معرفی بورینگ و انواع آن
معرفی :
بورینگ یکی از متنوع ترین روشهای ماشینکاری میباشد که دربخشهای بزرگ وسنگین ودرجاهایی که تراشکاری, فرزکاری ومته کاری امکان پذیر نمیباشد مورد استفاده قرارمیگیرد. مثل قاب موتور و سایر محفظه های ماشینی
عملیات بورینگ:
عملیات بورینگ را باید روی قطعاتی که دارای یک سوراخ اولیه باشند اجرا نمود. این سوراخ می تواند توسط مته ایجاد شده یا از طریق ریخته گری، فورج یا اکسترود به وجود آمده باشد. این روش عمدتاً برای مواردی استفاده می شود که تلرانسهای ابعادی بسته و کیفیت سطح خوب مورد نیاز باشد. با این روش می توان عملیات صیقلکاری وفرزکاری را, آن هم به طور دقیق روی قطعات انجام داد. همچنین میتوان با این روش عملیاتی چون تراشکاری,سنگ زنی (سنباده زنی) وچرخ دنده تراشی راهم روی قطعات انجام داد.
مدل های مختلف بورینگ:
1- ماشین بورینگ افقی (Horizaontal):
قطعه کار روی دستگاه ثابت می باشد وابزار بدورود آن میچرخد. با استفاده از این ماشین می توان خیلی از کارها چون ,برقوکاری- تراشکاری-پیچ زنی –صیقلکاری وشیارزنی وکارهای خسته کننده وپردردسر و قطعات نا متقارن را به آسانی روی دستگا ه نگه داشت وعملیات ماشینکاری را روی آن انجام داد.
اکثر عملیات تراشکاری که در حالت تراشکاری خارجی انجام می شوند را می توان در حالت تراشکاری داخلی نیز یافت . در حالت تراشکاری خارجی میزان طول آزاد ابزار (Overhang) تحت تاثیر طول قطعه کار نیست و می توان ابعاد ابزارگیر را به نحوی انتخاب کرد که بتواند در برابر تنشهای ناشی از برش مقاومت نمایند. اما در عملیات داخلی تراشی ابعاد ابزار بشدت توسط قطر و طول سوراخ قطعه کار محدود می گردد. یک قانون کلی که برای همه موارد ماشینکاری کاربرد دارد این است که همیشه باید طول آزاد ابزار (L) را به حداقل برسانیم تا بهترین پایداری امکانپذیر و به وسیله آن دقت لازم، حاصل گردد. در عملیات بورینگ ترجیحا میزان طول آزاد ابزار (L) را باید به حداقل برسانیم تا بهترین پایداری امکانپذیر و به وسیله آن دقت لازم، حاصل گردد. در مورد عملیات بورینگ عمق سوراخ تعیین کننده میزان طول آزاد ابزار خواهد. با افزایش قطر ابزار D، پایداری افزایش می یابد. اما این امکان محدود است زیرا باید فضای مجاز برای تخلیه براده و حرکتهای شعاعی ابزار را نیز در نظر داشت. پایداری ابزار را می توان توسط نسبت طول آزاد L به قطر ابزار D تعریف کرد : هر قدر مقدار این نسبت (L/D) کوچکتر باشد پایداری بهتری خواهیم داشت.
2-ماشینهای بورینگ عمومی(Vertical)
قطعه کار روی میز یک ماشین افقی دوران می کند وابزار ثابت درجای خود باقی میماند. قطعات بزرگ وسنگین را اکثرا روی این ماشین بورینگ سوار می کنند. دراین نوع ماشین کاری ابزار های چند گانه میتوانند نرخ تولید را بالا ببرند.
دقت ماشین بورینگ:
ابزارهایی که بر روی این ماشین ها نصب میشوند,ابزارهایی هستند که با سرعت و دقت بالا کارمی کنند. تنظیم دقیق ابزارها توسط روشهای اندازه گیری اپتیکی واندازه گیری الکتریکی انجام میشود. دراین نوع از ماشینکاری برای سرعت برشی زیاد از الماس استفاده میشود تا سوراخهایی با سطح,دقت و کیفیت بالا داشته باشیم.
