دستگاه تراش چیست؟
دستگاه تراش [به انگلیسی: Lathe Machine] ماشین ابزاری است که قطعه کار را حول محور چرخش می‌چرخاند تا عملیات مختلفی مانند برش، سنگ‌زنی، تراشکاری، سوراخکاری، تغییر شکل و تراشکاری را با ابزارهایی که روی قطعه کار اعمال می‌شوند، انجام دهد تا جسمی با تقارن در اطراف این محور ایجاد شود.
با استفاده از ابزارهای مناسب فلزکاری، یک دستگاه تراش می‌تواند سطوح صاف ایجاد کند و حتی رزوه‌های پیچ یا اشکال مارپیچ را تولید کند. سطح پیچیدگی که ماشین‌های تراش می‌توانند به آن دست یابند، در ایجاد اشکال سه‌بعدی پیچیده بی‌نظیر است. قطعه کار معمولاً بین سه نظام و مرغک محکم می‌شود. مرغک در جهت افقی قابل حرکت است و کمک می‌کند تا اوپراتور امکان تنظیم طول‌های مختلف قطعه کار را فراهم کند.
تاریخچه مختصر دستگاه تراش – چه کسی دستگاه تراش را اختراع کرد؟
بررسی تاریخچه ماشین‌های تراش، داستان جذابی از ادغام تخیل و خلاقیت، خود مهندسی و خود تاریخ است. این دستگاه قابل توجه که برای تراش مواد مختلف استفاده می‌شود، در کنار توسعه و نبوغ بشر تکامل یافته است. نمونه اولیه دستگاه تراش فعلی که به عنوان پایه کارگاه‌های مدرن ماشینکاری عمل می‌کند یکی از ارزشمندترین ابزارهای تولید است که در اوایل قرن نوزدهم توسط هِنری مودسلی (Henry Maudslay) پایه‌گذاری شد. او به عنوان پدر دستگاه تراش مدرن شناخته می‌شود. دستاوردهای او، که به خاطر اختراع دستگاه تراش مدرن نیز شناخته می‌شود، نقطه عطفی در توسعه صنعتی هر جامعه‌ای است و انگیزه زیادی به صنایع ساخت و ماشینکاری بخشید.
چه قطعاتی را می‌توان با دستگاه تراش تولید کرد؟
دستگاه تراش، ماشین ابزاری است که در تولید اشکال متقارن محوری کاربرد دارد. کاربرد اصلی آن در پردازش مخروط‌ها و استوانه‌ها است. همچنین می‌تواند سوراخکاری و ماشینکاری پیچ را نیز انجام دهد. بیشتر محصولات مونتاژ شده، مانند قطعات خودرو و هواپیما، قطعات ماشین آلات ساختمانی، قطعات پزشکی، قطعات مرتبط با انرژی، قطعات لوازم خانگی و قطعات تجهیزات تولید نیمه هادی، با دستگاه تراش تولید می‌شوند. جنس موادی که می‌توانیم با آن‌ها کار کنیم شامل آهن، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، برنج و … است.
چه نوع عملیات ماشینکاری را می‌توان با دستگاه تراش انجام داد؟
عملکرد دستگاه تراش شامل چرخاندن یک قطعه کار و اعمال یک ابزار برش خاص (اینسرت) بر روی آن است. این دستگاه می‌تواند انواع مختلفی از ماشینکاری را بر اساس نحوه اعمال ابزار برش و حرکت خاص مورد استفاده انجام دهد. به طور کلی، به کمک دستگاه تراش می‌توان ماشینکاری قطر خارجی، ماشینکاری سوراخ داخلی، ماشینکاری سطح انتهایی، رزوه‌کاری، برش شیار، سوراخکاری، تراشکاری مخروطی و تراشکاری قوس دایره‌ای را انجام داد.
