هل تعرف ما هي طرق تصنيع الثقوب؟

تشمل طرق معالجة الثقوب الحفر، والتوسيع، والتوسيع، والتجويف، والسحب، والطحن، والتشطيب. ستقدم لكم هذه السلسلة القصيرة شرحًا مفصلًا لبعض تقنيات معالجة الثقوب، وتساعدكم على حل مشاكلها.

يُعدّ الثقب سطحًا مهمًا في أجزاء الصندوق، والدعامة، والكم، والحلقة، والقرص، كما أنه سطح شائع في عمليات التشغيل الآلي. في حال تساوي متطلبات دقة التشغيل وخشونة السطح، يكون تشغيل الثقب أصعب من تشغيل السطح الدائري الخارجي، مما يؤدي إلى انخفاض الإنتاجية وارتفاع التكلفة.

وذلك للأسباب التالية: 1) حجم الأداة المستخدمة في تشكيل الثقوب محدود بحجم الثقب المراد تشكيله، وصلابتها ضعيفة، مما يُسهّل حدوث تشوه انحنائي واهتزاز؛ 2) عند تشكيل الثقب باستخدام أداة ذات حجم ثابت، يعتمد حجم الثقب المُشكّل غالبًا بشكل مباشر على حجم الأداة، وسيؤثر خطأ التصنيع وتآكل الأداة بشكل مباشر على دقة تشكيل الثقب؛ 3) عند تشكيل الثقوب، تكون منطقة القطع داخل قطعة العمل، وتكون ظروف إزالة الرايش وتبديد الحرارة غير كافية، ويصعب التحكم في دقة التشكيل وجودة السطح.

حفر

الحفر هو الخطوة الأولى في تشكيل الثقوب في المواد الصلبة، وعادةً ما يكون قطر الثقب أقل من 80 مم. هناك طريقتان للحفر: الأولى هي الحفر بتدوير المثقاب، والثانية هي الحفر بتدوير قطعة العمل. يختلف الخطأ الناتج عن الطريقتين؛ ففي الحفر بتدوير المثقاب، وبسبب عدم تناظر حافة القطع وعدم كفاية صلابة المثقاب وانحرافه، ينحرف مركز الثقب أو لا يكون مستقيماً، لكن فتحة الثقب تبقى ثابتة. أما في الحفر بتدوير قطعة العمل، فيؤدي انحراف المثقاب إلى تغيير فتحة الثقب، لكن مركز الثقب يبقى مستقيماً.

تتضمن سكاكين الحفر الشائعة الاستخدام: مثقاب لولبي، مثقاب مركزي، مثقاب ثقب عميق، إلخ، وأكثرها استخدامًا هو المثقاب اللولبي، ومواصفات قطره هي Φ0.1-80 مم.

بسبب القيود الهيكلية، تكون صلابة الانحناء والالتواء لريشة الحفر منخفضة، بالإضافة إلى ضعف التمركز، مما يؤدي إلى انخفاض دقة الحفر، حيث تتراوح عادةً بين IT13 وIT11. كما أن خشونة السطح كبيرة، حيث تتراوح قيمة Ra عادةً بين 50 و12.5 ميكرومتر. ومع ذلك، فإن معدل إزالة المعدن أثناء الحفر مرتفع وكفاءة القطع عالية. يُستخدم الحفر بشكل أساسي لمعالجة الثقوب ذات متطلبات الجودة المنخفضة، مثل ثقوب البراغي، وثقوب قاع الخيوط، وثقوب الزيت، وما إلى ذلك. أما بالنسبة للثقوب ذات متطلبات دقة التشغيل العالية وجودة السطح العالية، فيجب معالجتها لاحقًا عن طريق التوسيع، أو التوسيع، أو التثقيب، أو التجليخ.

التوسيع

التوسيع هو عملية معالجة إضافية للثقب المحفور أو المصبوب أو المطروق باستخدام مثقاب توسيع، وذلك لزيادة فتحة الثقب وتحسين جودة معالجته. يمكن استخدام التوسيع إما كمعالجة أولية قبل تشطيب الثقب أو كمعالجة نهائية له في حال كانت متطلبات المعالجة منخفضة. يشبه مثقاب التوسيع مثقاب اللولب، ولكنه يتميز بأسنان أكثر وبدون حافة عرضية.

