منتظر

مباني و اصول تستهاي قابل تحويل

آگاهي از وضعيت كيفي و كاركرد هر سيستم اعم از مكانيكي و غير مكانيكي امري لازم و ضروري است زيرا علاوه بر استفاده بهينه از آن، تدابير لازم و به موقع در جهت رفع نواقص احتمالي و جلوگيري از فرسودگي و خرابي بسياري از قسمتهاي سيستم را سبب مي‌شود. در ماشينهاي ابزار تست عبارتست از بررسي شرايط كاري دستگاه مطابق انتظارات از پيش تعيين شده، شناسايي خطاها و استفاده از ابزار مناسب، رفع خطا به عنوان مثال اگر كيفيت سطح قطعه كار ماشينكاري شده مطابق استانداردهاي سيستم نباشد ضروري است با انجام تستهاي لازم علل و عوامل آن را كه ممكن است لقي يك قسمت يا قسمتهايي از مكانيزم حركتي و يا ارتعاشات حاصل از ابزار در حين ماشينكاري باشد، مشخص و اصلاح شود. در يك تعريف كلي ماشينهاي ابزار به قسمتهاي زير تقسيم مي‌شوند:

1-ماشينهاي براده‌برداي

2- ماشينهاي فرم‌دهي

3- ماشينهاي برشي

4- ماشينهاي جوشكاري

از ديدگاهي ماشينهاي ابزار را از نظر كاركرد مي‌توان به سه دسته كلي زير تقسيم كرد:

الف- ماشينهاي خشن‌كاري (Roughing Machine) كه در رده پائين‌ نام‌گذاري مي‌شوند مانند ماشينهاي صفحه تراش، اره لنگ و..

ب- ماشينهاي معمولي (universel Machines) كه به ماشین های متوسط از نظر درجه بندی معروفند و برای تولید انبوه استفاده می شوند. مانند ماشین های معمولی، کپی تراشها، سری تراشها.

ج- ماشینهای دقیق (Precision Machineg) در رده بالا از نظر دقت قرار داشته و معمولا در توليدانبوه به كار نمي‌روند. مانند ماشينهاي گيج‌سازي، واير كات و...

ماشينهاي تراش و كپي‌تراش و نيز ماشينهاي مته جزء ماشينهاي معمولي محسوب مي‌شوند در حاليكه ماشينهاي سنگ تخت و گردساب جزء ماشينهاي دقيق هستند. ماشينهاي فرز و بورينگ داراي نوع معمولي و نوع دقيق هستند.

نياز شديد به توليد قطعات با دقت زياد سبب شده كه تحقيقات وسيعي در زمينه طراحي و ساخت ماشينهاي ابزار صورت گيرد. براي تعيين دقتها شاخه‌اي در مترولوژي به وجود آمده كه در آن تحت شرايط استاتيك، تست هندسي ماشين ابزار انجام شده و دقت اجزاء و حركتها تعيين مي‌شود. شاخه جديدي كه بعد از پيدايش تست استاتيك مطرح و در حال تحقق است،‌تست دقت‌هاي ماشين تحت ابزارهاي ديناميكي مختلف است. در حقيقت همين تستهاي ديناميكي است كه صورت اصلي و صحيح تست مي‌باشد. لازم به ذكر است كه عمده مطالب مطرح شده در اين بحث مربوط به تستهاي استاتيك مي‌باشد.

هر ماشين ابزار ابتدا توسط سازنده و در محل توليد وسپس در مقصد و پس از نصب و راه‌‌اندازي تست مي‌شوند. علاوه بر‌ آن لازم است ماشينهاي ابزار بر حسب نوع و شرايط كاري به صورت دوره‌اي تست شوند.

تستها به دو دسته تقسيم مي‌شوند:

1- تستهاي استاتيك: انجام تست در قسمتهاي مختلف ماشين بدون بار و عمليات ماشينكاري

2- تستهاي ديناميك: تست كردن قسمتهاي لازم در حين ماشينكاري

مشكلاتي كه در انتخاب و استفاد ابزار به وجود مي‌ايند به طور خلاصه عبارتند از:

1- انتخاب نابه‌جا كه در اثر انطباق نيازهاي فعلي در آينده به خاطر عدم آگاهي به وجود مي‌آيد.

2- عدم شناخت كافي از شرايط نصب و بهره‌گيري

3- عدم انجام تستهاي لازم و ارائه نكردن مدارك فني تست در هنگام راه‌اندازي به خاطر عدم آگاهي خريدار

4- نداشتن اطلاعات كافي از لزوم تستهاي پريوديك پس از نصب و راه‌اندازي

5- عدم آشنايي با روشهاي تست هر ماشين با توجه به نوع قابليت‌ها و دقت‌ها و اعمالي كه ماشين قادر به انجام آن است.

6- عدم اطلاع از نياز كار کالیبراسيون پريوديك لوازم تست و كاليبره كه توسط مراجع ذيصلاح و دارنده گواهينامه بين‌آلمللي ISO صورت مي‌گيرد.

پيامدهاي موارد فوق‌الذكر را مي‌توان به صورت ذيل خلاصه كرد:

 الف- در مورد دستگاهها: كاركرد غلط دستگاه ، زيان ديدن قسمتهاي حساس، خارج شدن دستگاه از دقت مطلوب، كاهش عمر قطعات مختلف دستگاه، تعويض بي‌موقع قطعات و زيان اقتصادي

ب- در مورد قطعه كار: عدم دقت در ابعاد و نيز تاثير سوء بر كيفيت سطحي و متالوژيكي و مكانيكي قطعه

ج- در مورد فروشنده: ايجاد نارضايتي و به فروش نرفتن قطعات توليدي در اثر نبود دقتهاي لازم

چون هدف از تست ماشينهاي ابزار شناسايي خطاها و استفاده از ابزار مناسب جهت رفع آنهاست

لازم است مختصري در مورد خطاهها اشاره شود:

به طور كلي خطاها به دو دسته حذف شدني و غير حذف شدني تقسيم مي‌شوند.

