الحفر، والثقب، والتثقيب، والتوسيع، والاستدقاق: شرح الاختلافات

تعتبر عملية تشكيل الثقوب عملية مألوفة، ولكن ما هي الاختلافات بين الحفر والتوسيع والتثقيب الغاطس والثقب؟ دعني أشرح لك اليوم.

1. الحفر

الحفر هو العملية الأولية لإنشاء ثقوب في المواد الصلبة، وعادةً ما تكون بأقطار أقل من 80 مم. هناك طريقتان لـ الحفر:: تنطوي إحداهما على تدوير لقمة الحفر، بينما تقوم الأخرى بتدوير قطعة العمل. تختلف الأخطاء الناتجة عن هاتين الطريقتين.

في طريقة دوران لقمة الحفر، وبسبب حواف القطع غير المتماثلة والصلابة غير الكافية لقمة الحفر، قد تنحرف اللقمة، مما يتسبب في انحراف الخط المركزي للثقب أو عدم استقامته، ولكن قطر الثقب يبقى دون تغيير.

في المقابل، عندما تدور الشُّغْلة، يمكن أن يتسبب انحراف لقمة الحفر في حدوث تغيير في قطر الثقب، ومع ذلك يظل خط الوسط مستقيمًا.

تشمل أدوات الحفر الشائعة ما يلي المثاقب الملتويةوالمثاقب المركزية، والمثاقب ذات الفتحات العميقة، والمثاقب الملتوية هي الأكثر استخدامًا، ويتراوح قطرها من 0.1 إلى 80 مم.

نظرًا للقيود الهيكلية، تتميز لقم الثقب بانخفاض صلابة الانحناء والالتواء، وضعف قدرات التمركز، مما يؤدي إلى انخفاض دقة الحفر، عادةً ما بين IT13 وIT11; خشونة السطح مرتفع نسبيًا أيضًا، حيث يتراوح بين Ra 50 و12.5 ميكرومتر بشكل عام.

ومع ذلك، يتميز الحفر بمعدل إزالة المعادن وكفاءة قطع عالية. ويستخدم في المقام الأول للثقوب التي لا تتطلب دقة عالية، مثل ثقوب البراغي والفتحات السفلية الملولبة وثقوب الزيت.

يجب إنهاء الثقوب التي تتطلب دقة وجودة سطح أعلى من خلال عمليات لاحقة مثل التوسيع أو التثقيب أو الثقب أو الطحن.

2. التوسيع

إعادة التوسيع هي عملية تصنيع آلي إضافي للثقوب المثقوبة مسبقًا أو المصبوبة أو المطروقة لتوسيع القطر وتحسين جودة الثقب. يمكن أن تكون عملية التوسيع بمثابة عملية تشطيب مسبق قبل التشغيل الآلي الدقيق أو كعملية نهائية للثقوب ذات المتطلبات الأقل صرامة. تتشابه آلات التوسيع مع المثاقب الملتوية ولكنها تحتوي على عدد أكبر من الأسنان وتفتقر إلى حواف القطع المتقاطعة.

بالمقارنة مع الحفر، يتميز التوسيع بالخصائص التالية:

(1) تحتوي المثاقب على أسنان متعددة (من 3 إلى 8)، مما يوفر توجيهًا جيدًا وقطعًا مستقرًا;

(2) تفتقر آلات الثقب إلى حواف القطع المتقاطعة، مما يحسن من ظروف القطع;

(3) بدل التشغيل الآلي صغير، مما يسمح بوجود مزامير ضحلة أقل عمقًا وقلب أكثر سمكًا، مما ينتج عنه أجسام أدوات أقوى وأكثر صلابة. تتراوح دقة التوسيع بشكل عام بين IT11 وIT10، مع قيم خشونة سطح تتراوح بين Ra 12.5 و6.3. يشيع استخدام التوسيع للثقوب التي يقل قطرها عن 100 مم. عند حفر ثقوب أكبر (D ≥ 30 مم)، من الشائع الحفر المسبق باستخدام مثقاب أصغر (0.5 إلى 0.7 ضعف قطر الثقب) ثم إعادة التوسيع إلى الحجم المطلوب، وبالتالي تحسين جودة وكفاءة تصنيع الآلات ذات الفتحات.

بالإضافة إلى الثقوب الأسطوانية، يمكن استخدام العديد من المثاقب ذات الشكل الخاص، والمعروفة أيضًا باسم الثقوب المضادة، لتصنيع الثقوب الغاطسة وتسطيح الأوجه الطرفية. غالبًا ما يتميز الطرف الأمامي للثقب المضاد بعمود توجيهي يتم توجيهه بواسطة الثقب الذي تم تشكيله بالفعل.