تکمیل یک قطعه شامل ترکیبات پیچیده‌ای از چندین عملیات ماشینکاری است. نوع ابزارها و فرآیندهای مورد استفاده، عوامل تعیین‌کننده در روش طراحی هستند که برنامه‌ریزی فرآیند نامیده می‌شوند. این کار را می‌توان با تغییر و جابجایی ابزار طبق توالی تعریف شده عملیات انجام داد. مجموعه‌ای از مهارت‌ها برای کار با دستگاه مورد نیاز است، اما آن‌ها به سرعت تحویل داده می‌شوند یا پس از پردازش به طور دقیق اصلاح می‌شوند.
برای اینکه کسی بتواند به طور کامل از پتانسیل یک کارگاه ماشینکاری استفاده کند، باید دانش فنی کار با دستگاه تراش را بداند. در اینجا، ما هر مرحله از تراشکاری را بررسی خواهیم کرد و جزئیات هر جزء از ماشین‌های تراش مدرن را شرح خواهیم داد. این راهنما برای ماشین‌های تراش دستی استاندارد و نه ماشین‌های تراش CNC در نظر گرفته شده‌است (برای مطالعه بیشتر در مورد تفاوت ماشینکاری سنتی و CNC اینجا کلیک کنید).
یک دستگاه تراش چگونه کار می‌کند؟
آماده‌سازی و راه‌اندازی: دستگاه تراش باید تمیز باشد و اجزاء آن (بستر یا میز، سر دستگاه و مرغک) باید تراز شوند. راه‌اندازی قطعه کار روی دستگاه تراش نیز باید به درستی انجام شود.
انتخاب و نصب ابزار برش: یک ابزار برش بر اساس جنس قطعه کار و عملیاتی که قرار است انجام شود، انتخاب می‌شود. پس از آن، ابزار باید به درستی به پایه ابزار یا نگهدارنده ابزار بسته شود تا از جهت و فاصله مناسب از قطعه کار اطمینان حاصل شود.
تنظیم سرعت اسپیندل: سرعت اسپیندل در عملیات تراشکاری بسیار مهم است و باید بسته به جنس قطعه کار و عملیات برش تنظیم شود. اسپیندل اصلی که توسط یک موتور الکتریکی روشن می‌شود، سرعت چرخش قطعه کار را تنظیم می‌کند.
به کار انداختن تغذیه: پس از تنظیم سرعت اسپیندل، مرحله بعدی راه اندازی تغذیه است. تغذیه، ابزار برش را یا در امتداد طول بستر تراش یا به صورت متقاطع برای برش طولی پیش می‌برد. این ابزار را می‌توان به صورت دستی حرکت داد یا طوری تنظیم کرد که به طور خودکار با سرعت ثابت پیش برود.
انجام عملیات برش: فرآیند برش با درگیر شدن ابزار با قطعه کار در حال چرخش شروع می‌شود. دستگاه تراش مواد اضافی را از قطعه کار جدا کرده و در حین چرخش آن را تراش می‌دهد.
نظارت و تنظیم: یک اپراتور باید به طور همزمان بر عملیات و فرآیند برش نظارت داشته باشد. این عمل شامل کنترل شکل‌دهی و ابعاد قطعه کار، کندی ابزار برش و همچنین تغییر سرعت پیشروی و سرعت اسپیندل در صورت نیاز است.
پرداخت و بازرسی: پس از عملیات ماشینکاری، قطعه کار تحت بازرسی قرار می‌گیرد تا میزان دقت و ظرافت آن ارزیابی شود. برای دستیابی به پرداخت مورد نیاز، می‌توان برخی عملیات ثانویه مانند سنباده‌زنی یا سنگ‌زنی را انجام داد.
اجزاء دستگاه تراش
سر دستگاه (Headstock): سر دستگاه شامل اسپیندل اصلی، چرخ‌دنده‌ها و موتوری است که اسپیندل را به حرکت در می‌آورد.
دستگاه مرغک (Tailstock): دستگاه مرغک در طرف دیگر سر دستگاه قرار دارد و می‌تواند در امتداد بستر دستگاه بلغزد و می‌تواند در موقعیت خود محکم شود تا تکیه‌گاهی برای قطعات کار بلندتر ایجاد کند.
