تخديد

Splines -

 التخديد

التخديد

الدرفلة على البارد	التفريز بأداة تفريز إصبعية
البثق	التشغيل بالتخليق
التفريز	التشغيل بفارزة قطع المسننات

التخديد splining عملية يتم فيها تشغيل لعمود أو جذع أو قرص معدني. يُستخدم العمود المخدَّد لنقل الحركة بتعشيقه بعمود آخر مخدَّد من الداخل أو بمسنَّن أو بعنصر ميكانيكي مخدَّد أيضاً ليدور العنصران معاً بسرعة واحدة.

للعمود المخدَّد مجارٍ متساوية البعد بعضها عن بعض على محيطه، وتكون موازية لمحوره، ومن الممكن أن تكون الأسنان مستقيمة الجوانب أو ملتفة لولبياً involute. في بعض المحاور يستخدم خابور أو إسفين لتعشيق المحور المخدَّد بالأسطوانة، كما في الشكل (1)، كما تخدَّد بعض الجذوع لاستخدامها في بعض القوالب الخاصة.

الشكل (1) تعشيق الجذوع المخدَّدة.

تُصنع الأخاديد بطرائق عدة أهمها:

• الدرفلة على البارد cold rolling
• البثق extrusion of splined shafts
• التفريز milling
• التفريز بأداة تفريز إصبعية milling using end mill cutters
• التشغيل بالتخليق by broaching
• التشغيل بفارزة قطع المسننات hobbing

  1- الدرفلة على البارد:

  وهي الطريقة الأسرع والأكثر اقتصادية لإنتاج الجذوع المخدَّدة بأسنان لولبية. يُستخدم في عملية درفلة الأخاديد مسنَّنا تشكيل يدوران باتجاهين متعاكسين ويتقدمان على الجزء الأسطواني لجذع معدني مطبِّقين ضغطاً عالياً عليه فينزاح المعدن من دون قطع لتوليد الشكل المطلوب.

  تمتاز عملية الدرفلة على البارد بمايلي:

• توفير في المادة الأولية؛ إذ إن حجم الخامة الأولية يساوي تقريباً حجم المحور المخدد بعد درفلته.
• خصائص ميكانيكية عالية تزيد في قساوة المعدن ومتانة الشد الأعظمي نتيجة للتصلد الانفعالي في المعدن المشكَّل، وخاصة في منطقة الأسنان.
• تحسين في البنية البلُّورية.
• جودة السطح ونعومة مشابهة لنعومة مسننات التشكيل.
• ضبط التسامحات بالحصول على أبعاد أدق من عمليات التشغيل.
• معدل إنتاج مرتفع حيث تنجز العملية خلال زمن قصير.
• تخفيض كلفة الإنتاج نتيجة للعوامل السابقة.

• 2- البثق:

  تُنفَّذ عملية بثق الجذوع المخدَّدة بوضع خامة أسطوانية من المادة المراد بثقها داخل قالب البثق المجهز من أحد الطرفين بفتحة خروج مماثلة للمقطع المطلوب تشكيله، ويُضغط على الخامة من الطرف الآخر بمكبس يجبرها على الخروج من الفتحة بالشكل المطلوب وهي بالحالة الصلبة. ويستمر تحرك المكبس حتى يخرج الجزء الأكبر منها، وتتوقف العملية على مسافة صغيرة من فتحة الخروج، ثم يخرج الجزء المتبقي مع القالب ويُفصلان عن بعضهما البعض، وتُسمى هذه الطريقة البثق المباشر، وبعد خروج المقطع من قالب البثق يجري شده في مكنة شدٍّ لتحقيق الاستقامة. تستخدم الجذوع المبثوقة بهذه الطريقة في علب السرعة الصغيرة وفي أعمال الزخرفة وفي القوالب المستخدمة لسكب بعض المواد الخاصة. وفي بعض الاستخدامات تنفذ عملية تشغيل إضافية للحصول على الأبعاد النهائية.

  يمكن أن تنفذ عملية البثق على البارد أو على الساخن، كما يمكن الحصول على الجذوع المخدَّدة بالبثق المعاكس؛ إذ يمكن الحصول بهذه الطريقة على جذع مخدَّد رأسه مسنن في عملية واحدة. تمتاز عملية البثق أيضاً بالتوفير في المادة الأولية، وتخفيض كلفة الإنتاج، وارتفاع معدل الإنتاج وجودة المواصفات الميكانيكية عند إجراء العملية على البارد نتيجة التصلد الانفعالي.

  3- التفريز:

  يثبت الجذع المراد تخديده بين فكوك ظرف المقسِّم في الفارزة من جهة، ويُربط من الجهة الأخرى في النقطة الدوارة للغراب المتحرك، وتُركَّب سكينتان قرصيّتان جانبيّتان على محور الرأس الدائر للفارزة مع تسميكات مناسبة بينهما. تحدد سماكة التسميكات بحيث تعطي فراغاً بين السطحين الداخليّين لسكيني التفريز مساوياً لعرض القطع المطلوب في الجذع. تضبط طاولة الفارزة بحيث يكون مستوي التناظر بين السكينين فوق ماراً بمحور الجذع المطلوب تخديده، ويستمر القطع بعدة أشواط حتى يتحقق العمق المطلوب، وبعدها يُدار الجذع بواسطة المقسِّم بالزاوية المناسبة لتشكيل الأخدودين التاليين، ويبين الشكل (2) مخططاً توضيحياً لهذه العملية.

