1. فرآیند ماشینکاری

ماشینکاری [به انگلیسی: Machining] فرآیندی ضروری است که در آن با برداشتن تدریجی قسمت‌های اضافی از مواد پیش‌ساخته با کمک ابزار(های) برشی که از کنار سطح(های) کار عبور می‌کنند، قطعات با ابعاد و سطوح مورد نظر تولید می‌شوند. تولید یا ساخت به کمک ماشینکاری را می‌توان به عنوان فرآیند با ارزش افزوده تعریف کرد که در آن مواد خام با کاربرد و ارزش کم به دلیل خواص مواد, اندازه، شکل و پرداخت سطح نامنظم به محصولات پر کاربرد و با ارزش با ابعاد، شکل و پرداخت سطح مشخص تبدیل می‌شوند.

2. هدف از ماشینکاری

بیشتر اجزای مهندسی مانند چرخ دنده‌ها، بلبرینگ‌ها، کلاچ‌ها، ابزارها، پیچ‌ها و مهره‌ها و غیره برای انجام اهداف خود نیاز به دقت ابعادی بالا دارند. روش‌های تولید مانند ریخته‌گری، آهنگری و غیره معمولاً نمی‌توانند دقت و پرداخت مورد نظر را ارائه دهند. بدین منظور قطعات پیش ساخته نیاز به تکمیل دارند و این کار با ماشین‌کاری و فرزکاری انجام می‌شود. سنگ زنی نیز اساساً یک فرآیند ماشینکاری است. ماشینکاری با دقت و پرداخت بالا اساساً یک محصول را قادر می‌سازد تا عملکرد آن را بهبود ببخشد و عمر آن را طولانی کند.

3. اصل ماشینکاری

اصل اساسی ماشینکاری این است که در آن یک میله فلزی با شکل، اندازه و سطح نامنظم با حرکات نسبی مناسب ابزار و قطعه‌کار به میله تمام شده با ابعاد و سطح دلخواه تبدیل می‌شود.

4. الزامات ماشینکاری

قطعه خام و ابزار برش باید به درستی (در فیکسچرها) سوار شده و در دستگاهی قدرتمند به نام ماشین ابزار جابجا شوند که امکان حذف تدریجی لایه اضافی از سطح کار را فراهم می‌کند و در نتیجه ابعاد و سطح مورد نظر به دست می‌آید. معمولاً از سیال برش برای سهولت در ماشینکاری برای خنک‌کاری و روانکاری استفاده می‌شود.

5. عملیات ماشینکاری

انواع مختلفی از عملیات ماشینکاری وجود دارد که هر کدام قادر به ایجاد هندسه و بافت سطحی قسمت خاصی هستند.

1.5. تراشکاری (Turning)

در تراشکاری، از یک ابزار برش با یک لبه برش برای حذف مواد از قطعه کار دوار برای ایجاد یک شکل استوانه‌ای استفاده می‌شود. حرکت اولیه با چرخاندن قطعه کار انجام می‌شود و عمل پیشروی با حرکت آهسته ابزار برش در جهتی موازی با محور چرخش قطعه کار حاصل می‌شود.

2.5. سوراخکاری (Drilling)

سوراخکاری برای ایجاد یک سوراخ گرد استفاده می‌شود. این کار توسط یک ابزار چرخشی به نام مته انجام می‌شود که معمولاً دارای دو لبه برش مارپیچ است. این ابزار در جهتی موازی با محور چرخش خود به قطعه کار وارد می‌شود تا سوراخ گرد را ایجاد کند.

3.5. فرزکاری (Milling)

در فرزکاری، یک ابزار دوار با لبه‌های برش چندتایی به آرامی نسبت به قطعه کار حرکت داده می‌شود تا یک سطح صاف یا مستقیم ایجاد شود. تفاوت اصلی فرزکاری با تراشکاری در این است که در فرزکاری جهت حرکت پیشروی عمود بر محور چرخش ابزار است.

4.5. قلاویزکاری (Tapping)

قلاویزکاری یک فرآیند آسان، شناخته شده و بسیار کارآمد برای ایجاد رزوه‌های داخلی به کمک ابزار برشی به نام قلاویز است. این روش با کاهش زمان خوابیدن دستگاه و افزایش سرعت برش، رزوه‌‌تراشی مولد و اقتصادی را به ویژه برای رزوه‌های کوچکتر فراهم می‌کند. قلاویزها در انواع مختلفی وجود دارند. جنس، پوشش و هندسه قلاویز از ویژگی‌های بسیار مهمی است که باید برای هر مدل قلاویز در نظر گرفته شود. قلاویز مناسب برای یک عملیات خاص که برای یک ماده یا برنامه به خوبی کار می‌کند ممکن است برای ماده یا برنامه دیگری موثر نباشد.