خطاهاي حذف كردني عبارتند از :

1- خطاهاي رياضي (Arithmatic Errors) كه خود خطاهاي

الف- بد خواندن (Misreading Errors)

ب- محاسباتي (Calculation Errors) را شامل مي‌شوند.

2- خطاهاي هم مسیردر آوردن (Alignment Error) كه به دو دسته:

الف- خطاي جهت نگاه كردن به صفحه اندازه‌گيري (viewing Error)

ب- خطاي عدم تكيه صحيح پروب يا وسيله اندازه‌گيري بر قطعه كار معروف به خطاي مثلثاتي (Trigonometic Errors) تقسيم مي‌شوند.

3- خطاي شرايط محيطي (Ambeint Condition) كه در ايجاد خستگي موثرند مانند نور، صدا، درجه حرارت، رطوبت، فشار هوا و .....

 

4- خطاي لاستيك (Elastic Error) كه خود به

الف- خطا در اثر بارگذاري (مقدار بار توزيع، توزيع بار، جنس قطعه متحمل بار)

ب- خطا در اثر وزن قطعه تقسيم مي‌شوند.

عوامل خطا در ماشينهاي ابزار:

عدم دقت ماشين ابزار مي‌تواند به واسطه يك يا چند عامل زير باشد كه بخشي از آن در قسمت استاتيك و قسمتهاي ديگري در تست ديناميك مشخص مي‌شود.

1-دماي محيط:

درجه حرارت براي ماشينكاري معمولا  است. اگر قطعه ماشينكاري جنسي نزديك به جنس خود ماشين را داشته باشد (مثلا قطعه فولادي در مقابل بدنه چدني ماشين) تغيير درجه حرارت تاثير چنداني در فرايند ماشينكاري ندارد ولي در غير اين صورت تغيیرات حاصل قابل توجه و مهم خواهد بود. به عنوان مثال در صورتيكه طول اوليه بستر ماشين دو متر و از جنس چدن  باشد تغيير طول آن در اثر افزايش  عبارتست از:

كه اين مقدار براي ماشين‌هايي كه دقت جابه جايي يك ميكرون دارند فوق‌العاده زياد است.

شكلهاي اندازه‌گيري موجود در ماشينهاي CUC  اگر از جنس شيشه باشند در باربري از مواد فولادي مشكل‌آفرين خواهند بود زيرا فاصله ضريب انبساط شيشه و فولاد زياد بوده تفاوت و تغييرات ابعادي حاصل از انبساط براي دو ماده مذكور زياد خواهد بود.

به همين دليل در ماشين‌هاي ابزار از اينكسرهاي فولادي استفاده مي‌كنند كه بهاي آنها در حدود شش برابر نوع شيشه‌اي بوده ولي تغييرات ابعادي آنها در اثر دما بسيار نزديك به اجزاء ماشين است. معمولا سنسور حرارتي را براي تصحيح در كنار اين شكلها قرار مي‌دهند. توصيه مي‌شود كه شرايط كاري دستگاه  درجه بوده و كليه تستها در اين دما صورت گيرد. به عنوان مثال اگر گذر از نقطه 5=X به 255=X مد نظر بوده و  و ، به ترتيب تغيير طول در اينكورفولادي و شيشهاي در دماي غير استاندارد باشند طول ثانويه دو اينكور عبارتست از

بنابراين در اينكور شيشه‌اي بايد ضريب تصحيح شيشه و در اينكور فولادي ضريب تصحيح فولاد را منظور نمود.

2- نيروهاي نگهدارنده (Clamping):

قطعه كار به غير كلمپ شده و تحت نيروي كلمپ ماشينكاري مي‌شود. در فنركاري گوديهاي قطعه كار توسط نيروي مغناطيسي نيز تحت كشش قرار مي‌گيرد و پس از سنگ‌زني و صاف شدن سطح و آزاد كردن قعطه كار، قطعه كار تغيير شكل داده و دچار اعوجاج مي‌شود. براي رفع اين نقص ميز را  كمي مغناطيسي كرده و با قطعات سنگين از چند ظرف كار را نگه مي‌دارند و با تغذيه كم و سرعت پايين قطعه كار را سنگ‌ مي‌زنند.

در فرزكاري کلمپ فيكسچر در چهار نقطه همگون و به صورت يكنواخت صورت مي‌گيرد.

ضمن اينكه قسمت كلمپ ضخيم‌تر انتخاب مي‌شود در هنگام استقرار در داخل فيكسچر قطعه كار بايد به فيكسچر فشرده شود.

تيغه مرزها در داخل كلت قرار مي‌گيرند. در آن‌ها (دنباله‌ها) مخروطي و كوتاه و تيغه فنر حتي‌الامكان كوتاه بسته مي‌شود كه تا از ارتعاشات و پريدگي لبه ابزار و شكستگي آن جلوگيري به عمل آَيد.

مسئله شكستن ابزار در اثر بلند بستن آن و ارتعاشات حاصل مخصوصا در ماشينكاري با ابزار كار بايد بسيار جدي است. در ماشيكاري اينكونل 738 كه يك سوپر آلياژ است در اثر ماشينكاري فاز  كه ساينده بسيار قوي است به وجود آمده و پديده كار سختي به وقوع مي‌‌پيوندد.

بنابراين تنها ابزارهاي كار بايد قادر به ماشينكاري آن هستند. اگر از ابزار تيتانيم كار بايد (Tic) استفاده شود،‌تكه‌هايي از قطعه كار به ابزار چسبيده و پديده  BE اتفاق مي‌افتد.لذا از ابزار تيتانيم ناتيرايد TiN) استفاده مي‌شود.

در فرزكاري افقي، تيغه فرز حتي‌المقدور نزديك به ياتاقان عقبي بسته مي‌شود تا از تغيير شكل در آن در اثر نيروهاي وارد و ممان خمشي حاصل جلوگيري شود. در اينجا طول محور قرار دادن را كوتا گرفته و از تكيه‌گاههاي كمكي استفاده مي‌كنند.

در ماشين هاي تراش و براي ماشينكاري ميله‌هاي بلند از لونت (كمربند) استفاده مي‌شود.