3. الغلق العكسي

الغمز الغاطس هو أحد طرق المعالجة الدقيقة للثقوب ويستخدم على نطاق واسع في الإنتاج. بالنسبة للثقوب الأصغر، مقارنةً بالطحن الداخلي أو الثقب الدقيق، فإن الثقب الغاطس هو طريقة أكثر اقتصادية وعملية.

(1) مغاسل عدادات (1)

تنقسم الغاطسات عمومًا إلى أنواع تعمل يدويًا وأنواع تعمل آليًا. المكاشط التي تعمل يدويًا لها ساق مستقيمة مع جزء عمل أطول، مما يوفر توجيهًا أفضل، وتأتي في أنواع ذات قطر خارجي متكامل وقابل للتعديل.

تأتي الغاطسات التي تعمل بالماكينة في أنواع السيقان والأكمام. لا يمكن أن تعالج الغاطسات الغاطسة الثقوب المستديرة فقط ولكن أيضًا الثقوب المدببة مع الغاطسات المدببة.

(2) عملية الغلق العكسي والتطبيق

يؤثر بدل الغاطس الغاطس تأثيرًا كبيرًا على جودة الصقل. يزيد البدل الزائد عن الحد من الحمل على الغاطس الغاطس، مما يؤدي إلى إضعاف حواف القطع بسرعة ويجعل من الصعب تحقيق سطح أملس والحفاظ على تفاوتات الأبعاد. يفشل البدل غير الكافي في إزالة العلامات التي خلفتها العمليات السابقة، وبالتالي لا يحسن من جودة تصنيع الثقب.

يتراوح البدل العام للنقر الغاطس الخشن بين 0.35 و0.15 مم، بينما يتراوح البدل العام للنقر الغاطس الدقيق بين 0.15 و0.05 مم.

لمنع تكون الحواف المتراكمة، عادةً ما يتم إجراء القطع الغاطس بسرعات قطع منخفضة (للسرعات العالية الفولاذ تشغيل مخارط الغاطس بالقطع الفولاذية والحديد الزهر، v < 8 م/دقيقة). يعتمد معدل التغذية على قطر الثقب الذي يتم تشكيله؛ تتطلب الأقطار الأكبر معدلات تغذية أكبر، مع معدلات تغذية شائعة لمغاسل عدادات الفولاذ عالية السرعة التي تشغِّل الفولاذ والحديد الزهر بين 0.3 و1 مم/لتر.

يتطلب الغاطس العكسي استخدام سوائل القطع للتبريد والتشحيم والتنظيف لمنع تراكم الحواف وإزالة البُرادة في الوقت المناسب.

بالمقارنة مع الطحن والثقب، يوفر الغاطس الغاطس إنتاجية أعلى ويحافظ بسهولة على دقة الثقب؛ ومع ذلك، لا يمكنه تصحيح الأخطاء الموضعية لمحور الثقب، والتي يجب ضمانها من خلال العملية السابقة. لا يناسب الغمز الغاطس تصنيع الثقوب المتدرجة والثقوب العمياء.

تتراوح دقة الأبعاد للثقوب الغاطسة بشكل عام بين IT9 و IT7، مع خشونة السطح عادةً بين Ra 3.2 و0.8. بالنسبة للثقوب متوسطة الحجم ذات متطلبات دقة أعلى (على سبيل المثال، الثقوب من الدرجة IT7)، فإن تسلسل التصنيع النموذجي في الإنتاج هو الحفر - الحفر - الغمز الغاطس.

4. ممل

التثقيب هو عملية تصنيع آلي تعمل على توسيع ثقب محفور مسبقًا باستخدام أداة قطع. يمكن إجراء هذه العملية على كل من ماكينات الثقب والمخارط.

1. الطرق المملة

هناك ثلاث طرق مملة مختلفة:

أ) دوران الشُّغْلَة مع حركة تغذية الأداة: تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في المخارط. تضمن العملية محاذاة محور الثقب المثقوب مع محور دوران قطعة العمل. إن الاستدارة للفتحة يعتمد في المقام الأول على دقة دوران مغزل الماكينة، في حين أن خطأ الشكل الهندسي المحوري يتحدد بشكل أساسي من خلال دقة اتجاه تغذية الأداة بالنسبة لمحور دوران الشُّغْلَة. هذه الطريقة مناسبة لثقوب الثقب التي تتطلب تركيزًا مع السطح الأسطواني الخارجي.

