ماشین های اره (Sawing Machines)

معرفی تجهیزات و دستگاه های ساخت و تولید
ماشین های اره کاری

اره کاری یکی از فرآیندهای پرکاربرد صنعتی است و تیغه اره های دستی  قدیمی ترین ابزار انجام آن محسوب می شوند.

امروزه دستگاه های متنوعی همچون برشکاری واترجت، پلاسما، وایرکات، لیزر و … برای برش قطعات به کار گرفته می شوند، با این حال ماشین های اره کماکان بعنوان ابزاری مطمئن و نسبتا ارزان قیمت مورد توجه قرار می گیرند.

بهترین راندمان اره کاری برای قطعاتی با ۱۸۰ تا ۲۵۰ برینل سختی است، هر چند با کاهش نرخ برشکاری قطعاتی با ۴۵۰ برینل سختی نیز قابلیت اره کاری خواهند داشت.

انواع ماشین های اره

ماشین های اره کاری بر اساس مکانیزم و نوع تیغه به سه نوع  لنگ (کمان برقی) ، نواری و دیسکی طبقه بندی می شوند.

هر یک از این ماشین ها برای کاربرد خاصی عرضه شده اند بطوریکه بیشترین دقت و پرداخت سطحی مربوط به ماشین اره های دیسکی است و اره های نواری و لنگ در رتبه های بعدی قرار می گیرند، این میزان از دقت مشمول هزینه های بیشتری نیز هست بطوریکه اره های دیسکی گران ترین تیغه ها  و بیشترین مصرف انرژی را دارند.

اره های نواری ضمن برخورداری از کمترین میزان مصرف انرژی، سرعت بالایی در برشکاری داشته و برای کاربردهای صنعتی در تیراژ بالا و دقت متوسط  بهترین گزینه محسوب می شوند.

همچنین این ماشین ها  در حین اره کاری قطعه کار را به میز میفشارند که به نیروی گیره بندی کمک کرده و سبب می شود به مکانیزم  های ساده تری برای نگهداری قطعه کار نیاز باشد.

بصورت کلی هزینه های اره لنگ کمتر از اره نواری و هزینه ی اره های دیسکی بیشتر از هر دوی آن ها است.

۱- ماشین اره نواری (Band Sawing Machine)

این ماشین شامل یک نوار فولادی بلند، انعطاف پذیر، نازک و باریک است که در یک جهت و  میان دو یا چند غلتک بصورت پیوسته حرکت می کند و قطعه کار در تماس با آن اره کاری می شود.

یکی از غلتک ها به موتور الکتریکی متصل است و نیروی حرکت نوار و  دوران سایر غلتک ها را تامین مینماید، همچنین  ضخامت نوار برشی باید به حدی باید که بدرستی روی غلتک های خم شده و فشار ناشی از برشکاری را تحمل نماید.

نوار برنده می تواند در راستای افقی یا عمودی قرار بگیرد، در حالت اول به آن اره نواری افقی و در حالت دوم اره نواری عمودی گفته می شود، لازم به ذذکر است در بسیاری از منابع،  اره های نواری را به دو گروه افقی و عمودی طبقه بندی می کنند. (که طبقه بندی چندان مناسبی نیست)

در اره های عمودی جهت حرکت نوار بگونه ای است که قطعه به میز کار فشرده میشود و این فشار به نگهداری قطعه کارتوسط  سیستم گیره بندی کمک می کند، در نتیجه استفاده از مکانیزم های گیره بندی ساده تر امکان پذیر خواهد بود.

دقت بالای برشکاری و رعایت تلورانس وابستگی زیادی به مهارت اپراتور خواهد داشت، همچنین موقعیت ماشین و ابزار در کنار امکاناتی همچون سرو کنترل ها یا سنسورهای عیب یاب در نتیجه ی برشکاری تاثیر زیادی  دارند.

ماشین اره نواری افقی

در جلد شانزدهم مرجع ASM ، عنوان شده که یک اپراتور ماهر در صورت استفاده از ماشین اره دقیق و تجهیزات بزرگ نمایی قادر است عملیات برش کانتور را  با دفت ۰٫۲۵ تا ۰۳۸ میلیمتر انجام دهد. بطور میانگین می توان این مقدار را ۰٫۸ میلیمتر برای اپراتورهای معمولی و تجهیزات متوسط در نظر گرفت.

در شرایط ایده آل صافی سطح مقاطع برشی می تواند میان ۱٫۵ تا ۵ میکرومتر باشد که این مقدار در شرایط عمومی ۵ تا ۷٫۶ میکرومتر است.

