خان كشي

این مطلب صرفا جنبه آموزشی دارد و گروه فنی مهندسی صنعت قطعه در زمینه عملیات خان کشی فعالیتی ندارد.

پيشگفتار

خان كشي نوعي عمليات براده برداري توليدي است كه براي ايجاد سطوح تخت، شيارها، هزارخاري وسطوح فرم دار ديگر بر روي قطعات مي باشد و در صورتي كه قطعه اي به اين عمليات نياز داشته باشد مي بايد پس از تراشكاري و فرزكاري هاي لازم قطعه را باز و بر روي دستگاه خان كشي بست. خان کشی به عملیات براده برداری خاصی گفته  می شود که به وسیله ابزارهای به نام تیغه ها یا سوزن های خان کشی که دارای دندانه های برنده متوالی و با اندازه های در حال افزایش اند اجرا شوند و ابزار تراش اجبارا از مسیر معینی که برایش در نظر گرفته اند گذشته و با یک بار عبور قطعه کار ساخته شود. توسط خان كشي مي توان هم بر سطوح داخلي و هم سطوح خارجي قطعات براده برداري كرد در خان كشي داخلي لازم است يك سوراخ در قطعه ايجاد شود تا ابزارخان كشي از درون آن عبور كند سه نوع عمليات خان كشي تعريف شده اند كه در آها از ابزار خان كشي خاصي استفاده مي شود.

 در خان كشي داخلي، از ابزار خان كشي كششي استفاده مي شود. در خان كشي خارجي، فرم ابزار خان كشي به صورت تخت است كه بر روي يك وجه آن دندانه هاي براده برداري قرار دارد و ابزار در شيار يك فيكسچر پشت بند مهار شده و حركت مي كند.ابزار خان كشي خارجي ممكن است به صورت تكي يا  گروهي بكار گرفته شود. در خان كشي سريعابزار خان كشي ثابت است و قطعات از درون آن(يا از مقابل آن) پشت سر هم حركت مي كنند.

خان کشي يک فرآيند منحصربه فرد با کارايي بسيار بالاست، که در آن تغذيه لبه هاي برنده به داخل قطعه کارکه عامل تعيين کننده ضخامت تراشه است، بستگي به ابزار تراش مربوطه بنام خان كش دارد . سطح حاصله عکس شکل مقطع خان کش است و در بيشتر موارد با يک بار عبور ابزار بر روي قطعه کار توليد مي شود.

خان کش مجموعه اي از ابزارهاي تک لبه است که بر روي يک ميله صلب مرکزي قرار گرفته و هر لبه بيش از لبه قبلي از ميله مرکزي فاصله دارد. اين افزايش فاصله از محور پله نام دارد و عمق تراش هر دندانه ضخامت تراشه را معلوم مي کند، و به اين ترتيب نيازي به تغذيه ابزار خان کشي نيست. شکل لبه جلويي دندانه ها سطح ماشين شده را تعيين مي کند. در نتيجه بخاطر شرايط ذاتي ابزار، نيازي به حرکت هاي نسبي پيچيده بين ابزار و قطعه کار وجود ندارد و معمولاً سطح مورد نظر با يک حرکت ساده خطي خان کش بر روي قطعه کار (يا قطعه کار بر روي خان کش ) ايجاد مي شود.

