ماشينكاري سايشي خانواده اي از عمليات ماشينكاري است كه در آن براي برداشتن فلز، دانه هاي ساينده را با سرعت روي قطعه كار حركت مي دهند.
سنگ زن تسمه اي سايشي يكي از تجهيزات ماشينكاري سايشي
در ماشينكاري سايشي با يك سنگ فرم مقدار زيادي براده از قطعه خام جدا شده و قطعه دلخواه نهايي با يك سطح صيقلي عالي به دست مي آيد. ماشينكاري سايشي كه در سري سازي مورد استفاده قرار مي گيرد برخلاف سنگ زني مرسوم كه يك روش تكميلي و ثانوي است، جزء روش هاي اوليه به حساب مي آيد. بطوريكه رقيب فرزكاري، تراشكاري، صفحه تراش، خان كشي… در ايجاد فرم مي باشد. ماشين هاي مورد استفاده در ماشينكاري سايشي قدرت بيشتري نسبت به ماشين هاي سنگ معمولي دارند، زيرا بايد براده بيشتري از سطح كار جدا كنند تا فرم مطلوب حاصل شود.
اين عمليات شامل مجموعه اي از فرآيندهاي برداشت حجمي يا توده اي است. عامل ساينده غالباً به شكل چرخ يا تسمه دوار، از دانه هاي كوچك و ناصاف مواد فوق العاده سخت از قبيل اكسيد آلومينيوم يا كاربيد سيليسيم، ساخته شده است. ذرات ساينده چرخ سنباده به وسيله ماده نرمي مانند رزين، سراميك شيشه اي يا لاستيك به يكديگر متصل مي شوند. هر يك از اين ذرات كوچك واقع بر روي سطح چرخ سنباده، بصورت ابزار برنده تك لبه كوچكي براي برداشتن برادهاي ظريف از ماده با زاويه عمودي براده منفي بسيار بزرگ عمل مي كنند. با پيشروي فرآيند سنگ زني، ذرات موجود روي سطح خارجي چرخ كند مي شوند و با جداشدن از سطح سنگ، جاي خود را به دانه هاي تيز جديد مي دهند (خاصيت خود تيزكني سنگ). اگر دانه هاي فعال چقرمه باشند و چسب استفاده شده براي نگهداشتن دانه هاي ساينده در كنار هم زياد باشد، آنگاه از خاصيت خود تيزكني سنگ كاسته شده و بايد براي تيز كردن سنگ عمليات له گيري انجام پذيرد.
روش هاي گوناگون سنگ زني در اصل تقليد عمل تراش در ساير فرآيندهاي ماشينكاري به شمار مي روند. با سنگ زني مي توان همان شكل هايي را ايجاد كرد كه از روش هاي گرد تراشي، صفحه تراشي دروازه اي، فرزكاري و ساير فرآيندهاي فلز تراشي حاصل مي شود، با اين تفاوت كه برداشتن فلز بجاي ابزار برنده با چرخ سنباده انجام مي شود. مزاياي اصلي فرآيند سنگ زني عبارت اند از: پرداخت كاري بسيار صاف تر سطوح و ايجاد ابعاد و شكل هاي بسيار دقيق تر بر روي قطعات. با اين حال، فرآيند سنگ زني از غالب عمليات ماشينكاري ديگر كندتر است. بسياري از قطعات را تا مرحله نزديك به نهايي با استفاده از روش هاي استاندارد تراش بر روي ماشين هاي استاندارد توليد مي كنند و سپس به منظور پرداخت نهايي آنها را سنگ مي زنند. مهمترين مزيت فرآيند سنگ زني، توانايي شكل دادن مواد بسيار سختي است كه شكل دادن آنها با روش هاي ديگر ماشينكاري دشوار است. روش هاي تراشكاري سايشي در عمليات پرداخت مكانيكي نيز بكار گرفته مي شوند.
تفاوت اصلي فرآيند سنگ زني با عمليات پرداخت مكانيكي اين است كه ماشينكاري سايشي فرآيندي دقيق به شمار مي رود، درحاليكه پرداخت بطور كلي فرآيند دقيقي نيست.
۱-۲-۷- انواع مواد ساینده
كاربيد سيليسيم (sic) محصول فرعي واكنش بين ماسه سيليسي بسيار خالص و كك در كوره برقي مقاومتي در دماي حدود 40-20 درجه سانتيگراد است. كاربيد سيليسيم، يكي از سخت ترين مواد ساينده شناخته شده در صنعت است و تنها الماس و كاربيد بور از اين ماده سخت تر مي باشند. كاربيد سيليسيم اين ويژگي منحصربفرد را دارد كه مي تواند سراميك، سيليسيم، كوارتز و ساير مواد بسيار چقرمه را سنگ بزند يا تراش بدهد و غالباً به منظور سنگ زدن چدن و فلزات غير آهني بكار مي رود. تردي ذاتي ساختار بلورين اين ماده موجب مي شود كه پيوسته لبه هاي برنده تازه پديدار شوند و عمل تراش را سريع و تميز انجام دهند.
