التوسيع مقابل تشكيل CNC للأسنان الداخلية في علبة التروس: التعقيد وتكاليف الأدوات

مقدمة

عند تصميم أو إصلاح علبة التروس، فإن أحد التحديات المتكررة هو تشغيل الأسنان الداخلية. إن العمليتين الأكثر شيوعاً - النقر و التشطيب باستخدام ماكينات CNC - تثيران دائماً مناقشات بين المهندسين حول أيهما أفضل. إن الحقيقة هي أنه لا يوجد حل واحد يناسب كل الحالات. يعتمد الاختيار الصحيح على هندسة القطعة وكمية الإنتاج والتكاليف طويلة المدى للأدوات.

بعدما عمل فريقنا في إنتاج مكونات علبة التروس لأكثر من عقد من الزمان، قام بتشغيل كل من ماكينات التسوير (Broaching) وماكينات التشغيل CNC في مشاريع تتعلق بالسيارات والفضاء والآلات الثقيلة. في هذه المقالة، سنوضح الاختلافات مع أمثلة عملية، لكي يتسنى لك تقييم الأسلوب الذي يناسب متطلباتك الخاصة بالأسنان التوصيلية (Spline).

ما هو التسوير (Broaching)؟

يستخدم التسوير أداة طويلة متعددة الأسنان تقطع تدريجياً شكل السن التوصيلي (Spline) أثناء مرورها عبر الثقب.

• الأفضل لـ: الكميات المتوسطة إلى الكبيرة حيث تكون هندسة السن التوصيلي قياسية.

• وقت الدورة: غالباً أقل من 20 ثانية لكل قطعة بعد الانتهاء من الإعداد.

• نهاية السطح: ممتازة، مع قيم Ra تراوح بين 0.8–1.2 ميكرومتر.

• قيود: تكلفة عالية أولية للأدوات (8000 إلى 20000 دولار لكل أداة تسوير)، ومرونة محدودة عند تغيير الهندسة.

مثال على ذلك: في مشروع نقل حركة سيارات يتكون من 5000 قطعة، قلل الانتقال من التشطيب بالتشكيل إلى التشطيب بالبثق من زمن الدورة بنسبة 78٪، وخفض تكلفة القطعة الواحدة بحوالي 4.20 دولار. ولكن عندما طلب العميل لاحقاً تعديلًا غير قياسي، احتاج المشروع إلى براشر جديد، مما أضاف ستة أسابيع و12000 دولار إلى التكلفة.

ما هو التشطيب بالتشكيل باستخدام التحكم العددي (CNC)؟

يستخدم التشطيب بالتشكيل باستخدام التحكم العددي (وهو ما يُعرف أحيانًا باسم التشذيب) أداة ذات نقطة واحدة تتحرك ذهابًا وإيابًا داخل الثقب، مشطبة سن واحدًا من الأسنان المتعرجة في كل مرة.

• الأفضل لـ: إنتاج بكميات منخفضة إلى متوسطة، أو نماذج أولية، أو هندسات أسنان متخصصة.

• وقت الدورة: أبطأ، وتتراوح مدته من 3 إلى 7 دقائق اعتمادًا على عدد الأسنان.

• المرونة: تكلفة الأدوات منخفضة (عادةً ما تتراوح بين 200 و500 دولار لأداة تشكيل)، ويمكن إجراء تغييرات في التصميم عبر تعديلات في برنامج CAM فقط.

• قيود: يحتاج القطع الصلبة إلى وقت أطول في التشغيل، وتتعرض الأدوات فيه إلى تآكل أكبر.

ملاحظة من ورشة الإنتاج: بالنسبة لصندوق تخفيض الطائرات ذات الأسنان الداخلية المعقدة المكونة من 27 سنًا، لم يكن التصنيع باستخدام أدوات الحدادة (Broaching) ممكنًا حتى بسبب مشاكل تتعلق بمسافات الأمان للأدوات. وتم تصنيع القطعة باستخدام التشطيب على ماكينات CNC بتسامحات مقبولة خلال 4.8 دقائق لكل قطعة - وهو ما يظل منافسًا لحجم دفعة 300 قطعة.

المقارنة بين التعقيد وتكاليف التجهيز

أي عملية يجب أن تختار؟

عادةً ما يعتمد القرار على تحقيق توازن بين الكمية مقابل المرونة :

• إذا كنت تصنع عشرات الآلاف من علب التروس بشكل أسنان ترسية قياسي → النقر الأفضل من حيث التكلفة لكل جزء.

• إذا كنت في تطوير نموذج أولي، أو إنتاج بكميات قليلة، أو تتعامل مع جيوب غير قياسية ! التشطيب باستخدام ماكينات CNC يوفر المرونة التي تحتاجها.

• لـ الكميات المتوسطة (500–2000 قطعة) ، يلجأ العديد من المتاجر إلى اسلوب مختلط: تشكيل النماذج الأولية في البداية، ثم الاستثمار في قاطع الجيب بعد استقرار التصميم فقط.

ملاحظات عملية للمهندسين والمشترين

1. احسب حجم القطع على مدى العمر الافتراضي قبل الالتزام بأدوات القطع لتصنيع الجيوب.

2. تحقق من هندسة القطعة ومساحة الأداة —ليست كل الجيوب الداخلية قابلة للتصنيع بقاطع الجيب.

3. قم بتقييم تغييرات التصميم المستقبلية —يمكن أن تجعل تعديلات الشريحة الواحدة أدوات التوسيع باهظة الثمن غير مجدية.

4. فكر في التوريد من الباطن : تحتفظ بعض ورش الماكينات بمكتبة من أدوات التوسيع القياسية لتوزيع التكاليف على عدة عملاء.

إن عمليتي التوسيع (Broaching) والتشكيل باستخدام التحكم العددي بالحاسوب (CNC) هما طريقتان مثبتتان لإنتاج الأسنان الداخلية في صناديق التروس، ولكن مناسبتها تعتمد على أولوياتك. يتفوق التوسيع في الوظائف ذات الحجم الكبير والقابلة للتكرار، بينما يوفر التشكيل باستخدام التحكم العددي بالحاسوب مرونة لا تضاهى للمشاريع المعقدة أو ذات الكميات القليلة. وب careful تقييم التعقيد والتكاليف المتعلقة بصناعة الأدوات، يمكن للمهندسين وفرق المشتريات تجنب المصروفات غير الضرورية والتأكد من موثوقية علبة التروس.