اگر چه واضح است که به خاطراين مشخصه ها خان کشي يک روش سريع وساده ماشين کاري است، اين نيز روشن است که رابطه نزديکي بين شکل مورد نظر، مقدار ماده اي که بايد برداشته شود وطرح خان کش وجود دارد. بعنوان مثال کل ضخامت ماده اي که مي توان برداشت نمي­ تواند از کل پله ابزار تجاوز کند، و پله هر دندانه بايد طوري باشد که ضخامت تراشه مناسب ماده تراشيدني را به وجود آورد. در نتيجه يا بايد براي هر کاري يک خان کش ويژه ساخت، يا اينکه قطعه را طوري طرح کرد که با خان کش هاي استاندارد قابل توليد باشد. بنا براين خان کشي روشي بسيار مناسب و مورد مصرف در کارهاي انبوه سازي است که تعداد زياد قطعات توليدي مخارج تهيه ابزار گران قيمت را توجيه مي کنند. اين فرآيند همچنين روش مناسبي براي ايجاد برخي شکل هاي ساده و استاندارد نظير جا خار است که مي توان با انواع خان کش هاي موجود انجام داد با اينکه خان کشي در اصل براي ايجاد جا خارهاي داخلي بوجود آمده و تکامل يافته است. امتيازات مشخص آن موجب تکامل بيشتر اين فرآيند در جهت تهيه خان کش هاي مخصوص براي ايجاد انواع مختلف سطوح نظير سطح هاي تخت، استوانه اي و نيم استوانه اي داخلي و خارجي و بسياري سطح هاي نا منظم شده است. شکل لبه دندانه خان کش محدوديت زيادي ندارد و در نتيجه شکل سطح هاي قابل ايجاد به روش خان کشي عملا نا محدود است. تنها محدوديت هاي فيزيکي عدم وجود مانع در مسير حرکت ابزار و وجود استحکام کافي در قطعه براي مقابله با نيروهاي وارده است. در خان کشي داخلي بايد سوراخي در قطعه وجود داشته باشد تا خان کش بتواند وارد ان شود. چنين سوراخي را مي توان با مته کاري، سوراخ تراشي يا ماهيچه گذاري ايجاد کرد. غالبا دقت کار خان کشي بيشتر از فرزکاري و برقوکاري است. اگر چه غالبا حرکت نسبي بين ابزار و قطعه کار در خان کشي يک حرکت ساده خطي است. براي ايجاد شيارهاي مارپيچ نظير محورهاي خارخور مارپيچ و خان داخل لوله تفنگ مي توان حرکت چرخشي نيز به ابزار داد.

 اصول خان كشي

براي به كار انداختن ابزار خان كشي قدرت زيادي لازم است، براي انجام عمليات خان كشي يك يا چند ابزار خان كشي كه گونه‌اي ابزار برنده شيب‌دار است از درون سوراخ به بيرون كشيده يا به درون آن هل داده مي‌شود.

ساختمان خان کش

بيشتر خان کش هاي داخلي يکپارچه هستند، اما در بسياري از موارد بصورت پوسته اي تهيه مي شوند که روي يک ميله قرار مي گيرند. چنانچه خان کش يا قسمتي از آن به سرعت فرسوده شود، فقط يک پوسته جايگزين مي گردد که مستلزم هزينه خيلي کمتر از تعويض يک خان کش يکپارچه کامل است.

خان کش هاي سطح کوچک غالبا يکپارچه هستند، ولي خان کش هاي بزرگتر از سرهم کردن قطعات کوچک درست مي شوند ساختمان چند پارچه باعث مي شود که هزينه تهيه و تيز کردن خان کش کمتر شود. علاوه براين در بيشتر موارد امکان جايگزيني قطعات وجود دارد.

شكل ابزار خان كشي

معمولي‌ترين شكلهاي ابزارهاي خان كشي عبارتند از:

۱-گرد ۲ – چهارگوش  ۳- جاخارزني الف ـ تك خاري ب ـ دوخاري ۴- هزار خاري ۵- مارپيچ

 در تصوير زير گروهي از شكل ابزارها را مشاهده مي‌نماييد:

ابزار خان كشي ابزار راست گردي است با مجموعه‌اي از دندانه‌هاي برنده كه اندازه آنها به تدريج بزرگ مي‌شود. ابزار خان كشي براي براده‌برداري از قطعات فلزي به ويژه براي پرداختكاري سوراخهاي مربع شكل، مستطيل شكل يا سوراخهای با شكل‌هاي نامنظم و نيز براي براده‌برداري جاخار در قرقره‌ها و توربين‌ها به كار مي‌رود. در تصوير زير نماي كوچك شده يك ابزار خان كشي نشان داده شده كه براي خان كشي سطح دندانه دار داخل يك قطعه كار مورد استفاده قرار مي گيرد. قسمت راهنماي ابزار، در سوراخي كه قبلا در قطعه كار ايجاد شده قرار مي گيرد تا ابزار به درستي به درون قطعه كار هدايت شود. اندازه دندانه هاي ابزار به تدريج بزرگتر مي شود تا اندازه آن مساوي با ابعاد نهايي قطعه كار شود.