ارتعاش در ماشینهای بورینگ:
ارتعاش یا حرکتهای نوسانی زمانی اتفاق می افتد که وضعیت تعادل یک جسم توسط نیروهای خارجی به هم می خورد. برای اینکه ارتعاش ایجاد شود باید یک نیروی مقابله کننده نیز وجود داشته باشد که سعی کند وضعیت تعادل را برگرداند.
قبل از اینکه به روشهای کاهش اثرات ارتعاش بپردازیم. از آنجا که وجود ارتعاش در عملیات بورینگ اجتناب ناپذیر است، باید راههای توزیع مناسب نیروهای برشی که منجر به کم کردن ارتعاش می شود را مطالعه نمود. هندسه اینسرت تاثیر تعین کننده ای بر نیروهای برشی دارد. یک اینسرت مثبت دارای زاویه براده مثبت است. زاویه براده مثبت به معنای نیروی برش کمتر است. اما زیاد کردن زاویه براده روی زاویای آزاد و گوه تاثیر خواهد گذاشت. اگر افزایش زاویه براده به قیمت کم کردن زاویه آزاد تمام شود، این امر باعث افزایش اصطکاک بین ابزار و دیواره سوراخ شده و ایجاد ارتعاش خواهد کرد. اما چنانچه با ثابت نگه داشتن زاویه ، بخواهیم زاویه براده را زیاد کنیم ، زاویه گوه کم شده و یک لبه تیز به دست خواد آمد که به آسانی به داخل ماده نفوذ می کند. البته در همین شرایط، لبه برنده ای شکننده خواهیم داشت که براحتی بر اثر گسترش سایش دیواره جانبی یا سایر خوردگیها، آسیب خواهد دید.
سایش دیواره جانبی به معنای تغییر هندسه اینسرت است که منجر به کاهش زاویه آزاد خواهد گردید,بنابراین در عملیات پرداخت صافی سطح مورد نیاز تعیین می کند که چه موقع باید اینسرت تعویض گردد. به طور کلی مقدار سایش دیواره جانبی (VB(Flankwear باید برای عملیات پرداخت و خشن کاری بین mm 0.1 – 0.3 باشد.
برای ممانعت از ارتعاش انتخاب ابزاری با زاویه ورود بزرگ موثر خواهد بود اما باید به خاطر داشت که افزایش زاویه ورود بر پارامترهای دیگری مانند ضخامت و راستای جریان براده نیز تاثیر خواهد گذاشت، لذا باید یک مصالحه بین این پارامترها برقرار کرد. عیب اصلی زاویه ورود بزرگ این است که نیروی برش روی طول کوتاهتری از لبه برنده توزیع می شود. به علاوه در زاویای ورود بزرگ، در هنگام ورود به برش و خروج از آن نیروهای برش ایجاد شده بسیار بزرگ هستند. از آنجایی که عملیات داخل تراش به طور کلی روی قطعاتی اجرا می شود که قبلاً سوراخ شده اند و عملیات متوسطی محسوب می گردند، لذا استفاده از زوایای ورود بزرگ معمولاً مشکل ساز نیست. معمولاً زاویه ورود 75 درجه یا بزرگتر پیشنهاد می گردد. در زاویه 75 درجه مولفه شعاعی برش به صورت مجازی 2 برابر مولفه شعاعی در زاویه 90 درجه خواهد بود.
منابع تولید ارتعاش را می توان به شرح زیر بیان نمود:
1- بالانس نبودن (لنگی)، به عنوان مثال زمانی که مرکز ثقل (A) یک جسم گردان بر محور دوران آن (B) منطبق نباشد
2- خمش یا موقعیت ضعیف یک محور
3- زمانی که از یاتاقانهای بدون اصطکاک استفاده می شود، همچنین بلبرینگ و رولربیرینگها، اختلاف بین مرکز ثقل (A)و محور دوران (B)
4- آسیب دیدگی یا پارگی در تسمه های انتقال نیرو یا دیگر بخشهای ماشین که ممکن است ایجاد ارتعاش نماید.