در این ماشین ها پهنای  کوچک نوار منجر به کاهش اتلاف ماده خام و مصرف انرژی می شود، همچنین پیوستگی اره کاری و فرصت خنک شدن نوار در حین حرکت سبب می شود سرعت فرآیند افزایش یافته و خط برش هموارتر و دقیق تری ایجاد شود.

انواع ماشین اره های نواری

ماشین های اره نواری در پنج دسته اصلی تقسیم بندی می شوند :

دسته اول- ماشین اره نواری برای تکه تکه کردن قطعات (Cutoff Band Saw Machine)

در این ماشین ها محور نوار بصورت افقی قرار گرفته و برای تکه تکه کردن قطعات در طول های معین مورد استفاده قرار می گیرد. خط برش هر یک از تکه ها مستقیم است و نمی تواند بصورت خطوط خمیده یا شکسته باشد.

ماشین اره نواری برای برش قطعات

دسته دوم- ماشین اره نواری برای برش کانتور (Contour Band Saw Machine)

در این ماشین ها  نوار اره بصورت عمودی قرار گرفته و برای اره کاری در راستای خطوط مستقیم (همچون مورد اول) و غیر مستقیم (خطوط منحنی، شکسته و …) کاربرد دارد.

ساختمان دستگاه بصورت C شکل است تا برشکاری قطعات ضخیم بدون درگیر شدن با بدنه ی ماشین امکان پذیر شود. بصورت معمول  قطعات تا ارتفاع ۱۴۰۰ میلیمتر قابلیت جای گیری در فضای برشی این ماشین ها  را دارند. (البته در بعضی ماشین های مخصوص این ارتفاع تا ۳۰۰۰ میلیمتر افزایش یافته است.)

ماشین اره نوار نقش نگاری یا کانتوربری

این ماشین ها بر اساس نوع حرکت میز به سه دسته طبقه بندی می شوند :

ماشین کانتور بری با میز ثابت : در این حالت قطعه کار بصورت دستی باردهی و بسمت نوار برش هدایت می شود.

ماشین کانتور بری با میز متحرک : در این حالت میز کار قطعه را به سوی  نوار برش هدایت می کند.

ماشین کانتور بری با میز رادیال : در این حالت محور برش روی بازویی قرار گرفته که به واسطه ی آن  می تواند بصورت شعاعی دوران کرده و در شعاع دلخواه موقعیت دهی شود، این ماشین برای برشکاری قطعات سنگین و بزرگ راهکار مناسبی است.

دسته سوم –  ماشین اره نواری یونیورسال برای برش شیب دار (Tilt Frame universal Band saw machine)

در این ماشین ها محور برشی و غلتک ها روی صفحه ی دواری قرار گرفته اند که قابل دوران است و شرایط برش قطعه کار تحت زاویه ی دلخواه را فراهم می نماید. (راستای دوران عمود بر جهت قرارگیری تیغه است و می تواند بسمت راست یا چپ باشد)

ماشین اره نواری یونیورسال

دسته چهارم – ماشین اره نواری صفحه بر  (Plate Band Sawing Machine)

در این ماشین ها نوار برشی بصورت عمودی قرار گرفته و مشخصات آن برای اره کاری صفحات فلزی بهینه سازی شده است، تیغه ی این ماشین ها باریک تر از ماشین های دیگر است و اتلاف  ماده ی خام را کاهش می دهد.

ماشین اره نواری برش صفحات

دسته پنجم – ماشین اره نواری اصطکاکی (Friction Band Sawing Machine)

در روش اصطکاکی، نوار اره با سرعت ۱۸۰۰ تا ۴۶۰۰ متر بر دقیقه و بصورت خشک در تماس با قطعه کار فلزی قرار گرفته و حرارت ایجاد شده باعث نرم شدن سطح قطعه کار می شود؛ در این هنگام دندانه های نوار اره از سطح نرم شده ی قطعه کار باربرداری می کنند.

نوار اره های اصطکاکی از نوعی فولاد سیلیکن – کربنی ساخته می شوند، ضخامت آن ها در قیاس با نوارهای معمولی بیشتر است و لبه های برنده چیدمان پهن تری دارند. در این نوارها نیازی به تیز بودن لبه های اره نیست و طراحی آن ها بنحوی انجام می شود که مقاومت زیادی در برابر نیروهای برشی داشته باشند.

ضریب حرارتی قطعه کار مهم ترین عامل موثر در قابلیت انجام اره کاری اصطکاکی است (حتی مهمتر از سختی آن) لذا  با این روش برشکاری مس، چدن و آلیاژهای آلومینیوم امکان پذیر نخواهد بود.

