عملیات ماشین کاری خان کشی و یا Broaching ( بروچینگ ) چیست

 عملیات ماشین کاری خان کشی و یا Broaching ( بروچینگ ) چیست 

 

Broaching/ خان کشی :

فرآیند خان کشی (broaching) یک نوع فرآیند ماشینکاری است  که شامل حرکت خطی ابزار بر روی قطعه کار می باشد و دارای طیف گسترده ای از کاربرد ها و مزیت ها می باشد ، به عنوان مثال برای ایجاد شیار ها ،هزارخاری،چرخ دنده ها، سوراخ های مربع ،مستطیل شکل  و یا نا متعارف هندسی و سوراخ داخلی و خارجی وغیره در صنعت خودرو سازی, انرژی,مهمات و ..... مورد استفاده قرار می گیرد .

 

 

broaching  یک فرآیند براده برداری است که توسط ابزارهایی به نام سوزن و تیغه های خان کشی که دارای تیغه های متوالی و پیشرونده که از جنس فولاد های پر سرعت (HSS) ساخته می شود صورت می گیرد .

 

 

 

در این فرآیند ابزار خان کشی بر روی قطعه کار کشیده و یا فشرده می شود و در برخی موارد ابزار ثابت و قطعه کار حرکت می کند . ابزار خان کشی دارای لبه و تیغه های تیز و متوالی می باشند که قطرهای آن به تدریج افزایش می یابد و منجر به نتیجه نهایی بر روی قطعه کار می گردد .

 

(Cutting Teeth Sections)

ابزار خان کشی دارای سه نوع تیغه می باشند که هر یک وظیفه مجزایی را عهده دار می باشند :

بعد از قسمت هدایتگر(front pilot) , تیغه های خشن کاری (roughing teeth) که کوچکترین دندانه های ابزار می باشند و قسمت عمده ای را در حدود  006/0 اینچ براده برداری می کنند, تیغه های پرداخت اولیه (semi-finishing teeth) با براده برداری کمتر از حدود  001/0 اینچ , تیغه های پرداخت نهایی (finishing teeth) که معمولا قطر دندانه های آن مشابه یکدیگر می باشد و به تدریج منجر بهبود و کیفیت سطح نهایی می شوند ، لذا طول گام و سرعت , تعیین کننده ی میزان براده برداری می باشد .

  

 

بنابراین میزان براده برداری باید به درستی برنامه ریزی شود , چرا که مقدار بیش ازحد موجب تنش و مقدار کم آن موجب سایش ابزار می شود .

در قسمت ابتدایی و انتهایی ابزار قسمتی به نام هدایتگر( Pilot ) وجود دارد .

(Front Pilot) : وظیفه هدایت ابزار و نگه داشتن ابزار در زاویه مناسب را بر عهده دارد , قطر آن باید به گونه ای باشد تا ابزار از مسیر خود منحرف نگردد.

(Rear Pilot) : در زمان خروج دندانه های نهایی ابزار, تراز آن را حفظ کرده و آن را در یک راستا قرار می دهد. معمولا قطر Rear pilot در ابزار های (Round Broaches) کمتر از تیغه های پرداخت نهایی  (Finishing Teeth) است.

(Length) : طول ابزار خان کشی با توجه به میزان براده برداری تعیین می شود .

(Tooth land) : سطح صاف (آزاد) از لبه برش( face) در برابر تنش و اصطحکاک پشتیبانی می کند .Land   در قسمت تیغه های خشنکاری (roughing  teeth) و تیغه های اولیه (semi-finishing  teeth) با یک زاویه مناسب به عقب قرار دارد و در بخش تیغه های نهایی  (finishing  teeth) زاویه ی (Back off Angle) اغلب صاف می ماند به صورتی که تراشیدن متناب دندانه های ابزار بر روی قطعه کار موجب ساییده گی و تغییر سایز ابزار نمی گردد.

 

 

(Back off Angle) زاویه میان سطح صاف (آزاد) و سطح تراشیده شده به نام زاویه آزاد نامیده می شود که به میزان 1  الی 4  درجه متغییر است و تاثیر بسزایی در فرسودگی ابزار خواهد داشت.

 

(Tooth Pitch) :  گام ، به فاصله ی خطی میان دو لبه برش شناخته می شود که با توجه به طول برش , متریال قطعه کار و همچنین میزان برش در هر لبه محاسبه می گردد . طول گام در قسمت تیغه های نیمه پرداخت و پرداخت نهایی کوچکتر می شوند. لذا باید در حین براده برداری حداقل دو لبه و یا ترجیحا بیشتر, مماس با قطعه کار باشند تا براده های حاصله بتواند مابین لبه ها قرار گیرند .

 

(Tooth gullet) شعاع مابین دو لبه (تیغه) به گونه ای طراحی می شود که براده می تواند از طریق آن جریان یابد و با پیچ خورده گی به بیرون هدایت شود.

 

(Shank length)  بخش ابتدایی ابزار که برای بستن ابزار خان کشی به کشوی ماشین تعبیه شده است.

 

(Hook angle/Rake angle) یکی دیگر از پارامترهای بسیار مهم  و همچنین وابسته به متریال قطعه کار می باشد ، لذا برای فولاد    15الی 20 درجه و برای چدن 6 الی 7 درجه تعیین می گردد.