اكسيد آلومينيوم تركيب غير آلي حاصل از جوش خوردن سنگ معدن آلومين در كوره قوس الكتريكي در دماي بيش از 2000 درجه سانتيگراد (3632 درجه فارنهايت) است.
اكسيد آلومينيوم جوش ازلحاظ سختي تنها يك درجه از كاربيد سيليسيم پايين تر است.
اين ماده بسيار سخت و چقرمه است و به آهستگي كند مي شود. اكسيد آلومينيوم به سبب شبكه بلورين ديرشكن خود، رايج ترين ماده ساينده براي كاربردهاي گوناگون است. اين ماده مي تواند پرداخت هاي ظريف و بدون خش بر روي گستره وسيعي از آلياژهاي فولادی ایجاد کند.
نيتريد بور مكعبي¹ (CBN) ماده ساینده دیگریست که در تحقيق در مورد ساخت الماس مصنوعي ابداع شد. اين ماده از لحاظ سختي به الماس نزديك است و براي سنگ زدن فولادهاي كربن دار و آلياژي سخت شده، فولاد زنگ نزن و فولادهاي ابزار و قالب بكار مي رود. استفاده از سه ماده ساينده CBN ،Al2O3 ،Sic در فرآيندهاي سنگ زني صنعتي ترجيح داده مي شوند. كورندوم، سنباده و سنگ چخماق مواد ساينده طبيعي اند و كاربرد آنها در فرآيندهاي سايشي صنعتي محدود است.
۲-۲-۷- انواع ابزارهای ساینده
در عمليات ماشينكاري سايشي صنعتي از سه نوع ابزار ساينده اصلي استفاده مي شود.
اين ابزارها عبارت اند از: چرخ سنباده و ساختارهاي ديگري مانند ميله و قطعات مكعب مستطيل با رويه دانه چسبانده شده، ورقه هاي ساينده بصورت ورقه، استوانه، تسمه و دانه هاي ساينده آزاد مورد استفاده در كارهاي تميزكاري دمشي، صيقل كاري و ساييدن جرياني.
ماشین چرخ سنباده
چرخ سنباده ابزار تراش چند لبه اي است كه تعداد زيادي دانه ساينده دارد كه بصورت اتفاقي در سطح آن پخش شده و به وسيله نوعي چسب به آن متصل شده اند.
انواع اصلي مواد ساينده مورد استفاده در چرخ سنباده عبارت اند: از اكسيد آلومينيوم، كاربيد سيليسيم و نيتريد بور مكعبي. اندازه دانه ساينده برحسب مش (اندازه سوراخ هاي) الكي كه دانه هاي ساينده به وسيله آن درجه بندي شده اند، تعيين مي شود. اين فرآيند شامل الك كردن ماده ساينده خردشده با توري هايي با اندازه هاي مختلف است. اندازه نهايي دانه برحسب تعداد سيم در يك اينچ طول در صفحه توري مورد استفاده براي جداسازي دانه ها تعيين مي شود. دانه هاي درشت با اعداد كوچكتر و دانه هاي ريز با اعداد بزرگتر بيان مي شوند. اندازه دانه هاي ساينده بين 4 تا 1000 متغير است.
درجه چرخ سنباده معياري از قدرت چسبندگي پيوند براي حفظ دانه هاي ساينده بر روي چرخ است. چسبندگي دانه هاي ساينده روي چرخ از A تا Z افزايش مي یابد. به اين ترتيب نيروي نگهدارنده و مقاومت در برابر نيروهاي سنگ زني افزايش مي یابد. اين نيروها بصورت فشاري، برشي يا ضربه اي هستند و تمايل به جدا كردن ذرات ساينده از سطح چرخ سنباده دارند. در هرگونه تحليل رابطه بين درجه چرخ ها در هر ساختار مفروض، دانه هاي ساينده همواره بعنوان عاملي پايدار باقي مي مانند. اندازه حفره ها متغير است. مثلاً به سنگ هاي نرم تر، چرخ سنباده مواد چسباننده كمتري دارند و به اين ترتيب پيوندها ضعيف تر و حفره ها بزرگتر مي شوند. در سنگ هاي سخت تر، چسبندگي بيشتر است، بنابراين پيوندها قوي تر و حفره ها كوچكتر خواهند بود.