در هر ابزار خان كشي سه نوع دندانه وجود دارد:خشن كاري، پرداخت اوليه و پرداخت نهايي همانطور كه در شكل مشاهده مي كنيد هر يك ازدندانه هاي  ابزار خان كشي، مقدار اندكي براده از قطعه كار بر مي دارد.

عمليات خان كشي

۱-   خان‌كشي كشش : ابزار خان كشي از داخل سوراخ كشيده مي‌شود. ۲- خان‌كشي حفاري : ابزار به داخل سوراخ رانده مي‌شود. ۳- خانكشي سطحي: ابزار خان كشي به دو سطح كشيده مي‌شود.

سرعت خان کشي

سرعت خان کشي نسبتا پايين است و بندرت از ۵۰ فوت در دقيقه تجاوز مي کند. اما از آنجا که معمولا سطح با يک بار حرکت خان کش تراشيده مي شود، فرآورش اين فرآيند بالا است و غالبا يک دور کامل بين ۵ تا ۳۰ ثانيه طول مي کشد. بخش عمده زمان دوره توليد صرف مسير برگشت، جابجا کردن خان کش و باز کردن و بستن کار در ماشين مي شود. اين شرايط تراشکاري موجب تسهيل در امر سرد کردن و روغن کاري شده و نتيجه آن نرخ فرسايش بسيار پايين ابزار است. اين امر يکي از امتيازات خان کشي بعنوان يک فرايند انبوه سازي است، زيرا از اين راه نياز به تيز کردن هاي متوالي ابزار کاهش يافته و عمر خان کش هاي گران قيمت بيشتر مي شود.

براي يک ماده تراشيدني و سرعت تراش مشخص، نيروي لازم براي کشيدن يا فشار دادن خان کش تابع پهنا، پله و تعداد دندانه هاي در حال تراش است. در نتيجه هنگام طراحي و انتخاب يک خان کش بايد محدوديت هاي طول مسير و توان ماشين در نظر گرفته شود.

جنس خان کش

جنس ابزارهای خان کشی را از بهترین فولادهای قابل ابکاری انتخاب می کنند و نیز امکان دارد برای این منظور از فولادهای تند بر و همچنین کربور های سخت یا الماسه مانند کربور تنگستن استفاده کنند.

معمولا پس از آن که تیغه های خان کشی را ساختند می بایستی با روش مناسب اقدام به ابکاری آنهاکنند به نحوی که تغییر شکل های نا مطلوبی در آن به وجود نیاید و برای افزایش دوامشان با قشر یا فیلم نازکی از فلز کرم که با عمل آب کاری آن را بر روی ابزار می نشانند به این خواسته می رسند. بعلت سرعت هاي تراش پايين، اين مواد براي اغلب شرايط تراشکاري، حتي انبوه سازي مناسب هستند. در خطوط انبوه سازي پيوسته، خصوصا در خان کشي مسطح،مي توان از ابزار با دندانه هاي از جنس کربورتنگستن استفاده کرد،زيرامي توان اين خان کش ها را به مدت چندين ماه بدون نياز به تيز کردن مجدد،مورد استفاده قرار داد.

تيز کردن خان کش

بيشتر خان کش ها را با سنگ زدن دندانه هايشان تيز مي کنند. هنگام تيز کردن خان کش هاي داخلي، باريکه خان کش نبايد سنگ زده شود، زيرا در اين صورت اندازه آن تغيير مي کند. گاهي اوقات باريکه خان کش هاي مسطح را سنگ مي زنند، که البته براي حفظ رابطه بين دندانه ها بايد همه آنهارا به يک اندازه سنگ زد.

طراحي خان کش

در ابزار خان كش هر دندانه به صورت يک ابزار تراش تک لبه پهن با نظمي شبيه دندانه هاي اره است، با اين تفاوت که اندازه آنها برابر نيست و به اندازه پله با هم تفاوت دارند که تعيين کننده عمق تراش هر دندانه است. عمق تراش از حدود ۰۰۶/۰اينچ در مورد دندانه هاي خشن تراش براي فولاد خوش تراش، تا حداقل ۰۰۱/۰اينچ براي دندانه هاي پرداخت است. اندازه دقيق آن تابع چند عامل است. ضخامت بيش از اندازه زياد موجب ايجاد تنش هاي ناهنجار در دندانه هاي خان کش و در قطعه کار مي شود. ضخامت خيلي کم باعث عمل مالش بجاي تراش مي شود. استحکام و شکل پذيري فلز تراشيدني عوامل اصلي هستند.