5- لقی قطعات در سیستمهای متحرک همیشه باعث ایجاد ارتعاش می شود و منجر ه ضایعاتی خواهد شد. بنابراین بازدیدهای مرتب و تعویض قطعات ساییده شده از بیشترین اهمیت برخوردار است به علاوه پیچهایی که بخوبی سفت نشده باشند باعث ایجاد ارتعاش در قطعاتی خواهند شد که با هم درگیری دارند
6- سیستمهای هیدرولیک
خمش:
خمش در راستای شعاع باعث خواهد شد که عمق برش کاهش یابد، به علاوه دقت قطر حاصله تحت تاثیر قرار گرفته و ضخامت براده به خاطر متغیر بودن اندازه برش، تغییر خواهد یافت. به این ترتیب ارتعاش که از لبه برنده به ابزار منتقل می شود افزایش می یابد. پایداری ابزار و نحوه گرفتن آن بر میزان ارتعاش تاثیر تعیین کننده ای خواهد داشت زیرا می تواند آن را تشدید یا تضعیف نماید. میزان خمش با افزایش طول آزاد بشدت زیاد خواهد شد. همچنین مقدار خمش یک داخل تراش وابسته به جنس ماده آن، قطر، طول آزاد و اندازه مولفه های شعاعی و مماسی نیروی برشی است. با انتخاب داخل تراش از ج-ن-S-یکه دارای ضریب الاستیسیته بالاتری است نیز می توان مقدار خمش را کم کرد. بنابراین با توجه به اینکه فولاد دارای ضریب الاستیسیته برابر (2.1X105 (N/mm2 و تنگستن کارباید دارای ضریبی برابر (6.3X105 (N/mm2 است، داخل تراشهای ساخته شده از جنس سمنتدکار باید برای استفاده در مواردی که طول آزاد ابزار زیاد است، مناسب تر می باشند.
جبران خمش ابزار:
در عملیات بورینگ حتی اگر ابزار بسیار خوب نگه داشته شده باشد باز هم تمایل به ارتعاش وجود خواهد داشت. خمش شعاعی باعث تغییر در قطر ماشینکاری گردیده و خمش مماسی باعث جابجای نوک ابزار به طرف پایین و در راستای دور شدن از خط مرکز خواهد شد. در هر دو مورد اندازه و جهت نیروهای برش تحت تاثیر نسبت بین ضخامت براده و هندسه اینسرت قرار می گیرد. اگر مقدار دقیق خمش نوک اینسرت شناخته شده باشد، می توان از این مشکل جلوگیری کرد. اگر نوک اینسرت را به اندازه بالاتر از خط مرکز بندیم، اینسرت تحت تاثیر نیروی مماسی، در حین ماشینکاری به محل صحیح خود برخواهد گشت، به همین ترتیب با تنظیم ابزار در عمق برشی که به اندازه از مقدار مورد نظر بزرگتر باشد، خمش شعاعی نیز جبران خواهد گردید.
انواع داخل تراشها:
داخل تراشها را می توان در انواع فولادی، کارباید یک تکه و فولادی با کار باید تقویت شده، تهیه کرد. ظرفیت مقاومت در برابر خمش همراه با افزایش مدول الاستیسیته افزایش خواهد یافت .از آنجا که مدول الاستیسیته کارباید سه برار فولاد است در مواردی که طول آزاد ابزار زیاد است داخل تراشهای ساخته شده از کارباید ارجح می باشند. اما ضعف ابزار کاربایدی در مقاومت آن در مقابل تنشهای کششی است. در ابزارهای کاربایدی تقویت شده، غلافهای کاربایدی قبلاً تحت تنش قرار گرفته اند تا از تنشهای کششی ممانعت به عمل آید. داخل تراشها را می توان به مجراهایی برای خنک کاری داخلی مجهز کرد. خنک کاری داخلی امکان خنک کردن لبه برنده را به نحو بهتری فراهم می کند و در ضمن شکستن و تخلیه براده ها نیز بهتر انجام خواهد شد. به این ترتیب عمر طولانی تری برای ابزار به دست خواهد آمد و مشکلات کیفیتی که اغلب به خاطر تجمع براده روی می دهد، حذف خواهند شد.