بستر یا میز (Bed): اجزاء دستگاه تراش همگی روی بستر دستگاه نصب می‌شوند. بستر به عنوان یک پایه محکم از قطعات اصلی دستگاه پشتیبانی می‌کند.
حامل سوپرت (Carriage): حامل سوپرت در امتداد بستر به صورت دستی و توسط یک چرخ دستی حرکت می‌کند و با حرکت عرضی و طولی امکان قرارگیری دقیق ابزار برش در برابر قطعه کار را فراهم می‌کند.
پیچ انتقال قدرت یا لید اسکرو یا میله پیچ بری (Lead Screw): لید اسکرو یک پیچ استوانه‌ای بلند با رزوه‌های متعدد که به موازات بستر حرکت می‌کند است. لید اسکرو حرکت سوپرت را برای عملیات رزوه‌کاری امکان‌پذیر می‌کند.
میله تغذیه یا باردهی (Feed Rod): میله تغذیه که به موازات اسپیندل قرار گرفته و در امتداد بستر حرکت می‌کند. به عنوان مکانیزمی عمل می‌کند که حرکت سوپرت را برای عملیات بدون رزوه‌کاری تأمین می‌کند.
اسپیندل (Spindle): اسپیندل در داخل قسمت سر دستگاه قرار دارد و توسط موتور می‌چرخد.
سه نظام و چهارنظام (Chuck): اسپیندل دارای یک سه نظام متصل به خود است که امکان گرفتن و نگه داشتن قطعه کار را فراهم می‌کند.
ابزارگیر (Tool Post): ابزارگیر روی سوپرت فوقانی قرار می‌گیرد و برای نصب ابزارهای برش استفاده می‌شود.
سوپرت عرضی (Cross Slide): به صورت لغزشی عمود بر محور بستر حرکت می‌کند و برای کنترل عمق برش مهم است.
سوپرت فوقانی (Compound Rest): برای تنظیم دقیق ابزار و برش‌های زاویه‌دار استفاده می‌شود که روی سوپرت عرضی بسته می‌شود.
آپرون یا جعبه آپرون (Apron): بخشی از حامل سوپرت است که حرکت آن و کلاچ‌ها و اهرم‌ها را کنترل می‌کند.
دستگاه‌های تراش دستی و اتوماتیک چه تفاوتی دارند؟
قابل توجه‌ترین تفاوت بین دستگاه تراش دستی (سنتی) و دستگاه تراش اتوماتیک (CNC) در نحوه عملکرد و کاربرد هر نوع است.
دستگاه تراش دستی:
عملکرد: کنترل دستی کاربر مورد نیاز است؛ ابزار برش دستگاه تراش توسط اپراتور با استفاده از چرخ‌های دستی و اهرم‌ها کنترل می‌شود.
مهارت مورد نیاز: برای انجام کار دقیق، مهارت قابل توجهی، همراه با تجربه گسترده، مورد نیاز است.
انعطاف‌پذیری: کنترل نیز در مورد پروژه‌ها یا ساخت‌های منحصر به فرد و تکی بیشتر است.
کاربردها: مناسب برای کارهای دستی، کارهای تعمیراتی یا اهداف آموزشی که حجم کار کم و کار غیر استاندارد است.
دستگاه تراش اتوماتیک (CNC):
عملکرد: تراش‌های CNC از طریق کنترل‌های کامپیوتری که از یک توالی از پیش برنامه‌ریزی شده برای دقت و تکرارپذیری تنظیم شده پیروی می‌کنند، کار می‌کنند.
کارایی: افزایش بهره‌وری برای فرآیندهایی که می‌توانند با نظارت کم یا بدون نظارت کار کنند.
دقت: بهترین گزینه برای طرح‌های پیچیده و تکثیر کپی‌های دقیق.
کاربردها: رایج‌ترین در صنایع خودرو، هوافضا و لوازم الکترونیکی مصرفی که کالاها را به صورت عمده تولید می‌کنند.
مزایای دستگاه تراش
بهره‌وری بالا: دستگاه‌های تراش به تولید قطعات با حداکثر کیفیت در سطح بی‌رقیب دقت کمک می‌کنند و در نتیجه ماشینکاری دقیق تضمین می‌شود.
