في التصنيع الحديث، تثبت مخرطة CNC قيمتها من خلال قدرتها على العمل مع مجموعة واسعة من المواد. سواء كنت تعمل في أجزاء السيارات، أو محركات الطاقة الجديدة، أو المكونات المعقدة في مختلف الصناعات، فإن فهم المواد التي يمكن لمخرطة CNC معالجتها سيساعدك في تخطيط الإنتاج وتجنب الأخطاء المكلفة. إن تنوع المواد التي يمكن التعامل معها أوسع مما يتصوره معظم الناس، ويشمل المعادن الشائعة والسبائك الخاصة وغير المعدنية. وللتفاهم بشكل أفضل لأنواع المواد المناسبة لمخارط CNC، دعونا نستعرض بعض المواد الشائعة وكيفية التعامل معها لتحقيق أفضل النتائج.
تُستخدم المعادن بشكل أكبر في ماكينات الخراطة CNC نظرًا لقوتها وتنوع استخداماتها. وأكثر المعادن شيوعًا في المعالجة هي الفولاذ، والألومنيوم، والنحاس، وكل منها مناسب لوظائف محددة بفضل الخصائص الفريدة لكل معدن.
يُعرف الفولاذ بمتانته. ومن بين الأنواع المختلفة للفولاذ مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي، يُعد الفولاذ الكربوني الأكثر استخدامًا. فهو قوي ومنخفض التكلفة، مما يجعله مثاليًا للمكونات العادية مثل التروس، والمحاور، وحتى طبول المكابح للمركبات التجارية. تعمل ماكينات الخراطة CNC بكفاءة عالية على الفولاذ الكربوني، حيث تحقق فراغات في الأشكال المطلوبة تكون قريبة جدًا من التحمل المسموح به البالغ 0.01 مم. أما الأشكال الأخرى من الفولاذ السبائكي، التي تحتوي على عناصر مثل: الكروم أو النيكل، فهي أقوى، وتُستخدم في مكونات مثل: الأنظمة الهيدروليكية التي تتعرض لضغط شديد وارتداء كبير. ولا تقوم ماكينات الخراطة CNC بقطع الفولاذ السبائكي بشكل عشوائي، بل تختار نوع القطع المناسب لنوع الفولاذ لضمان عدم إتلافه.
تعمل ماكينات الخراطة CNC بشكل ممتاز مع الألومنيوم أيضًا، خاصةً في التطبيقات الخاصة بقطاع الطاقة الجديدة. تُعد خصائص الألومنيوم الخفيفة تجعله مثاليًا لغلاف المحركات والمكونات الأخرى للمركبات الكهربائية. نظرًا لأنه أساسي لكفاءة الطاقة، حيث يساعد على زيادة مدى المركبات. كما أن الألومنيوم يكون عادةً أكثر ليونة من معظم السبائك غير الحديدية، مما يسمح بسرعات محور أعلى وبالتالي أوقات دورة أقصر. على سبيل المثال، يمكن لماكينة الخراطة CNC المستخدمة في تصنيع أغلفة المحركات الألومنيومية أن تشكل الغلاف الخارجي وتحفر الثقوب المطلوبة في نفس الوقت، مما يلغي الحاجة إلى عمليات ثانوية. ولهذه الأسباب يفضّل المصنعون استخدام ماكينات الخراطة CNC للمكونات المصنوعة من الألومنيوم.
تمامًا مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، تعمل ماكينات الخراطة باستخدام الحاسب الآلي بشكل جيد مع النحاس وسبائكه (مثل البرونز والبراص)؛ وهذا مفيدٌ بوجه خاص في صناعة الموصلات الكهربائية والحرارية، ومبادلات الحرارة المصنوعة من النحاس. كما يمكن تصنيع الأجزاء الزخرفية وأنواع معينة من الصمامات من معدن البراص، وهو سبيكة من النحاس والزنك. إن التشطيب السطحي الجيد للبراص يُعد ميزة إضافية. ومن المزايا الأخرى أن هذه المكونات قابلة للتشكيل، وبالتالي يمكنها تحمل عملية القطع دون أن تنكسر. علاوةً على ذلك، فإن دقة ماكينة الخراطة باستخدام الحاسب الآلي تُعد أمرًا بالغ الأهمية، إذ يجب أن تكون المكونات النحاسية ضمن تسامحات ضيقة بالنسبة للأجزاء الأخرى في النظام الكهربائي.
بالإضافة إلى التركيز على المعادن، يمكن لماكينات الخراطة باستخدام الحاسب الآلي معالجة أنواع مختلفة من المواد غير المعدنية. وهذا أمر ذو قيمة للصناعات التي تعتمد على مكونات غير معدنية تكون أخف وزنًا وأكثر مقاومة للتآكل. وتتمثل المواد غير المعدنية الرئيسية في البلاستيك والخشب والجرافيت.
من بين العديد من المواد غير المعدنية المفيدة، تُستخدم البلاستيكات على نطاق واسع لأنها خفيفة الوزن ورخيصة ومتوفرة بأنواع مختلفة. ومن البلاستيك الذي يمكن معالجته باستخدام ماكينات الخراطة CNC نذكر ABS وPP والنايلون. ويُستخدم ABS في مكونات مثل التروس البلاستيكية وأغلفة الأجهزة الصغيرة نظرًا لمقاومته العالية للصدمات. أما PP فيُستخدم في الأنابيب والمعدات المرنة والمقاومة كيميائيًا. وتحتاج ماكينات الخراطة CNC إلى توخي مزيد من الحذر بشأن السرعة عند العمل مع البلاستيك، لأن الحرارة الناتجة عن القطع السريع قد تذيب البلاستيك أو تشوهه. ومع ذلك، وباستخدام الإعدادات المناسبة، يمكن لماكينات الخراطة CNC إنتاج أجزاء بلاستيكية دقيقة وناعمة تفي بمواصفات التصميم المطلوبة. وعلى سبيل المثال، تُستخدم ماكينات الخراطة CNC في صناعة الوصلات البلاستيكية لمعدات الطاقة الجديدة لضمان إحكام الغلق.
قد تعتقد أن الخشب مادة غريبة لِمخرطة CNC الدوارة، لكنه مثالي لصنع القطع المخصصة أو الزخرفية. يُعد البلوط والقيقب من أفضل أنواع الأخشاب الصلبة لأنها مستقرة وناعمة. يمكن للمخارط الرقمية التحكمية (CNC) إنتاج قطع خشبية مثل مقابض الأدوات المخصصة، الدرابزينات، أو حتى أرجل الطاولات الخشبية. تكون المخارط الرقمية التحكمية دقيقة جدًا، وبالتالي تكون جميع القطع موحدة، وهو ما يُعد أمرًا بالغ الأهمية للإنتاج الجماعي. بدلًا من نحت الخشب يدويًا، يمكن لمخرطة CNC إنتاج قطع خشبية متطابقة بشكل أسرع لأنها لا تتعب.
يتم معالجة الجرافيت بشكل جيد على ماكينات الخراطة باستخدام التحكم العددي (CNC)، خاصة في صناعة الطاقة الشمسية (الضوئية). ويُستخدم الجرافيت من الدرجة الضوئية في تصنيع أنابيب التوجيه، التي يجب أن تكون جدرانها الداخلية ناعمة للتحكم في انصهار السيليكون والحفاظ على المجال الحراري. يتراوح قطر هذه الأنابيب بين 300-500 مم وطولها بين 400-600 مم، وهي أبعاد يمكن لماكينات الخراطة باستخدام التحكم العددي التعامل معها بسهولة. وقد تم تصميم هذه الماكينات لإجراء قطع بطيئة ومستقرة تجنباً لكسر الجرافيت الهش، مما ينتج أنبوباً بنعومة دقيقة حسب المتطلبات الخاصة بالمعدات الشمسية. ولذلك، يستخدم معظم مصنعي قطاع الطاقة الشمسية ماكينات الخراطة باستخدام التحكم العددي لمكونات الجرافيت.
بالنسبة للصناعات المتقدمة والفضائية حيث يُعتبر المعيار الصناعي لا يزال تقليديًا، تكون المواد المطلوبة أكثر تخصصًا. ويرجع ذلك إلى أن هذه الصناعات تحتاج إلى استخدام مواد من درجات عالية يمكنها تحمل الظروف القاسية. وعلى الرغم من الحاجة إلى إعداد أكثر دقة، فإن ماكينات الخراطة الرقمية المتقدمة قادرة تمامًا على التعامل مع هذه المواد شديدة القساوة.
تُعد سبائك التيتانيوم قوية جدًا وخفيفة الوزن ومقاومة للتآكل. وهذا يجعلها مثالية لأجزاء الطيران والفضاء مثل مثبتات الطائرات ومكونات المحرك. المشكلة الوحيدة مع التيتانيوم هي صلابته الشديدة، ما يجعل قطعه أمرًا صعبًا. بالنسبة للأجزاء الفضائية المصنوعة من التيتانيوم، يجب أن تكون مخارط CNC مزودة بأدوات قطع كربيدية محددة وأن تعمل بسرعات أبطأ لتجنب ارتفاع درجة حرارة الأداة أو التيتانيوم. وحتى مع هذه التعديلات، يمكن لمخرطة CNC إنتاج أجزاء دقيقة تتوافق مع المتطلبات الصارمة لصناعة الطيران والفضاء. ومن أمثلة ذلك إنتاج مسامير التيتانيوم للطائرات. حيث تحقق مخرطة CNC دقة في التحملات تبلغ 0.005 مم، وهي المطلوبة لهذه المسامير.
بالإضافة إلى ما تم ذكره، تُستخدم ماكينات الخراطة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب (CNC) أيضًا في المعالجة المخصصة لسبيائك درجات الحرارة العالية مثل إنكونيل (Inconel)، وهاستيلوي (Hastelloy)، أو سبائك خاصة أخرى تتميز جميعها بخواص قوة ممتازة عند درجات حرارة تزيد عن 1000°م. وتُستخدم هذه السبائك في تصنيع مكونات المحركات النفاثة أو محطات توليد الطاقة. تكمن الصعوبة الرئيسية في معالجة هذه السبائك في كونها صلبة جدًا، وتُنتج حرارة زائدة أثناء القص، وتُفقد أدوات القطع حدة تقطيعها بسرعة. تكون ماكينة الخراطة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب مزودة بمبدلات حرارية وتستخدم أدوات مصنوعة من مواد فائقة الصلابة مثل النيتريد البوروني المكعب (CBN). ويقدم بعض مشغلي ماكينات الخراطة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب أنظمة مخصصة لهندسة هذه الماكينات لمعالجة تلك السبائك. وتستهدف هذه الهندسة المخصصة جميع مكونات الأنظمة لتوفير عملية تشغيل سلسة لهذه السبائك. ويتيح هذا النوع من الهندسة المخصصة للمصنّعين معالجة سبائك المغنيسيوم وسبائك درجات الحرارة العالية دون المساس بجودة التشغيل.
إن فهم المواد التي يمكن معالجتها على ماكينة الخراطة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب (CNC) هو نصف المعركة. كما تحتاج أيضًا إلى ضبط المعايير المناسبة والحصول على أدوات القطع الملائمة للمادة المختارة. قد تؤدي بعض الخطوات العملية إلى تحقيق النتائج المرجوة.
يجب أن تتطابق أداة القطع المختارة مع المادة المراد قصها. بالنسبة لأدوات القطع المصنوعة من الكربيد (التي تتميز بالمتانة وتناسب قطع معظم المعادن، بما في ذلك الفولاذ والألومنيوم والسبائك الأخرى)، فإنها تعمل بكفاءة على المعادن. ولقطع المواد غير المعدنية (مثل البلاستيك والخشب)، استخدم أدوات قطع مصنوعة من الصلب عالي السرعة (HSS)، والتي تكون أكثر حدة وأقل عرضة للتسبب في تلف المادة المراد قصها. أما بالنسبة للسبائك الصعبة (مثل التيتانيوم)، فاختر أدوات مطلية بـ CBN أو الماس، والتي يمكنها القص وتتميز بمقاومة التآكل. إن اختيار الأداة الخاطئة قد يتسبب في تلف قطعة العمل ويؤدي تدريجيًا إلى تدمير ماكينة الخراطة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب (CNC).
وأخيرًا، يجب أيضًا ضبط إعدادات سرعة التغذية في جهاز التحكم العددي (CNC) وفقًا للمادة التي يتم قصها. فمعدل تغذية مخرطة CNC يشير إلى السرعة والقوة اللتين تطبقهما الأداة على المادة أثناء القص، بينما تشير السرعة إلى معدل دوران المادة. تعمل السرعات المنخفضة فقط على المعادن الرخوة مثل الألومنيوم، في حين أن السرعات الأعلى تكون أكثر كفاءة (لتحقيق تشطيب ناعم) وإنتاجية (قص أسرع)، بينما تتطلب المعادن الصلبة مثل التيتانيوم سرعات أعلى. بالنسبة لأعمال الألومنيوم، تكون سرعة مخرطة CNC 2000 دورة في الدقيقة، وبالنسبة لأعمال التيتانيوم تكون 500 دورة في الدقيقة.
الخطوة التالية هي تجهيز المواد قبل الاستخدام. بالنسبة للمعادن مثل الصلب والنحاس، يشمل ذلك تنظيف الأوساخ والصدأ والشوائب الأخرى. يمكن أن تتسبب الشوائب في تلف أدوات ماكينة الخراطة CNC وتؤدي إلى عدم انتظامات في القطع. بالنسبة للمواد غير المعدنية مثل الجرافيت، تعمل الماكينة بشكل أفضل عندما تكون المادة ذات الحجم المناسب مسبقًا. وهذا يقلل من وقت القطع ويزيد الكفاءة. قد تتطلب بعض المواد، مثل الفولاذ السبائكي، معالجة حرارية لتسهيل عملية القطع. تساعد هذه الخطوات في ضمان تشغيل ماكينة الخراطة CNC بكفاءة وإنتاج مكونات عالية الجودة.
EN