روش اصطکاکی برای اره کاری فلزاتی توصیه می شود که بیش از ۴۲ راکول C سختی دارند یا احتمال بروز زودهنگام کارسختی وجود داشته باشد، همچنین با کمک این روش می توان قطعات نازک را بدون نگرانی از تابیدگی یا اعوجاج برشکاری نمود، علی الخصوص که این ماشین قادر است کانتورهای پیچیده را به خوبی خطوط مستقیم اره کاری نماید.

پیشگیری از خطرات در ماشین اره های نواری

در طراحی اره های نواری و استفاده از آن ها تمهیدات ایمنی خاصی برای پیشگیری از خطرات در نظر گرفته می شود، بخشی از این موارد شامل تجهیزاتی است که در ماشین اره های جدیدتر لحاظ شده و در ماشین های قدیمی امکان ارتقای آن ها وجود دارد.

تمهیدات ایمنی در ماشین ها

نوار اره دائما در حال حرکت و جابجایی با سرعت های بالاست و هنگام شکستگی نوار، ادامه ی چرخش غلتک منجر به آسیب دیدگی سایر اجزای ماشین اره می شود؛ لذا “ترمز خودکار غلتک” یکی از تجهیزات ضروری است که در هنگام شکستگی نوار بصورت آنی از ادامه ی چرخش آن جلوگیری خواهد کرد.

برای حفظ امنیت اپراتور ضروریست تمامی درب ها، دریچه ها و کشویی هایی که دسترسی به قطعات متحرک ماشین را امکان پذیر می کنند مجهز به قفل کننده باشند، همچنین لازم است تمامی گوشه های داخلی و خارجی دستگاه بصورت گرد طراحی شوند تا گیر کردن لباس اپراتور یا آسیب دیدگی بواسطه ی لبه های تیز امکان پذیر نباشد.

در اکثر دستگاه های صنعتی علی الخصوص ماشین های اره، کلیدهایی برای مواقع اضطرار تعبیه شده که جریان برق دستگاه را قطع کرده و در کنترل شرایط بحرانی اپراتور را یاری می کنند. ضروریست عملکرد صحیح کلیدها و سیستم های امنیتی بصورت دوره ای مورد ارزیابی قرار بگیرند.

خطرات ناشی از ذرات معلق و آتش سوزی

برشکاری بریلیوم و منیزیم فرآیندهایی مخاطره آمیزی هستند.

اره کاری منیزیم می تواند منجر به آتش سوزی شود، لذا از تیغه های خاصی برای اره کاری قطعات منیزمی استفاده می شود که ظاهری درخشان دارند.

ذرات و شعله ی حاصل از اره کاری بریلیوم بسیار سمی است و اپراتور باید به پوشش ایمنی مناسب (از جمله ماسک) مجهز باشد، همچنین در صورت بالا بودن تیراژ برشکاری لازم است تجهیزاتی برای تهویه و خروج ذرات سمی در نظر گرفته شود.

در صورت بروز شرایط آتش سوزی، پودرهای گرافیتی تاثیر مثبتی در کنترل آتش سوزی ناشی از منیزیم خواهند داشت و بهتر است در نزدیکی ماشین اره تجهیزات اطفای حریق تعبیه شده باشند.

۲- ماشین اره لنگ (Hack Sawing Machine)

شاخصه اصلی ماشین اره های لنگ حرکت رفت و برگشتی متناوب تیغه است که آن را از سایر روش های اره کاری متمایز می کند و نوعی برشکاری ناپیوسته محسوب می شود.

این ماشین ها هزینه خرید و راه اندازی کمتری نسبت به سایر ماشین های اره کاری دارند و با این حال قادرند طیف وسیعی از ابعاد مختلف را ماشین کاری نمایند. (هر چند ماشین اره های نواری عملکرد ساده تری دارند و طیف گسترده تری از مواد را پشتیبانی می کنند.)

ماشین اره لنگ یا کمان اره برقی

برشکاری با اره لنگ نوعی عملیات خشن کاری محسوب شده و لازم است برای آن حداقل ۰٫۰۵ میلیمتر آفست در نظر گرفته شود. (تا در عملیاتی دیگر به میزان آفست داده شده پرداختکاری شود)

عملیات برشکاری و درگیری دندانه ها با قطعه کار تنها در مسیر رفت کمان رخ می دهد و حین کورس بازگشت، کمان در ارتفاع بالاتری قرار گرفته و بدون درگیر شدن تیغه با قطعه کار به نقطه ی اولیه باز می گردد.

حرکت قوسی کمان جهت افزایش عمر ابزار و کاهش تماس بیهوده ی تیغه با قطعه کار در کورس بازگشت است. حرکات رفت و بازگشت تیغه تا اتمام فرآیند برشکاری ادامه خواهند داشت.

پیش از شروع اره کاری لازم است تیغه به آرامی و به دقت تا سطح قطعه کار پایین آورده شود. در بعضی از ماشین ها این کار با دست و در بعضی دیگر بصورت خودکار انجام میگیرد.