سرعت بالا: تراش‌های اتوماتیک زمان لازم برای تولید محصولات ماشینکاری شده از طریق تراش را به میزان زیادی کاهش می‌دهند.
صرفه‌جویی در زمان و هزینه: با توجه به مزایای ذکر شده در بالا، استفاده از دستگاه تراش باعث صرفه‌جویی زیادی در زمان می‌شود. گذشته از این، به دلیل عدم نیاز به اپراتور، در هزینه نیز صرفه‌جویی می‌شود که منجر به کاهش هزینه‌های ماشینکاری و نیروی کار خواهد شد.
تطبیق‌پذیری: انواع ماشین‌های تراش، از جمله تراش‌های CNC و تراش‌های سنتی ، سازگاری شگفت‌انگیزی را بر روی مواد مختلفی مانند فلزات، پلاستیک و چوب نشان می‌دهند.
دقت: ماشین‌های تراش به دلیل دقت برش مواد شناخته شده‌اند. به دلیل پیشرفت‌های فناوری و توسعه تراش‌های CNC، فرآیندهای ماشینکاری از نظر دقت به طرز چشمگیری بهبود یافته‌اند.
کارایی: افزایش قابل توجهی در کارایی فرآیند ماشینکاری، به ویژه با تراش‌های CNC و خودکار، وجود دارد که بهره‌وری را افزایش می‌دهد و برای اهداف صنعتی مفید است.
سفارشی‌سازی: ماشین‌های تراش در صنایع ابزارسازی، خودرو و هوافضا برای ایجاد اشکال سفارشی و پیچیده بسیار مهم هستند. توسعه مهارت: کارکرد دستی ماشین‌های تراش یا ماشین‌های تراش اتاق ابزار نیازمند سطح بالایی از مهارت و استادکاری است که به کاربر اجازه می‌دهد مهارت‌های جدیدی را در حین کار با دستگاه تراش توسعه دهد.
مقرون به صرفه: وقتی صحبت از تولیدات دسته‌ای کوچک می‌شود، ماشین‌های تراش بسیار اقتصادی می‌شوند، به خصوص در مواردی که ماشینکاری دقیق مد نظر باشد. تطبیق‌پذیری ارائه شده توسط دستگاه تراش، آن را نسبت به راه‌اندازی ماشین‌آلات تخصصی مقرون به صرفه‌تر می‌کند.
معایب دستگاه تراش
محدود به اشکال استوانه‌ای: اگرچه ماشین‌های تراش بسیار متنوع هستند، اما کاربرد اصلی آن‌ها ماشینکاری اشکال استوانه‌ای است. برای ماشینکاری غیر استوانه‌ای به ابزارها یا قطعات ماشین‌آلات اضافی نیاز است.
اپراتورها/تراشکاران بسیار ماهر: هر دستگاه تراش به حداقل تراشکاران نیاز دارد، با این حال هر فرد باید بسیار ماهر باشد زیرا مسئولیت کنترل دقیق دستگاه و نظارت مداوم بر آن بر عهده آن‌هاست. تمام عملیات مربوط به تنظیم‌کننده‌های دستگاه تراش نیاز به محدوده دقت بالایی دارد که متأسفانه به شدت به مهارت‌های آن‌ها متکی است.
هزینه و وزن دستگاه: یک دستگاه تراش پرهزینه است. علاوه بر این، به دلیل اینکه دستگاه نسبتاً بزرگی است، فضای زیادی را اشغال می‌کند و گاهی اوقات اتصالات و ملحقات اضافی آن را بزرگتر و گران‌تر می‌کند. همچنین، برای تولیدات کوچک که به دستگاه‌های تراش CNC نیاز دارند، توصیه نمی‌شود.