بالمقارنة مع الحفر، فإن عملية التوسيع لها الخصائص التالية:

(1) عدد أسنان مثقاب التوسيع (3 إلى 8 أسنان)، توجيه جيد، القطع مستقر نسبيًا؛ (2) مثقاب التوسيع بدون حافة متقاطعة، ظروف القطع جيدة؛

(3) يتميز هذا الأسلوب بصغر هامش المعالجة، مما يسمح بتقليل عمق تجويف الرقائق وزيادة سمك لب المثقاب، وبالتالي تحسين قوة وصلابة جسم الأداة. تتراوح دقة التوسيع عادةً بين IT11 وIT10، بينما تتراوح خشونة السطح Ra بين 12.5 و6.3 ميكرومتر. يُستخدم التوسيع غالبًا لمعالجة الثقوب ذات الأقطار الصغيرة. عند حفر ثقب كبير القطر (D ≥ 30 مم)، يُنصح عادةً باستخدام مثقاب صغير (قطره من 0.5 إلى 0.7 ضعف فتحة الثقب) للحفر المسبق، ثم استخدام مثقاب التوسيع ذي الحجم المناسب، مما يُحسّن جودة المعالجة وكفاءة الإنتاج.

إضافةً إلى معالجة الثقوب الأسطوانية، يمكن استخدام مثاقب التوسيع ذات الأشكال الخاصة المختلفة (المعروفة أيضًا باسم مثاقب التوسيع المخروطي) لمعالجة ثقوب المقاعد المخروطية المختلفة والتوسيعات المخروطية. غالبًا ما يكون الوجه الأمامي لمثقب التوسيع المخروطي مزودًا بعمود توجيه، يتم توجيهه بواسطة ثقب مصنع.

يُعدّ التوسيع أحد أساليب تشطيب الثقوب، وهو شائع الاستخدام في الإنتاج. بالنسبة للثقوب الصغيرة، يُعتبر التوسيع أسلوبًا أكثر اقتصادية وعملية من التجليخ الداخلي والتجويف الدقيق.

1. موسع الثقوب

ينقسم الموسع عمومًا إلى نوعين: الموسع اليدوي والموسع الآلي. يتميز الموسع اليدوي بمقبض مستقيم، وجزء عمل أطول، ووظيفة توجيه أفضل. يتوفر الموسع اليدوي بنوعين من الهياكل: متكامل وذو قطر خارجي قابل للتعديل. أما الموسع الآلي، فيتوفر بنوعين من الهياكل: بمقبض وغطاء. لا يقتصر استخدام الموسع على معالجة الثقوب الدائرية فحسب، بل يمكن للموسع المخروطي أيضًا معالجة الثقوب المخروطية.

2. عملية التوسيع وتطبيقاتها

يؤثر هامش التوسيع بشكل كبير على جودة التوسيع؛ فإذا كان الهامش كبيرًا جدًا، يزداد الحمل على الموسع، مما يؤدي إلى تبلد حافة القطع بسرعة، ويصعب الحصول على سطح تشغيل أملس، ويصعب ضمان دقة الأبعاد. أما إذا كان الهامش صغيرًا جدًا، فلا يمكن إزالة آثار القطع المتبقية من العملية السابقة، وبالتالي لا يُسهم في تحسين جودة معالجة الثقوب. عمومًا، يتراوح هامش التوسيع الخشن بين 0.35 و0.15 مم، بينما يتراوح هامش التوسيع الدقيق بين 0.15 و0.05 مم.

لتجنب تكوّن العقد، تُجرى عملية التوسيع عادةً بسرعة قطع منخفضة (أقل من 8 م/دقيقة للفولاذ والحديد الزهر باستخدام موسعات عالية السرعة). وتعتمد قيمة التغذية على حجم الفتحة المراد تشكيلها؛ فكلما كبرت الفتحة، زادت قيمة التغذية. وتتراوح سرعة التغذية في موسعات الفولاذ عالية السرعة المستخدمة في تشكيل الفولاذ والحديد الزهر عادةً بين 0.3 و1 مم/دورة.

