التفريز(milling)
هي عملية ازالة جزء من معدن المشغولة بواسطة اداة قطع دوارة متعددة الاسنان مثبتة على محيطها تسمى بسكين التفريز, وكل سن من هذه الاسنان يمثل اداة قطع بسيطة ذات حد واحد , الشكل المرقم (1).
الشكل (1) طريقة العمل في التفريز1
1.الحركة الرئسية الدورانية (حركة القطع ) لسكين التفريز.
2. حركة التغذية للشغلة.
3. عملية القطع لسن سكين التفريز.
تقاس الحركة الرئيسية لسكين التفريز بعدد الدورات في الدقيقة الواحدة (دورة / دقيقة )، اما سرعة التغذية فتقاس بمقدار حركة طاولة ماكنة التفريز، المثبت عليها الشغلة بالنسبة الى سكين التفريز، هي (ملم /دقيقة ).
ونظر لتعدد حدود القطع لسكاكين التفريز , يمكن ازالة حجم كبير من الرايش في عملية تفريز واحدة، كما ان السطوح المشغلة تتميز بجودتها، اي نعومة السطح وأستوائه .
يقوم كل سن بفصل الرايش عن الشغلة في جزء من دورة السكين، وبعدها يتوقف عن عملية القطع، اي انه يمر بشوط عاطل، بالرغم من استمرار سكين التفريز بالدوران، وهذا يؤدي الى مايسمى بالتبريد الذاتي لعدة التفريز. فضلآ عن تشغيل سطوح متسوية، يمكن تفريز شغلات ذات اشكال هندسية معقدة كالمسننات والتروس، وذلك باستخدام سكاكين تفريز ذات شكال مختلفة، وباستعمال طرق خاصة .
ماكنات التفريز
اهم انواع ماكنات التفريز المستعملة :
1. ماكنات التفريز العامودية vertical milling machines
2. ماكنات التفريز الافقيةhorizontal milling machines
3. ماكنات التفريز الجامعة الاغراض universal milling machines
1. ماكنة التفريز العامودية
هي احدى ماكنات التفريز التي تستخدم لاعمال التفريز العامودي لمختلف الاعمال , وسميت بالعامودية لوجود محور رأس التفريز بشكل عامودي بالنسبة لطاولة الماكنة، وهي تشبه من حيث الاجزاء الرئيسية ماكنة التفريز الافقية.. عدا الذراع العلوي فهو غير موجود في ماكنات التفريز العمودية.
الاجزاء الرئيسية لماكنة التفريز العامودية
يبين الشكل ماكنة التفريز العمودية وتظهرعليها الاجزاء الرئيسية الاتية :
1. رأس التفريز: يركب على القائم , ويعمل على حمل سكاكين التفريز كما يمكن امالته في كلا الاتجاهين من موضع الصفر.
2. الطاولة : تركب على العربة ولها ثلاث حركات طولية وعرضية وعمودية .
3. العربة : تركب على الركبة وتتحرك العربة حركة عرضية .
4. الركبة : تتحرك حركة عامودية على القائم .
5. القاعدة : وتصنع من حديد الزهر , ويوجد بها خزان سائل التبريد .
6. القائم : تثبت عليه جميع اجزاء الة التفريز , وفي داخله يوجد صندوق السرعات , ومحرك راس التفريز.
7. مسنن نقل الحركة : ويقوم بنقل الحركة الى راس التفريز .
استخدامات ماكنة التفريز العامودية
1. تسوية وتشكيل السطوح المستوية .
2. فتح الثقوب وتوسيعها .
3. تشكيل المجاري على السطوح الاسطوانية .
4. انتاج الكامات .
5. تفريز السطوح المائلة .
2. ماكنات التفريز الاقفية
وهي ابسط انواع مكائن التفريز المستعملة وتتميز بان عمود الدوران الحامل لسكين التفريز افقي ومواز للطاولة وتكون فيها حركة الطاولة في ثلاثة اتجاهات هي الاتجاه الطولي والعرضي والرأسي, ويستخدم في هذا النوع من المكائن سكاكين تفريز اسطوانية وجانبية وجبهية .