5.5. برقوکاری (Reaming)

برقو کاری یا ریمینگ فرآیندی است که از یک ابزار برش دوار به نام برقو برای صاف کردن سوراخ موجود در قطعه کار استفاده می‌کند. ریمینگ یک فرآیند برش است که مواد اضافی را از سطح سوراخ حذف می‌کند. هدف اصلی از ریمینگ صاف کردن دیواره‌های یک سوراخ تا یک تلورانس مشخص است.

6.5. بورینگ (Boring)

بورینگ یکی از پرکاربردترین تکنیک‌ها در ماشین‌کاری است. عملیات بورینگ یکی از مطمئن‌ترین روش‌ها برای تکمیل و بزرگ‌کردن سوراخ‌های موجود از قبل است.

7.5. سنگ زنی (Grinding)

سنگ زنی یکی از عملیات ماشینکاری است که در آن از یک چرخ دوار برای برش‌های سبک، تیز کردن ابزارها یا ایجاد یک پوشش بر روی قطعه کار ماشینکاری شده استفاده می‌شود. ابزارهای سنگ زنی همچنین می‌توانند هر گونه عیوب سطحی روی قطعه کار را از بین ببرند و سطح صافی ایجاد کنند.

6. چه موادی را می‌توان ماشینکاری کرد؟

ماشین‌کاری معمولاً برای ساخت اجسام، قطعات و ابزارهای فلزی استفاده می‌شود. فلزات قابل ماشینکاری عبارتند از فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج، تیتانیوم و مس. فولاد ضد زنگ معمولاً برای ماشینکاری دقیق استفاده می‌شود و مزایایی چون استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در صنعت دارد. آلومینیوم سبک وزن، ارزان و کار با آن آسان است. برنج یکی دیگر از مواد مقرون به صرفه است که برای ماشینکاری استفاده می‌شود. تیتانیوم قوی، سبک و مقاوم در برابر خوردگی است، با این حال، گرانتر از مواد دیگر است و کار با آن دشوار است. مس یک فلز همه کاره و قوی است و به عنوان یک رسانای الکتریکی به خوبی عمل می‌کند. همچنین، پلاستیک‌ها نیز در ماشینکاری استفاده می‌شوند زیرا ارزان و غیر رسانا هستند. آن‌ها معمولاً در صنایع پزشکی، برق و غیره استفاده می‌شوند.

7. تکنیک‌های ماشینکاری

در مورد عملیات ماشینکاری دو تکنیک اصلی وجود دارد: تولید تفریقی و افزودنی. این تکنیک ها توسط یک ماشینکار برای برداشتن یا اضافه کردن مواد به یک قطعه استفاده می شود.

1.7. ماشینکاری به روش تولید کاهشی

ماشینکاری به روش تولید کاهشی [به انگلیسی: Subtractive Manufacturing] یک فرآیند نمونه‌سازی و ساخت است که با حذف مواد اضافی از یک قطعه بزرگتر شکل مورد نظر را ایجاد می‌کند. از آنجایی که یک قطعه با برداشتن مواد اضافی ساخته می‌شود، این فرآیند به عنوان تولید کاهشی شناخته می‌شود.

2.7. ماشینکاری به روش تولید افزایشی

ماشینکاری به روش تولید افزایشی [به انگلیسی: Additive Manufacturing] ، که به عنوان چاپ سه بعدی نیز شناخته می‌شود، یک رویکرد جدید برای تولید است که ساخت یک شی سه بعدی را از روی یک مدل دیجیتالی امکان پذیر می‌کند.

3.7. ماشینکاری هیبریدی

ماشینکاری هیبریدی [به انگلیسی: Hybrid Machining] هر دو فرآیند ماشینکاری کاهشی و افزایشی را ترکیب می‌کند. این فرآیند استفاده از فلزات مختلف را در یک قسمت امکان پذیر می‌کند. این امر می‌تواند هزینه‌های مواد و زمان صرف شده برای یک پروژه را کاهش دهد. نقطه ضعف ماشینکاری هیبریدی هزینه راه اندازی بالا و سرمایه‌گذاری قابل توجه برای نصب فناوری جدید در کارگاه ماشین است.