نمایش اصلاح ساختار
ساختار چرخ سنباده فضاي باز ميان دانه هاي ساينده را نشان مي دهد. كمترين فاصله بين دانه اي را با عدد ساختار كوچكتري نشان مي دهند و چنين چرخي فشرده محسوب مي شود. اعداد ساختار بزرگتر، فاصله بيشتر دانه ها را نشان مي دهند و چنين چرخي باز به شمار مي رود. در تحليل ساختار چرخ سنباده براي هر اندازه دانه مفروض، دانستن اينكه اندازه دانه ساينده ثابت باقي مي ماند، حائز اهميت است. با اين حال، حجم دانه ساينده در چرخ هاي با ساختار فشرده بيشتر و در ساختارهاي باز كمتر است. علاوه بر اين، تعداد حفره ها و مقدار چسب در ساختار فشرده كاهش و در ساختار باز افزايش مي یابد. اين ويژگي آزادي براده را افزايش مي دهد و از پر شدن و براق شدن چرخ جلوگيري مي كند. منظور از نوع چسب، نوع ماده مورد استفاده براي چسباندن ذرات ساينده به يكديگر است. اينگونه مواد پس از اختلاط با دانه ها تحت فشار شكل مي گيرند و سپس از طريق گرما ديدن با ديگر عمليات سخت كردن يكپارچه مي شوند تا شبكه متخلخل از دانه هاي ساينده با جهت گيري معين ايجاد شود. در بهترين شرايط، استحكام چسب چنان است كه دانه ها پس از مدت طولاني كار روي ماده كند و ساييده مي شوند. پس از آن، دانه ها بايد خرد شوند تا دانه هاي ساينده تيز جديد بر روي سطح چرخ سنباده ظاهر شوند. اين فرآيند در حقيقت، عمليات «خود تيزكني» است. قسمت هايي از چسب كه دانه ها را احاطه مي كنند، «چسب خان» ناميده مي شوند.
نمايش چسب خان ها در چيدمان دانه هاي ساينده
چسب هاي شيشه اي، كه با حرف «V» نشان داده مي شوند، چسب هاي خاك رسي و لعابي و شيشه اي هستند كه امروزه در توليد بيش از نيمي از چرخ هاي سنباده بكار مي روند. استحكام و صلبيت آنها موجب برداشت سريع و مقرون به صرفه ماده مي شود و آنها را براي مصارفي چون عمليات سنگ زني چندكاره و دقيق مناسب كرده است.
چرخ ها با چسب سيليكاني با حرف «s» نشان داده ميشوند و غالبًا در ماشين هاي بزرگ و با سرعت دوراني كم، كه وجود سيال تراشكاري براي آنها ضروري است، بكار گرفته مي شوند. گفته مي شود كه چرخ ها با چسب سيليكاتي به دليل جدايش آسان تر دانه هاي ساينده، از چرخ هاي شيشه اي نرم تر مي باشند.
چرخ ها با چسب لاكي كه با علامت «R» مشخص مي شوند حاوي مواد مصنوعي و طبيعي هستند. نمونه هاي نرم تر به سبب خاصيت ارتجاعي اين چسب سنگ هاي عالي براي پرداخت كاري به شمار مي روند. نمونه هاي سخت تر با تركيبي از دو خاصيت ارتجاعي و مقاومت در برابر آب بصورت چرخ هاي برش خنك شونده با آب براي مواردي بكار مي روند كه ايجاد لبه هاي تيز و سوختگي بايد به حداقل و در پي آن ايمني به حداكثر رسانده شود. كاربردهاي ديگر اينگونه چرخ ها شامل چرخ هاي سنباده و چرخ هاي تنظيم كننده براي سنگ زني بدون مركز است.
چرخ هاي لاستيكي كه با حرف «B» مشخص مي شوند از مواد چسباننده رزين فنولي گرماسخت ساخته مي شوند. اين چرخ ها به دليل چقرمگي زياد با سرعت دوراني بسيار بالا كار مي كنند. از آنجا كه اين چسب مي تواند تنش هاي سنگين و زياد سنگ زني را تحمل كند، در عمليات سنگ زني خشن، سريع و عمليات قطع كردن بكار مي روند. از نوع دانه ريزتر اين چرخ ها براي پرداخت ظريف سطح استفاده مي شود. در برخي از مصارف ويژه، چرخ هايي با چسب مصنوعي براي كسب استحكام بيشتر تقويت مي شوند.
در چرخ هاي لاكي كه با حرف «E» مشخص مي شوند، پيوندي با مقاومت گرمايي كم براي انواع عمليات سنگ زني، به ويژه عمل تراش آسان و پرداخت خوب توليد مي شود.
چرخ ها با چسب اكسي كلريدي با حرف «O» مشخص مي شوند و در عمليات سنگ زني كند بكار مي روند.
چرخ هاي سنباده با شكل ها و اندازه هاي گوناگون ساخته مي شوند. ساير ابزارهاي ويژه سنگ زني براي مصارف گوناگوني ساخته مي شوند. ديسك هاي جداشدني الماس نازك را براي افزايش سرعت عمليات براده برداري و جلوگيري از افزايش دما بصورت متخلخل مي سازند. اين محصول براي انواع كارهاي سنگ زني و ابزار تيزكني بكار مي رود. ديسك هاي سنگ زني انعطاف پذير از ورقه هاي الياف چقرمه و ارتجاعي همراه با دانه هاي ساينده ساخته مي شوند. اين چرخ ها به ويژه براي صاف كردن فلز جوش و سنگ زني قطعات ريختگي كاربرد پيدا كرده اند.
[۱]Cubic boronnitride