الاجزاء الاساسية لماكنة التفريز الافقية (الشكل رقم 3)
شكل (3) يوضح رسم تخطيطي للفريزة الأفقية العامة
القاعدة: وتصنع من الحديد الزهر الرمادي، وهي ذات متانة عالية قابلة لامتصاص الاهتزازات الناجمة عن عملية القطع.
الهيكل: وهو صندوق يحتوي على الاجزاء الرئيسية لماكنة التفريز وهي :المحرك الكهربائي، الاحزمة الناقلة للحركة، آلية نقل الحركة، وصندوق تروس التغذية، والذراع العلوي، الطاولة.
الذراع العلوي : يكون في اعلى بدن الماكنة ويكون في وضع افقي ويستعمل في ربط حامل سكاكين التفريز .
الركبة : وتصنع من حديد الزهر وتنزلق الى الاعلى والاسفل
الطاولة (مائدة الماكنة) : وتستقر بوساطة دلائل خاصة وتتحرك حركة طولية وان حركة الطاولة والبرج هي التي تحدد مقدار التغذية الطولية والمستعرضة الرئيسية .
عمود الدوران : يكون عمود الدوران مجوفا , ويصنع عادة من الصلب ويكون محمولا بصورة افقية على كرسي تحميل دقيقة الصنع ودوره هو نقل الحركة الدورانية الى سكين التفريز.
استخدامات ماكنة التفريز الافقية
1. فتح جميع أنواع اسنان التروس العدلة والحلزونية.
2. تشكيل المجارى المختلفة.
3.تسوية الأسطح وتشكيلها.
4. قطع المجارى اللولبية للأسطح الأسطوانية.
طرق التفريز
1. التفريز العكسي
يكون فيه اتجاه دوران سكين التفريز عكس اتجاه حركة التغذية للشغلة كما في الشكل رقم(4)
شكل رقم (4)
تبدأ سكين التفريز بالقطع من اقل سمك للرايش وتتدرج حتى تصل الى اكثر سمك للرايش لحظة ترك سن سكين التفريز للشغلة. ويكون الرايش المنفصل على شكل (نصف هلال). من عيوب هذه الطريقة لا تبدأ سكين التفريز بالقطع مباشرة، فإنها تنزلق اولاً على الشغلة، ويستمر الانزلاق حتى يصبح سمك المعدن الموجود امام الحد القاطع للسن اكبر من القدر الذي يسمح بالانزلاق، ومن ثم تبدأ عملية فصل الرايش. تعمل قوة القطع على رفع الشغلة عن طاولة ماكنة التفريز، وهذا يتطلب التحكم التام في قوة تثبيت الشغلة على الطاولة.
2 . التفريز المتماثل
يكون اتجاه دوران سكين التفريز في نفس اتجاه حركة التغذية للشغلة، كما في الشكل رقم (5).
شكل رقم (5)
تبدأ سكين التفريز بعملية القطع مبتدئة بأكبر سمك للرايش، وتستمر عملية القطع حتى تصل سمك الرايش الى اقل سمك له، ويتلاشى لحظة ترك سكين التفريز معدن الشغلة المراد تفريزها في نهاية عملية القطع، يكون الرايش المنفصل على شكل نصف هلال ايضاً. من عيوب هذه الطريقة , ان طاولة الماكنة تتعرض الئ هتزازات عنيفة بسبب وجود قوة قطع متقاطعة وصادمة الامر الذي يؤدي الئ تلف او كسر اسنان سكاكين التفريز , كما يؤثر علئ جودة السطوح المشغلة .
تعريف التروس وانواعها
الترس هو عجلة مسننة ، يحتوي محيطها على عدد من الاسنان ذات شكل خارجي .ويمكن تشكيل الاسنان بطريقة القطع بواسطة سكاكين تفريز لها حدود قاطعة بشكل الفجوات بين الاسنان. وتستعمل التروس بصورة عامة في نقل الحركة الدورانية من محور الى اخر وخاصة عندما تكون المسافة بين هذه المحاور صغيرة نسبياً . وتتم عملية نقل الحركة هذه دون انزلاق وذلم لتداخل اسنان احد التروس في فجوات الترس الاخر . ويمكن ً تحويل الحركة الدورانية الى حركة مستقيمة وذلك بأستعمال ترس وقضيب مسنن ( الجريدة المسننة والترس المعشق معها).