يجب تبريد عملية التوسيع وتزييتها وتنظيفها بسائل تبريد مناسب لمنع تراكم الرايش وإزالته في الوقت المناسب. بالمقارنة مع التجليخ والتجويف، تتميز عملية التوسيع بإنتاجية أعلى ودقة ثقب مضمونة بسهولة. مع ذلك، لا يمكن للتوسيع تصحيح خطأ موضع محور الثقب، لذا يجب ضمان دقة موضع الثقب من خلال العملية السابقة. لا يُنصح باستخدام التوسيع لمعالجة الثقوب المتدرجة والثقوب العمياء.

تتراوح دقة أبعاد التوسيع عادةً بين IT9 وIT7، بينما تتراوح خشونة السطح Ra عادةً بين 3.2 و0.8 ميكرومتر. بالنسبة للثقوب متوسطة الحجم ذات متطلبات الدقة العالية (مثل ثقوب IT7)، تُعد عملية الحفر والتوسيع المتكرر من أكثر عمليات التصنيع شيوعًا.

التثقيب هو أسلوب تشغيل يتم فيه توسيع الثقب المُجهز مسبقًا باستخدام أداة قطع. ويمكن إجراء عملية التثقيب إما على آلة التثقيب أو على المخرطة.

1. طريقة الحفر

توجد ثلاث طرق تشغيل مختلفة للتجويف.

(1) تدور قطعة العمل وتقوم الأداة بحركة التغذية

يُعدّ التثقيب على المخرطة أحد أبرز أساليب التثقيب هذه. وتتمثل خصائص هذه العملية فيما يلي: يتطابق محور الثقب بعد المعالجة مع محور دوران قطعة العمل، وتعتمد استدارة الثقب بشكل أساسي على دقة دوران مغزل آلة التثقيب، بينما يعتمد الخطأ الهندسي المحوري للثقب بشكل أساسي على دقة موضع اتجاه تغذية أداة القطع بالنسبة لمحور دوران قطعة العمل. يُناسب هذا الأسلوب من التثقيب تشكيل الثقوب ذات المتطلبات المحورية على السطح الخارجي للدائرة.

(2) تدور الأداة ويتم تغذية قطعة العمل

يقوم مغزل آلة الحفر بتحريك أداة الحفر للدوران، وتقوم الطاولة بتحريك قطعة العمل للتغذية.

(3) تدور الأداة وتقوم بحركة التغذية

باستخدام هذا النوع من طرق الحفر، يتغير طول الجزء المتدلي من قضيب الحفر، وبالتالي يتغير مقدار التشوه الناتج عن قوة الحفر. تكون الفتحة القريبة من رأس المخرطة كبيرة، بينما تكون الفتحة البعيدة عنه صغيرة، مما يُشكل ثقبًا مخروطيًا. بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة طول الجزء المتدلي من قضيب الحفر، يزداد أيضًا تشوه الانحناء في العمود الرئيسي الناتج عن وزنه، مما يؤدي إلى انحناء مماثل في محور الثقب المُشَكَّل. هذه الطريقة مناسبة فقط لحفر الثقوب القصيرة.

2. حفر الماس

بالمقارنة مع التثقيب التقليدي، يتميز التثقيب الماسي بانخفاض كمية القطع الخلفي، وسرعة التغذية المنخفضة، وسرعة القطع العالية، مما يتيح الحصول على دقة معالجة عالية (IT7 ~ IT6) وسطح أملس للغاية (Ra من 0.4 إلى 0.05 ميكرومتر). كان التثقيب الماسي يُستخدم في الأصل بأدوات تثقيب ماسية، ولكنه يُستخدم الآن بشكل شائع بأدوات من الكربيد الملبد، ونيتريد البورون المكعب (CBN)، والماس الصناعي. يُستخدم بشكل أساسي لمعالجة قطع العمل المعدنية غير الحديدية، ويمكن استخدامه أيضًا لمعالجة قطع الحديد الزهر والفولاذ.