اگر در شروع فرآیند  تیغه بصورت ناگهانی با قطعه کار برخورد کند دندانه های آن شکسته یا خراب می شوند، لذا لازم است مراقبت شود که تیغه در کورس بازگشت حدود ۳ میلیمتر از سطح قطعه کار فاصله داشته باشد، در غیر اینصورت با ادامه ی فرآیند تیغه ی اره آسیب خواهد دید.

در صورتی که گام انتخاب شده برای قطعه کار بیش از اندازه درشت باشد تیغه در هنگام برش خواهد لغزید و ممکن است دندانه های اره دچار آسیب دیدگی جدی شوند. علاوه بر این، عدم استفاده از مایع خنک کننده، نرخ غیر مجاز برشکاری و محکم نبودن قطعه کار عواملی هستند که احتمال شکستن دندانه ها را افزایش می دهند.

حرکت بازگشت کمان، کورس مرده محسوب شده و تاثیری در فرآیند برشکاری ندارد ( نیمی از زمان برشکاری صرف حرکت بی فایده ی کمان خواهد شد) از طرفی طول تیغه ی اره محدود و معین است و دندانه های کمی درگیر برشکاری خواهند شد، در نتیجه از کیفیت پرداخت سطح و عمر ابزار کاسته می شود.

۳ – ماشین اره های صفحه ای یا دیسکی (Circular Sawing Machine)

ماشین اره های دیسکی شامل تیغه ی چرخانی هستند که می تواند بصورت افقی، عمودی یا تحت زاویه به قطعه کار نفوذ کند. این ماشین ها سرمایه گذاری اولیه بیشتری نسبت به سایر ماشین های اره نیاز دارند ولی از سوی دیگر بعلت صلبیت زیاد ماشین و تیغه ی اره، دقت برشکاری آن ها بالاتر است. (این دقت در راستای حرکت تیغه عموما معادل ۰٫۰۰۱ میلیمتر است.)

ماشین اره دیسکی

ماشین اره های دیسکی می توانند سطوحی بدون پلیسه ایجاد نمایند و نیاز به عملیات های ثانویه ی پرداخت کاری را کاهش دهند، بطوریکه برای تیغه هایی با قطر بالای ۴۰۰ میلیمتر ۱٫۵ تا ۳٫۲ میکرومتر صافی سطح ایجاد خواهند کرد. (بعنوان یک قاعده ی کلی هر چه قطعه کار سخت تر باشد پرداخت سطحی بهتر خواهد بود.)

سرعت دوران تیغه در این ماشین ها چندان زیاد نیست، لذا سطح ایمنی دستگاه بالاتر است و صدای کمتری تولید میشود.

خطوط برش ایجاد شده توسط اره های دیسکی، ضخامت بیشتری نسبت به شیارهای برش در سایر اره ها دارند، با این حال تیغه های باریکی برای این ماشین ها عرضه شده که در برابر نیروهای برشی سنگین مقاومت چندانی ندارند. (تیغه هایی با ضخامت ۱٫۴ میلیمتر نیز در بازار موجود است)

انتخاب تیغه ی مناسب یکی از پارامترهای تاثیرگذار در کیفیت اره کاری دیسکی است. معمولا تیغه های تندبر برای جلوگیری از نفوذ و تاثیر بیشتر مایع خنک کننده نیتروژن دهی می شوند.

در نوع دیگری از تیغه ها  لبه های برنده بصورت اینسرتی و از جنس کاربید تنگستن هستند تا امکان استفاده از نرخ های بالاتر برشکاری امکان پذیر شود.

 ماشین اره های دیسکی از نظر جهت پیشروی دارای انواع زیر میباشند :

اره با حرکت پیشروی افقی

اره با حرکت پیشروی عمودی

اره با حرکت پیشروی پاندولی شعاعی

ماشین اره دیسکی رادیال

حرکت پیشروی معمولا بصورت هیدرولیکی است، همچنین حرکت پیشروی ماشین هایی که برای اره کاری فلزات سخت مورد استفاده قرار می گیرند روی یک محور ساچمه ای انجام می شود.

سرعت پیشنهادی اره کاری برای آهن نرم ۱۸ الی ۵۰ متر بر دقیقه و برای فولادهای پرکربن، فولادهای ضد زنگ، آلیاژهای فولاد و فولاد ابزار ۱۲ الی ۱۵ متر بر دقیقه، چدن  ۱۲ الی ۳۸ متر بر دقیقه ، برنز ۳۰ الی ۵۱ متر بر دقیقه و برای برنج و مس ۳۶ الی ۵۱ متر بر دقیقه است.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *