ماشین تراش سوییسی
ماشین تراش سوئیسی یا همان Swiss machining یاSwiss turning یک فرآیند دقیق ماشینکاری سی ان سی است که روی یک نوع ویژه از دستگاه تراش ماشینکاری (lathe) انجام میشود که به طور خاص برای تولید قطعات کوچک و پیچیده طراحی شده است.
دستگاههای تراش ماشینکاری سوئیسی با تلرانسهای بسیار کوچک و با زمان‌های چرخه کوتاه‌تر نسبت به دستگاههای تراش معمولی عمل می‌کنند، که این امر آنها را به یک گزینه جذاب برای تولید قطعات پیچیده با حجم بزرگ میکند.
دستگاه ماشین تراش سوییسی چیست؟
ماشینکاری سوئیسی (Swiss Machining) اصطلاحی است که به فرآیند CNC machining بر روی دستگاههای تراش ماشین سوئیسی اشاره دارد که برای تولید قطعات بسیار کوچک و پیچیده طراحی شده‌اند.
ماشین تراش های سوئیسی اولین بار توسط ساعت‌ساز سوئیسی به نام جیکوب شوایتزر (Jakob Schweizer) طراحی شدند تا قطعات بسیار کوچک برای صنعت ساعت‌سازی تولید کنند. اولین تراش ماشین سوئیسی در دهه 1870 توسعه یافت، اما در دهه 1960 به دلیل دقت بالا و حداقل اشتباه، شروع به جذب توجه صنایع دیگر نمود. در یک دستگاه ماشینکاری سوییسی، سر دستگاه تراش قطعه فلزی را از طریق بوشینگ راهنما به جلو می‌برد. بقیه قطعه کار درون چاک پشت بوشینگ راهنما به صورت محکم نگه داشته میشود و مستقیماً در معرض منطقه ابزار قرار نمی‌گیرد.
هنگامی که ماشینکاری بخشی از قطعه تمام شود، میله فلزی در راستای محورZ حرکت میکند بنابراین شرایطی را فراهم میکند تا ماشینکاری بخش دیگری انجام گیرد. این رویکرد تقسیم‌شده اجازه می‌دهد تا قطعات به سرعت و با دقت بالا تولید شوند، زیرا این امر منجر به حذف انحراف قطعه تحت نیروهای برش قوی میشود و دقت را افزایش می‌دهد.
بیشتر دستگاههای تراش ماشین سوئیسی امروزی از یک یا دو اسپیندل اصلی به علاوه یک یا دو اسپیندل پشتی کمکی استفاده می‌کنند. اسپیندل اصلی برای اکثر عملیات ماشینکاری استفاده میشود. اسپیندل پشتی کمکی در پشت قطعه قرار دارد و عملکرد آن به طور عمده شامل برداشتن قطعه در هنگام برش آن و انجام انواع عملیات ثانویه مانند دریل کردن یا تاپ‌کردن ناحیه‌هایی از قطعه است که قبل از برش به آنها دسترسی نداشته‌ایم.
پس از انجام این عملیات، اسپیندل پشتی کمکی قطعه تکمیل شده را به سبدی فرو می‌ریزد که نیازی به تعویض دستی هر قطعه توسط اپراتور نیست، که به طور معمول در دستگاههای تراش ماشینکاری CNC استاندارد انجام میشود.
در مورد مواد استفاده شده، دستگاههای تراش ماشین سوئیسی عمدتاً برای فلزات (فولاد کربنی، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، برنج و غیره) استفاده می‌شوند، گاهی اوقات نیز برای پلاستیک‌ها (نایلون، پلی کربنات و دیگرها) استفاده میگردد.
تراشکاری با دستگاه تراش سوییسی یا دستگاه تراش سنتی
دستگاههای تراشکاری نوع سوئیسی به طور کلی انعطاف‌پذیرتر، پرکارآمدتر و دقیق‌تر نسبت به تراشهای معمولی هستند. در زیر به برخی از تفاوت‌های اساسی بین این دو می‌پردازیم:
سه نظام (Headstock)
در تراشهای معمولی، قطعه توسط سه نظام فقط حرکت دورانی دارد و در راستای طول حرکتی نمیکند. همچنین بوسیله مرغک میتوان دو سر قطعه را ثابت نگه داشت. از طرفی، در دستگاههای سوئیسی قطعه در سه نظام حرکت طولی در راستای محور Z خواهد داشت ، که امکان فرآیند فرزکاری برروی قطعه در حین ماشینکاری را فراهم میکند.