در مواردي نظير خان کشي فرآورده هاي ريخته گري و فرجينگ که سطح تخت و ساينده دارند و لازم است عمق تراشه زياد باشد، از خان کش هاي نوع دندانه آرميچري يا جست دار استفاده مي شود در اين طرح دو يا سه دندانه متوالي به اندازه همديگر بوده، ولي هر کدام از دندانه هاي يک گروه در قسمتي از لبه بريدگي دارند، بطوريکه عامل تراش فقط با قسمتي از محيط دندانه صورت مي گيرد . به اين ترتيب مي توان بدون افزايش نيروي لازم براي هردندانه تراشه هاي کم عرض تر ولي عميق تر برداشت با استفاده از دندانه هاي دو گانه نيز مي توان نيروي وارد بر هر دندانه را کاهش داد. در اين طرح دو دندانه متوالي هم اندازه وجود دارند که در محيط اولي شيارهاي پر عرض تراشه شکن تعبيه شده است و فقط در قسمت هايي از محيط خود فلز را مي تراشد ، در حالي که دندانه صاف بعدي عمل تراش را کامل مي کند. روش ديگر کاهش نيروي وارد بر هر دندانه، استفاده از دندانه اصلي است اين روش بيشتر براي خان کشي سطوح تخت عريض مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين قسمت وسط سطح بوسيله چند دندانه اوليه تراشيده مي شود و دندانه هاي بعدي که در دو دسته تدريجا از خط مستقيم انحراف پيدا مي کنند بقيه سطح را مي تراشندخان کش هايي که دندانه هاي دوگانه، آرميچري يا تدريجي دارند، بلندتراز خان کش هاي با دندانه معمولي هستند و در نتيجه استفاده از آنها مستلزم داشتن ماشين هايي با طول مسير کافي است درخان کش هاي مسطح،سطح دندانه ها به موازات جهت حرکت است يا زاويه اي بين ۵ تا ۲۰ درجه با آن مي سازد. اينگونه خان کش هايي که با برش فلز را مي تراشند نرم تر کار مي کنند و لرزش آنها کمتراست. اگر چه بيشتر کارهاي خان کشي مسطح بر روي سطح تخت انجام مي شود،امکان خان کشي سطوح ديگرنيز وجود دارد.

در خان کش نيز مانند تيغ اره،گام دندانه ها و فضاي خالي بين آنها که بوسيله شعاع تامين مي شود، بايد براي تراشه کافي باشد. تمام تراشه هاي ايجاد شده بوسيله يک دندانه در تمام مدت درگيري ابزار با کار بايد در فضاي بين دو دندانه متوالي جا شود. از طرفي بهتراست گام آنقدر کوچک باشد که در هر لحظه اقلا دو يا سه دندانه مشغول تراشکاري باشند. قلاب زاويه تراشه اوليه را معلوم مي کند و تابع ماده تراشيدني است که براي فولادبين ۱۵ تا ۲۰ درجه و براي چدن بين ۶ تا ۸ درجه است. زاويه پشت يا زاويه آزاد انتهايي براي جلوگيري از ماليده شدن ابزار به کار است و بين ۱ تا ۳ درجه مي باشد.

