتی که دارای یک سوراخ اولیه باشند اجرا نمود. این سوراخ می تواند توسط مته ایجاد شده یا از طریق ریخته گری، فورج یا اکسترود به وجود آمده باشد. این روش عمدتاً برای مواردی استفاده می شود که تلرانسهای ابعادی بسته و کیفیت سطح خوب مورد نیاز باشد. با این روش می توان عملیات صیقل کاری وفرزکاری را,آن هم به طور دقیق روی قطعات انجام داد. همچنین میتوان با این روش عملیاتی چون تراشکاری,سنگ زنی (سنباده زنی)وچرخ دنده تراشی را هم روی قطعات انجام داد.

نوعی براده برداری است که برای ايجاد سطوح صاف افقی، عمودی و مايل و يا سطوح فرم دار استفاده می شود. با حركت رفت و برگشت متوالي كه رنده را حمل مي كند قطعه كارتراشيده مي شود. اين نوع ماشين ها برای عمليات روی قطعات متوسط و بزرگ طراحی می شوند. يكي از ماشين هايي كه تأثيري بسزا در صنعت ماشين سازي داشته است، ماشين صفحه تراش است. با اين ماشين مي توان روي سطح خارجي و داخلي قطعات كار، شيار، جاي خار، شكلهاي مختلف هندسي، حتي موارد استثنايي فرم منحني دندانه ها را به وجود آورد.

سوراخکاری  (Drilling) گونه‌ای فرایند برش است که با استفاده از مته یک سوراخی با مقطع دایره‌ای روی قطعات ایجاد می‌شود. مته نوعی ابزار برش است که از مقاطع مختلف تشکیل شده که با سرعتی از صد تا هزاران دور بر دقیقه گردش می‌کند. در اثر پیشروی، لبه‌های مته نیروی زیادی به قطعه وارد کرده و سوراخکاری انجام می‌گردد. حرکت برشی اولیه، چرخش مته است. در حالیکه پیشروی، حرکت مته در امتداد محور دوران آن به درون قطعه کار می‌باشد.

برشکاری یکی از فعالیت‌های پرکاربرد در صنایع است که از طریق آن قطعات فلزی مورد نیاز برای اهداف مختلف تامین می‌شوند. عمل برشکاری بر روی فلزات و غیر فلزات مختلف مثل آهن، فولاد و آلومینیوم و با استفاده از ابزار، دستگاه‌ها و ماشین‌آلات مختلف صورت می‌گیرد. از آنجایی که قطعات برش‌خورده در این فرآیند در صنایع مهم مثل خودروسازی، کشتی‌سازی، هواپیما‌سازی، ساختمان‌سازی و حتی ساخت تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند می‌توان برشکاری را جز فرآیندهای صنعتی مهم و حساس معرفی کرد.از آنجایی که ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی فلزات باهم تفاوت‌هایی دارند روش مورد استفاده برای برش آن‌ها نیز باید باهم متفاوت باشند؛ فلزات سخت و سنگین با استفاده از ماشین‌آلات و طی فرآیندهایی که قدری پیچیده‌تر هستند برش می‌خورند و فلزات سبک‌تر با استفاده از ابزار ساده برشکاری می‌شوند. 

سنگ زنی یکی از مهم ترین روش های ماشین کاری سایشی به حساب می آید که کاربرد فراوانی در زمینه های مختلف مهندسی دارد. در این روش از دانه های ساینده برای براده برداری استفاده می شود. این دانه ها به کمک مواد چسبنده قوی روی سنگ چرخ در کنار یکدیگر قرار می گیرند.فرآیندهای بسیاری در ماشین کاری سایشی وجود دارند که برای برداشتن براده از سطح قطعات مختلف استفاده می شوند. یکی از این روش ها سنباده زنی یا Grinding نام دارد که اصلی ترین فرآیند در ماشین کاری سایشی به شمار می رود. در این فرآیند براده ها به کمک دانه های ساینده موجود روی ابزار سنباده زنی از بین می روند. معمولا با هدف سطحی صاف و دقیق،  فرآیند سنگ‌زنی بعد از فرآیندهایی نظیر تراشکاری، فرزکاری و … استفاده می‌شود.

منظور از چرخ دنده سازی (Gear manufacturing) روش‌هایی است که برای ساخت چرخ‌دنده‌ها به کار می‌رود. چرخ دنده‌ها را می‌توان با فرایندهای مختلفی از جمله ریخته‌گری، فورجینگ، اکستروژن، متالورژی پودر و بلنکینگ تولید کرد. با این حال، به عنوان یک قاعده کلی، برای دستیابی به ابعاد، شکل و پرداخت سطح نهایی چرخ دنده‌ها، معمولاً از ماشین‌کاری استفاده می‌شود. به فرایندهای اولیه ای که یک چرخ دنده نیمه تمام آماده می‌کند تا توسط ماشین‌کاری پرداخت و تکمیل گردد، در اصطلاح بلنکینگ گفته می‌شود. به قطعه خام اولیه ای که قرار است چرخ دنده از آن ساخته شود، چرخ دنده خام (gear blank) می‌گویند.

اسپارک‌کاری(EDM) که به آن تخلیه‌ی الکتریکی هم گفته می‌شود، روشی است که در آن ابزار و قطعه را در فاصله‌ از هم قرار می‌دهند. سپس گازی میان آن‌ها جریان می‌یابد و جرقه را ایجاد می‌کند. این جرقه عمل تراش را انجام می‌دهد. آنچه باعث پیدایش این روش شد استحکام بالای فلزات و مقاومتشان در برابر گرما بود که مهندسین را بر آن داشت تا نیاز به انواع خاصی از ماشین‌کاری پیدا کنند. یکی از آن‌ها ماشین‌کاری تخلیه‌ی الکتریکی با دستگاه اسپارک است.

ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM) عکس فرآیند آبکاری است. در این روش یک الکترولیت به عنوان حامل جریان عمل میکند و حرکت سریع الکترولیت در حد فاصل بین ابزار – قطعه کار، یون های فلز را قبل از آن که مجالی برای رسوب روی ابزار (کاتد) پیدا کنند از قطعه کار (آند) می شوید و می برد. توجه داشته باشید حفره حاصل مادگی جفت ابزار است. ماشینکاری الکتروشیمیایی اغلب برای ایجاد حفره های پیچیده در مواد بر استحکام ، به ویژه در صنعت هوافضا، برای تولید انبوه پره های توربین، قطعات موتور جت و نازلها به کار می رود.

تکمیل سطح طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی است که سطح یک کالای ساخته شده را برای دستیابی به خاصیت خاصی تغییر می دهد. فرآیندهای تکمیل ممکن است برای بهبود ظاهر، چسبندگی یا پخش مایعات، لحیم کاری، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر تیرگی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش، سختی، اصلاح رسانایی الکتریکی، حذف حفره‌ها و سایر عیوب سطح، و کنترل اصطکاک سطح مورد استفاده قرار گیرد.در موارد محدود، برخی از این تکنیک ها را می توان برای بازگرداندن ابعاد اصلی برای اصلاح یا تعمیر یک مورد استفاده کرد. 

برقو کاری (Reaming) به فرآیند ایجاد سوراخ هایی با دقت بالا گفته می شود، این عملیات توسط ابزار برش دوار(Reamer)) به گونه ای طراحی شده است که می تواند سوراخ هایی را که  از قبل توسط  مته بر روی قطعه کارایجاد شده است را با براده برداری ریز و ظریف از سطح سوراخ به یک دقت و کیفیت مطلوب برساند و میتوان علائم انطباقی  H6،H7، H8، H9 در عملیات برقوکاری بدست آورد.

حکاکی عمل برش دادن یک طرح بر روی یک سطح سخت و معمولاً مسطح با برش شیارهایی در آن با برین است. نتیجه ممکن است به خودی خود یک شی تزئین شده باشد، مانند زمانی که نقره، طلا، فولاد، یا شیشه حکاکی می شود، یا ممکن است یک صفحه چاپ قلمی از مس یا فلز دیگر برای چاپ تصاویر روی کاغذ به عنوان چاپ یا تصویر فراهم کند. به این تصاویر «حکاکی» نیز می گویند. حکاکی یکی از قدیمی ترین و مهم ترین تکنیک ها در چاپ است.

خانکشی یک فرآیند ماشینکاری است که از یک ابزار دندانه دار به نام سوزن خانکشی برای براده‌برداری مواد استفاده می کند. دو نوع اصلی خانکشی وجود دارد: خطی و چرخشی. در خانکشی  خطی که رایج‌تر است، سوزن به صورت خطی روی سطح قطعه کار کشیده می‌شود تا براده‌برداری انجام شود. سوزن‌های خطی در دستگاه خانکشی استفاده می شود. در خانکشی  چرخشی، سوزن خانکشی چرخانده شده و به قطعه کار فشار داده می شود تا شکل متقارن محوری براده‌برداری شود. یک سوزن چرخشی در ماشین تراش با حالت پیچ بری استفاده می شود.خانکشی  زمانی استفاده می شود که ماشینکاری دقیق مورد نیاز است، به خصوص برای اشکال پیچیده. سطوحی که معمولاً ماشین کاری می شوند شامل سوراخ های دایره ای و غیر دایره ای، اسپلاین ها، کلیدها و سطوح صاف هستند. قطعات کار معمولی شامل ریخته گری های کوچک تا متوسط، آهنگری، قطعات ماشین پیچ و مهره زنی است. با وجود اینکه ممکن است قیمت سوزن  گران باشد، خانکشی  معمولاً نسبت به سایر فرآیندها زمانی که برای  تولید انبوه مد نظر باشد، ترجیح داده می‌شود.

گرایش به کوچک‌سازی در طراحی در تعداد زیادی از محصولات فعلی لزوماً به معنای انقلابی در زمینه فناوری‌های تولید میکرو است. این امر هم برای توسعه و استفاده از فناوری‌های جدید (غیر متعارف: EDM، لیزر و غیره) و هم در مورد انطباق و بهینه‌سازی فناوری‌های ماشین‌کاری معمولی (فرزکاری، تراشکاری، و غیره) به منظور انطباق با نیازهای ابعادی دقت، کیفیت سطح، و غیره. به این ترتیب، فناوری‌های ماشین‌کاری مرسوم، در چارچوب دقت فوق‌العاده، در مقایسه با محدودیت‌های فناوری‌های مدرن‌تر، تطبیق‌پذیری، سرعت و کیفیت بیشتری را در تولید ویژگی‌های ماشین‌کاری پیچیده سه‌بعدی با طیف وسیعی از مواد ارائه می‌دهند.ماشین‌کاری میکرو ( micro machining) فرآیند ماشینکاری قطعات بسیار کوچک با ابزارهایی با قطر کمتر از 0.4 میلی‌متر و با تلرانس صدم است. ریزماشینکاری می تواند قطعات بسیار کوچک و پیچیده ای را تولید کند که برای کاربردهای خاص به ویژه در صنایع نیمه‌هادی، پزشکی، فضایی و … مورد نیاز است.

موازنه نیروها در صنعت ماشین آلات بسیار مهم است. تعادل استاتیکی و دینامیکی از عوامل فیزیکی با اهمیت در قطعات مکانیکی خصوصا قطعات دینامیکی است.