ب) دوران الأداة مع حركة تغذية قطعة العمل: يقوم مغزل ماكينة الثقب بدفع أداة الثقب للدوران، بينما تقوم طاولة الشُّغْلَة بتحريك الشُّغْلَة إلى الأمام.

ج) دوران الأداة مع حركة التغذية: عند استخدام هذه الطريقة، يتغير طول مسقط قضيب الثقب، وكذلك التشوه تحت الحمل، مما يؤدي إلى ثقب مدبب بقطر أكبر بالقرب من صندوق عمود الدوران وقطر أصغر في مكان أبعد. بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة طول مسقط قضيب الثقب، يزداد أيضًا تشوه الانحناء الناجم عن وزن عمود الدوران نفسه، مما يؤدي إلى انحناء مماثل في محور الثقب الذي يتم تشكيله. هذه الطريقة مناسبة فقط لثقب الثقوب القصيرة.

2. ثقب الماس

بالمقارنة مع الثقب العام، يتميز الثقب الماسي بكمية قطع خلفية أصغر، ومعدل تغذية أصغر، وسرعة قطع أعلى. ويمكنه تحقيق دقة تصنيع عالية (من IT7 إلى IT6) وتشطيب سطح أملس للغاية (Ra 0.4 إلى 0.05). في البداية، كان يتم إجراء الثقب الماسي باستخدام أدوات الثقب الماسية، ولكن الآن يشيع استخدام سبيكة صلبةو CBN، وأدوات الماس الاصطناعية. تُستخدم بشكل أساسي في تصنيع قطع العمل المعدنية غير الحديدية، ويمكن استخدامها أيضًا في قطع العمل المصنوعة من الحديد الزهر والصلب.

معاملات القطع النموذجية للثقب الماسي هي: مقدار القطع الخلفي من 0.2 إلى 0.6 مم للثقب الخشن و0.1 مم للثقب النهائي؛ ومعدل تغذية من 0.01 إلى 0.14 مم/لتر؛ وسرعة قطع من 100 إلى 250 م/دقيقة للحديد الزهر، ومن 150 إلى 300 م/دقيقة للصلب، ومن 300 إلى 2000 م/دقيقة للمعادن غير الحديدية.

لضمان دقة التصنيع العالية وجودة السطح في الثقب بالماس، فإن الماكينة (الماس ماكينة الحفر) يجب أن تتمتع بدقة وصلابة هندسية عالية. غالبًا ما تستخدم محامل المغزل الرئيسية محامل كريات التلامس الزاوي الدقيقة أو المحامل المنزلقة الهيدروستاتيكية، ويجب أن تكون الأجزاء الدوارة عالية السرعة متوازنة بدقة. وعلاوة على ذلك، يجب أن تتحرك آلية التغذية بسلاسة لضمان قدرة طاولة الشُّغْلَة على أداء حركات تغذية مستقرة وبطيئة.

يُستخدم الثقب الماسي على نطاق واسع في الإنتاج الضخم للتشغيل الآلي الدقيق النهائي للفتحات مثل ثقوب أسطوانات المحرك، وثقوب مسامير المكبس، وثقوب عمود الدوران الرئيسية في صناديق عمود دوران أداة الماكينة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه عند التصنيع الآلي المعادن الحديدية مع أدوات الثقب بالماس، يجب استخدام أدوات ثقب مصنوعة من سبيكة صلبة أو CBN بدلاً من الماس، حيث أن ذرات الكربون في الماس ترتبط بقوة مع عناصر مجموعة الحديد، مما يقلل من عمر الأداة.

3. أدوات الثقب

يمكن تصنيف أدوات الثقب إلى أدوات ثقب أحادية الحافة ومزدوجة الحافة.

4. الميزات التكنولوجية ونطاق تطبيق الحفر الممل

بالمقارنة مع عملية الحفر-التوسيع-الحفر، فإن الثقب ليس مقيدًا بحجم الأداة ولديه قدرة قوية على تصحيح الأخطاء. ويمكنها تصحيح انحراف محور الثقب الأولي من خلال تمريرات متعددة والحفاظ على دقة موضعية عالية مع سطح تحديد الموقع.

بالمقارنة مع الخراطة الخارجية، فإن الممل يتميز بصلابة أقل في نظام قضيب الأداة، وتشوه أكبر، وتبديد حرارة ضعيف، وظروف إزالة البُرادة ضعيفة، كما أن كلاً من قطعة العمل والأداة تتعرضان لتشوه حراري كبير. وبالتالي، فإن جودة التصنيع وكفاءة الإنتاج في عملية الثقب ليست عالية مثل تلك الخاصة بالخراطة الخارجية.