انواع التروس
يمكن تصنيف التروس الى ثلاثة مجاميع هي:
1. التروس الاسطوانية : تستعمل هذه التروس عادة في نقل الحركة بين المحاور المتوازية التي تقع في مستوي واحد . وتنقسم هذه التروس عادة من حيث اتجاه الاسنان بالنسبة لمحور الترس الى تروس اسطوانية مستقيمة الاسنان ، والى تروس اسطوانية مائلة الاسنان.
2. التروس المخروطية : تستعمل هذه التروس بصورة رئيسية في نقل الحركة الدورانية بين المحاور المائلة المتقطعة (اي المحاور غير المتوازية والتي تقع في مستوى واحد).
أما الشكل الاساسي لهذه التروس فهو المخروط الناقص . وتنقسم هذه التروس من حيث شكل الاسنان الى:
تروس مخروطية مستقيمة الاسنان ، والى تروس مخروطية مائلة الاسنان.
3. التروس اللولبية : تستعمل هذه التروس في نقل الحركة بين المحاور التي لاتتقاطع في الفراغ ، اي التي لاتقع في مستوى واحد، وتضم هذه المجموعة التروس اللولبية الحلزونية والتروس البريمية (الحلزون).
الشكل ادناه يوضح بعض انواع التروس .
ا.ترسي اسطواني ذو اسنان مستقيمة (ترس اسطواني عدل )
ب.تروس اسطوانية معتدلة مسننة خارجياً
جـ- تروس اسطوانية معتدلة مسننة داخلياً (تروس حلقية)
د- جريدة مسننة والترس المعشق معها
هـ- تروس مخروطية مسننة خارجاً
و- تروس مخروطية مسننة داخلياً
ز- تروس مخروطية تاجية
حـ- تروس حلزونية الاسنان
ط- تروس لولبية الاسنان
ي- البريمة (الحلزونية) والترس الحلزوني المعشق معها .
مصطلحات أسنان التروس:
1. دائرة القمة:Addendum Circle
هى الدائرة التى تمر بقمم أسنان الترس أى أنها تمثل السطح الخارجى لقرص الترس.
قطر دائرة القمه = قطر دائرة الخطوة + 2× ارتفاع نصف السن العلوي
= ق + 2 × م وبما ان ق = م × ع
= م × ع + 2 × م
= م × ( ع + 2 )
قطردائرة القمه = المودول × ( عدد اسنان الترس +2 ) ملم
2. دائرة القاع: Dedendum Circle
هى الدائرة التى تمر بجذر الفراغ بين أسنان الترس.
قطر دائرةالقاع= قطر دائرة الخطوة – 2× ارتفاع نصف السن السفي
= ق – 2 ×1.2 × م وبما ان ق = م × ع
= م × ع - 2,4 × م
قطر دائرة القاع= المودول × (عدد اسنان الترس – 2.4) ملم
3. دائرة الخطوة (ق): Pitch Circle (P. C.)
هى دائرة وهمية تقع بين دائرة القمة ودائرة القاع، ويتم عندها تعشيق أسنان الترس القائد والمنقاد..
قطر دائرة الخطوة = المودول × عدد اسنان الترس
ق = م × ع
4. الخطوة الدائرية (خد) : C.P.) Circular Pitch)
هي الدائرة التي يتم تقسيم اسنان الترس على محيطها بخطوات معينة ثابتة . اي ان جميع اسنان الترس تقع على محيط الترس وعلى مسافات متساوية بين بعضها وتسمى هذه المسافات المتساوية بالخطوة الدائرية كما يمكن تعريفها هى المسافة بين نقطتين متماثلتين على سنين متتاليتين مقاسة على دائرة الخطوة.