فرآیند ماشینکاری (Machining Process)
تراشکاری در دستگاههای سوئیسی از رویکرد تقسیم‌بندی در عملکرد خود استفاده میکند که در آن بخش خاصی از قطعه کار هنگام عبور از بوشینگ راهنما ماشینکاری میشود. این تقسیم‌بندی باعث بهبود بارگذاری یکنواخت میگردد و در نتیجه تولید قطعات دقیق CNC با تلرانسهای بسیار دقیق امکان پذیر میباشد.
در تراشکاری های سنتی تنها میتوان یک فرآیند ماشینکاری تراش بر روی قطعه را انجام داد. و دیگر قابلیتهای فرزکاری امکانپذیر نمیباشد. در نتیجه سرعت فرآیندهای ماشینکاری برروی قطعه به شدت کاهش میباید.
بوشینگ راهنما (Guid Bushing)
تراشکاری معمولی قطعه کار در سه نظام ثابت نگه داشته شده و فقط حرکت دورانی دارد. در قطعاتی که نسبت طول به قطر آن بیشتر از ۴:۱ است، احتمال انحراف بیشترقطعه به دلیل بیرون‌زدگی قطعه وجودخواهند داشت.
در دستگاه تراش سوئیسی از یک بوشینگ راهنما برای حمایت از قطعه کار استفاده میشود. ماشینکاری در نزدیکی بوشینگ راهنما انجام میشود، بنابراین لرزش و انحراف قطعه ایجاد نمیگردد. به علاوه، تراشهای نوع سوئیسی می‌توانند در یک نوبت بارگذاری عمیق‌تری را انجام دهند در مقابل در دستگاه تراش سنتی بدلیل آنکه قطعه کار توسط بوشینگ راهنما پشتیبانی نمیگردد، همواره باید چندین بارگذاری کم‌عمق در چندین نوبت انجام گیرد تا از انحراف و لرزش قطعه جلوگیری گردد.
زمان چرخه (Cycle Time)
دستگاههای نوع سوئیسی به دلیل قابلیت انجام چندین عملیات ماشینکاری در یک تنظیمات، به طور قابل ملاحظه‌ای زمان چرخه را در تولید هندسه‌های پیچیده نسبت به ماشینکاری معمولی کاهش می‌دهند. تعداد محورهای یک تراش سوئیسی از 7 تا 13 متغیر است در مقایسه با 2-5 محور در تراشهای سنتی.
خنک کاری (Coolant)
برای تراشکاری سوئیسی از روغن به عنوان خنک کاری استفاده میشود اما در تراشکاری سنتی از ترکیب آب و صابون برای خنک کاری استفاده میشود. اگرچه روغن ظرفیت حرارتی پایین‌تری نسبت به آب دارد، اما خاصیت لغزندگی بالایی دارد که اصطکاک را کاهش می‌دهد و حرارت کلی را کمتر میکند. به علاوه، روغن به کاهش فرسایش ابزار و جلوگیری از زنگ زدگی کمک میکند.
فرآیند پس از ماشینکاری (Post Processing)
بسته به پیچیدگی، قطعات تولید شده در تراشهای معمولی اغلب نیاز به فرآیندهای تکمیلی دیگر دارند. تراشهای سوئیسی قطعات بسیار دقیق و زیبا تولید می‌کنند که نیاز به فرآیندهای تکمیلی دومی کمتر است یا در بسیاری از موارد به طور کامل حذف میشود.
هزینه (Cost)
دستگاه تراش سوئیسی به طور کلی از یک تراش معمولی به دلیل طراحی پیشرفته‌تر و امکانات ابزاری بیشتر، گران‌تر است. این تفاوت آنقدرها که ممکن است تصور شود زیاد نیست، زیرا برخی از ماشین های CNC سوئیسی در بازار موجود هستند که از قیمت یک ماشین تراش معمولی با اختلاف زیادی فراتر نمی روند.