 

 

انواع ابزار خان کشی (Broaching Tools)

 

 

Square broach

Diametric broach

Internal helical groove broach                                                                         

Single or double keyway broach

Rectangular broach

Internal gear broach

 

عملیات خان کشی (broaching):

(Pull- type Broach Tool) خان کشی کششی: ابزارهای broaching   از نوع pull-type ، به دلیل کشیده شدن بلند تر و طولانی تر هستند و تا بتوانند عملکرد موثرتری در هنگام کشیدن داشته باشند .

ابزارهای خان کشی از نوع  کشش  Pull-typeعمر طولانی تر، طول بلند تر (طولانی تر), تعداد دندانه های بیشتر و همچنین قابلیت ایجاد برشهای طولانی تر را نسبت به نوع حفاری Push-type  دارند .

 

(Push-type Broaching Tool) خان کشی حفاری: ابزار های  broaching  از نوع  push-type  به دلیل نیروی وارده بر آن ها و احتمال خم شدن و یا شکستن ، طول کوتاه تر ، تعداد دندانه های کمتری نسبت به نوع حفاری pull-type دارند و قادر به ایجاد برش های کوتاه تری هستند.

 

 

 

(Internal broaches) در خان کشی داخلی معمولا از ابزار های خان کشی کشش(Pull Type Broach Tool) استفاده می کنند . بنابراین لازم است که ابزار را درحفره ای که از قبل بر روی قطعه کار ایجاد کرده اند ، قرار دهند  و لازم به ذکر است که حفره باید به گونه ای باشد که ابزارگیر بتواند از آن گذشته و ابزار را بگیرد.

 

 

 

 

(Pot broach) بر عکس خان کشی داخلی است  . در این روش تنها قطر خارجی یک قطعه کار برش داده می شود .

این نام از Fixture آن به نام  Potبرگرفته شده است ، Pot به گونه ای طراحی شده است که می تواند چندین ابزار را به طور متمرکز در طول خود نگه دارد و این در حالی است که قطعه کار از طریق آن فشرده و یا کشیده می شود .

 

 

 

 

 

(Slab broaches) خان کشی سطحی نوعی از فرآیند خان کشی است که تنها  مواد  را از قسمت خارجی قطعه کار براده برداری می کند و در مقایسه با سایر روش های broaching که موجب سوراخ شدن داخلی ،خارجی ، شیار و .... می شوند بسیار ساده به شمار میرود و برای ایجاد سطوح تخت مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

(Slot broaches) نوعی از روش خان کشی است که از آن می توان برای ایجاد شیار ها و جاخارها از ابعاد مختلف با نرخ تولید بالا استفاده  کرد . همچنین این روش می تواند به صورت همزمان چند شیار و جاخار را بر روی قطعه کار ایجاد کند لذا نسبت به فرزکاری می توانند عملکرد اقتصادی تر و سریع تری داشته باشد.

 

 

(Contour broaches) برای  ایجاد  برش های منحنی ، مقعر و محدب به قطعه کار طراحی شده اند .

 

(Straddle broaches) همان طور که از نام این روش می توان استنباط کرد که بر روی دو طرف قطعه کار به طور همزمان و موازی برش داده می شود و میزان دقت را نسبت به برش جداگانه افزایش می دهد.

 

 

 

مزایای خان کشی :

تولید با تیراژ بالا : برای پروسه خان کشی و ایجاد سوراخ های (پروفیل های) داخلی و خارجی در اشکال و هندسه های گوناگون , نیازمند تولید ابزارهای ویژه خان کشی می باشد و یا قطعه کار را باید به گونه ای طراحی کرد که نیازمند یک نوع ابزار خان کشی استاندارد باشد  . لذا با توجه به هزینه بالای تولید ,خان کشی مناسب در جهت  تولید با تیراژ بالا می باشد.

سرعت تولید: پروسه broaching نسبتا با سرعت پایین صورت می گیرد و به ندرت از 50 فوت تجاوز می کند , اما این فرآیند به صورت خطی و غالبا یک بار صورت می پذیرد و هر لبه (دندان) تنها مقدار کمی مواد را براده برداری می کند، لذا بیشترین زمان ،صرف جابه جایی , باز و بسته کردن ابزار و همچنین روغن کاری ابزار میگردد. همه ی عوامل باعث می شوند که طول عمر ابزار افزایش پیدا کند در نتیجه یکی از عوامل موثر در سرعت تولید مقاومت ابزار می باشد.

کیفیت و تلرانس و دقت بالا

ماشین های خان کشی در طراحی و ساخت ساده هستند.

استفاده از ماشین های خان کشی آسان است : از آنجایی که می توان میزان برش و براده برداری را از قبل تعیین کرد لذا اپراتور نیاز به مهارت خاصی ندارد .

 

معایب خان کشی :

هزینه تولید در مقادیر محدود قابل توجیح نمی باشد .

هزینه بالای ساخت  و تولید سوزن و تیغه های خان کشی

قبل از انجام عملیات خان کشی داخلی باید از قبل توسط مته و .... حفره ای ایجاد کرد تا سوزن خان کشی بتواند از آن عبور کند.

در حین انجام عملیات خان کشی حرارت بالایی حاصل می گردد.

 

 

ابزار خان کشی در دو نوع تولید می شوند :

در نوع اول ابزار به  صورت یک پارچه تولید می شود.

و در نوع دوم ابزار به صورت پوسته ای  که بر روی میله تعبیه شده  است تولید می شود و مزیت آن نسبت به نوع اول هزینه کمتر آن عنوان می شود زیرا پس از فرسوده شدن پوسته قابل تعویض می باشد .

 

 

مقاله ی فوق در واحد تحقیق و توسعه ی خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.

استفاده از مقاله ی فوق با ذکر نام بلامانع میباشد.