ماشینهای بورینگCNC:
ماشینهای بورینگ CNC (سوراخ تراش) مانند ماشینهای فرز سنتر با محور افقی می باشند . حرکت پیشروی بوسیله حرکت طولی محور اسپیندل که توسط انتقال و تبدیل حرکت گردشی موتور اصلی به حرکت طولی ، بوسیله گیر بوکس در ماشینهای قدیمی تر و یا حرکت مستقیم محور z آنها که موتور اصلی (تامین کننده حرکت چرخشی اسپیندل ) بر روی آن قرار گرفته شده است که توسط یک سروو موتور تامین می گردد . این ماشینها معمولا داری حداقل 5 محور حرکت می باشند :
1- محور حرکت طولی اسپیندل (محور W)
2- حرکت طولی خود کلگی ماشین (محور Z)
3- حرکت بالا و پایین کلگی (محور Y)
4- حرکت عرضی میز ماشین (محور X)
5- حرکت چرخشی میز ماشین که دارای حرکت 360 درجه می باشند (محور A یا B ) تمامی این محورها بسته به نوع ماشین می توانند همزمان با هم حرکت کرده و یا تنها دو محور بصورت همزمان حرکت می کنند .
در این ماشینها می توان از ابزارهای سوراختراش چند لبه و یا تک لبه ، کف تراش ، مته ، برقو ، قلاویز و بطور کلی هرابزاری که حرکت برشی آن از طریق گردش محوری تامین می گردد ، توسط ابزارگیرهای زنجیری یا چرخشی که معمولا دارای ظرفیت 60 تا 100 ابزار را دارا می باشند ، استفاده نمود . از این ماشینها می توان برای ماشینکاری تمامی قسمتهای انواع قطعات سبک تا بسیار سنگین استفاده نمود و معمولا جهت سوراختراشی سوراخهای طولی با قطر متوسط استفاده می شوند ولی بطور کلی برای تولید انواع قالبها و هر نوع قطعات پیچیده قابلیت برنامه نویسی را خواهند داشت . خلاصه این ماشینها یکسری از ماشینهای CNC همه کاره می باشند که در بعضی از آنها عملیاتهایی نظیر تعویض ، مهار و انتقال رباتیک قطعات و حتی Assembly ، Painting و Joining در بعضی از نوعهای خاص آنها انجام خواهد شد.
رباط صنعتی چیست؟
پیشتر در مقاله مربوط به سیستم اتوماسیون صنعتی گفتیم که امروزه با توجه به پیچیدگی در صنایع تولید، افزایش رقابت، افزایش اهمیت جان انسان و مسائلی از این دست دیگر استفاده از نیروی انسانی در فرایندهای تولید کار چندان عاقلانهای محسوب نمیشود لذا استفاده از رباتها به جای نیروی انسانی توصیه میشود. اما سؤالی که پیش میآید این است که:
- این رباتها چه انواعی دارند؟
- بهتر است از کدام ربات در کدام موارد استفاده شود؟
- رباتهای امروزی چه ویژگیهایی دارند؟
- و…
در این مقاله به برخی از رایجترین این موارد و پاسخ به مهمترین سؤالات درباره ربات صنعتی میپردازیم:
- ربات صنعتی چیست؟
- ربات صنعتی چگونه تکامل یافته است؟
- مزایای ربات صنعتی چیست؟
- انواع ربات صنعتی کداماند؟
- رباتهای صنعتی در چه صنایعی استفاده میشوند؟
ربات صنعتی چیست؟
ربات صنعتی سیستمی اتوماتیک است که در بخشی از فرایند تولید وارد شده و باعث اتومات شدن آن بخش میشود. این رباتها اغلب کاملا برنامهپذیر هستند و در ابعاد متفاوت از جمله نانو و میکرو تا ابعاد بزرگ کارخانهای یافت میشوند و توانایی اضافه شدن به خط تولید را دارند.
ربات صنعتی چگونه تکامل یافته است؟
اولین ربات شناخته شده در صنایع تولیدی که میتوان آن را ربات صنعتی نامید توسط شخصی به نام Taylor در سال ۱۹۳۷ میلادی ساخته شد که توان آن از یک موتور الکتریکی تأمین میشد و دستوراتش را توسط یک صفحه کاغذی دریافت میکرد و توانایی چیدن لایههای چوب و الوار بر روی هم را طبق یک الگو که در صفحه کاغذی مشخص شده بود، داشت. اما اولین ربات رسمی که به عنوان ربات ثبت شد در سال در سال ۱۹۵۴ میلادی توسط George Devol توسعه پیدا کرد که میتوانست اشیا را در شعاع ۵ متری جابهجا کند و آنها را از نقطهای به نقطه دیگر انتقال دهد. پس از آن بازوهای رباتیک توسعه پیدا کردند و سیستم فرمانپذیری آنها نیز از فرمانپذیری کاغذی به فرمانپذیری توسط ریزپردازندهها توسعه پیدا کرد که اولین آنها در سال ۱۹۷۵ میلادی به دست اینتل ساخته شد. از آن پس برخی کشورها نظیر ژاپن سرمایهگذاری هنگفتی روی صنایع مبتنی بر ربات صنعتی انجام دادند که نتیجه آن توسعه تولید در آن کشورها شد. اما سال ۱۹۸۰ را میتوان شروع استفاده از رباتیک در صنعت به شکل مدرن و امروزی دانست و دلیل آن پیشرفت توأمان علم الکترونیک و مکانیک و شکلگیری دانش مکاترونیک بود.