هنگامی که به طور هدفمند برای تولید قطعات پیچیده‌تر استفاده میگردد، تراش سوئیسی علی‌رغم تفاوت در هزینه اولیه، در درازمدت به گزینه اقتصادی‌تر تبدیل میشود.
مزایای استفاده از دستگاه تراش سوییسی
سرعت سریع تولید و دقت، ماشین تراش سوئیسی را از بسیاری جهات برتر از همتایان خود می کند
دقت بالا – ماشین‌های تراش سوئیسی به دلیل دقت بسیار بالا و تلرانسهای دقیق شناخته شده‌اند که اغلب برای صنایعی مانند پزشکی، هوافضا یا قطعات الکترونیکی پیچیده ضروری است.
تکرارپذیری بالا - ماشین‌های سوئیسی قطعات با کیفیتی را تولید می‌کنند که برای صنایعی که هر میکرون در آنها اهمیت دارد، بسیار مهم است.
تولید قطعات پیچیده – با سیستم بوشینگ راهنمای منحصر به فرد خود، تراش های سوئیسی می توانند قطعات بلند و باریک و جزئیات پیچیده را به طور موثرتری نسبت به تراش های معمولی اداره کنند.
عملیات همزمان - بسیاری از ماشین های تراش CNC سوئیسی دارای چندین مسیر ابزار هستند که امکان انجام عملیات همزمان مانند تراشکاری، سوراخ کاری و فرز را فراهم می کند. این منجر به کاهش زمان چرخه برای قطعات پیچیده می شود.
عملیات ثانویه کمتر - به دلیل توانایی آنها در انجام عملیات های متعدد در یک چرخه ماشینکاری، قطعات اغلب به صورت تمام شده یا تقریباً تمام شده از ماشین سوئیسی جدا می شوند و نیاز به عملیات ثانویه را کاهش می دهند.
کاهش انحراف - طراحی ماشین تراش سوئیسی، که در آن قطعه کار بسیار نزدیک به ابزار برش توسط بوش راهنما پشتیبانی می شود، انحراف را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد، که به نوبه خود باعث می شود تا سطح بهتر و ابعاد ثابت در قسمت های باریک بلند شود.
دور در دقیقه بالاتر - ماشین های تراش سوئیسی معمولاً می توانند در دورهای بالاتر بدون لرزش کار کنند که منجر به زمان ماشینکاری سریع تر و پرداخت سطحی بهتر می شود.
اتوماسیون – مراکز تراشکاری سوئیسی توانایی اتوماسیون بیشتر، اگر نه کل فرآیند ماشینکاری را دارند. ترکیبی از تغذیه خودکار میله، تعداد ابزارهای موجود، محورهای حرکتی متعدد و برنامه نویسی CAMامکان ماشینکاری دقیق قطعات پیچیده را بدون دخالت دستی فراهم می کند.
محدودیت های دستگاه تراش سوییسی
با وجود مزایای آشکاری که ماشینکاری CNC سوئیس ارائه می‌دهد، محدودیت‌هایی نیز دارد.
هزینه های ابزارآلات - ابزار تخصصی برای ماشین های سوئیسی می تواند گران باشد. علاوه بر این، به دلیل نزدیکی ابزارهای متعدد، ممکن است محدودیت هایی در اندازه و هندسه ابزار وجود داشته باشد.
اتلاف گرما - روغن به عنوان روان کننده برای تراش های سوئیسی در مقایسه با تراش های معمولی که آب مصرف می کنند استفاده می شود. نکته منفی این است که روغن در دفع گرما کمتر موثر است، که ممکن است در ساعات طولانی کار مشکل ایجاد کند.
زمان راه اندازی - کالیبراسیون و جایگزینی تعداد ابزارهای برش، آمادگی لازم را قبل از شروع یک پروژه افزایش می دهد. ماشین سوئیسی همچنین نیاز به برنامه ریزی دارد که ممکن است زمان قابل توجهی را صرف کند و برای به حداکثر رساندن مزایای ماشین های تراش اتوماتیک سوئیسی به آموزش مناسب کارکنان نیاز دارد.