باختصار، الحفر له مجموعة واسعة من التطبيقات، وهو قادر على تصنيع مختلف الأحجام ومستويات الدقة للثقوب. إنها الطريقة الحصرية تقريبًا للثقوب ذات الأقطار الكبيرة ومتطلبات دقة الأبعاد والدقة الموضعية العالية. تتراوح دقة التصنيع الآلي للثقب من IT9 إلى IT7، وخشونة السطح Ra. يمكن إجراء عملية الثقب على ماكينات الثقب والمخارط وماكينات التفريز وغيرها من أنواع الأدوات الآليةمما يوفر ميزة المرونة. في الإنتاج الضخم، ولتحسين كفاءة الثقب، غالبًا ما يتم استخدام رقصات الثقب.

5. الشحذ

1. مبدأ الشحذ وأداة الشحذ

الشحذ هو طريقة لصقل الثقوب باستخدام أداة شحذ مزودة بأعواد كاشطة (أحجار الزيت). أثناء عملية الشحذ، تظل قطعة العمل ثابتة بينما تدور أداة الشحذ، المدفوعة بمغزل أداة الماكينة، وتدور بشكل خطي.

في عملية الشحذ، تطبق أعواد الكشط ضغطًا معينًا على سطح قطعة العمل، مما يؤدي إلى إزالة طبقة رقيقة للغاية من المادة، مما ينتج عنه نمط متقاطع على السطح. لضمان عدم اتباع الجسيمات الكاشطة لنفس المسار، يجب أن يكون عدد الدورات في الدقيقة لأداة الشحذ وعدد الضربات الترددية في الدقيقة الواحدة أوليًا نسبيًا.

ترتبط زاوية التقاطع θ لنمط الشحذ بالسرعة الترددية (va) والسرعة المحيطية (vc) لأداة الشحذ. يؤثر حجم الزاوية θ على جودة وكفاءة الشحذ؛ وعادةً ما يتم ضبط θ على 40-60 درجة للشحذ الخشن وأدق للشحذ الدقيق. لتسهيل طرد الجسيمات الكاشطة والرقائق المكسورة، وتقليل درجة حرارة القطع، وتحسين جودة المعالجة، يجب استخدام سائل قطع وافر أثناء الشحذ.

لضمان الشحذ المنتظم لجدار الثقب، يجب أن تمتد شوط أعواد الكشط إلى ما وراء طرفي الثقب. ولضمان بدل الشحذ المتساوي وتقليل تأثير أخطاء دوران عمود الدوران على دقة التشغيل الآلي، يتم استخدام وصلة عائمة عادةً بين أداة الشحذ وعمود دوران الماكينة.

يمكن أن تكون تعديلات التمدد والانكماش الشعاعي لعصي الكشط لأداة الشحذ يدويًا وهوائيًا وهيدروليكيًا وغيرها من الهياكل.

2. الميزات التكنولوجية ونطاق تطبيق الشحذ

1) يحقق الشحذ دقة عالية في الأبعاد والشكل، مع دقة معالجة على مستوى IT7-IT6. يمكن التحكم في أخطاء الاستدارة والأخطاء الأسطوانية للثقب ضمن نطاق ضيق للغاية. ومع ذلك، فإن الشحذ لا يحسن دقة موضع الثقب المشغول آليًا.

2) يحقق الشحذ جودة سطح عالية، مع خشونة سطح (Ra) تتراوح من 0.2 إلى 0.025 ميكرومتر وعمق ضحل للغاية لطبقة العيب المتغيرة في سطح المعدن (2.5-25 ميكرومتر).

3) على الرغم من أن السرعة المحيطية لأداة الشحذ ليست عالية (vc=16-60 م/دقيقة) مقارنة بسرعات الطحن، إلا أن مساحة التلامس الأكبر بين أعواد الكشط وقطعة العمل وسرعة التردد العالية نسبيًا (va=8-20 م/دقيقة) لا تزال تسمح للشحذ بالحفاظ على إنتاجية عالية.

يستخدم الشحذ على نطاق واسع في الإنتاج الضخم لتصنيع الثقوب الدقيقة في أسطوانات المحرك والأجهزة الهيدروليكية المختلفة. ويبدأ نطاق أقطار الثقوب عادةً من 5 مم أو أكبر، ويمكن للشحذ معالجة الثقوب العميقة بنسب طول إلى قطر أكبر من 10. ومع ذلك، فإن الشحذ غير مناسب لتصنيع الثقوب في قطع الشغل المعدنية غير الحديدية ذات اللدونة العالية، ولا يمكنه معالجة الثقوب ذات المفاتيح أو الشرائح.