تتضمن معايير القطع الشائعة الاستخدام في عملية الحفر الماسي ما يلي: الحفر المسبق من 0.2 إلى 0.6 مم والحفر النهائي من 0.1 مم؛ معدل التغذية من 0.01 إلى 0.14 مم/دورة؛ سرعة القطع من 100 إلى 250 م/دقيقة عند معالجة الحديد الزهر، ومن 150 إلى 300 م/دقيقة عند معالجة الفولاذ، ومن 300 إلى 2000 م/دقيقة عند معالجة المعادن غير الحديدية.

لضمان تحقيق آلة الحفر الماسي دقة تشغيل عالية وجودة سطح ممتازة، يجب أن تتمتع آلة الحفر الماسي بدقة هندسية وصلابة عاليتين، وأن يدعم عمودها الرئيسي محمل كروي دقيق ذو تلامس زاوي أو محمل ضغط ثابت، وأن تكون الأجزاء الدوارة عالية السرعة متوازنة بدقة؛ بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون حركة آلية التغذية سلسة للغاية لضمان قدرة الطاولة على القيام بحركة تغذية سلسة منخفضة السرعة.

تتميز عملية الحفر بالماس بجودة تشغيل عالية وكفاءة إنتاجية فائقة، وتُستخدم على نطاق واسع في المعالجة النهائية للثقوب الدقيقة في الإنتاج الضخم، مثل ثقوب أسطوانات المحركات، وثقوب دبابيس المكابس، وثقوب العمود الرئيسي في صندوق مغزل آلة التشغيل. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه عند تشغيل المنتجات المعدنية الحديدية باستخدام الحفر بالماس، لا يُنصح باستخدام سوى أدوات الحفر المصنوعة من كربيد التنجستن الملبد (CBN) أو كربيد التنجستن المكعب (CBC)، بينما يُمنع استخدام أدوات الحفر المصنوعة من الماس، وذلك لأن ذرات الكربون في الماس لها ميل كبير للارتباط بعناصر مجموعة الحديد، مما يُقصر عمر الأداة.

3. أداة الحفر

يمكن تقسيم أدوات الحفر إلى أدوات حفر أحادية الحافة وأدوات حفر ثنائية الحافة.

4. خصائص عملية الحفر ونطاق التطبيق

بالمقارنة مع عملية الحفر والتوسيع والتوسيع، فإن حجم الثقب غير محدود بحجم الأداة، ويتمتع الثقب بقدرة قوية على تصحيح الأخطاء، ويمكن تصحيح خطأ الانحراف لمحور الثقب الأصلي عن طريق القطع المتعدد، ويمكن للثقب الحفاظ على دقة موضع أعلى مع سطح تحديد الموضع.

بالمقارنة مع الدائرة الخارجية للتجويف، ونظرًا لضعف صلابة نظام قضيب الأداة، والتشوه الكبير، وضعف تبديد الحرارة وظروف إزالة الرقائق، فإن التشوه الساخن لقطعة العمل والأداة يكون كبيرًا نسبيًا، وجودة المعالجة وكفاءة الإنتاج للتجويف ليست عالية مثل الدائرة الخارجية للسيارة.

باختصار، يتضح أن نطاق معالجة الثقب واسع، حيث يمكن معالجة ثقوب بأحجام ومستويات دقة مختلفة. بالنسبة للثقوب وأنظمة الثقوب ذات الفتحات الكبيرة، والتي تتطلب دقة عالية في الحجم والموقع، يُعد الثقب الطريقة الوحيدة تقريبًا. تتراوح دقة الثقب بين IT9 وIT7. يمكن إجراء الثقب على آلات الثقب، والمخارط، وآلات التفريز، وغيرها من أدوات التشغيل، مما يمنحه مرونة عالية، ويجعله شائع الاستخدام في الإنتاج. في الإنتاج الضخم، غالبًا ما تُستخدم قوالب الثقب لتحسين كفاءة الثقب.

1. مبدأ الشحذ ورأس الشحذ

الصقل هو أسلوب لتنعيم الثقوب باستخدام رأس صقل مزود بقضيب تجليخ (حجر شحذ). أثناء الصقل، تُثبّت قطعة العمل، ويدور رأس الصقل بواسطة محور آلة الصقل، ويتحرك حركة ترددية مستقيمة. في عملية الصقل، يضغط شريط التجليخ على سطح قطعة العمل، ويقطع طبقة رقيقة جدًا من المادة. ولتجنب تكرار حركة جزيئات الكشط، يجب أن يكون عدد دورات رأس الصقل في الدقيقة وعدد أشواطه الترددية في الدقيقة متناسبين.

تعتمد زاوية مسار التجليخ على سرعة حركة رأس التجليخ الترددية والدائرية، ويؤثر حجم هذه الزاوية على جودة وكفاءة عملية التجليخ. ولتسهيل تصريف جزيئات ورقائق التجليخ المتكسرة، وخفض درجة حرارة القطع، وتحسين جودة العملية، يُنصح باستخدام كمية كافية من سائل التبريد أثناء عملية التجليخ.

لضمان تشكيل جدار الثقب بشكل متجانس، يجب أن يتجاوز شوط قضيب الصنفرة عند طرفي الثقب جزءًا من منطقة التجاوز. ولضمان تجانس مقدار الصقل وتقليل تأثير خطأ دوران المغزل على دقة التشغيل، يُعتمد في الغالب على وصلة عائمة بين رأس الصقل ومغزل آلة التشغيل.

تتنوع أشكال الضبط الشعاعي لقضيب طحن رأس الشحذ، مثل الضبط اليدوي والهوائي والهيدروليكي.

2. خصائص عملية الصقل ونطاق التطبيق

(1) يمكن أن يحقق الصقل دقة أبعاد ودقة شكل أعلى، ودقة المعالجة هي IT7~IT6، ويمكن التحكم في خطأ الاستدارة والأسطوانية للثقب ضمن النطاق، ولكن لا يمكن للصقل تحسين دقة موضع الثقب المراد تشكيله.

(2) يمكن أن يؤدي الصقل إلى الحصول على جودة سطح أعلى، حيث تبلغ خشونة السطح Ra 0.2 ~ 0.25 ميكرومتر، وعمق طبقة عيوب التحول المعدني السطحي صغير جدًا 2.5 ~ 25 ميكرومتر.

(3) بالمقارنة مع سرعة الطحن، فإن السرعة الدائرية لرأس الشحذ ليست عالية (vc=16~60 م/دقيقة)، ولكن نظرًا لمساحة التلامس الكبيرة بين قضيب الرمل وقطعة العمل، فإن سرعة التردد عالية نسبيًا (va=8~20 م/دقيقة)، لذلك لا يزال الشحذ يتمتع بإنتاجية عالية.

تُستخدم عملية التجليخ على نطاق واسع في تشكيل ثقوب أسطوانات المحركات والثقوب الدقيقة في مختلف الأجهزة الهيدروليكية في الإنتاج الضخم، ويمكنها معالجة الثقوب العميقة بنسبة طول إلى قطر أكبر من 10. ومع ذلك، فإن عملية التجليخ غير مناسبة لمعالجة الثقوب في قطع العمل المعدنية غير الحديدية ذات اللدونة الكبيرة، كما أنها لا تستطيع معالجة الثقوب ذات مجاري المفاتيح أو الثقوب ذات الأخاديد، وما إلى ذلك.

1. ابدأ بالبحث والمناقشة

يُعدّ السحب طريقة تشطيب عالية الإنتاجية، تُنفّذ على آلة التخريش باستخدام أداة تخريش خاصة. وتنقسم آلات التخريش إلى نوعين: آلات التخريش الأفقية وآلات التخريش الرأسية، وتُعدّ آلات التخريش الأفقية هي الأكثر شيوعًا.

تعتمد عملية التخريش على الحركة الخطية البطيئة (الحركة الرئيسية). يجب ألا يقل عدد أسنان أداة التخريش العاملة في الوقت نفسه عن 3 أسنان، وإلا فلن تكون الأداة مستقرة، وقد تتسبب في ظهور تموجات حلقية على سطح قطعة العمل. ولتجنب توليد قوة تخريش زائدة قد تؤدي إلى كسر الأداة، يجب ألا يتجاوز عدد أسنانها العاملة في الوقت نفسه 6 إلى 8 أسنان.