قسمت عمده تراشه برداري بوسيله دندانه هاي خشن تراش صورت مي گيرد. دندانه هاي نيمه پرداخت کن موجب صاف کردن سطح مي شوند، در حالي که دندانه هاي پرداخت کن براي ايجاد اندازه دقيق هستند. در يک خان کش نو همه دندانه هاي پرداخت کن به يک اندازه هستند. با ساييده شدن دندانه هاي پرداخت کن اوليه، دندانه هاي بعدي عمل تصحيح اندازه را انجام مي دهند. در پاره اي خان کش ها براي پرداخت بيشتر دندانه هاي جلاکاري تعبيه شده اند. اين دندانه ها لبه تيز ندارند، بلکه به شکل دکمه بوده و معمولا بين ۰۰۱/۰ اينچ بزرگتر از اندازه سوراخ هستند. عمل مالش دندانه ها موجب صاف شدن و تصحيح اندازه سوراخ مي شود. از اين خان کش ها بيشتر براي قطعات چدني و فلزات غيرآهني استفاده مي شود. انتهاي کشش، فقط در خان کش هاي کشيدني وجود دارد و براي اتصال سريع خان کش به مکانيزم کشيدن است.زايده جلوئي براي هم راستا کردن خان کش با سوراخ پيش از شروع تراشکاري است و زائده عقبي ابزار را هنگام خروج از قطعه کار با سوراخ تمام شده هم راستا نگاه مي دارد. طول ساقه بايد آنقدر باشد که خان کش بتواند از درون کار عبور کرده و پيش از در گير شدن دندانه هاي خشن تراش با کار به مکانيزم کشيدن بسته شود. چنانچه خان کش در ماشين قائم که مجهز به مکانيزم جابجا کردن ابزار است، مورد استفاده گيرد وجود دم لازم است. روشن است که هرگز نبايد از خان کش براي برداشتن فلز بيش از آن اندازه اي که بخاطر آن طرح شده است،استفاده مي شود. بيشترين مقدار فلز قابل برداشتن مجموع تمام پله هاي دندانه ها است. در طراحي قطعات بايد حداقل۰۲۰/۰ اينچ براي خان کشي منظور کرد و بيشترين مقدار عملي حدود ۲۵/۰ اينچ است.

اطلاعات فنی برای طراحی و ساخت ابزارهای خان کشی :

۱-نوع و جنس ماده اي که قرار است خان کشي شود.

۲-اندازه و شکل مقطعي که لازم است خان کشي شود.

۳-کيفيت سطح مورد نظر.

۴-تلرانس مجاز

۵-تعداد قطعه مورد نياز

۶-سختي ماده اي که قرار است خان کشي شود.

۷-نوع ماشيني که ابزار ساخته شده را به کار مي برد.

مکانيزم هاي کشنده خان کش

هنگامي که از خان کش کشيدني استفاده مي شود، لازم است آنرا با يک وسيله مکانيکي به سر کشش ماشين وصل کرد. اگر لازم نباشد پس از هر دوره کشش خان کش از دستگاه باز شود، مي توان از يک اتصال رزوه دار ساده استفاده کرد. در مواردي که خان کش با دست به ماشين بسته مي شود، در انتهاي کشش آن شياري وجود دارد که با فرو کردن يک خار در اين شيار و شيار نظير روي دستگاه کشنده آنهارا به هم متصل مي کنند. در بسياري از موارد از ماشين هاي نيمه خودکار يا خودکار استفاده مي کنند که خان کش با وسايل مکانيکي به وضعيت اوليه برگردانده مي شود. در اينگونه ماشين ها از دستگاه هاي خان کش خود کار گرد استفاده مي کنند. پس از رسيدن بازوي دستگاه کشنده به انتهاي مسير، غلاف بيروني به وسيله فشار وارده از يک متوقف کننده به محل اول برگردانده مي شود. با اين عمل فک دستگاه باز شده و مي توان ساقه خان کش را بيرون آورد. دستگاه کشنده در آغاز دوره بعدي به طور خود کار ساقه را در خود مي گيرد.

مزایای خان کشی

خان كشي مزاياي متعددي دارد كه مي توان به موارد زير اشاره نمود:

۱-سرعت تولید بسیار بالای دارد.

۲-در تولید انبوه مقرون به صرفه می باشد.

۳-برای شکل مقطع سوزن های خان کشی محدودیت چندانی وجود ندارد.

۴- کیفیت سطح بالای ایجاد می کند.

۵- عمر طولاني ابزار، زيرا دندانه هاي ابزار هر كدام مقدار اندكي براده برداري مي كند.

۶- با توجه به عملكرد اتوماتيك ماشين هاي خان كشي، امكان استفاده از كارگر نيمه ماهر وجود دارد.

معایب خان کشی

خان كشي مزاياي متعددي دارد كه مي توان به موارد زير اشاره نمود:

۱- در تولید تکی محدودیت داریم.

۲- ساخت سوزن های خان کشی مشکل و گران است.

۳- لازم است قبلا کار را با عمل مته کاری یا روش مناسب دیگر سوراخ کنند.

۴- در حین کار گرمای زیادی تولید می شود.

این مطلب صرفا جنبه آموزشی دارد و گروه فنی مهندسی صنعت قطعه در زمینه عملیات خان کشی فعالیتی ندارد.