سه نظام – انواع سه نظام تراشکاری و دریل

1. سه نظام چیست؟

سه نظام [به انگلیسی: 3-Jaw Chuck] یک وسیله نگهدارنده است که عموماً بر روی اسپیندل یا موتور چرخشی دستگاه نصب می‌شود و یک نیروی گیره قوی برای نگه داشتن قطعه کار یا ابزار در عملیات ماشینکاری اعمال می‌کند. یک سه نظام از سه فک مجزا برای نگهداری قطعات استوانه‌ای یا شش ضلعی تشکیل می‌شود. از سه نظام به طور گسترده در دستگاه‌های تراش و فرز استفاده می‌شود. سه نظام‌ها معمولا در عملیات ماشینکاری مانند تراشکاری، قلاویزکاری، سوراخکاری، سنگ زنی و … برای نگه داشتن ابزار یا قطعه‌کار استفاده می‌شوند.

سه نظام قطعه کار یا ابزار را با اعمال فشار بصورت شعاعی و با استفاده از فک‌هایی با فاصله یکسان محکم نگه می‌دارد. آن‌ها در مدل‌های مختلف مانند سه نظام دریل، سه نظام دستگاه تراش، سه نظام هیدرولیک و … موجود هستند.

تعداد فک‌ها نقش مهمی در توانایی آن در بستن قطعات کار به طور موثر ایفا می‌کند. به عنوان مثال، هنگام مقایسه سه نظام با چهار نظام، تراز سریع آن زمان چرخه را کاهش می‌دهد اما نیروی گیره نسبتا ضعیف‌تری ‌نسبت به چهار نظام ایجاد می‌کند. می‌توانید فک‌ها را با استفاده از یک آچار حرکت دهید تا قطعه کار را ببندید و در جای خود نگه دارید. بسته به ساختار سه نظام، حرکت فک می‌تواند بصورت مستقل یا همزمان باشد. اکثر سه نظام‌ها از ساختار منظم برای بستن قطعه‌کار استفاده می‌کنند.

همچنین، فک‌ها از مواد فلزی نرم و فلزی سخت ساخته می‌شوند. فک‌های نرم در ماشینکاری فلزات نرم و فک‌های فلزی سخت در ماشینکاری مواد سفت  با سطح خشن استفاده می‌شوند.

2. نحوه عملکرد سه نظام

سه نظام در مجموع دارای سه فک برای نگه داشتن قطعه‌کار یا ابزار است. گاهی اوقات آن‌ها با دو مجموعه فک رو و وارو برای بستن قطر داخلی (ID) و قطر خارجی (OD) عرضه می‌شوند. سه نظام‌ها می‌توانند قطعات با قطرهای مختلف را بصورت پایدار با سه نقطه تماس نگه دارند. سه نظام با فک‌های خود محور (منظم) بیشتر از انواع دیگر آن رایج است که در آن هر سه فک بصورت همزمان حرکت می‌کنند.

حرکت فک‌ها می‌تواند بصورت اتومات یا دستی باشد. در مدل دستی، برای حرکت دادن فک‌ها باید پینیون را به صورت فیزیکی بچرخانید. این کار زمان بر است اما دقت بهتری را ارائه می‌دهد. در مدل اتومات می‌توانید قطعات را سریع‌تر روی فک‌ها نصب کنید، اگرچه نمی‌توان هر فک را به طور مستقل در آن‌ها تنظیم کرد. این نوع سه نظام‌ها با استفاده از فشار هیدرولیک، فشار هوا یا برق کار می‌کنند.

3. انواع سه نظام

1.3. سه نظام دستگاه تراش

سه نظام دستگاه تراش در دو دسته اصلی «منظم» (خودمرکز) و «نامنظم» (مستقل) طبقه‌بندی می‌شود. نوع منظم رایج‌ترین سه نظام تراشکاری است و برای قطعات استوانه‌ای و شش‌ضلعی مناسب است؛ در حالی که نوع نامنظم برای قطعات با اشکال نامتقارن یا خارج از مرکز به کار می‌رود.

1.1.3. سه نظام دستگاه تراش نامنظم

در این نوع سه نظام شما می‌توانید هر فک را به طور جداگانه تنظیم کنید. این قابلیت انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری را از نظر هندسه قطعاتی که سه نظام می‌تواند نگه دارد، ارائه می‌دهد. سیستم مکانیزم نامنظم در سه نظام‌ها بسیار کم‌یاب است، اما معمولاً در دستگاه‌هایی با تعداد فک‌های بیشتر، مانند چهار نظام‌ها یافت می‌شود که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا قطعات با اشکال مختلف را نگه دارند.

2.1.3. سه نظام دستگاه تراش منظم

هنگامی که آچار را می‌چرخانید، دستگاه‌های منظم خود محور هر فک را به طور همزمان در مرکز قرار می‌دهند. بنابراین، لازم نیست هر فک را جداگانه تنظیم کنید. این دستگاه‌ها دارای شیارهای داخلی هستند که به پشت صفحه اسکرول مارپیچ متصل می‌شوند. وقتی آچار را می‌چرخانید، صفحه مارپیچ نیز می‌چرخد. صفحه اسکرول مارپیچ به هر سه فک متصل است و به هر فک اجازه می‌دهد به طور همزمان حرکت کند و در مرکز قرار بگیرد.

2.3. سه نظام دریل

سه نظام دریل نوعی گیره است که برای نگه‌داشتن مته یا ابزارهای برشی چرخان در دستگاه دریل به کار می‌رود. برخلاف سه نظام دستگاه تراش که قطعه‌کار را نگه می‌دارد، این مدل ابزار برشی را مهار می‌کند. در این نوع، فک‌ها معمولاً قابل تعویض نیستند و طراحی آن‌ها برای بارهای سبک‌تر و سرعت‌های بالاتر بهینه شده است.

1.2.3. سه نظام دریل آچاری

این ابزارگیرها جز سه نظام‌های منظم هستند که برای نگه داشتن مته‌های با قطر کمتر از 25 میلی‌متر استفاده می‌شوند. سه نظام دریل به عنوان رابط بین ابزار (اغلب مته) و دستگاه دریل دستی یا ستونی عمل می‌کند. یک سه نظام دریل خوب باید ساقه ابزار را محکم نگه دارد و نیروهای ایجاد شده را به دستگاه منتقل کند.

در این نوع فک‌ها با یک آچار مخصوص باز و بست می‌شود. آچار از طریق سوراخ‌های روی بدنه، چرخ دنده‌های داخلی را می‌چرخاند و فک‌ها را باز یا بسته می‌کند. این نوع گشتاور بالایی برای سفت‌کردن فراهم می‌کند و برای کارهای سنگین‌تر مناسب است. عیب آن، نیاز به آچار جداگانه و زمان بیشتر برای تعویض مته است.

2.2.3. سه نظام دریل اتوماتیک

سه نظام دریل اتوماتیک بدون آچار و با چرخاندن دستی بدنه آن عمل می‌کند. این طراحی سرعت تعویض مته را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد و برای کارهای سریع و سبک مناسب است. گشتاور سفت‌کنندگی آن معمولاً کمتر از نوع آچاری است و برای مته‌های بزرگ یا کارهای سنگین توصیه نمی‌شود.

4. راهنمای نصب فک سه نظام تراشکاری

یک چرخ دنده مارپیچ فک‌ها را در سه نظام‌های منظم حرکت می‌دهد. از دندانه‌های محرک با انحنای مشابه چرخ دنده مارپیچ برای حرکت موثر فک‌ها استفاده می‌شود. شما نمی‌توانید فک‌های رو برای گرفتن قطر خارجی (OD) را با فک‌های وارو برای گرفتن قطر داخلی (ID) تعویض کنید. در نتیجه، به مجموعه‌ای از فک‌های جداگانه رو و وارو نیاز دارید.

هر فک دارای اعدادی است که نشان‌دهنده شکافی است که باید وارد آن شود. برای مثال، فک شماره 1 باید در شکاف شماره 1 وارد شود. همین امر در مورد دو فک بعدی نیز صدق می‌کند. شما باید هر فک را به صورت متوالی روی صفحه مارپیچ قرار داده و نصب کنید. برای این کار از فک علامت‌گذاری شده با شماره یک شروع کنید.

برای نصب فک‌های وارو، ابتدا دستگاه را خاموش کرده و از قطع برق مطمئن شوید. شماره سریال فک‌ها را با شماره سریال سه نظام مطابقت دهید و مطمئن شوید همه یکسان هستند. شیارهای سه نظام و فک‌ها را کاملاً تمیز کنید. با آچار سه نظام، مارپیچ را حرکت دهید تا ابتدای مارپیچ در شیار شماره 1 قرار گیرد. فک شماره 1 را در شیار شماره 1 قرار دهید و به سمت مرکز بلغزانید تا به مارپیچ برخورد کند. همین روند را برای فک‌های شماره 2 و 3 تکرار کنید. 

5. نحوه تست و تراز کردن سه نظام تراشکاری

هنگامی که فک‌ها درون شکاف‌های مربوطه خود قرار گرفتند، بر روی محور مرکزی سه نظام متمرکز می‌شوند. اگرچه در بیشتر موارد این موضوع صادق است، اما همیشه اینطور نیست و تمرکز قطعه کار به شکل قطعه کار و افست فک بستگی دارد. این بدان معناست که حتی یک سه نظام کاملاً متعادل نمی‌تواند قطعه کار با هندسه ناهموار را به طور پایدار نگه دارد. بنابراین، هنگام استفاده از آن، مطمئن شوید که قطعه کار شما به صورت شعاعی متقارن است و هیچ ناهمواری در امتداد سطحی که بر روی سه نظام بسته می‌شود وجود ندارد.

