على آلة الخراطة التقليدية لا تضبط سرعة الدوران بحرية. تحرّك الأذرع حسب اللوحة المثبتة على صندوق تروس المغزل، والآلة تقدّم درجات ثابتة فقط. الحساب يعطي 1273 1/min، وعلى اللوحة 1000 و1400. أيّ درجة هي الصحيحة؟ ستتعلم هنا لماذا توزَّع الدرجات بهذا الشكل، وكم تفقد من سرعة القطع عند النزول إلى درجة أدنى، ومتى تكون الدرجة الأعلى هي الخيار الأفضل.
لماذا تكبر المسافات كلما صعدنا
انظر إلى لوحة سرعات نموذجية، مثلًا باثنتي عشرة درجة من 45 إلى 2000 1/min. في الأسفل لا يفصل بين الدرجات سوى 18 1/min، وفي الأعلى 600 1/min. هذا ليس صدفة. كل درجة أكبر من السابقة بالمعامل نفسه. يسمى هذا المعامل نسبة التدرج.
- φ نسبة التدرج
- nk درجة سرعة دوران، وnk+1 الدرجة الأعلى التالية، بوحدة 1/min
- nmax، nmin أعلى درجة وأدنى درجة بوحدة 1/min
- z عدد الدرجات
للوحة من 45 إلى 2000 1/min باثنتي عشرة درجة توجد إحدى عشرة قفزة.
φ11 = 200045 ≈ 44,4 φ ≈ 1,41
القيم مأخوذة من سلسلة أعداد قياسية، لذلك هي مقرّبة. بين 63 و45 يكون المعامل 1,40، وبين 125 و90 نحو 1,39، وبين 180 و125 تمامًا 1,44. والمتوسط 1,41.
ميزة هذه السلسلة أنك تفقد عند كل درجة النسبة المئوية نفسها. سواء احتجت حسابيًا إلى 1390 1/min واخترت 1000، أو احتجت إلى 174 1/min واخترت 125، ينقصك في كل حالة نحو 28 %. أسوأ حالة متماثلة في كل مكان.
| نسبة التدرج φ | أكبر فقدان في vc مع الدرجة الأصغر التالية |
|---|---|
| 1,12 | 11 % |
| 1,25 | 20 % |
| 1,41 | 29 % |
| 1,58 | 37 % |
الآلات القديمة أو الصغيرة لها غالبًا درجات قليلة بقفزات كبيرة. هناك يستحق الأمر بشكل خاص أن تحسب الدرجتين المجاورتين كلتيهما.
القاعدة الأساسية واستثناؤها
القاعدة الأساسية هي الدرجة الأصغر التالية. يعتمد عمر الأداة بشدة على سرعة القطع، فحتى زيادة قليلة تكلّف الكثير من عمر الأداة. أما سرعة القطع المنخفضة قليلًا فهي غالبًا غير ضارة.
لكن القيم الاسترشادية لسرعة القطع تُعطى كنطاق، لا كرقم واحد. إذا وقعت الدرجة الأصغر دون هذا النطاق، يقطع الكربيد بشكل أسوأ. في الفولاذ يصبح السطح أخشن، وعند سرعة قطع منخفضة جدًا يتكوّن حد قطع متراكم. عندها تكون الدرجة الأعلى التالية هي الصحيحة، ما دامت ضمن النطاق. هكذا تعمل.
- حدّد سرعة الدوران المحسوبة من سرعة القطع المخططة.
- احسب سرعة القطع الفعلية للدرجتين المجاورتين.
- إذا كانت الدرجة الأصغر ضمن نطاق القيم الاسترشادية، فخذها. وإلا فخذ الأكبر إذا كانت ضمن النطاق.
- vc سرعة القطع الفعلية بوحدة m/min
- d القطر الذي يقطع عنده حد القطع في هذه اللحظة، بوحدة mm
- n درجة سرعة الدوران المضبوطة بوحدة 1/min
ومن العلاقات المفيدة هنا أن الدرجتين المجاورتين تختلفان بمقدار نسبة التدرج تمامًا. إذا كان نطاق القيم الاسترشادية بعرض نسبة التدرج على الأقل، أي أن حده الأعلى يساوي 1,41 ضعف حده الأدنى على الأقل، وكانت سرعة الدوران ضمن اللوحة، فإن إحدى الدرجتين تناسب في أغلب الأحيان. وبسبب قيم الدرجات المقرّبة يُفضَّل أن تترك بعض الاحتياط.