5. الموديول (M) : (م)
هو وحدة قياس أسنان الترس (ن) ويساوى الخطوة الدائرية مقسوما على النسبة الثابته. أو هو رقم نمطى يدل على الطول الذى تشغله كل سنة من قطر دائرة الخطوة أى يساوى قطر دائرة الخطوة مقسوماً على عدد الأسنان.
6.رأس السن (ع1): Addendum
هى المسافة نصف القطرية المحصورة بين دائرة القمة ودائرة الخطوة.
ارتفاع نصف السن العلوي = 1× المودول = المودول
7.جذع السن (ع2):Dedendum
هى المسافة نصف القطرية المحصورة بين دائرة الخطوة ودائرة القاع.
ارتفاع نصف السن السفلي = 1.2 × المودول
8.ارتفاع السن الكلي (ع) : Tooth depth
هى المسافة نصف القطرية المحصورة بين دائرة القمة ودائرة القاع.
ارتفاع السن الكلي = راس السن + جذع السن
= م + 1,2 × م
= 2,2 × م
9.الخطوة القطرية : Diameter Pitch ويرمز لها بالرمز D.P.
وهى تدل على عدد الأسنان لكل بوصة من قطر دائرة الخطوة
10.خلوص الأسنان :
وهو المسافة بين القطر الخارجى القائد والقطر الداخلى للترس المنقاد أو العكس صحيح
خلوص الاسنان = 0.167 × الموديول
11.سمك السن (ك): يمكن حساب سمك السن عند دائرة الخطوة كما يلي:-
13.طول السن (ب) : وهي المسافة المحصورة بين وجهي الترس .
طول السن = 6 الى 10 اضعاف المودول
14. المسافة بين مركزي الترسين المعشقين (ل):-
ل= نصف قطر دائرة التقسيم للترس القائد + نصف قطر دائرة التقسيم للترس المقاد
المسافة بين محوري الترسين المعشقين = 
كيفية اختيار سكينة الفريزة لفتح ترس
عند قطع أسنان التروس العدلة يجب أن يكون سن السكينة المستعملة بنفس شكل الفراغ الذى بين الأسنان وكلما زادت عدد الأسنان المطلوب تفتيحها كلما تغير شكل الفراغ الذى بين الاسنان فى الخطوة المتساوية ، ولكى نستطيع القيام بفتح أى عدد من الأسنان فقد صنعت مجموعة كاملة من السكاكين الخاصة بقطع التروس وذلك لكل مديول. وعلى حسب عدد الأسنان المطلوب قطعها ( تفتيحها ) وشكل منحنى السن نختار السكينة المناسبة من بين 8 سكاكين لكل مديول حسب الجدول ادناه وتوجد على كل سكينة البيانات التالية
| رقم السكينة | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| عدد الاسنان | 12 - 13 | 14- 16 | 17 - 20 | 21 - 25 | 26 - 34 | 35 - 54 | 55 - 134 | 135 |
مثال: المطلوب فتح ترس عدل عدد أسنانه 25 سنة وله مديول 2.5مم – أى سكينة تستخدم ؟ ثم باستخدام جدول تسلسل المديول أوجد أبعاد الترس
الحــل
من جدول السكاكين نجد أن السكينة لمناسبة هى رقم 4 لأن المديول 2.5 وعدد الأسنان 25 سنة.