نکات مهم

• گاهی اوقات فک‌ها می‌توانند درون قطعات نرم فرو بروند که این امر بر تمرکز قطعه کار تأثیر بگذارد.
• اگر کل قطعه را بدون برداشتن آن از روی سه نظام تولید می‌کنید، می‌توانید برخی از خطاهای افست را حذف کنید و تا حد امکان یک قطعه دقیق تولید کنید.
• ماشینکاری یک قطعه با یک تنظیم مشخص و ثابت می‌تواند به شما کمک کند تا انحرافات را حذف کنید.
• در برخی از کاربردهایی که نیاز به جهت‌گیری مجدد قطعه کار در طول عملیات ماشینکاری دارند، مهم است که از یک ساعت اندیکاتور برای اطمینان از خروج از مرکز قطعه کار هر بار که بز روی سه نظام سوار می‌شود، استفاده کنید. ساعت اندیکاتور وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری انحرافات موجود در قطر قطعه کار از آن استفاده می‌شود.

6. کاربرد سه نظام

سه نظام در طیف گسترده‌ای از عملیات ماشین‌کاری کاربرد دارد. اصلی‌ترین کاربرد آن نگه‌داشتن قطعات کار به شکل استوانه یا شش ضلعی در حین تراشکاری، فرزکاری و سنگ‌زنی است. در تراشکاری، سه نظام قطعه‌کار را در مرکز اسپیندل ثابت نگه می‌دارد تا عملیات روتراشی، پیشانی‌تراشی و داخل‌تراشی با دقت انجام شود. در بیش از 75 درصد از سیستم‌های تراش از سه نظام برای گرفتن ابزار یا قطعه کار استفاده می‌کنند. آن‌ها کاربردهای زیادی در صنایع مختلف به ویژه صنایعی مانند ساخت و تولید ماشین‌آلات، خودروسازی، هوافضا، پزشکی و غیره دارند.

7. اجزاء سه نظام تراشکاری

• بدنه: قطعه اصلی و ثابت است که تمام اجزای دیگر روی آن سوار می‌شوند.
• فک‌ها: قطعات متحرکی هستند که مستقیماً با قطعه‌کار در تماس‌اند و آن را مهار می‌کنند.فک‌ها قابل تعویض هستند و در دو نوع عرضه می‌شوند:
• فک رو:برای گرفتن قطعه از سطح بیرونی آن.
• فک وارو: برای گرفتن قطعه از داخل (مثل لوله).
• صفحه مارپیچ یا چرخ دنده ارشمیدسی: یک دیسک فولادی است که روی آن یک شیار مارپیچی با گام ثابت حک شده و در پشت آن دندانه‌های چرخ‌دنده قرار دارد. این صفحه بخش اصلی مکانیزم سه نظام است که باعث حرکت هم‌زمان و برابر هر سه فک را به سمت مرکز یا خارج می‌شود.
• پیچ فک یا قرقری: چرخ‌دنده کوچک پینیونی که در کناره بدنه قرار دارد و آچار سه نظام روی آن سوار می‌شود.
• آچار: ابزاری که برای چرخاندن پینیون کوچک استفاده می‌شود. با چرخاندن آچار، پینیون مخروطی کوچک می‌چرخد، چرخ‌دنده بزرگ را به حرکت درمی‌آورد، دیسک مارپیچ می‌چرخد و در نهایت سه فک هم‌زمان حرکت می‌کنند.
• درب پوشش عقب: صفحه‌ای که پشت بدنه را می‌پوشاند و از ورود گرد و غبار و براده به داخل مکانیزم جلوگیری می‌کند.
• پین‌های اتصال: پین‌هایی که درپوش عقب و سایر اجزا را به بدنه متصل می‌کنند.

سوالات متداول؟

۱. سه نظام چیست و چه تفاوتی با چهار نظام دارد؟
سه نظام یک گیره با سه فک هم‌زمان‌حرکت برای نگه‌داشتن قطعات گرد و شش‌ضلعی است. چهار نظام چهار فک مستقل دارد و برای قطعات نامنظم و غیرگرد به کار می‌رود.

2. فک رو و وارو چه تفاوتی دارند؟
فک رو برای گرفتن قطعه از سطح خارجی و فک وارو برای گرفتن از داخل قطعه (مثل لوله) استفاده می‌شود. هنگام نصب، شماره فک باید با شماره شیار مطابقت داشته باشد.

3. سه نظام منظم بهتر است یا نامنظم؟
برای قطعات گرد و تولید انبوه، نوع منظم سریع‌تر و راحت‌تر است. برای قطعات نامنظم یا کارهای با دقت بالا، نوع نامنظم (مستقل) انتخاب بهتری است.