فناوری‌های جایگزین برای دستگاه تراش چیست؟
دستگاه تراش یکی از اولین ماشین ابزارهای ساخته شده و پرکاربردترین آن‌هاست. وقتی صحبت از شکل‌دهی مواد می‌شود، بسیار ارزشمند است. با این وجود، پیشرفت فناوری گزینه‌های جدیدی را به وجود آورده است که هر کدام از اساسی‌ترین ویژگی‌ها تا کاربردهای تخصصی خود، تفاوت‌هایی دارند. حال بیایید بیشتر به این گزینه‌ها نگاه کنیم و تفاوت‌ها را بررسی کنیم.
دستگاه فرز:
دستگاه تراش از قطعه کاری استفاده می‌کند که در مقابل یک ابزار برش می‌چرخد، در حالی که در دستگاه فرز به جای قطعه کار، ابزار برشی می‌چرخد. این اصل منجر به تنوع تقریباً نامحدودی از برش‌ها، شکل‌ها و طرح‌هایی می‌شود که می‌توان ایجاد کرد. از سوراخکاری و برش گرفته تا حتی قلاویزکاری و شیارزنی، دستگاه‌های فرز می‌توانند عملیات متنوعی را انجام دهند. همچنین، آن‌ها در موادی که بر روی آن کار می‌کنند، مانند فلزات، پلاستیک و چوب، همه‌کاره هستند.
چاپ سه‌بعدی:
ما اکنون در عصر تولید افزایشی زندگی می‌کنیم و چاپ سه‌بعدی به دلیل توانایی در بازتولید هندسه‌های پیچیده‌ای که با دستگاه‌های تراش سنتی غیرممکن است، محبوب‌ترین نمونه است. این فناوری جدید بیشتر به خاطر نمونه‌سازی سریع، از نمونه‌های اولیه پلاستیکی گرفته تا ساختارهای پیچیده آلیاژ فلزی که لایه به لایه ساخته می‌شوند، شناخته شده‌است. در حالی که ماهیت کند چاپ سه‌بعدی از ارزش آن می‌کاهد، ولی دقت بی‌نظیر و گزینه‌های سفارشی‌سازی آن را به صنعتی ترجیحی در بخش‌های پزشکی و کالاهای مصرفی برای طرح‌های پیچیده و سفارشی تبدیل کرده است.
برش لیزری:
فناوری برش لیزری از قدرت پرتو لیزر متمرکز برای برش یا حکاکی مواد استفاده می‌کند. این فناوری با مواد نازک مانند ورق فلزی، اکریلیک یا چوب بهترین عملکرد را دارد و سطح دقت آن با دستگاه‌های تراش معمولی قابل مقایسه نیست. اگرچه برش لیزری محدودیت‌هایی در ضخامت و نوع مواد دارد، اما سرعت و دقت، آن را به گزینه‌ای محبوب در صنایع ساخت، تابلوسازی و جواهرات تبدیل کرده است.
برش جت آب:
برش جت آب از آب پرفشار مخلوط با ذرات ساینده برای برش مواد ضخیم‌تر و سخت‌تر از فلزات، سنگ و سرامیک استفاده می‌کند. این فناوری به دلیل برش‌های دقیق و تطبیق‌پذیری و تولید طرح‌های پیچیده بدون اعوجاج حرارتی، بسیار شناخته شده‌است. صنایعی مانند معدن، هوافضا و مجسمه‌سازی هنری به دلیل توانایی در کار با انواع مواد بدون از دست دادن دقت، اغلب از برش جت آب استفاده می‌کنند.
روتر CNC:
مانند دستگاه‌های فرز، روتر CNC برای کار با چوب، فلزات سبک و مواد کامپوزیتی کاربرد دارد. این دستگاه در کار با قطعات بزرگ، مسطح و ورق مانند و حکاکی در سه بعد عالی است. به دلیل دقت و کار پیچیده‌اش، به طور گسترده در صنایع نجاری، تابلوسازی و ساخت پلاستیک استفاده می‌شود. سرعت انجام کار از طریق روترهای CNC و جزئیاتی که می‌توان در انواع مواد ارائه داد، تضمین می‌کند که این ماشین‌ها علاوه بر کارگاه‌هایی که بر روی قطعات تزئینی دقیق تمرکز دارند، مفید باشند.