6. التثقيب

1. الترقيع والبراشيم

التطريق هو عملية تصنيع آلي دقيقة عالية الإنتاجية يتم إجراؤها على ماكينة تطريق باستخدام دبابيس مصممة خصيصًا. ويوجد نوعان رئيسيان من ماكينات التطريق: أفقية ورأسية، والأفقية هي الأكثر شيوعًا.

أثناء التطريز، يقوم التطريز بحركة خطية بطيئة (الحركة الأولية). يجب ألا يقل عدد أسنان التطريز التي تعمل في وقت واحد عن ثلاثة أسنان بشكل عام لضمان الثبات؛ وإلا فإن القطع غير المتساوي يمكن أن يخلق تموجات على شكل حلقة على سطح قطعة العمل. لمنع قوى التطرق المفرطة التي يمكن أن تكسر الطرس، يجب ألا يتجاوز عدد أسنان القطع التي تعمل في نفس الوقت بشكل عام ستة إلى ثمانية.

هناك ثلاث طرق مختلفة للتطريق، موصوفة على النحو التالي:

1) يتضمن التطرق طبقة تلو الأخرى قطع المواد الزائدة من قطعة العمل طبقة تلو الأخرى بالتتابع. لتسهيل كسر الرقاقةيتم طحن أسنان الدبابيس بأخاديد متشابكة لكسر البُرادة. يُطلق على الدبابيس المصممة لهذه الطريقة اسم الدبابيس العادية.

2) يتميز التطرق القطاعي بأن كل طبقة من السطح المشغول آليًا يتم قطعها بواسطة مجموعة من الأسنان المتداخلة المتشابهة الحجم (عادةً ما تكون من 2 إلى 3 أسنان لكل مجموعة). يقوم كل سن بإزالة جزء من طبقة معدنية واحدة فقط. تسمى الدبابيس المصممة لهذه الطريقة بالدبابيس ذات النمط الدوار.

3) يجمع التطريق المدمج بين مزايا كل من التطريق الطبقي والطرز القطاعي. يستخدم جزء التخشين التطريز القطاعي، بينما يستخدم جزء التشطيب التطريز طبقة تلو الأخرى. لا يؤدي ذلك إلى تقصير طول التطريق وتحسين الإنتاجية فحسب، بل يحقق أيضًا جودة سطح أفضل. يُطلق على الدبابيس المصممة لهذه الطريقة اسم الدبابيس المركبة.

2. الخصائص التكنولوجية والتطبيقات التكنولوجية للتطويق

1) البروشات هي أدوات متعددة الحواف يمكنها إجراء التخشين والتشطيب والصقل المتتابع للثقب في شوط واحد للتطريز مما يؤدي إلى كفاءة إنتاج عالية.

2) تعتمد دقة التطريق في المقام الأول على دقة التطريق. في ظل الظروف العادية، يمكن أن يحقق التطريق تفاوتات تتراوح بين IT9 و IT7، مع خشونة السطح (Ra) تصل إلى 6.3 إلى 1.6 ميكرومتر.

3) أثناء التطريق، يتم تحديد موقع الشُّغْلَة ذاتيًا من خلال الثقب الذي يتم تشكيله (يعمل الجزء الأمامي من الطرّاقة كعنصر تحديد الموضع)، مما يجعل من الصعب ضمان دقة تحديد موضع الثقب بالنسبة للأسطح الأخرى؛ بالنسبة للأجزاء الدورانية التي تتطلب تركيزًا بين السطوح الداخلية والخارجية، غالبًا ما يتم إجراء التطريق أولاً، ثم يتم إجراء عملية تشكيل الأسطح الأخرى استنادًا إلى الثقب كمرجع.

4) لا يمكن للبروشات أن تقوم بتشغيل الثقوب الدائرية فحسب، بل أيضًا الثقوب ذات الأشكال والثقوب ذات الشقوق.

5) البروشات عبارة عن أدوات ذات حجم ثابت مع الأشكال المعقدة والتكاليف العالية، مما يجعلها غير مناسبة لتصنيع الثقوب الكبيرة.

يشيع استخدام التثقيب بالخرق في الإنتاج الضخم لتصنيع الثقوب في القِطع الصغيرة والمتوسطة الحجم بأقطار تتراوح بين 10 و80 مم وأعماق ثقوب لا تتجاوز خمسة أضعاف القطر.