  الشكل (2)

  بعد تشغيل الأخاديد جميعها في المحور تركب سكّين تفريز قرصية حدها القاطع دائري الشكل على محور الرأس الدائر ويفرَّز قعر الأخاديد خلال عدة أشواط. كما يمكن تشغيل الأخاديد في الجذوع باستخدام مركز تشغيل أو فارزة مبرمجة Computer Numerical Control (CNC) باستخدام الطاولة الدوارة بدلاً من المقسِّم في الفارزة العادية.

  4- التفريز بأداة تفريز إصبعية:

  يثبت الجذع المطلوب تخديده في ظرف المقسِّم في الفارزة العادية أو في ظرف الطاولة الدوارة في الفارزة المبرمجة من جهة ويدخل من الجهة الأخرى الرأس المخروطي للنقطة الدوارة في التجويف المخروطي للجذع المراد تشكيله، تستخدم في هذه العملية أداة تفريز إصبعية مقطعها الطولي مطابق لمقطع المجرى. وتبدأ العملية بدخول أداة التفريز الدوارة في المعدن إلى عمق مناسب بحسب متغيرات القطع ثم تتحرك العربة بالاتجاه الطولي حتى نهاية الشوط وتعاد العملية عدة مرات حتى الحصول على الشكل النهائي للأخدود.

  تدار الطاولة الدوارة أو المقسِّم بالزاوية المناسبة بحسب عدد الأخاديد في الجذع لتشغيل الأخدود التالي وهكذا حتى الانتهاء من جميع الأخاديد.

  5- التشغيل بالتخليق:

  تستخدم عملية التخليق لتشغيل الأخاديد الداخلية والخارجية في الجذوع ، ويبين الشكل (3) مبدأ عملية التخليق. تُجرُّ أداة التخليق ذات الحدود القاطعة المتدرجة بشكل مواز لمحور الجذع المراد تخديده بقوة جر مناسبة ويقطع المعدن تدريجياً حتى الحصول على العمق المطلوب.

  الشكل (3) مبدأ عملية التخليق.

  6- التشغيل بفارزة قطع المسننات:

  تستخدم عملية التفريز هذه لتصنيع المسننات والجذوع المخدَّدة بفارزة قطع المسننات، ويجري قطع الأسنان تدريجياً بعدد من الأشواط بأداة قطع ملولبة، وهذه العملية رخيصة الكلفة وتمتاز بدقة عالية لذا تستخدم لقطع العديد من عناصر الآلات.

  للآلة محوران يميل أحدهما على الآخر، تُركَّب المشغولة على أحدهما ويركَّب على المحور الثاني أداة قطع المسننات. في حالة قطع مسنن عدل تكون الزاوية بين المحورين مساوية لزاوية حلزون سكين التفريز، وفي حالة قطع مسنن حلزوني تكون الزاوية بين المحورين مساوية لمجموع زاوية حلزون المسنن وزاوية حلزون السكين. يدور المحوران بسرعتين تتناسبان مع عدد الأسنان المراد الحصول عليها، وإذا كانت نسبة الأسنان 40:1 فيجب أن تدور أداة القطع 40 دورة مقابل كل دورة للمشغولة، ومن ثَمَّ تقطع أربعين سناً فيها، هذا في حالة استخدام أداة قطع أحادية السن (باب واحد). أما في حالة استخدام أداة قطع متعددة الأبواب فيجب أن تضرب نسبة السرعتين بعدد الأبواب، ويمكن قطع حتى خمس أسنان في المشغولة في وقت واحد. ولدى تشغيل المسننات الكبيرة تجري عملية قطع خشنة أولاً لتخفيف حجم المعدن المراد قطعه في العملية. تتألف آلة تفريز المسننات من ظرف مركب على رأس دوار يقابله من الطرف الآخر غراب ذو نقطة دوارة، وللآلة رأس دوار تركب عليه أداة قطع المسننات، في حين تكون آلات قطع المسننات الحديثة مؤتمتة بالكامل تراوح بين الصغيرة جداً -بقطر يقع بين بضعة ملليمترات-وحتى ثلاثة أمتار. يبين الشكل (4) الأجزاء الرئيسية لآلة قطع المسننات، كما يبين الشكل (5) أداة القطع، وهي أسطوانية الشكل ولها أسنان قطع حلزونية مخدّدة تمتد على كامل محيطها، ومن الممكن أن تكون بحلزون واحد أو متعددة الحلزونات.

  الشكل (4) مجموعة القطع بأداة قطع المسننات.

  الشكل (5) أداة قطع المسننات

  غسان موسى

  مراجع للاستزادة: - F. D. Crawshaw, Metal Spinning; Popular Mechanics Handbooks, Alpha Edition 2020. - P. J. H. Loffman, Precision Machining Technology, NY- Delmar Cengage Learning, 2012. - V. Marinov, Manufacturing Technology, Kendall Hunt Publishing Company, 2010 - Metals Handbook, Machining, ASM International, 2006. - C. Tuells, W. A Painter, Metal Spinning, Martino Fine Books 2016.

---

- التصنيف : التقانات الصناعية - النوع : التقانات الصناعية - المجلد : المجلد السابع مشاركة :