اما تا سال ۲۰۰۸ هنوز از ترکیب ربات و انسان در صنایع تولیدی استفاده میشد تا اینکه در این سال یک شرکت دانمارکی رباتهای مشارکتی را توسعه داد که میتوانستند با مشارکت یکدیگر فرایند تولید را از صفر تا ۱۰۰ به انجام برسانند.
مزایای استفاده از ربات صنعتی برای کارخانجات
- افزایش بهرهوری
استفاده از ربات های صنعتی در کارخانجات به دلیل حذف هزینههای دستمزد نیروی انسانی، افزایش سرعت تولید و توانایی تولید در مقیاسهای بالا بدون مسائلی مانند خستگی و… بهرهوری را به شدت افزایش دادند.
- افزایش امنیت خط تولید
همواره امنیت کارکنانی که در خط تولید صنایع مشغول کار هستند نگرانی بزرگی برای کارفرما و ذینفعان محسوب میشود زیرا این افراد همواره با خطراتی نظیر از کار افتادگی و حوادث منجر به صدمه و فوت دست و پنجه نرم میکنند که با جایگزینی این افراد با رباتها این مسأله به نوعی حل شده محسوب میشود.
- انعطاف پذیری
با توجه به نوع ربات انتخابی شما در خط تولید میتوانید از آن در همه شرایط آسان و سخت استفاده کنید، شرایطی که انسان حاضر به انجام آن فعالیتها نیست. مانند تولید در دمای بالا مثل کورهها، استفاده از صنایع برش و…
- دقت بالا
شاید پیش از پیدایش رباتها، همزمانی سرعت و دقت در صنایع، افسانهای بیش نبود که پیدایش رباتها با توجه به حذف خطای انسانی ناشی از بیدقتی، خستگی، مشکلات و… افزایش دقت و در نتیجه کیفیت صنایع را به همراه داشت.
انواع ربات صنعتی
- رباتهای Handling
این نوع رباتها با سرعت و قدرت بالا کار میکنند و از حساسیت بسیار بالایی برخوردارند و وظیفه آنها اغلب جابهجایی مواد، تأمین مواد اولیه برای رباتهای عملگر مانند CNC و دریافت مواد تولید شده از رباتهای عملگر و انتقال آن به قسمت بستهبندی است.
- رباتهای برش
این نوع ربات صنعتی همانطور که از نامش هم برمیآید وظیفه برش و تبدیل قطعات بزرگ به کوچکتر را انجام می دهد که از انواع پیچیده این ربات میتوان به رباتهای CNC اشاره کرد که با دقتی بسیار بالا به برش مواد اولیه و تبدیل آن به قطعه مورد نیاز میپردازند.
- رباتهای پرس و بستهبندی
رباتهای پرس انواع مختلفی دارند از جمله نورد که برای تبدیل مواد اولیه حجیم به وروقهها کاربرد دارد. که یکی از این انواع بستهبندی و پرس مواد مختلف از جمله مواد غذایی، نوشیدنیها و سایر موارد از این دست میباشد.
- رباتهای رنگآمیزی
در نگاه اول رباتهای سادهای بنظر میرسند اما هرگز اینطور نیست. این نوع ربات صنعتی در مواردی که نیازمند رنگآمیزی در شرایط سخت و خطرناک، دمای بالای محل کار و هنگام وجود مواد سمی در ترکیبات رنگ و… نقش حیاتی ایفا خواهد کرد.