 

 

 3- عدم دقت ماشين در اثر عدم دقت يونيتها‌(قطعاتي كه روي هم سوار مي‌شوند):

حداقل دقت اجزاء بايد برابر دقت نامي ماشين باشد. در اثر عدم دقت اين قطعات يا خرابي‌ها و سايش آنها بعد از مدتي كاركرد ويا صدمه ديدن‌ آنها در اثر قرار گرفتن در شرايط محيطي نامناسب كه شامل سيستمهاي جابه ‌جاي مدارهاي كنترلي نيز مي‌شوند، دستگاه از دقت لازم خارج مي‌شود. اگر از موتور پله‌اي در ماشين استفاده شود مهمترين موتورها از هر هزار پاس حداقل به سه تا پنج تاي آنها پاسخ نمي‌دهند. اگر نسبت تبديل دورگيربكس 1=5 باشد به ازاء هر دور موتور با لسكرويك پنجم دور چرخيده و فيزيك ميليمتر جابه جا مي‌شود. (گام با لسكرو mm5 فرض مي‌شود) يعني در هر يك ميليمتر حركت سه ميكرون خطا وجود دارد و در يك دور كامل، بالسكرو پانزده ميكرون خطا خواهد داشت.

خطا در مجموعه قسمتهاي مختلف اين سيستم عبارتست ا ز:

الف- خطا در چرخدنده‌هاي انتقال كه عبارتند از : خطاي گام، خطاي لقي، خطاي پروفيل (اينولوت) دنده، خطاي خارج از مركز بودن....

ب- خطا در بالسکرو

ج- خطا در كاليبره كردن اينكور

د- خطا در هنگام سوار كردن و مونتاژ قسمتهاي مختلف مانند: جا نخوردن صحيح بلبرينگها موازي نبودن بالسكرو يا ياتاقان خطي، موازي نبودن بالسكرو با خط‌كش اندازه‌گيري خطا در اثر تغيير فرم و خارج شدن از حالت عمودي سه محور.

به خاطر فرسوده شدن و ايجاد تنشهاي پسمانده، قسمتهاي مختلف از دقت مي‌افتند و بايد تست و رفع خطا شوند. در اغلب ماشينها پيچهاي رگلاژ براي تنظيم و كاهش خطا وجود دارد. در ماشينهاي مدرن علاوه بر قابليت‌هاي سخت‌افزاري به صورت لزوم ابزاري نيز مي‌توان خطا‌ها را جبران كرد. براي جلوگيري از خوردگي لبه دو دندانه وساييده شدن آنها در هنگام درگيري، لقي وجود داشته كه در دور معكوس ايجاد خطا مي‌كند كه معمولا جهت حذف آنها از چرخ آزاد روي محور كه بايك فنر پيچشي به چرخ دنده صلب درگير متصل است، استفاده مي‌شود. زمانيكه دو چرخدنده درگير هستند فنرها فشرده شده و لقي را حذف مي‌كنند.

4- تغييرات با زمان:

يك سيستم كنترلي توسط دستگاه‌هاي ليزري خطاهاي پيچش در صفحه 2X، پيچش در صفحه XZ را اندازه‌گيري كرده و از طريق سيستم كامپيوتري به دستگاه ابلاغ و دستگاه خود را با اين خطاها تطبيق خواهد داد.

به طوريكه در محل هيچ خطايي مشاهده نمي‌شود. يك منحني خطاي نرمال بر حسب زمان براي هر ماشين به نام نمودار دریفت وجود دارد. كه به خطاي پيرشدگي معروف است.

 

 

 

هر دستگاه معمولا پس از چند ساعت كار وضعيت خود را توسط اين نمودار نشان مي‌دهد. لذا معمولا سازندگان، دستگاهها را پس از حدود صد ساعت كار ارزيابي نموده و منحني خطاي پيرشدگي آن را با سيستم كنترلي مذكور تصحيح مي‌كنند.

5- عدم دقت در اثر خيز:

در اثر تغيير فرمهاي پلاستيك ناشي از خمش در بعضي از قسمتهاي ماشين و يا مسئله خزش كه به جنس، نيرو، زمان ‌و دما بستگي دارد. بعضي از قسمتهاي دستگاه دقت خود را از دست مي‌دهند. نظر به اينكه تنش خمشي حاصل در قطع دو تير كه تحت تاثير نيروي واحدي قرار داشته و قطر يكسان دارند حذف نظر از توپر و يا تو خالي بودند آنها يكسان است،‌ سعي بر آن دست كه جرم سازه حتي‌الامكان  كم باشد.

6- عدم دقت ماشين به واسطه تغيير فرم سازه آن در اثر وزن اجزاء:

در اثر وزن قسمتهاي سنگين تغيير فرم ايجاد مي‌شود به عنوان مثال بدنه دستگاه‌هايي كه كله گی سنگين دارند مانند فرزهاي تحت اثر تغيير فرم پلاستيك قرار مي‌گيرند.

بررسي ماشين كاري قطعات بسيار سنگين توسط ماشينهاي تراش و جهت جلوگيري از تغيير فرم پلاستيك از تراشهاي كاروسيل استفاده مي‌شود.

در اثر برخورد ابزار، قطعه كار ارتعاش ايجاد مي‌شود كه از فرم دست فركانس آن با فركانس طبيعي حاصل از تغييرات فرم حاصله منشا زيادي داشته باشد تا مسئله تشديد ايجاد شود. در غيراين صورت فركانسهاي همديگر را تشديد كرده و دامنه ارتعاشي با هم جمع و زياد مي‌شود.

 

7- عدم دقت ناشي از تغيير شكل پلاستيك حاصل از نيروهاي فرآيند ماشينكاري:

نيروهاي فرايند بستگي به تعداد و نحوه اثر آنها به تغيير شكلهاي پلاستيك ايجاد مي‌كنند. غير از آن مسئله نيروهاي ناشي از ماشينكاري، برخورد ناگهاني ابزار به قطعه كار و عكس‌العمل آن روي اجزا باعث اين تغيير فرم مي‌شود. لذا خطاهاي حاصل توسط تستهاي استاتيك شناسايي و حذف مي‌شوند.

ميكروسوئيچها نيز براي جلوگيري از برخوردهاي ناخواسته و احتمالي تعبيه شده و عمل مي‌كنند.

8- عدم دقت در اثر تغيير شكل لاستيك حاصل از نيروهاي ماشينكاري:

نيروهاي حاصل از ماشينكاري در جهات مختلف Z,Y,X اثر كرده و تغيير شكلهاي لاستيك ايجاد مي‌كنند كه براي جلوگيري از آنها، بايد قبلا تدابير لازم را پيش‌بيني كرد. مثلا در قسمت استاتيك موك‌ماندريل در صفحه XY قدري به طرف جلو (در حد تلرانسهاي مجاز) قرار گيرد تا اثر نيروهاي الاستيك در جهت فشار قلم (جهت Y) راحذف مي‌كند.

9- عدم دقت در اثر ارتعاش

در اثر ارتعاش اسلايدها و قسمتهاي ضعيف دچار آسيب شده و پديد كل‌شدگي Flakingدر ساچمه‌ها به وجود مي‌ايد و تكه‌هاي ريز فلز با روغن به قسمتهاي ديگر ماشين برده شده و خستگي سطحي به وجود مي‌آيد. لذا مسئله سطح قطعه كار كه در اثر نيروها تاثيرپذير است اهميت يافته تا جائيكه علم مهندسي سطح به وجود آمده است.

 سنسورهاي حرارتي و سيستمهاي پيش خبر دهنده در ماشين‌ها تعبيه شده و با روشن شدن چراغها و علائم حتي محل، شكل را نيز نشان مي‌دهند، ارتعاشات عمق برش را تغيير مي‌دهد. يكي از مهمترين ارتعاشات، ارتعاشات حاصل از ابزار، بوده كه به ارتعاشات خود تحريك معروف است.

جنس چدن در ماشينهاي ابزار تا حدودي ارتعاشات را خفه مي‌كند. فونداسيون ماشين نيز ارتعاشات را كم مي‌كند. بعضي مواقع در زيرفونداسيون  دمر قرار مي‌دهند. توسط پيزوالكتريكها و گيجهاي كرنش مي‌توان ارتعاشات را آشكار نمود.

قبل از انجام هر تست لازم است محدوده تلرانسي مشخص شده باشد تا بر مبناي آن پس از انجام تستها وضعيت ماشين از نظر پذيرش و يا عدم كاري معين شود.

1- تلرافسهاي كوچكتر از موارد مشخص:

ماشين ابزارهايي كه دقت مشخص را ارضاء مي‌نمايند، اجزايي را توليدمي‌كنند كه نيازمنديهاي محصولات مدرن را بر طبق حدود و انطباقات استاندارد برآورده نمايند. ولي اگر به هر دليلي تلرانسهاي كوچكتر مورد نياز باشد، تنها با ايجاد ملحقات و از طريق عملكردهاي اضافي پر هزينه و مجموعه‌هاي انتخابي اين عمل امكان‌پذير است.

به عنوان مثال اگر ساختن پيچ‌هاي مخصوص براي ماشين تراش يا دستگاه تقسيم براي ماشين مرز و سنگ ضرورت داشته باشد، امكان‌پذير است ولي چنين نيازمندي‌هايي فقط در موارد استثنايي ضرورت داشته و نتيجه آن افزايش هزينه توليد است.

2- تلرانسهاي بزرگتر از موارد مشخص:

براي ساخت اجزايي با تلرانسهاي زير ممكن است استفاده از ماشين‌هاي ابزار بسيار دقيق ضروري نباشد. در مورد تلرانسهاي بزرگتر ممكن است حدود مشخص شده بر حسب دقت مورد نياز ماشين به ميزان 50 و يا حتي 70% افزايش يافته و احتمالا قابل قبول باشد به هر حال اين افزايش تلرانس به تمام مقادير مشخص شده در نمودارهاي تست اعمال نمي‌شود. بنابراين براي خريدار و سازنده ضروري است كه قبل از هر چيز مسائل جنبي از قبيل ازدياد بهاي مربوط به افزايش مقادير تلرانس معين گردد.

كجا و چگونه تستها انجام مي‌شوند؟

به طور كلي تستها بايستي در كارخانه‌هاي ساخت انجام گيرد. امكان بسيار كمي وجود دارد كه سازندگان ماشينهاي ابزار مسئوليت نتايج رفتار ماشين را پس از انتقال از كارخانه به مقصد امكان‌پذير است. در حاليكه ماشينهاي ابزار نسبت به ضربه يا شوك خيلي حساس مي باشند. حتي فلزات ريختگي همواره به قدر كافي جامد نيستند كه در برابر تنشهاي به وجود آمده در اثر سقوط حين جابه‌جايي مقاومت كنند و ممكن است اين امر به تغيير شكل و تركهاي احتمالي منجر شده و در نتيجه كل ماشين بلا استفاده گردد.

به علاوه ماشين همواره در طول مونتاژ يا روي موضع تست كارخانه سازنده به طور دقيق تنظيم و ميزان مي‌شود.

تستهاي دقيق، كلاس دقتي ماشين ابزار و دقت كاري آن را به صورت امكان شامل مي‌شود. در ابتدا بايد درجه دقت ساخت خودماشين ابزار يعني دقتي كه ماشين با آن مونتاژ شده تست شود. اين آزمايش در حاليكه ماشين آزاد و بي‌بار است، انجام مي‌گيرد.

دراغلب موارد، حدود كار به ماشين عمل كننده‌اي كه در انتهاي نقشه تست مشخص شده، منتهي مي‌شود. به عنوان مثال برش نهايي با ماشين تراش به صورت تولید براده‌هاي كه حدود 2/0 - 1/0 mm عمق و از 5% mm  پيشروي داشته و با بيشترين سرعتي كه براي ماده قطعه كار و ابزار مجاز دست تعريف شده است. سطح حاصل از ماشينكاري بايد صاف و بدون موج كه نشانگر عدم ارتعاش است باشد. در طول چنين تستهايي برشي سطوح و قسمتهاي مختلف ماشين نمي‌توانندبدون استفاده از مايع خنك‌كننده تراشه باشند. بنا به تعريف تستهاي عملي چك كننده دقت اجزا تمام شده هستند. در حاليكه تستهاي هندسي ساخت ماشين را شامل مي‌شوند. هر دو اندازه‌‌گيري عمل هستند و فرم هر دو جزء كامل و غيرقابل تقسيم مي‌شوند. هر دو اندازه‌گيري عمل هستند و فرم از هيچ كدام از اين تستها حذف نظر كنند. دليل اهميت دادن به دقت ساخت ماشين در وضعيت انجام تست در اين است كه اين امر تمام ماشينها را پوشش داده و مي‌تواند به طور واضح و بدون مشكل انجام شود.

تستهاي برش فقط مي‌توانند براي اندازه‌گيري و شرايط اتفاقي انجام شوند و گرنه زمان ضروري براي اجراي آنها بسيار زياد و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيستند.

درجه دقت كاري ماشين علاوه بر وابستگي به خود ماشين متاثر از فاكتورهاي ديگري نيز مي‌باشد كه اعم آنها عبارتند از :

1- نوع ابزار برش و شرايط آن زاويه كج شدن، سختي، خارج از مركز بودن در مورد فرزكاري)

2- نگهدارنده ابزار يا قطعه كار (محور ماشين)

3- سرعت برش، پيشروي و سطح مقطع براده

4- موادي كه ماشينكاري مي‌شوند

5- شكل، اندازه، و قابليت قطعه‌كار

6- بسته كار درگيره يا تجهيزات گيره‌بندي

7- مهارت اپراتور

در مورد ماشينهاي تراش، تستهاي برش اساسا پيچش قسمتهاي سيلندري و برش رزوه‌هاي پيچ متصل به سردستگاه را در بر مي‌گيرند. اين روش عملكرد درست ماشينهاي كوتاه يا خيلي بلند قابل قبول است. چون احتمال استفاده از تمام طول ماشين ولو به ندرت وجود دارد. انجام شماري از تستهاي برش اتفاقي ضمانت كافي براي وقتشان در هيچ قسمت ستر را نخواهد كرد. بازرسي دقت برش پيچ در تمام طول ماشين هنوز مشكل است و در موارد معيني است كه رزوه‌هاي پيچ وقتي مي‌توانند با وجود خطاهاي احتمالي در اسپيندل،‌ محرك پيشروي، پيچ راضي و ريل .... برش مي‌شوند. ولي در ماشين‌هاي توليد شده، تست دقت هر نقطه از ماشين كه روي طول كامل آن باشد را شامل مي‌شود.

در خصوص ماشينهاي فرز، فاكتورهاي تعيين شده قبلي همان تاثير زياد كيفيت خود ماشين را دارند و وعده راجع به دقت كاري فقط مي‌تواند در شرايط معيني حاصل مي‌شود.

با وجود اين سازندگان معتبر ماشينهاي فرز، دستگاههايشان را با استفاده از گسترده بزرگي از ابزارها و موارد كار مختلف قبل از شروع تمام برنامه‌هاي ساخت به طور كامل تست مي‌كنند. ماشينهاي صفحه تراش اغلب براي ماشينكاري چرخهايي كه ممكن است تنشهاي داخليشان آزاد نشده باشند و در معرض تغيير شكل احتمالي توسط نيروي زياد گيره‌بندي هستند استفاده مي‌شوند به منظور رسيدن به دقتهاي كاري قابل دستيابي روي اين نوع ماشينها، احتياط مخصوصي بالا‌‌جبار بايد رعايت شود. روشهاي آزاد كردن تنشهاي داخلي چون و روش بستن قعطه كار چدني به ماشين، ممكن است بيشترين تاثير را بر دقت عملكرد صفحه تراش داشته باشد به منظور حذف چنين منابعي از خطا كه ممكن است تاثير بيشتري نسبت به بي‌دقتيهاي سازنده روي خود ماشين داشته باشد، قطعه كار  را با يك واسطه چهار گوش مي‌بندند. اين معرف يك قطعه كار رها از تنش است. يك ساعت اندازه‌گيري دقيق كه ابزار بسته شده در روي گوشه فوقاني آن هدايت مي‌شوند به معناي آن است كه ابزار صفحه تراش تعويض شده است.

تستهاي ديناميكي  (تست ماشين ابزار تحت بار):

تغيير شکل و ارتعاش بدنه و ساير قسمتهاي ماشين ابزار در طول عملكرد ماشينكاري ايجاد مي‌شود. عليرغم كارهاي تحقيقاتي بسيار زياد انجام شده در اين زمينه، تستهائي كه شامل رفتارهاي ارتعاشي ماشين ابزار باشند به دلايل زير مشكل هستند:

الف- تغيير شكل بستر و ساير قسمتهاي اصلي ماشين ابزار با توجه به پيچيدگي‌ ماده به آساني قابل محاسبه نبوده و شرايط تئوريك در خصوص آنها به ندرت اعمال مي‌‌شود. و خلا محاسباتي تنها با اندز‌ه‌گيري عمل تغيير شكلهاي ايجاد شده تحت شرايط بارهاي گوناگون جبران مي‌شود.

ب- تنشها و تغيير شكل‌هاي حاصل از پرداخت كاري در ماشينهاي كوچك و متوسط بسيار كوچك بوده و لذا اندازه‌گيري آنها به خصوص زماني كه در اثر تغييرات حاصل از دما و ارتعاشات باشند با توجه به ضعف دقتي ابزارهاي تست واندازه‌گيري در اين محدوده عملا امكان‌پذير نيست.