المثال 1 – الدرجة الأعلى هي الصحيحة
عمود من C45 بقطر Ø 40 mm يُخرط طوليًا بلقمة قطع من الكربيد. نطاق القيم الاسترشادية من 140 إلى 200 m/min، والقيمة المخططة 160 m/min.
n = 160 · 1000π · 40 ≈ 1273 1/min
الدرجة 1000 → vc = π · 40 · 10001000 ≈ 126 m/min
الدرجة 1400 → vc = π · 40 · 14001000 ≈ 176 m/min
مع 1000 1/min ينقص أكثر من 20 % بقليل، وتكون دون النطاق. مع 1400 1/min تكون فوق القيمة المخططة بأقل من 10 % بقليل، لكنك ما زلت ضمن النطاق. هنا 1400 1/min هي الدرجة الأفضل.
المثال 2 – الدرجة الأصغر هي الصحيحة
مسمار أسطواني من S235 بقطر Ø 50 mm يُخرط بقلم خراطة من HSS. نطاق القيم الاسترشادية من 25 إلى 35 m/min، والقيمة المخططة 30 m/min.
n = 30 · 1000π · 50 ≈ 191 1/min
الدرجة 180 → vc ≈ 28 m/min الدرجة 250 → vc ≈ 39 m/min
الدرجة 180 تقع ضمن النطاق وأدنى بقليل من القيمة المخططة. مع 250 1/min ستكون فوق النطاق، وهذا سريع جدًا بالنسبة إلى HSS. تأخذ 180 1/min.
القيم في المثال قيم استرشادية. بيانات الشركة المصنّعة للأداة لها الأولوية.
عندما تصل الآلة إلى حدودها
عند الأقطار الكبيرة جدًا والصغيرة جدًا لا تكفي اللوحة أحيانًا.
- القيمة المحسوبة دون أدنى درجة: قرص بقطر Ø 300 mm يُراد تخشينه بأداة HSS وبسرعة قطع 20 m/min. حسابيًا هذا نحو 21 1/min، لكن أدنى ما تقدّمه الآلة هو 45 1/min. بذلك ترتفع سرعة القطع إلى نحو 42 m/min، أي الضعف. هنا تساعد لقمة قطع من الكربيد. صحيح أن 42 m/min أقل من نطاقها، لكنها لا تُحمِّلها فوق طاقتها. وإذا بقيت على HSS فعليك أن تقلل عمق القطع والتغذية بوضوح.
- القيمة المحسوبة فوق أعلى درجة: مسمار من الألومنيوم بقطر Ø 10 mm يحتاج مع الكربيد و300 m/min إلى نحو 9549 1/min. بأعلى درجة 2000 1/min لا تصل إلا إلى نحو 63 m/min. هذا لا يضر حد القطع، لكنه يستغرق وقتًا أطول، وقد يصبح السطح أسوأ.
أخطاء نموذجية
- التبديل والمغزل يدور: تتضرر بذلك التروس في صندوق تروس المغزل. بدّل فقط عند التوقف التام، إلا إذا سمح دليل التشغيل بغير ذلك.
- الحساب بالمقاس النهائي: عند التخشين تقطع اللقمة على القطعة الخام. إذا خُرط العمود من المثال 1 مبدئيًا من Ø 50 mm، فإن الدرجة 1400 تعطي هناك نحو 220 m/min وتقع فوق النطاق.
- اختيار الدرجة الأعلى دائمًا: هذا يوفر بضع ثوانٍ ويكلّف الكثير من عمر الأداة. احسب أولًا، ثم بدّل.
- إغفال السرعة القصوى لأداة الربط: لكل ظرف ولكل لوحة وجه سرعة دوران قصوى مسموح بها. القضبان الطويلة البارزة من خلف المغزل يجب أن تُسنَد.
- قراءة وضع الأذرع بشكل خاطئ: لكثير من الآلات ذراعان أو ثلاثة أذرع. لا تكون سرعة الدوران صحيحة إلا عندما تكون كل الأذرع في الوضع المبيّن على اللوحة.
الأسئلة الشائعة
لماذا لا تكون المسافات متساوية ببساطة، مثلًا كل 180 1/min؟
عندها تكون الدرجات الأولى 180 و360 1/min. لقطر كبير يحتاج إلى 100 1/min لن تجد درجة مناسبة، وستكون القفزة في الأسفل هائلة. أما في الأعلى فبالكاد يمكن التمييز بين 1800 و1980 1/min. مع معامل ثابت تكون كل خطوة بالحجم نفسه نسبيًا، وهذا بالضبط ما يهم حد القطع.
أين أجد هذا في التطبيق؟
في Gesello ضمن وحدة بيانات القطع، في الخراطة تحت درجات الآلة. تُدخل درجات آلة الخراطة لديك مرة واحدة. بعد ذلك يعرض لك التطبيق لسرعة الدوران المحسوبة الدرجة الأصغر التالية وسرعة القطع التي تحققها بها فعلًا. تجد المعادلات في أداة الحساب حساب سرعة الدوران والتغذية.