ومن جدول ادناه تسلسل المديول وأمام المديول 2.5 نجد أن
خد = 7.854مم، ع = 5.417مم، ع1 = 2.5مم ، ع2 = 2.917مم
| تسلسل الموديول | المقاسات بالملم | ||||
| الموديول=2 | الخطوة خ د | ارتفاع السن | ارتفاع القمةع1 | ارتفاع القاع | |
| 025 0.3 04 05 0.6 |
0.785 0.943 1.257 1.571 1.885 |
0.542 0.650 0.867 1083 1.300 |
0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 |
0.292 0.350 0.467 0.583 0.700 |
|
| 0.7 0.75 0.8 0.9 1.00 |
2.199 2.356 2.513 2.827 3.142 |
1.517 1.625 1.733 1.950 2.167 |
0.7 0.75 0.8 0.9 1.00 |
0.817 0.875 0.933 1.050 1.167 |
|
| 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 |
3.927 4.712 5.498 6.283 7.069 |
2.708 3.250 3.792 4.333 4.875 |
1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 |
1.458 1.750 2.042 2.333 2.625 |
|
| 2.5 2.75 3.00 3.25 3.50 |
7.854 8.639 9425 10.210 10.996 |
5.417 5.958 6.500 7.041 7.583 |
2.5 2.75 3.00 3.250 3.50 |
2.917 3.208 3.500 3.791 4.083 |
|
| 3.75 4.00 450 5.00 600 |
11.781 12.566 14.137 15.708 18.850 |
8.125 8.666 9.750 10.833 13.000 |
3.75 4.00 4.5 5.0 6.0 |
4.375 4.666 5.250 5.833 7.000 |
|
| 7 8 9 10 12 15 |
21.991 25.132 28.274 31.416 37.699 47.124 |
15.166 17.333 19.499 21.666 26.000 32.500 |
7 8 9 10 12 15 |
8.166 9.333 10.499 11.666 14.000 17.500 |
|
جهاز راس التقسيم :
وهو من ملحقات ماكينة الفريزة حيث يقوم بالأعمال الأتية :-
1- فتح أسنان التروس العدلة والحلزونية
2- تقسيم محيط القرص الدائرى لعدد من أسنان التروس العدلة والحلزونية .
3- تقسيم محيط أسطوانة إلى منشور رباعي أو خماسي
و يوضح شكل (1-18) وضع جهاز التقسيم حيث يثبت الجهاز والغراب المتحرك على عربة الفريزة وتثبت الشغلة بين زنبتى الجهاز والغراب المتحرك ثم تدور السكينة وفى الوقت نفسه تتحرك عربة الفريزة فى اتجاه السهم وبعد الإنتهاء من قطع السنة تدار اليد بمقدار زاوية معينة أو عدد لفات ثم نبدأ فى قطع السنة التالية.
تركيب جهاز التقسيم
جهاز التقسيم ويحتوى من الداخل على جريدة مسننه ذات باب واحد معشقة مع ترس دودي 40سنة
اي كلما تدور الجريدة المسننه دورة واحدة فأن الترس يدور1\40 دورة ، اي بزاوية مقدارها 9 درجات ، اي لكي يدور الترس الحلزوني دورة واحدة يجب ان تدور الجريدة المسننه (40) دورة ويمكن التحكم في عدد تقاسيم الشغلة ومن المعلوم أن محور الترس الدودي هو محور الشغلة ويثبت قرص التقسيم أمام اليد المرفقية وهى عبارة عن قرص ذو عدة ثقوب عديدة على
محيطه على هيئة دوائر مرقوم عليها عدد الثقوب فى كل دائرة ويختلف تصميم هذا القرص من شركة إلى أخرى فمثلا فى
الفرايز من إنتاج Brown & Sharp يلحق بالفريزة ثلاثة أقراص دوائر ثقوبها كالآتى:
عدد ثقوب دوائر القرص الأول : 15، 16 ، 17 ، 18 ، 19 ، 20
عدد ثقوب دوائر القرص الثانى: 21، 23 ، 27 ، 29 ، 31 ، 33
عدد ثقوب دوائر القرص الثالث: 37 ، 39 ، 41، 43، 47، 49
وفى الفرايز إنتاج سنسيناتى Cincinati قرص واحد مثقوب من الجهتين كالآتى:
الوجه الأول: 24/25/28/30/34/37/38/39/41/42/43.
الوجه الثانى: 46/47/49/51/53/54/57/58/59/62/66.
طرق التقسيم
1- التقسيم المباشر البسيط
ويعد ابسط انواع التقسيم واسرعها ولكنها مقتصرة على عدد معين ومحدد فقط من الاعداد الصحيحة.
مثال : المطلوب تفريزها (6) اقسام متساوية على محيط شغلة اسطوانية بأستعمال رأس التقسيم نوع (براون وشارب) واتباع طريقة التقسيم المباشر .