توجد ثلاث طرق مختلفة للحفر، وهي موصوفة على النحو التالي:

(1) التخريش الطبقي

تتميز طريقة التخريش هذه بقطع قطعة العمل طبقةً تلو الأخرى، مع مراعاة السماحية اللازمة للتشغيل. ولتسهيل تكسير الرايش، تُشحذ أسنان القطع بأخاديد متداخلة. ويُطلق على أداة التخريش المصممة وفقًا لطريقة التخريش الطبقي اسم أداة التخريش العادية.

(2) التخريش الكتلي

تتميز طريقة التخريش هذه بأن كل طبقة من المعدن على السطح المشغول تُقطع بواسطة مجموعة من أسنان أداة التخريش، وهي متماثلة الحجم تقريبًا ولكنها متشابكة (عادةً ما تتكون كل مجموعة من 2-3 أسنان). يقطع كل سن جزءًا فقط من طبقة المعدن. يُطلق على أداة التخريش المصممة وفقًا لطريقة التخريش الكتلي اسم أداة التخريش الدورانية.

(3) طرح شامل

بهذه الطريقة، تتكامل مزايا التشكيل الطبقي والتشكيل الكتلي. يُستخدم التشكيل الكتلي في القطع الخشن، بينما يُستخدم التشكيل الطبقي في القطع الدقيق. وبذلك، يُمكن تقصير طول أداة التشكيل، وزيادة الإنتاجية، والحصول على جودة سطح أفضل. تُسمى أداة التشكيل المصممة وفقًا لطريقة التشكيل الشاملة بأداة التشكيل الشاملة.

2. خصائص العملية ونطاق تطبيق ثقوب السحب

(1) إن أداة التخريش هي أداة متعددة الحواف، يمكنها إنهاء التخريش والتشطيب والتشطيب النهائي للثقب في سلسلة من خلال ضربة تخريش واحدة، ولها كفاءة إنتاجية عالية.

(2) تعتمد دقة الرسم بشكل أساسي على دقة المخرطة، وفي الظروف العادية، يمكن أن تصل دقة الرسم إلى IT9~IT7، ويمكن أن تصل خشونة السطح Ra إلى 6.3~ 1.6 ميكرومتر.

(3) عند رسم ثقب، يتم تحديد موضع قطعة العمل بواسطة الثقب المشكل نفسه (الجزء الأمامي من أداة التشكيل هو عنصر تحديد موضع قطعة العمل)، وليس من السهل ضمان دقة الموضع المتبادل للثقب والأسطح الأخرى؛ بالنسبة لمعالجة الأجزاء الدوارة التي تتطلب أسطحها الدائرية الداخلية والخارجية محورية، فغالبًا ما يكون من الضروري أولاً سحب الثقوب، ثم معالجة الأسطح الأخرى باستخدام الثقوب كمرجع لتحديد الموضع.

(4) لا يمكن للمخرطة معالجة الثقوب المستديرة فحسب، بل يمكنها أيضًا معالجة ثقوب التشكيل وثقوب الوصلات.

(5) المثقب هو أداة ذات حجم ثابت، وشكل معقد، وباهظ الثمن، وغير مناسب لمعالجة الثقوب الكبيرة.

تُستخدم ثقوب السحب بشكل شائع في عدد كبير من عمليات الإنتاج الضخم لمعالجة الثقوب في الأجزاء الصغيرة والمتوسطة الحجم بقطر يتراوح من 10 إلى 80 ملم وعمق ثقب لا يزيد عن 5 أضعاف الفتحة.

تقدم شركة Honscn Precision Technology Co., LTD. مجموعة واسعة من عمليات التصنيع، تشمل صبّ قطع الأجهزة، وقطع الأجهزة الدقيقة، والتصنيع المعقد باستخدام آلات الخراطة والطحن، والتصنيع المعقد باستخدام آلات تشكيل اللب. تُستخدم منتجاتنا على نطاق واسع في قطاعات السيارات، والدراجات النارية، والاتصالات، والتبريد، والبصريات، والأجهزة المنزلية، والإلكترونيات الدقيقة، وأدوات القياس، ومعدات الصيد، والأجهزة الإلكترونية، وغيرها من المجالات المتخصصة لتلبية احتياجاتها من قطع الغيار. اتصل بنا