- رباتهای جوش
یکی از مواردی که با افزایش دقت منجر به افزایش کیفیت در محصول نهایی شد شکلگیری و توسعه رباتهای جوش بود زیرا این نوع ربات صنعتی با دقت بالا و توانایی جوش نقطهای در صنایع بسیار حساسی نظیر صنایع هواپیماسازی، فضایی و… بسیار مهم واقع شد.
ربات صنعتی در چه صنایعی استفاده میشود؟
ربات صنعتی تقریبا در تمامی صنایع قابل استفاده است اما در موارد زیر بیشترین کاربرد و اهمیت را داراست:
- صنایع هواپیمایی
- صنایع فضایی
- خودروسازی
- غذا و نوشیدنی
- الکترونیکی
- کشاورزی
- پزشکی و بهداشتی
- کنترل کیفیت
مونتاژ چیست؟
یک خط مونتاژ یک فرآیند تولید (اغلب به نام مونتاژ پیشرونده) است که در آن قطعات (معمولا قطعات قابل تعویض) به عنوان مونتاژ نیمه تمام از ایستگاه کاری به محل کار اضافه می شوند، جایی که قطعات به ترتیب تا زمانی که تولید نهایی تولید می شود، اضافه شود. با حرکت مکانیکی قطعات به کار مونتاژ و حرکت قطعات نیمه تمام از ایستگاه کاری به محل کار، یک محصول کامل می تواندسریعتر و با کار کمتر کار کند، مگر اینکه کارگران قطعات را به قطعه ثابت برایمونتاژ منتقل کنند.

خطوط مونتاژ روش های متداول جمع آوری اقلام پیچیده مانند خودرو وتجهیزات حمل و نقل دیگر، لوازم خانگی و کالاهای الکترونیکی است.خطوط مونتاژ برای سازماندهی متوالی کارگران، ابزار و ماشین آلات و قطعاتطراحی شده اند. حرکت کارگران تا حد امکان به حداقل برسد. تمام قطعات یامجموعه ها با استفاده از نوار نقاله یا وسایل نقلیه موتوری مانند بالابرهایبالابر و یا جاذبه، بدون حمل و نقل دستی مورد استفاده قرار می گیرند.بلند کردن سنگین توسط ماشین آلات مانند جرثقیل های سربار و یاآسانسور بالابر انجام می شود. هر کارگر معمولا یک عمل ساده انجام می دهد.

مونتاژ خودرو
مونتاژ یک خودرو را در نظر بگیرید: فرض کنید که گام های خاصی درخط مونتاژ موتور نصب، نصب کاپوت و نصب چرخ ها(در آن منظور با مراحل دلخواه بینشهری)؛ تنها یکی از این مراحل می تواند دریک زمان انجام شود. در تولید سنتی، تنها یک ماشین در یک زمان مونتاژ می شود.اگر نصب موتور 20 دقیقه طول بکشد، نصب هود 5 دقیقه طول می کشد ونصب چرخ ها 10 دقیقه طول می کشد و سپس هر خودرو 35 دقیقه ای می شود.

در یک خط مونتاژ، مونتاژ خودرو بین چندین ایستگاه تقسیم شده است،همه هم همزمان کار می کنند. هنگامی که یک ایستگاه با یک ماشینبه اتمام برسد، آن را به مرحله بعدی می برد. با داشتن سه ایستگاه،در کل سه ماشین مختلف می تواند در همان زمان اجرا شود،هر کدام در یک مرحله دیگر از مونتاژ آن.

پس از اتمام کار خود در اولین ماشین، خدمه نصب موتور می تواند
در ماشین دوم کار کند. در حالی که خدمه نصب موتور در ماشین دوم کار می کند، اولین ماشین را می توان به ایستگاه هود منتقل کرد و با یک هود،سپس به ایستگاه چرخ ها منتقل و با چرخ ها نصب شود. بعد از اینکه موتور بر روی ماشین دوم نصب شد، ماشین دوم به مونتاژ کاپوت حرکت می کند.
در همان زمان، ماشین سوم به مجموعه مونتاژ حرکت می کند.
هنگامی که موتور سوم ماشین نصب شده است، آن را می توان بهایستگاه هود نقل مکان کرد. در ضمن، اتومبیل های بعدی (در صورت وجود)می توانند به ایستگاه نصب موتور منتقل شوند.