البته تنشها و پيچيدگيهاي بزرگتر از موارد تعيين شده براي تستهاي دقيق، در ضمن عمليات خشن كاري و نيز پرداخت كاري اتفاق مي‌افتد. به هر حال تنشهاي مجاز ايجاد شده در خشن كاري تنها با در نظر گرفتن آنكه تغيير شكل دائمي نبايد حتي بعد از چندين سال استفاده مداوم ايجاد شود محدود مي‌گردند. به علاوه نتيجه نهايي عمل پرداخت كاري است كه دقت عملكرد ماشين راتعيين مي‌كند و بنابراين قسمتهاي پرداخت ضروري بوده و نتجيه عملكرد، خشن‌كاري راجع به دقت و پرداخت سطح اهميت كمتري دارد. از نظر ارتعاشات مطالعات و بررسيهاي زيادي درباره علل و نحوه حذف ارتعاشات خود تحريک در ماشينهاي مختلف انجام شده كه در پاره‌اي از آنها، محدوده استفاده ماشين بدون نگراني از ايجاد پديده ارتعاش مذكور تعيين شده و در بعضي از اين تحقيقات مسئله نمونه‌سازي و انجام تستهاي جديد پيش‌بيني شده است د رمورد ماشينهاي تراش (LaHe) تستهاي برش عمدتا شامل تراش قطعات استوانه‌اي تست گردي و مواري بودن وقتي از گيره فشنگي براي گرفتن قطعه كار استفاده مي‌شود. قسمت موازي بودن وقتي از دو مرغك براي گرفتن قطعه كار استفاده مي‌شود و تست پيشاني تراش تراش نخ پيچ نزديك مرغك گردان مي‌شود .

در مورد ماشينهاي فرز (Milling) قسمت تحت شرايط مختلف با مواد مختلف قطعه كار و به كارگيري انواع ابزار برنده صورت مي‌پذيرد.البته گاهي اوقات تستهاي فرز را محدود به پرداخت Slab و پيشاني تراشي نموده‌اند.

در مورد ماشينهاي صفحه تراش (shapping & Planig) عموما قطعت ريخته‌گري شده سنگين با تنشهاي پسماند تحت براده برداري ضخيم قرار مي‌گيرند براي تست بايد قطعه كار را تنش‌زدايي نموده و نحوه بستن قطعه كار نيز بايد به عنوان عامل موثر مد نظر باشد براي اين كار ماشينها گاهي از اوقات بررسي تست، به جاي قطعه كار از شمشه و به جاي ابزار از ساعت اندازه‌گيري استفاده مي‌شود.

در مورد ماشین های سنگ گردساب وضعیت گردی محل سنگ خورده، زمانیکه قطعه کار بین مرغکها و نیز توسط گیره فشنگی گرفته شده، مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین موازی بودن نقاط مختلف قطعه، زمانیکه بین مرغکها سنگ می خورد مورد بررسی قرار می گیرد. حرکت سریع داشته سنگ در امتداد شعاعی نیز تست می شوند. در مورد ماشین های سنگ تحت، وضعیت تختی سطح در موازی بودن دو سطح متقابل قطعه سنگ برخورده، بررسی می شود.

در مورد ماشین های دریل، سوراخ های ایجاد شده در خشن کاری باید موازی و عمود بر پایه دریل باشند. تعیین تغییر شکل کله دریل تحت ماکزیمم بار محوری اعمال بر اسپیندل، با استفاده از ساعت اندازه گیری و دیناموتر از تست های دینامیک درل می باشد.

در مورد ماشینهای پرس قدرت، زمانی که بار ماکزیمم مجاز اعمال می شود وقت یاتاقان های لغزشی و اجزا ماشین باید در محدوده مجاز تلرانس می باشند. در غیر این صورت در اثر تغییر شکل صدمه به سنبه و ماتریس وارد می شود.

در مورد ماشین های مخصوص عملیات خشن کاری که در آنها حجم براده برداری مشخص بدون صدای زاید قابل دستیابی است تغییر شکل  ارتعاش باید تست شوند. سایر پارامترهای ساختاری از قبیل توان مورد نیاز، بار انتقالی و غیره عمدتا به طراحی ماشین بستگی داشته و خطاهای حاصل از طراحی توسط حتی ماهرترین کا سازنده قابل اصلاح نیست.

استاندارد دقت به کیفیت کارگاه ساخت و تجهیزات استفاده شده و مهارت کاری وابسته بوده و لازم است روی هر ماشین فروخته شده خط های حاصل در صورت ضرورت اصلاح شوند.

تستهای لازم در ماشینهای ابزار:

1- مستقیم بودن Straightness:

 در مورد مستقیم بودن از تراز، شمشه، ماندریل، سیم کشیده و میکروسکوپ، تلسکوپ هم محوری، انیتر مزومترها، اتوکالیمیتور، لیزراستریتو، استفاده می شود. از ترازها در مستقیم بودن مواضعی مانند ریل ماشینها استفاده شده  و منحنی های خطای نسبی را ترسیم و میزان عدم مستقیم بودن بدست می آید مبنای حمل حداقل مربعات است.

برای تست مستقیم بودن با استفاده از شمشه، پایه ساعت را روی میز متحرک و سوزنی ساعت را روی لبه شمشه تکیه داده و با حرکت میز مقادیر ساعت را از ابتدا تا انتهای ریل می خوانند. تست ماندریلهای تو خالی رد انواع مختلف یکسر مخروطی، دو سر مخروطی، مقطع کروی و چهار گوش هستند. طول ماندریلهای یک سر آزاد معمولا 300 mm و به ندرت mm600 است. زیرا مسئله وزن و تغییر فرم حاصل از آن در طول زیاد مسئله ای جدید است.

برای تست مستقیم بودن حتما باید از ماندریلهای با مقطع چهار گوش استفاده شود. این تست در دو جهت افقی و قائم و با استفاده از ساعت اندازه گیری انجام می شود. تست ماندریل را در مقر مخروطی اسپنیدل جا زده و ساعت اندازه گیری را مماس بر سطح آن در دو جهت قائم و افقی حرکت می دهند. میزان انحراف ساعت در طول آزاد و تست ماندریل نباید تغییر کند.

 

2- تست موازی بودن: Parallelism

در ماشین های تراش، مسئله موازی بودن قسمت های مختلفی از قبیل محور اصلی (محور اسپیندل) با میز ماشین، میز ماشین با ریلها، میز با یاتاقان خطی، میز با خط کش اندازه گیری مطرح است. مسئله موازی بودن میز هم در صفحه افقی و هم در صفحه قائم اهمیت دارد.

در مورد ماشینهای تراش یک ریل تخت و یکی گرده ماهی است. در صفحه افقی نقش اصلی بر عهده ریل گرده ماهی است و ریل تخت به عنوان تکیه گاه عمل می کند. در صفحه قائم هر دو ریل نقش دارند. ابتدا موازی بودن دو ریل تخت و گرده ماهی اهمیت دارد که باید تست شود.

بدین ترتیب که توسط تراز منحنی عدم مستقیم بودن هر یک از دو ریل را ترسیم کرده و فاصله بین آنها را عدم موازی بودن دو ریل می گیرند.

الف- تست موازی بودن با استفاده از میکروسکوپ و سیم مستقیم (Taut wire)

تست موازی بودن راستای ریل در صفحه افقی و قائم با امتداد خط و اصل بین مرکز اسپیدل و مرکز مرغک متحرک با استفاده از میکروسکوپ و سیم مستقیم انجام می شود. این عمل با فرض اینکه محور مخروط اسپیندل بر هم منطبق بوده و محور قسمت بیرونی چاک بر محور سه نظام اسپیندل منطبق باشند، صورت می گیرد. بدین ترتیب که در ابتدای سیم تار سیم را در وسط خط تنظیم نموده و سوپرت را حرکت داده تا در انتهای دیگر سیم میزان جابه جایی از وسط تار سیم بدست می آید و این مقدار را به عنوان عدم موازی بودن در نظر می گیرند.

برای محاسبه عدم موازی بودن در صفحه افق که تنها متاثر از ریل گرده ماهی است به روش مذکور عمل می شود. مقدار جابه جایی را می توان با میکرومتر نصب شده بر روی میکروسکوپ اندازه گیری نمود.

ب- تست موازی بودن با استفاده از ساعت اندازه گیری و ماندریل:

تست موازی بودن با استفاده از ساعت اندازه گیری و ماندریل نیز صورت می گیرد. مرغک تست ماندریل را که مرغک مخصوصی است در مقر اسپیندل و مرغک متحرک جا زده و تست ماندریل را که یک استوانه دست بین آنها قرار می دهند. ساعت اندازه گیری را طوری قرار می دهند که پایه آن بر روی زمین و نوک آن بر روی تست ماندریل تماس داشته است.

با حرکت زمین در جهات افق و قائم می توان میزان انحراف را اندازه گیری نمود. اگر میزان انحراف اسپیندل و مرغک را با میز ماشین نشان می دهد.

ج- تست موازی بودن با استفاده از شمشه و ساعت:

برای کنترل موازی بودن حرکت کله گلی ابزارگیر فرز و نیز جهت حرکت میز فرز را از این روش استفاده می شود. یک شمشه را آویزان کرده و ساعت اندازه گیری را که بر روی کله ماشین قرار دارد توسط حرکت کله گلی در امتداد شمشه بالا و پایین می برند. همچنین با قرار دادن ساعت بر روی میز و حرکت میز در راستای قائم میزان انحراف آن را بدست می آورند. اگر میزان انحراف ساعت در حرکت کله گلی و میز یکسان باشد، نشان دهنده موازی بودن حرکت کله گلی و جهت حرکت میز است.

مسئله افق میز موقعی است که میز با یاتاقان خطی موازی نباشد در نتیجه با حرکت میز روی این یاتاقان ارتفاع آن از سطح میز تغییر می یابد. برای تعیین موازی سطح میز و یاتاقان خطی، ساعت اندازه گیری را به کلی ماشین وصل و نوک آن را روی میز مماس می کنند.

چنانچه با حرکت دادن میز نشانگر ساعت تغییر کند این یاتاقان و سطح میز موازی بوده و در غیر اینصورت موازی نیستند. این آزمایش در دو جهت کنترل می شود.

3- تست همراستایی (در یک امتداد بودن): A liynment Test

برای تست همراستایی دو روش وجود داردک

3-1) انجام تست همراستایی بااستفاده از تلسکوپ هم محوری:

در این حالت کالیمیتور را روی اسپیندل و تلسکوپ را روی مرغک قرار داده و ابتدا از نظر انحراف زاویه ای را بررسی و مرغک در جهت اصلاح این انحراف جابه جایی زاویه ای می شود.

سپس انحراف خطی مورد بررسی قرار گرفته و مرغک در جهت بالا و یا پائین به منظور حذف انحرافات خطی تنظیم می شود. بدین ترتیب محور مرغک و اسپیندل کاملا در یک امتداد قرار می گیرند.

3-2) استفاده از تست ماندریل:

در این حالت از دو تست ماندریل استفاده کرده، یکی را در اسپیندل و دیگری را در مرغک جا می زنند. پایه ساعت را بر روی تست ماندریل اسپیندل و نوک آن را در تماس بر روی سطح تست ماندریل مرغک قرار داده و در دو نقطه 1 و 2 با چرخاندن اسپیندل میزان انحراف را اندازه گیری کرده و با هم مقایسه می کنند. اگر در انحراف برابر باشند فقط جابه جایی وجود دارد. ولی اگر دو انحراف متفاوت باشند هم تغییر است جابه جایی وجود دارد. ولی اگر دو انحراف متفاوت باشند هم متغیر است جابه جایی و هم تغییرات زاویه ای وجود دارد. اگر در دو نقطه انحرافی وجود داشته باشند مرغک و اسپیندل هم محور هستند.

4- عمود بودن: Squareness

یکی از موارد عمود بودن در فرزهای عمودی یا در ریلها این است که اسپیندل ماشین بر میز آن عمود باشد. یک روش کنترل، انجام تست ترامل است: Tramel Test

4-1) عمود بودن کله گلی بر میز:

در این حالت از تست ترامل استفاده می شود. بدین ترتیب که ساعت اندازه گیری با چرخش 180 توسط دنباله اش میزان انحراف را در دو موقعیت نشان داده و در صورتیکه این انحراف برابر باشد کله گلی میز با سطح عمود بود و در غیر این صورت عمود نیست.

در صورت عدم تعامل باید برای رفع عیب کل میز را جابه جا کرده و در زیر آن لاتم گذاری کرد.

4-2) عمود بودن حرکت کله گل بر میز:

کله گلی را در جهت Z بالا و پائین برده و با استفاده از یک ساعت اندازه گیری که پایه آن بر روی اسپیندل و نوک آن بر روی یک گونیا حرکت می کند میزان انحراف را بررسی می کنند.