الحل : قرص التقسيم الامامي يحتوي على دائرة واحدة الثقوب ، عدد ثقوبها (24) ثقباً، وهذا العدد يقبل القسمة على (6) دون باق.
والان بأستعمال قاعدة التقسيم المباشر
عدد الثقوب = 24 \ 6 = 4 ثقوب
2- التقسيم غير المباشر:-
سميت بغير المباشر لأن نقل الحركة من قرص التقسيم الجانبي الى عمود دوران رأس التقسيم يتم بطريقة غير مباشرة عن طريق تعشيق الترس الحلزوني مع الحلزون.
مثال : جد الحركة اللازمة لتفريز ترس يحتوي على 20 سناً بأتباع طريقة التقسيم غير المباشر ؟ دورتان كاملتان من اي دائرة للثقوب
3- التقسيم بواسطة درجات الزاوية :
تستعمل هذه الطريقة عندما يراد تقسيم محيط الدائرة الى عدد من الدرجات – كتفريز بعض اسنان سكاكين التفريز والمثاقب. ان الزاوية المركزية تحتوي على 360 درجة
مثال :
جد عدد الدورات اللازمة لذراع التقسيم ، لتقسيم جزء من دائرة قيمتها 38 درجة بأستعمال رأس التقسيم نوع سينسيناتي وباركنسون.
اي ان 4 دورات كاملة و12 ثقباً من دائرة الثقوب التي تحتوي على 54 ثقباً
الجريدة المسننة هي ترس اسطواني مفتوح ، يبلغ نصف قطر دائرة التقسيم فيه مالانهاية ، كما ان جميع اسنان الجريدة المسننة تقع في مستوي واحد ، وتكون هذه الاسنان ذات اوجه مستقيمة .
1-خط الخطوة (خط المستقيم) ،2- رأس السن ، 3-جذر السن .
قواعد الجريدة وقوانينها:
1. الخطوة الخطية (خ):
في حالة الجريدة المسننة ، تستعمل الخطوة الخطية ، بدلاً من الخطوة الدائرية المستعملة في التروس الاسطوانية ، بأنها المسافة بين منتصفي سنين متتاليين
الخطوة الخطية للجريدة المسننة = الخطوة الدائرية للترس الاسطواني
خ = 3.14 × م
2. المودول (م):
يجب أن يكون المودول للجريدة المسننة والترس الاسطواني المعشق معها متساوياً
المودول للجريدة المسننة = المودول للترس الاسطواني المعشق معها = م (ملم) وكذلك
الخطوة الخطية للجريدة المسننة = الخطوة الخطية للترس الاسطواني المعشق معها = خ (ملم)
3. طول الجريدة المسننة (ل)
طول الجريدة المسننة = عدد اسنان الجريدة المسننة × الخطوة الخطية للجريدة المسننة
4.ارتفاع نصف السن العلوي للجريدة المسننة (ر)
هي المسافة العمودية بين خط المستقيم وقمة السن .
ارتفاع نصف السن العلوي للجريدة المسننة = 1×المودول
ر1=1 × م = م (ملم)
5.ارتفاع نصف السن السفلي للجريدة المسننة (ر):
هي المسافة العمودية بين خط التقسيم وقاع السن
ارتفاع نصف السن السفلي للجريدةالمسننة = 1.2 ×المودول
ر2 =1.2× م (ملم)
6.العمق الكلي لسن الجريدة المسننة ( ر) :ـ
هي المسافة العمودية بين قمة السن وقاع السن للجريدة المسننة
العمق الكلي لسن الجريدة المسننة = ارتفاع نصف السن العلوي +ارتفاع نصف السن السفلي
ر= ر1 + ر2 = م + 1.2 ×م=2.2× م (ملم)
7. خلوص السن (ص) :
خلوص السن = 0.2 × المودول
8.سمك سن الجريدة المسننة (ك) سمك السن = الخطوة الخطيه \ 2
ك = خ \ 2 = ط × م \2 = 1.57 × م