 

 

4-3) بررسی عمود بودن محورهای افقی:

معمولا در میز ماشینها شیار وسطی به عنوان شیار مرجع در نظر گرفته شده و سنگ زده می شود و می تواند مرجعی برای کنترل عمود بودن محوری افقی مورد استفاده قرار گیرد.

4-4) عمود بودن محورها در ماشین تراش:

در ماشینهای تراش معمولی محور اسپیدل و محور عرضی نیز باید بر یکدیگر عمود باشند. این موضوع به دو روش قابل بررسی است:

الف) تست دینامیک:

در این روش یک سطح کاملا صاف را که ضخامت آن در تمامی نقاط یکسان باشد بسته و یک پاس براده برداری می کنیم. سه حالت منظور است:

a) ضخامت براده برداری از مرکز به لبه ها کاملا یکسان باشد. این حالت خوب است و نشانه تعامل دو محور مذکور است.

b) وسط صفحه برجسته و مخروطی است. این حالت به هیچ وجه قابل قبول نیست.

c) وسط فرو رفته است. در این حالت با قرار دادن یک شمشه روی آن و فرستادن فیلتر زیر آن می توان فرورفتگی را یافته و اصلاح نمود.

ب) تست استاتیک:

در این روش ابتدا شمشه را در جهت عرضی قرار داده و با ساعت میزان می کنند تا کاملا با محورهای موازی باشد. سپس تست ترامل را انجام داده تا میزان عدم عمودی بودن مشخص گردد.

اسپندیلها Spindle:

خط های اسپیندل به دو قسمت کلی و جزئی تقسیم می شوند. در تست چارتها به خطای کلی اسپیندل پرداخته می شود. خطای اسپیندل به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:

1- خطاهای محوری اسپیندل:

a) لقی حاصل از دما: Heating Clerance

این نوع خطا در اسپیندل های با سرعت زیاد مشهود است. گرمای حاصله در اثر چرخش زیاد بوده و نیروی اصطکاکی و سایش زیاد سبب ایجاد حرارت بالا و انبساط ناشی از ان می شود.

لذا فضای خالی زیادتر باید در نظر گرفته شود.به همین دلیل عمل تست در هنگام گرمی بودن اسپیندل انجام می گیرد.

b) سایش: Wear

با تکان دادن یاتاقان در دو جهت محوری در صورت وجود بازی، لقی کاملا احساس می شود.  خود این لقی به مرو زمان تشدید شده و برحسب جنس و نوع یاتاقان بودن این خطا اجبارا اتفاق می افتند.

c) لغزش محوری: Axal Slip  

بافرض اینکه روی اسپیندل یک یاتاقان کف گرد باشد یقه اسپیندل که روی یاتاقان کف گرد نشسته عمود نبوده و دارای زاویه است و کف نیز که روی آن نشسته زاویه دار است. سایش همیشه روی نشیمنگاه (تکیه گاه) صفر و زاویه یقه بزرگتر از صفر است. در این حالت لغزش محوری صفر بوده و موضع یقه روی نشیمنگاه ضمن جابه جایی فرسوده می شود.

ب) یقه زاویه نداشته و نشیمنگاه دارای زاویه است.

در این حالت لغزش محوری وجود نداشته و سایش در نشیمنگاه خواهد بود.

ج) زاویه یقه و تکیه گاه مساوی هستند:

د) زاویه نشیمنگاه بیشتر از یقه است.

ه) زاویه یقه بزرگتر از نشیمنگاه است.

2- خطاهای شعاعی: Radial Enors

در هر تستی از ماشین های ابزار سه هدف عمده: روش اندازه گیر جهت یافتن خطا، علت بوجود آمدن خطا و نحوه حذف و رفع آن دنبال می شود. مهمترین تست های شعاعی عبارتند از:

الف) تست زاویه دار بودن اسپیندل نسبت به ریل در ماشین های تراش:

تست ماندریل منشوری را در مخروط اسپیندل جا زده و سوزن یک ساعت اندازه گیری را که پایه آن بر روی سوپرت قرار دارد. بر محیط این تست ماندریل تکیه می دهیم. با تماس نوک ساعت اندازه گیری بر روی سطح جانبی و نیز سطح زیرین تست ماندریل دو بار تست تکرار شده و هر بار با حرکت سوپرت در جهت افقی هر تست در دو موضع 1 و 2 انجام می گیرد. لذا نبودن انحراف سوپرت در صفحه افق  و قائم  بدست می آید به طوریکه:

ب) خارج از محور قرار داشتن قطعه کار:

تست در دو موضع 1 و 2 انجام می گیرد بدین ترتیب که ساعت را روی میز قرار داد، نوک آن را روی تست ماندریل کرد که در گلوی اسپیندل جا زده شده قرار می دهیم. آنگاه اسپیندل را 360 درجه چرخانده و اختلاف بین بزرگترین و کوچکترین اندازه را بدست می آوریم به طوریکه:

                                            

ج) زاویه دار چرخیدن اسپیندل:

این خطا (حتی لگرامتر خارج شد) از محور چرخیدن یک یا چند بلبرینگ یاتاقان اسپیندل می باشد. عمل عیب یابی شبیه به حالت (ب) است با این تفاوت که مواضع نوک ساعت اندازه گیری در نقاط 3 و 4 خواهد بود. لذا

                

د) خارج از مرکز و محور قرار گرفتن قطعه کار: E centricily

برای تعیین چنین خطایی نسبت ماندریل استوانه ای را در گلویی اسپیندل جا زده و توسط نوک

ساعت تکیه بر آن و چرخش اسپیندل، میزان خارج از محور مرکز مشخص می شود:

با وجود چنین خطایی سوراخ هایی حاصل خارج از مرکز خواهد بود. برای رفع عیب باید مخروط گلویی اسپیندل اصلاح شود.

هـ) خارج از محور چرخیدن اسپیندل:

این خطا در اثر خارج از محور بودن بلبرینگ های اسپیندل بوده که سوراخکاری خارج از محور خواهد بود.